本發(fā)明涉及選擇性激光燒結(jié)融化技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備。

背景技術(shù)：

大型多工位選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備大多將振鏡系統(tǒng)外置，并采用多工位激光振鏡逐層掃描金屬粉末及多區(qū)域拼接技術(shù)成型零件，這種成型方式具有成型效率高，能成型大型多功能異形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，同時具有加工工位多，加工時間長的特點。其中使激光由外進(jìn)入密閉成型倉內(nèi)的氣密透鏡的內(nèi)表面會完全暴露在充滿金屬粉塵的環(huán)境中，當(dāng)激光照射到沾附在透鏡上的粉塵時，粉末熔化產(chǎn)生的高溫會嚴(yán)重?fù)p壞透鏡，甚至使其破裂，將導(dǎo)致整個加工零件的失敗，同時嚴(yán)重威脅到昂貴的光路系統(tǒng)的安全。大型選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備加工零件需要消耗大量人力物力和時間，中途失敗將導(dǎo)致巨大的損失。因此必須防止粉末沾附在透鏡表面，使透鏡表面保持潔凈。選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備制造大型零件時間一般比較長，使得長時間暴露在大功率激光下的透鏡存在過熱的隱患。過熱的透鏡產(chǎn)生變形將影響激光的控制精度，從而影響零件加工質(zhì)量，甚至導(dǎo)致加工失敗。本發(fā)明中的環(huán)形氣幕裝置可直接環(huán)形吹掃透鏡表面全時氣體冷卻，同時具有除塵功能。外側(cè)環(huán)形水冷可同時冷卻透鏡周圍環(huán)境和吹掃氣體。將有效避免透鏡過熱。

另一方面，選擇性激光熔化是一種高功率激光直接作用于金屬粉末快熔快凝的工藝方法，其成型過程中需要對氧含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止氧化，特別是對于較活潑的金屬，氧含量過高甚至有發(fā)生燃燒或爆炸的危險，因此，加工過程需要置于惰性氣體氣密環(huán)境中，透鏡防塵用氣同樣需使用惰性氣體，而大型多工位選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備氣密透鏡數(shù)量多、加工時間長，例如四振鏡四 工位設(shè)備有十六塊透鏡，因此需要在整個長時間加工過程中防塵與冷卻。這將消耗大量惰性氣體，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。

因此，為解決以上問題，需要一種能夠在透鏡內(nèi)表面周圍形成錐形高速氣幕墻，使透鏡內(nèi)表面周圍形成一個潔凈的空間，有效防止成型倉內(nèi)的金屬粉塵沾附在透鏡表面的選擇性激光燒結(jié)融化設(shè)備，同時，該設(shè)備在加工過程中利用成型倉內(nèi)的惰性氣體由高壓氣泵輸進(jìn)環(huán)形氣幕裝置中對透鏡進(jìn)行防塵與冷卻，在加工前和加工完成后使用潔凈空氣通入環(huán)形氣幕裝置對透鏡進(jìn)行防塵與冷卻，因此可節(jié)省大量惰性氣體，降低了生產(chǎn)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種能夠在透鏡內(nèi)表面形成錐形高速氣幕墻，使透鏡內(nèi)表面周圍形成一個潔凈的空間，有效防止成型倉內(nèi)的金屬粉塵沾附在透鏡表面的選擇性激光燒結(jié)融化設(shè)備，同時，該設(shè)備在加工過程中利用成型倉內(nèi)的惰性氣體由高壓氣泵輸進(jìn)環(huán)形氣幕裝置中對透鏡進(jìn)行防塵與冷卻，在加工前和加工完成后使用潔凈空氣通入環(huán)形氣幕裝置對透鏡進(jìn)行防塵與冷卻，因此可節(jié)省大量惰性氣體，降低了生產(chǎn)成本。

本發(fā)明的選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備，包括密封成型倉、設(shè)置于密封成型倉外的激光振鏡、設(shè)置于所述密封成型倉表面用于使所述激光振鏡投射出的激光進(jìn)入密封成型倉內(nèi)的透鏡、設(shè)置于密封成型倉內(nèi)的零件加工平臺、用于在所述加工平臺上鋪設(shè)粉末的鋪粉刮刀、固定于所述密封成型倉內(nèi)壁并與所述透鏡相對應(yīng)的環(huán)形氣幕裝置以及用于為所述環(huán)形氣幕裝置提供氣體的氣體源；所述環(huán)形氣幕裝置設(shè)有用于使激光穿過的中心孔、圍繞所述中心孔設(shè)置的環(huán)形氣體流道、沿周向分布于所述中心孔內(nèi)圓的氣幕孔和吹掃孔，所述氣幕孔用于使排出的氣體形成錐形氣幕，所述吹掃孔用于引導(dǎo)氣體吹向透鏡的內(nèi)表面；

本發(fā)明的選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備還包括過濾器和高壓氣泵；還包括過濾器和高壓氣泵；所述空氣源包括空氣源和惰性氣體源，所述惰性氣體源用于向密封成型倉內(nèi)充入惰性氣體，所述密封成型倉內(nèi)的惰性氣體通過過濾器過濾后由所述高壓氣泵加壓輸送至所述環(huán)形氣幕裝置；

進(jìn)一步，所述中心孔包括同軸設(shè)置的第一孔段和第二孔段；所述第一孔段和第二孔段均為喇叭狀沉頭孔，所述吹掃孔沿周向均勻分布于第一孔段的內(nèi)圓上；所述氣幕孔沿周向均勻分布于第二孔段的內(nèi)圓上；

進(jìn)一步，所述環(huán)形氣幕裝置上還設(shè)有與所述環(huán)形氣體流道同軸的環(huán)形冷卻水道以及通過水管與環(huán)形冷卻水道連通的冷卻水源；

進(jìn)一步，所述環(huán)形氣幕裝置端面上還設(shè)有多個與中心孔同軸的密封環(huán)槽；

本發(fā)明的選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備還包括變頻器，所述變頻器用于控制所述惰性氣體輸送至環(huán)形氣幕裝置的壓力和流量；

進(jìn)一步，所述吹掃孔的孔心線與環(huán)形氣幕裝置端面之間形成的夾角范圍為：5°-15°，所述氣幕孔的孔心線與環(huán)形氣幕裝置端面之間形成的夾角范圍為：60°-80°；

本發(fā)明的選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備還包括控制器以及信號連接于所述控制器的第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第五電磁閥和第六電磁閥；所述第一電磁閥用于控制惰性氣體源向密封成型倉內(nèi)沖入惰性氣體；所述第二電磁閥用于控制冷卻水源向環(huán)形氣幕裝置注入冷卻水；所述第三電磁閥用于控制空氣源向環(huán)形氣幕裝置沖入空氣；所述第四電磁閥用于控制密封成型倉內(nèi)的惰性氣體進(jìn)入過濾器，所述第五電磁閥用于控制由過濾器過濾后的氣體進(jìn)入密封成型倉內(nèi)，所述第六電磁閥用于控制由過濾器過濾后的氣體進(jìn)入高壓氣泵；

進(jìn)一步，所述環(huán)形氣幕裝置的惰性氣體入口、空氣入口和冷卻水入口均設(shè)置于環(huán)形氣幕裝置的外圓面上。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備，加工開始前與加工完成后，控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號，使空氣源向氣幕裝置中通入潔凈空氣，對透鏡防塵、除塵，在加工過程中，控制系統(tǒng)發(fā)出信號，使惰性氣體源向密封成型倉內(nèi)充入惰性氣體，對倉內(nèi)空氣進(jìn)行置換，降低氧含量，當(dāng)氧含量達(dá)到加工要求時，光路系統(tǒng)開始工作，同時控制系統(tǒng)控制倉內(nèi)的惰性氣體進(jìn)行過濾后一部分返回倉內(nèi)，另一部分通入環(huán)形氣幕裝置內(nèi)，利用倉內(nèi)的惰性氣體對濾鏡 進(jìn)行防塵、除塵，通過惰性氣體的循環(huán)利用可節(jié)省大量惰性氣體，降低了生產(chǎn)成本，另外，清潔空氣或惰性氣體進(jìn)入到環(huán)形氣幕裝置內(nèi)的環(huán)形氣體流道后，氣體分別通過氣幕孔和吹掃孔流出，氣幕孔和吹掃孔分別引導(dǎo)氣體吹向零件加工平臺和透鏡的內(nèi)表面，氣幕孔沿環(huán)形氣幕裝置的周向均勻，同時該氣幕孔的出氣端朝向環(huán)形氣幕裝置的軸向中線側(cè)傾斜，使氣幕孔排出氣體能夠形成錐形氣幕，起到防塵作用，由吹掃孔吹出的氣體吹向透鏡內(nèi)表面，起到對透鏡形成冷卻和除塵的作用，同時氣體到達(dá)透鏡表面后會向下形成氣流，進(jìn)一步起到防塵作用，因此，利用本發(fā)明的環(huán)形氣幕裝置能夠有效防止成型倉內(nèi)的金屬粉塵沾附在透鏡表面還能對透鏡徑向降溫，避免透鏡過熱。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的環(huán)形氣幕裝置的軸測圖；

圖3為本發(fā)明的環(huán)形氣幕裝置的俯視圖；

圖4為圖3中A處的剖視圖；

圖5為本發(fā)明的環(huán)形氣幕裝置的氣流方向示意圖。

具體實施方式

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實施例的選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備，包括密封成型倉、設(shè)置于密封成型倉外的激光振鏡7、設(shè)置于所述密封成型倉表面用于使所述激光振鏡7投射出的激光進(jìn)入密封成型倉內(nèi)的透鏡9、設(shè)置于密封成型倉內(nèi)的零件加工平臺10、用于在所述加工平臺上鋪設(shè)粉末的鋪粉刮刀25、固定于所述密封成型倉內(nèi)壁并與所述透鏡9相對應(yīng)的環(huán)形氣幕裝置8以及用于為所述環(huán)形氣幕裝置8提供氣體的氣體源；所述環(huán)形氣幕裝置8設(shè)有用于使激光穿過的中心孔、圍繞所述中心孔設(shè)置的環(huán)形氣體流道、沿周向分布于所述中心孔內(nèi)圓的氣幕孔19和吹掃孔20，所述氣幕孔19用于使排出的氣體形成錐形氣幕25，所述吹掃孔20用于引導(dǎo)氣體吹向透鏡9的內(nèi)表面；本發(fā)明的選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備，加工開始前與加工完成后，控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號，使空氣源5 向氣幕裝置8中通入潔凈空氣，對透鏡9防塵、除塵，在加工過程中，控制系統(tǒng)發(fā)出信號，使惰性氣體源1向密封成型倉內(nèi)充入惰性氣體，對倉內(nèi)空氣進(jìn)行置換，降低氧含量，當(dāng)氧含量達(dá)到加工要求時，光路系統(tǒng)開始工作，同時控制系統(tǒng)控制倉內(nèi)的惰性氣體進(jìn)行過濾后一部分返回倉內(nèi)，另一部分通入環(huán)形氣幕裝置8內(nèi)，利用倉內(nèi)的惰性氣體對濾鏡進(jìn)行防塵、除塵，通過惰性氣體的循環(huán)利用可節(jié)省大量惰性氣體，降低了生產(chǎn)成本，另外，清潔空氣或惰性氣體進(jìn)入到環(huán)形氣幕裝置8內(nèi)的環(huán)形氣體流道23后，氣體分別通過氣幕孔19和吹掃孔20流出，氣幕孔19和吹掃孔20分別引導(dǎo)氣體吹向零件加工平臺10和透鏡9的內(nèi)表面，氣幕孔19沿環(huán)形氣幕裝置8的周向均勻，同時該氣幕孔19的出氣端朝向環(huán)形氣幕裝置8的軸向中線側(cè)傾斜，使氣幕孔19排出氣體能夠形成錐形氣幕25，起到防塵作用，由吹掃孔20吹出的氣體吹向透鏡9內(nèi)表面，起到對透鏡9形成冷卻和除塵的作用，同時氣體到達(dá)透鏡9表面后會向下形成氣流，進(jìn)一步起到防塵作用，因此，利用本發(fā)明的環(huán)形氣幕裝置8能夠有效防止成型倉內(nèi)的金屬粉塵沾附在透鏡9表面還能對透鏡9徑向降溫，避免透鏡9過熱。

本實施例的選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備還包括過濾器16和高壓氣泵12；所述空氣源包括空氣源5和惰性氣體源1，所述惰性氣體源1用于向密封成型倉內(nèi)充入惰性氣體，所述密封成型倉內(nèi)的惰性氣體可通過過濾器16過濾后由所述高壓氣泵12加壓輸送至所述環(huán)形氣幕裝置8，當(dāng)本裝置在加工過程中，惰性氣體源1向密封成型倉內(nèi)充入惰性氣體，對倉內(nèi)空氣進(jìn)行置換，降低倉內(nèi)的氧含量，當(dāng)倉內(nèi)的氧含量達(dá)到加工要求時，光路系統(tǒng)開始工作，同時倉內(nèi)的惰性氣體在控制系統(tǒng)的控制下輸送至過濾器16，過濾后的一部分惰性氣體通過管路輸送回倉內(nèi)，另一部分的惰性氣體通過管路通入環(huán)形氣幕裝置8內(nèi)，利用倉內(nèi)的惰性氣體對濾鏡進(jìn)行防塵、除塵，通過惰性氣體的循環(huán)利用可節(jié)省大量惰性氣體，降低了生產(chǎn)成本。

本實施例中，所述中心孔包括同軸設(shè)置的第一孔段21和第二孔段22；所述第一孔段21和第二孔段22均為喇叭狀沉頭孔，所述吹掃孔20沿周向均勻分布于第一孔段21的內(nèi)圓上；所述氣幕孔19沿周向均勻分布于第二孔段22的內(nèi)圓上； 由于喇叭狀沉頭孔的內(nèi)圓為斜面，因此，吹掃孔20和氣幕孔19也將向環(huán)形氣幕裝置8的中心線一側(cè)傾斜，使氣幕孔19吹出的氣體能夠形成錐形氣幕25，而吹掃孔20吹出的氣體能夠吹向透鏡9的內(nèi)表面。

本實施例中，所述環(huán)形氣幕裝置8上還設(shè)有與所述環(huán)形氣體流道同軸的環(huán)形冷卻水道24以及通過水管與環(huán)形冷卻水道24連通的冷卻水源4，本設(shè)備在加工過程中，冷卻水源4可向環(huán)形氣幕裝置8內(nèi)的環(huán)形冷卻水道24通入循環(huán)冷卻水，利用冷卻水對密封成型倉頂板和環(huán)形氣幕裝置8內(nèi)的氣體進(jìn)行冷卻，經(jīng)過冷卻后溫度較低氣體吹向透鏡9的內(nèi)表面，使之得到冷卻，防止在加工過程中透鏡9過熱。

本實施例中，所述環(huán)形氣幕裝置8端面上還設(shè)有多個與中心孔同軸的密封環(huán)槽18；所述環(huán)形氣體流道23和環(huán)形冷卻水道24均為設(shè)置于環(huán)形氣幕裝置8端面上的環(huán)槽結(jié)構(gòu)，因此，環(huán)形氣體流道23和環(huán)形冷卻水道24均通過密封成型倉的頂板進(jìn)行封閉，為提高環(huán)形氣體流道23和環(huán)形冷卻水道24，本實施例的密封環(huán)槽18設(shè)有三道，分別位于環(huán)形氣體流道23與氣幕裝置8的中心孔之間、環(huán)形氣體流道23與環(huán)形冷卻水道24之間以及環(huán)形冷卻水道24與氣幕裝置8的外圓之間，密封槽內(nèi)可設(shè)置現(xiàn)有的任意結(jié)構(gòu)的密封圈，避免本設(shè)備在工作過程中氣體或冷卻水發(fā)生泄漏。

本實施例的選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備還包括變頻器14，所述變頻器14用于控制所述惰性氣體輸送至環(huán)形氣幕裝置8的壓力和流量，該變頻器14通過控制高壓氣泵12進(jìn)口管路中的電磁閥的工作，進(jìn)而根據(jù)實際加工需求，控制通入環(huán)形氣幕裝置8內(nèi)的惰性氣體的流量和壓力，從而達(dá)到節(jié)能效果。

本實施例中，所述吹掃孔20的孔心線與環(huán)形氣幕裝置8端面之間形成的夾角范圍為：5°-15°，所述氣幕孔19的孔心線與環(huán)形氣幕裝置8端面之間形成的夾角范圍為：60°-80°，可根據(jù)本設(shè)備密封成型倉的高度，以及透鏡9的大小尺寸對以上角度徑向適應(yīng)性調(diào)節(jié)。

本實施例的選擇性激光燒結(jié)熔化設(shè)備還包括控制器11以及信號連接于所述控制器11的第一電磁閥2、第二電磁閥3、第三電磁閥6、第四電磁閥17、第五電磁閥13和第六電磁閥15；所述第一電磁閥2用于控制惰性氣體源1向密封成型 倉內(nèi)沖入惰性氣體；所述第二電磁閥3用于控制冷卻水源4向環(huán)形氣幕裝置8注入冷卻水；所述第三電磁閥6用于控制空氣源5向環(huán)形氣幕裝置8沖入空氣；所述第四電磁閥17用于控制密封成型倉內(nèi)的惰性氣體進(jìn)入過濾器16，所述第五電磁閥13用于控制由過濾器16過濾后的氣體進(jìn)入密封成型倉內(nèi)，所述第六電磁閥15用于控制由過濾器16過濾后的氣體進(jìn)入高壓氣泵12；當(dāng)然，控制器11還可控制激光振鏡7、過濾器16以及高壓氣泵12的工作，通過控制器11向本設(shè)備的各裝置以及各個電磁閥發(fā)出的控制信號，使環(huán)形氣幕裝置8在不同的工況下通入空氣或惰性氣體，并且根據(jù)實際加工需求，控制氣體的流量和壓力，提高本設(shè)備的自動化和智能化。

本實施例中，所述環(huán)形氣幕裝置8的惰性氣體入口、空氣入口和冷卻水入口均設(shè)置于環(huán)形氣幕裝置8的外圓面上，高壓氣泵12的出口、空氣源5出口以及冷卻水源4出口分別通過獨立管路連接于惰性氣體入口、空氣入口和冷卻水入口。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。