[实用新型]单刮刀双向铺粉装置及增材制造设备

说明书

技术领域

本实用新型属于激光成形技术领域，具体涉及一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，还涉及具有该铺粉装置的增材制造设备。

背景技术

金属增材制造是金属件直接成型的一种方法，是快速成型技术的最新发展。该技术基于快速成型的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维CAD模型直接成型有特定几何形状的零件，成型过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。

基于铺粉方式的金属增材制造技术的成形过程如下：铺粉装置在成形缸上铺设一层金属粉末，能量束在计算机控制下，根据成形件截面形状信息，对粉末进行扫描，使扫描区域内的粉末熔化，得到成形件单层；接着成形缸下降一层厚的距离，铺粉装置重新铺粉，继续下一层的成形；如此逐层叠加，最终获得特定几何形状的金属零件。

在上述成形过程中，要求铺粉装置能够把金属粉末均匀、平整地铺在成形缸上，现有技术中一般采用刮刀进行铺粉，常用的铺粉方式分为单向铺粉和双向铺粉两种。其中，单向铺粉设备常采用双缸形式，铺粉刮刀需要跨两个缸，且只是单行程工作，在每次铺粉之前，刮刀首先需要运动至初始位置，然后执行铺粉，这种铺粉机制效率低，耗费时间长且铺粉效果受单次供粉量的限制。现如今，大多设备已经采用效率更高的双向铺粉装置，这一类设备只保留一个成形缸，铺粉装置进行双行程往返铺粉，但是，按照使用刮刀的数量，现有双向铺粉装置进一步又分为单刮刀模式装置和双刮刀模式装置两种类型。

随着增材制造技术的发展，增材制造设备可打印的零件尺寸也随之增大，为了提高成形效率，多数设备制造商采用了双刮刀双向刮粉的方案来应对不断增加的打印面积。在该方案中，两个刮刀安装于同一个刮刀架中，在铺粉动作前，给粉机构将粉末送至刮刀架内，粉末积存于两个刮刀之间，这样可使刮刀在向左和向右(或向前和向后)的往复运动中皆能完成铺粉动作。相比之下以往的单刮刀单向铺粉的方案减少了刮刀的回程时间，提高了工作效率，因而被广泛采用。

双刮刀模式装置的实现必须保证两个刮刀的高度一致，否则在往复铺粉的过程中会出现铺粉层厚不均、刮刀卡住或成形工件被刮刀损毁等现象，影响工件的成形质量以及设备运行的稳定性。因而，在打印任务开始之前，必须对刮刀进行调平，通过刮刀调平以保证刮刀下沿和成形平面的平行度，一是调平方法较繁琐，二是两个刮刀的高度始终存在细微差别，因此双刮刀的调平对操作人员的技能有较高要求且给设备的稳定性埋下一定隐患。而单刮刀方案给粉机构只能将粉末积存与刮刀的一侧，因而只能实现单方向铺粉，该方案铺粉效率较低。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种用于增材制造设备的单刮刀双向铺粉装置，解决现有铺粉装置只能实现单方向铺粉的问题。

本实用新型的另一个目的是提供具有上述铺粉装置的增材制造设备。

本实用新型所采用的第一个技术方案是，一种单刮刀双向铺粉装置，包括推块和刮刀，推块位于成形平台一侧设置的凹陷段内，其上表面与成形平台表面平齐，推块在推块驱动机构的驱动下可在凹陷段行程内左右移动；推块靠近成形平面一端的结构与凹陷段拐角处形状对应，使得推块运动至凹陷段拐角处时，可将凹陷段内存在的粉末推出；刮刀可在供粉仓平面、成形平台和推块上表面左右移动。

上述方案中，推块的结构包括三种：

第一种结构为：推块仅有一个，设置于成形平台远离供粉仓一侧设置的凹陷段内；

第二种结构为：推块包括第一推块和第二推块，其中第一推块位于成形平台一侧设置的第一凹陷段内，第二推块位于成形平台和供粉仓之间设置的第二凹陷段内，两个推块相对设置；

第三种结构为：推块包括第一推块和第二推块，第一推块和第二推块分别位于成形平台和供粉仓两侧设置的第一凹陷段和第二凹陷段内，两个推块相对设置。

进一步地，在上述任一种结构下，铺粉装置还包括收粉仓，每一个凹陷段设置一个收粉仓，收粉仓位于凹陷段远离成形平面一端的下方。

推块驱动机构采用气缸推动连杆带动推块进行左右移动；或采用电机带动皮带传动，使推块在滑轨上左右移动；或采用电机带动丝杠传动，使推块随丝杠螺母左右移动；或采用电机带动齿轮齿条传动，使推块随齿条左右移动。

推块靠近成形平面的一端为楔形、方形或圆弧形。

本实用新型所采用的第二个技术方案是，一种增材制造设备，具有上述任一种结构的的单刮刀双向铺粉装置，且该设备成形平台和供粉仓两侧分别设置有与所述推块形状配合的凹陷段。