[发明专利]碾轧复合选区激光熔化的增材制造工艺及设备

权利要求书

1.一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造设备，包括机架(1)、成形缸(12)、成形平台(13)和铺粉装置(14)，所述成形平台(13)可在所述成形缸(12)内上下滑动，其特征在于：还包括碾轧装置；所述碾轧装置包括支撑架(4)、轧辊(5)、第一燕尾滑块(6)、第一燕尾导轨(7)、电机(9)、减速器(10)和齿轮(11)；所述支撑架(4)的截面呈倒“U”状；所述支撑架(4)的开口铰接有轧辊(5)；所述轧辊(5)与所述成形缸(12)的上表面接触；所述支撑架(4)的上端面与所述第一燕尾滑块(6)固定连接；所述第一燕尾滑块(6)与所述第一燕尾导轨(7)滑动配合；所述第一燕尾导轨(7)与所述机架(1)固定连接；所述第一燕尾导轨(7)的侧壁加工有齿形；所述第一燕尾滑块(6)的侧壁与“L”形支架(8)固定连接；所述电机(9)和所述减速器(10)均与所述“L”形支架(8)的上端面固定连接；所述电机(9)的输出轴与所述减速器(10)的输入轴固定连接；所述减速器(10)的输出轴与所述齿轮(11)固定连接；所述齿轮(11)与所述第一燕尾导轨(7)的齿形啮合。

2.根据权利要求1所述的一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造设备，其特征在于：所述碾轧装置还包括第二燕尾滑块(2)和第二燕尾导轨(3)；所述第二燕尾滑块(2)与所述支撑架(4)的上端面固定连接；所述第二燕尾滑块(2)和所述第二燕尾导轨(3)滑动配合；所述第二燕尾导轨(3)与所述机架(1)固定连接；所述第二燕尾导轨(3)与所述第一燕尾导轨(7)平行设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造设备，其特征在于：所述第一燕尾导轨(7)的轴向与所述铺粉装置(14)的运动方向平行。

4.根据权利要求1或2所述的一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造设备，其特征在于：所述第一燕尾导轨(7)的轴向与所述铺粉装置(14)的运动方向垂直。

5.根据权利要求4所述的一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造设备，其特征在于：所述成形缸(12)的上端面开设有四个漏粉槽(15)；四个所述漏粉槽(15)分别位于所述成形平台(13)的四周。

6.一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造工艺，适用于权利要求1-5所述的碾轧复合选区激光熔化的增材制造设备，其特征在于：包括如下步骤：

S1、将所需加工零件的三维模型导入工艺规划与切片软件，然后进行模型修复、添加支撑等模型前处理；然后设定工艺参数，包括铺粉参数、碾轧参数、激光参数和环境参数；所述碾轧参数包括碾轧速度、碾轧压下量和碾轧次数；最后进行切片处理，得到加工文件；

S2、成形平台移动至平台Z轴原点；将加工文件导入增材制造设备的工控机，由工控机中的控制软件读取加工文件，然后控制送粉装置、铺粉装置、激光系统、碾轧装置及成形平台协同运动；所述协同运动的工作步骤如下：

①成形平台下降一个粉层厚度；

②送粉装置输送一定量的粉末至铺粉装置的粉仓中；

③铺粉装置水平运动，实现均匀铺粉；

④激光系统工作，打开激光束，按照加工文件中的扫描路径熔化粉层，形成沉积层；

⑤单层路径扫描结束后，激光束自动关闭；

⑥成形平台上升一个碾轧压下量；碾轧装置按照预设的碾轧速度和碾轧压下量进行水平运动，对沉积层进行碾轧：

工控机发出控制信号，驱动电机(9)工作，电机(9)通过减速器(10)驱动齿轮(11)转动，齿轮(11)在第一燕尾导轨(7)上的齿形的作用下，驱动整个碾轧装置沿着第一燕尾导轨(7)水平运动，完成对沉积层的单次碾轧；

⑦重复步骤⑥至预设的碾轧次数；

经过步骤①-⑦，完成零件单层的成形，而后不断重复①-⑦，实现逐层成形，直至完成整个零件的增材制造。