[发明专利]一种基于随动粉缸的EBSM设备的成型方法

权利要求书

1.一种基于随动粉缸的EBSM设备的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、前期准备工作：录入待成型工件三维图；根据待成型工件确定随动粉缸的大小，并将随动粉缸三维图与待成型工件三维图合为一起；然后进行螺旋切片，确定扫描路径与参数；将扫描路径与参数数据处理为各种指令代码和相关参量，设备归零；

S2、将基板放到工作台的台面上，控制系统启动工作台支撑驱动装置，使工作台沿X方向移进真空打印室，到达位置后，准确停车；再使工作台沿Z方向升到上极限位置，此时基板上表面达到打印面标高位置；

S3、控制系统关闭真空打印室的箱门并锁紧，启动真空系统，对真空打印室进行抽真空，直至达到要求真空值；

S4、控制系统启动工作台内的电炉，对基板进行预热，直至达到要求的预热温度；

S5、控制系统调整送粉组件出粉量到需要值后，调整工作台支撑驱动装置，使得工作台在XY平面内旋转的转向、转速及沿Z方向移动速度到需要值；启动工作台内电炉维持基板上粉末温度；送粉组件把粉定量送给铺粉压实组件，铺粉压实组件将粉铺匀压实到工作台的基板上；同时预热，工作台匀速旋转并下降；

S6、工作台转到首次经过的打印扫描区时，控制系统打开所有的打印组件，控制打印组件按照步骤S1确定的扫描路径进行扫描，熔化打印模型截面内的粉末，使之凝固、沉积形成待成型工件截面及随动粉缸截面；

S7、控制工作台从0位转一周过程中，工作台按指令在工作台支撑驱动装置作用下逐渐降低至少j个层厚的高度；j为大于等于2的正整数；

S8、进入工作台第二周旋转下降，同时打印第j+1层、第j+2层……第2j层，继续第三周旋转下降，同时打印第2j+1层，第2j+2层……第3j层，第四周旋转下降同时打印第3j+1层，第3j+2层……第4j层；

S9、工作台继续匀速旋转并下降，继续第五周旋转下降同时打印第4j+1层，第4j+2层……第5j层，第六周旋转下降同时打印第5j+1层，第5j+2层……第6j层，第七周旋转下降同时打印第6j+1层、第6j+2层和第7j层……连续螺旋铺粉打印；

S10、直至完成工件及随动粉缸壁的打印，控制系统关闭送粉组件和工作台支撑驱动装置，关闭工作台电炉，关闭打印组件；

S11、控制系统启动工作台支撑驱动装置，使工作台及其上的随动粉缸，降至最低点；

S12、待真空打印室温度降到室温，控制系统打开真空打印室放气阀，使真空打印室环境恢复大气压力；

S13、控制系统打开真空打印室的箱门；

S14、控制系统控制工作台及其上的随动粉缸，移出真空打印室；

步骤S1中进行螺旋切片，确定扫描路径与参数的过程具体包括以下步骤：

步骤Ⅰ、切片参数规划：

沿Z轴方向，将待成型工件与随动粉缸合为一起的三维模型均分为m个螺旋层组；每个螺旋层组的Z向高度对应一个螺距；

每个螺旋层组包括j层螺旋层；每层螺旋层的起始位置不同，各起始位置与铺粉压实装置的位置一一对应；整个工件的高度H_工件＝H*m；

将三维模型在每层螺旋层以C轴和Z轴为参数均匀分成n个扇形区，每个扇形的角度α＝360/n,相邻扇形区的Z值差为H/jn；其中H为螺距；每个扇形区的内外径与工作台的内外径相等；扇形区的面积需满足：每组打印装置的打印扫描区至少覆盖一个扇形区；

将第一螺旋层组内：

第一螺旋层的n个扇形区分别命名为1区、2区、3区……n区；第二螺旋层的n个扇形区分别命名为1′区、2′区、3′区……n′区；以此类推，第j螺旋层的n个扇形区分别命名为1^(j-1)′区、2^(j-1)′区、3^(j-1)′区……n^(j-1)′区；

将第二螺旋层组内：

第一螺旋层的n个扇形区分别命名为n+1区、n+2区、n+3区……2n区；第二螺旋层的n个扇形区分别命名为n′+1区、n′+2区、n′+3区……2n′区；以此类推，第j螺旋层的n个扇形区分别命名为n^(j-1)′+1区、n^(j-1)′+2区、n^(j-1)′+3区……2n^(j-1)′区；

以此类推，将第m螺旋层组内：

第一螺旋层的n个扇形区分别命名为(m-1)n+1区、(m-1)n+2区、(m-1)n+3区……mn区；第二螺旋层的n个扇形区分别命名为(m-1)n′+1区、(m-1)n′+2区、(m-1)n′+3区……m′n′区；以此类推，第j螺旋层的n个扇形区分别命名为(m-1)n^(j-1)′+1区、(m-1)n^(j-1)′+2区、(m-1)n^(j-1)′+3区……m n^(j-1)′区；

步骤Ⅱ、根据步骤Ⅰ中规划的切片参数对工件进行切片：

按照1区、2区、3区…n区的顺序，分别获得各扇形区对应工件的轮廓；同理按照1′区、2′区、3′区……n′区；以此类推，按照1^(j-1)′区、2^(j-1)′区、3^(j-1)′区……n^(j-1)′区分别获得各扇形区对应工件的轮廓；完成一个螺旋层组切片；

完成一个360度圆周后，依次进入下一个螺旋层组切片，即按区n+1区、n+2区、n+3区……2n区；n′+1区、n′+2区、n′+3区……2n′区；以此类推，n^(j-1)′+1区、n^(j-1)′+2区、n^(j-1)′+3区……2n^(j-1)′区；

以此类推，直至结束层；获得所有扇形区对应工件的轮廓；

步骤Ⅲ：填充步骤Ⅱ得到的各扇形区的工件轮廓，对处理得到的工件轮廓进行扫描路径规划，获得扫描路径；按由起始层至结束层的顺序输出G代码；

步骤Ⅳ：根据切片参数，确定工作台的转速、打印顺序、打印扫描区及下粉范围；

确定工作台转速，使其与切片精度匹配；

确定打印顺序：

由第一螺旋层组至第m螺旋层组的顺序进行打印；

在每一螺旋层组内，各螺旋层由打印装置同时进行打印；

确定打印扫描区：

每一螺旋层组内的不同螺旋层分别由不同的打印装置同时打印；

各螺旋层组内的相同序号的螺旋层由同一打印装置打印；

每组打印装置的打印扫描区至少覆盖一个扇形区；

确定下粉范围：

按照扇形区的内外径大小确定下粉范围，控制送粉组件中各驱动组件是否启动运转及按照各种不同的转速运转。