[发明专利]一种防碰撞的增材制造沉积头

说明书

本发明公开了一种防碰撞的增材制造沉积头，包括沉积基座和沉积嘴，还包括缓冲冲击力装置和防撞快换装置；所述沉积基座和沉积嘴之间通过缓冲冲击力装置连接，所述沉积嘴末端与防撞快换装置内壁相连接。本发明可以在装置发生碰撞时缓冲纵向和横向的碰撞冲击力，进而保护沉积头内部结构，且可以实现沉积嘴和成本较低的防撞快换装置的快速更换。

技术领域

本发明属于增材制造领域，涉及一种防碰撞的增材制造沉积头。

背景技术

增材制造技术是一种基于离散-堆积原理，以粉末或丝材作为加工原料，通过“自下而上”的材料累加进而实现快速成形的技术。增材制造技术优势在于可以解决高性能、结构复杂或难加工材料零部件的制造难题，减少加工工序、缩短时间成本，并提高原材料利用率。目前，增材制造技术在汽车、医疗、电子产品、航空业和建筑业均有重要应用。

增材制造系统一般由增材沉积热源、增材送料装置、增材沉积头、保护气输送装置和控制系统等构成，其中增材沉积头相对贵重，其内部结构复杂，是将热源能量传递给基板的重要部件，并对制造精度起着较大作用。但是，由于搭载增材沉积头的运动执行机构具有高自由度、沉积路径的规划出现差错和操作人员的误操作等原因，增材沉积头极易与基板或工件等发生刚性碰撞，碰撞位置产生的部件变形会直接干扰后续沉积过程，严重时碰撞冲击力会对沉积头内部结构(例如镜片等)造成不可挽回的损坏，使得整个沉积头报废。不仅如此，沉积头拆卸繁琐且返厂维修经济和时间成本均较高。

现有增材制造防撞装置一般采用磁力防撞机构，如中国专利“一种带有防撞装置的激光头”和“一种激光头碰撞防损装置”(授权号CN 203830914 U和CN 208895394 U)利用磁盘座或磁铁座的磁性吸力对激光头进行固定，发生碰撞时打开防撞开关或利用磁力失效实现防撞功能。但是高强磁铁的磁力足以影响金属材料粉末的流动进而影响沉积过程，且存在着磁力机构吸附铁屑降低磁性、加速装置锈蚀的问题。除采用磁力防撞机构外，还有利用机械结构实现防撞，如中国专利“防撞激光头”(授权号CU 205271151 U)中所述防撞装置将聚焦镜放置于上本体，且上下本体之间还设有复位装置，但该装置不能缓冲较大的冲击力，易发生卡死现象。再如中国专利“激光加工设备及其激光头防撞组件”(授权号CN105382428 A)利用弧面状安装座有效避免了机械卡死，提高了组件的可靠性，但是发生碰撞后不易拆卸、无法快速更换已损坏的组件。

综上，现有的增材制造沉积头在发生刚性碰撞后易对内部零部件造成损坏，损坏后的部件拆卸繁琐且返厂维修成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防碰撞的增材制造沉积头，以解决上述背景技术中提出的问题。

针对上述目的，本发明通过下述技术方案实现：

一种防碰撞的增材制造沉积头，包括沉积基座和沉积嘴，还包括缓冲冲击力装置和防撞快换装置；

所述沉积基座和沉积嘴之间通过缓冲冲击力装置连接，所述沉积嘴末端与防撞快换装置内壁相连接。

优选地，所述缓冲冲击力装置包含弹簧、第一紧固螺栓、刚性小球、快换限位环、快换调整环、第二紧固螺栓和刚性小球拖座；刚性小球拖座、快换限位环和快换调整环通过第一紧固螺栓和第二紧固螺栓相连接，其中快换限位环和刚性小球拖座可形成一个容纳刚性小球的可活动空间，刚性小球在不受外力的影响下可在空间内自由活动。

优选地，所述沉积基座下端外壁上设有与快换限位环-相配合的台阶和通槽，台阶和通槽在沉积基座下端外壁周向上呈均匀分布，台阶可以限制快换限位环的绕轴旋转。

优选地，所述沉积嘴上端外壁有与沉积基座下端内壁相配合的导向装置，并设有凹槽；所述沉积嘴的导向装置和凹槽在周向上均匀分布，且沉积基座下端内壁和沉积嘴上端外壁圆周直径的差异不大于刚性小球的半径，实现缓冲横向方向上的碰撞冲击力。