[发明专利]金属片层叠加成型方法及成型装置

说明书

一种金属片层叠加成型方法及成型装置，包括机架、机架内有可上下移动的工作台溜板63，在机架工作台台面上有可沿X轴Y轴方向运动的激光加工头24，在工作台台面上方有可沿Z轴上下移动并可将金属板材压紧在零件固定基板64上的压头54，通过按零件截面轮廓数据逐层激光切割扫描，并逐层压实结合，最终得到所需的金属零件，用该成型方法制成的零件，材质致密，性能较高，其尺寸精度和表面质量也较好，制作时间较短，生产效率较高，制作成本较低，且易于制作尺寸比较大的零件。

技术领域

本发明涉及一种金属片层叠加成型方法及成型装置，属于金属片层叠加3D精密建造成型领域。

背景技术

目前金属3D建造成型技术即金属3D打印技术快速发展，并广泛应用到航空、航天、医疗和机械制造等人类生产生活各个领域，主要有金属粉末选区激光烧结技术和金属粉末激光熔覆和金属焊丝激光熔覆技术，这些需要将金属材料制备成粉末(或金属线丝)，用激光将金属粉末(或金属线丝)熔化逐层堆积成型，这些技术一方面会受金属粉末制备材料的影响，材料种类受限，另一方面由于激光熔化是一个冶金过程，成型后材料致密性和制件尺寸精度会有一些问题，另外加工需要在密闭惰性气体保护中进行，制造加工件的尺寸受到一定制约，如果有一种新的金属3D精密建造成型技术，在满足灵活快速制造的同时，还可以提高制件的精度和致密性，将会有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属片层叠加成型方法及成型装置，该金属片层叠加成型方法及成型装置通过将金属板材按零件截面轮廓数据逐层用激光精密切割，然后逐层紧密压实并结合，最终得到所需且密实的金属制件，以期获得一种材料品种多样的、材料致密的、制件易于大型化的、尺寸精准且廉价的快速成型方法及成型装置。

本发明的上述目的是这样实现的：一种金属片层叠加成型方法及成型装置，包括机架系统、导轨运动传动系统等，其特征在于：在机架下部11安装有工作台上下移动溜板63，在工作台上下移动溜板63上固装有零件固定基板64，零件固定基板64及工作台上下移动溜板可由工作台移动驱动系统62驱动沿工作台导轨61上下移动，在零件固定基板64上面放置有金属板材74，在机架工作台台面14上固装有可沿X轴Y轴方向运动的激光加工头24，在工作台台面上方的机架立柱12的横梁13上固装有Z轴运动溜板53，Z轴运动溜板53上固装有压头54，压头54可由Z轴运动驱动系统52驱动沿Z轴上下移动，将金属板材压紧在零件加工固定基板64上，在加工开始前，首先将零件固定基板64上移到工作台台面14，在零件固定基板64上放置金属板材74，然后压头54沿Z轴向下运动，将金属板材紧紧压在零件固定基板64上，压头54抬起，随后激光加工头24运动到金属板材上方合适位置，沿零件轮廓路径进行精准的运动并用激光切割金属板材，然后零件固定基板64向下移动一个板厚距离，将切割后多余板材移出，再重新放置金属板材，重复上述过程，这样一个完整的零件就逐层叠加加工制作出来。

所述的在零件固定基板64上面的金属板材74的放置及零件外多余金属板材的移出，是由放置在机架下部11的供料金属带卷筒71、收料金属带卷筒72及固定轴输送滚筒73的定向运动来实现和完成的。

所述的零件固定基板64由基板板体641和基板支撑柱642两部分组成，可拆卸的基板支撑柱642间隔均匀地布置在基板板体641有效上表面上，由基板支撑柱642与金属板材74直接接触。

所述的固装在Z轴运动溜板53上的压头54，内有加热装置，当压头54压紧金属板材时，加热，当压头54抬起时，关闭加热。

所述的固装在Z轴运动溜板53上的压头54，与Z轴运动溜板53绝缘固装，压头54内有接电端子，所述的基板支撑柱642有电导体及电绝缘体两部分材料制作而组成的，由电导体材料制作的基板支撑柱642布置在有零件部位，由电绝缘体材料制作的基板支撑柱642布置在无零件部位，在基板板体641与电导体材料制作的基板支撑柱642部位有接电端子，该部位与其他部位绝缘接触，当压头54压紧金属板材时，压头54内的接电端子与基板板体641内的接电端子接通电源，当压头54抬起时，关闭电源。