[实用新型]一种用于雕刻刀模制备的增材制造设备

说明书

本实用新型公开了一种用于雕刻刀模制备的增材制造设备，包括激光熔覆系统、运动控制系统、计算机系统和真空室，所述激光熔覆系统和所述运动控制系统集成在所述真空室内，所述计算机系统与所述激光熔覆系统和所述运动控制系统信号控制相连；所述激光熔覆系统包括：激光器、送粉器、熔覆头和水冷系统，所述水冷系统与所述激光器和所述熔覆头管道相连通，所述送粉器与所述熔覆头管道相连通；运动控制系统包括运动系统和控制系统，其中，运动系统包括X轴运动模块、Y轴运动模块、Z轴运动模块、A轴旋转装置和龙门机床，控制系统包括运动控制卡、伺服电机驱动器和连接线。本实用新型采用增材制造技术打印熔覆层的方式获得刀模，不需要对刀锋毛坯进行多余部分的清除，不仅能够避免材料的浪费，而且能够缩短制备周期；同时，对增材制造设备采用了3+1轴联合运动系统，实现了平面基板刀模成型与曲面基板刀模成型兼容的一体机，满足了工业生产中雕刻刀模对平刀、圆刀不同类型的需求。

技术领域

本实用新型涉及雕刻刀模成型制造技术领域，特别涉及一种用于雕刻刀模制备的增材制造设备。

背景技术

当代工业生产中，模具是用来制作成型物品的工具，对于工业生产是至关重要的，它主要通过所成型材料物理状态的改变来对物品的外形进行加工，获得所需形状，被称为“工业之母”。刀模的使用能够使产品实现高效的批量化生产，提高生产效率，目前所涉及的行业也越来越多，包括如手机、液晶显示器、塑料包装、皮革、玩具、汽车等。在诸多刀模模具中，雕刻刀模因其可承受更高的冲压次数，不易发生变形，高精度(±0.03mm)而成为应用最为广泛的刀模模具之一。

雕刻刀模一般通过冲压出所需的模切产品的形状，为了提高生产效率，逐渐采用滚筒式的冲压方式制备成型样，也就是通过在被加工的材料上进行滚动式连续作业，这种雕刻刀模被称为圆刀。虽然雕刻刀模具有诸多优势，但是在制备工艺上却存在一些弊端，传统雕刻刀模需要经过一系列操作来获得最终的成型样，包括采用数控机床进行粗加工，多次热处理以提高硬度及后续对刀模毛坯的精细加工等。在制备刀锋毛坯的过程中，刀锋以外的部分需要全部除去，对于材料利用率极低，造成了材料的浪费，大大违背了节能减排的理念，同时，去除材料的工艺也较为繁琐，不仅增加了加工周期，而且提高了加工难度，也增加了加工成本，后续对于刀模毛坯的高温热处理过程也使得制备刀模的周期加长，因此，采用传统工艺成型雕刻刀模存在很大的不足与缺陷。

传统的金属加工成形工艺一般采用的是“减材制造”，首先需要对毛坯进行粗加工得到合适的尺寸，随后进行精细加工得到成型样，所产生的加工余料造成了极大的浪费。与传统的的成型方式不同，增材制造技术(3D打印)是把三维立体模型分解成二维层片模型，通过逐层堆积的方式成型获得所需零件。激光熔覆技术是用高能激光束局部熔化金属表面形成熔池，同时用送粉器将金属粉末喷入熔池，进而在基板上形成冶金结合成型层的增材制造工艺。该技术有诸多优势：第一，熔覆后晶粒致密均匀，具有硬度较高，耐磨、抗氧化、耐蚀等特性；第二，熔覆层与基体呈现出良好的冶金结合；第三，激光熔覆热影响区(HAZ)区域小，变形小，保证了良好的成形性和优异的力学性能；第四，工艺可采用数字化、自动化控制，方便快捷，覆层均匀。因此，激光熔覆技术是增材制造技术中最常用的技术之一。采用激光熔覆技术在基板通过打印熔覆层的方式来成型刀模，既能够提高刀模的硬度，又可以避免一系列复杂的工艺。然而，目前大多数的激光熔覆设备都是在平面基板上成型，所以只能在平面基板上成型刀模，无法在曲面基板上成型刀模，很难满足当下工业生产对于不同雕刻刀模类型的需求。

因此，发明一种既能够在平面基板进行雕刻刀模成型又能够在曲面基板进行雕刻刀模成型的设备成为本领域技术人员继续解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于雕刻刀模制备的增材制造设备，采用增材制造技术打印熔覆层的方式获得刀模，不需要对刀锋毛坯进行多余部分的清除，不仅能够避免材料的浪费，而且能够缩短制备周期；同时，对增材制造设备采用了3+1轴联合运动系统，实现了平面基板刀模成型与曲面基板刀模成型兼容的一体机，满足了工业生产中雕刻刀模对平刀、圆刀不同类型的需求。为了解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下：