本發(fā)明涉及激光熔化沉積制造技術(shù)（lasermeltingdepositionmanufacting)

的金屬快速成型機(jī)，屬于激光增材制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

增材制造是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料逐層堆積制造出實(shí)體物品的新興制造技術(shù)，體現(xiàn)了信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與先進(jìn)材料技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)的密切結(jié)合，是先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分。增材制造裝備、激光成型工藝等技術(shù)發(fā)展越來越成熟，近年來激光增材制造在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其正在快速地改變著傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和生活方式。當(dāng)前，增材制造技術(shù)已經(jīng)從研發(fā)轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，其與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深度融合，或?qū)⒔o傳統(tǒng)制造業(yè)帶來變革性影響。加快增材制造技術(shù)發(fā)展，盡快形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，對于推進(jìn)我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。

目前金屬快速成型機(jī)種類、本體結(jié)構(gòu)型式愈來愈多樣化，金屬成型件尺寸也越來越大型化，現(xiàn)有技術(shù)中激光快速成型機(jī)床多為懸臂式、定柱動(dòng)梁式龍門或動(dòng)柱定梁式龍門結(jié)構(gòu)，其中例如懸臂機(jī)床穩(wěn)定性不好，臂展行程受限；定柱動(dòng)梁式龍門機(jī)床需要工作臺(tái)前后運(yùn)動(dòng)，占用前后空間大；動(dòng)柱定梁式龍門機(jī)床需要z軸獨(dú)立上下運(yùn)動(dòng)，占用頂部空間大。這些問題往往導(dǎo)致金屬快速成型機(jī)結(jié)構(gòu)繁瑣、打印精度差、密封箱體體積大等不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中金屬快速成型機(jī)的結(jié)構(gòu)繁瑣、打印精度差、密封箱體體積大等不足之處，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成型區(qū)域（空間利用）最大化、打印精度高的龍門金屬快速成型機(jī)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種龍門金屬快速成型機(jī)，包括固定底座及設(shè)置在固定底座上的密封手套箱體，其特征在于：在所述密封手套箱體內(nèi)設(shè)置有移動(dòng)工作臺(tái)及動(dòng)梁動(dòng)柱式龍門運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述動(dòng)梁動(dòng)柱式龍門運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括龍門滑枕、滑枕前后運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、龍門架、橫梁以及橫梁上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述龍門滑枕固定在所述固定底座上，所述龍門架設(shè)置在所述龍門滑枕上并與所述滑枕前后運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述滑枕前后運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述龍門架在所述龍門滑枕上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述橫梁設(shè)置在所述龍門架上并與所述橫梁上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述橫梁上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述衡量在所述龍門架上上下運(yùn)動(dòng)，在所述橫梁上設(shè)置有熔覆頭連接法蘭，該熔覆頭連接法蘭與一法蘭左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，在所述熔覆頭連接法蘭上設(shè)置有激光熔覆頭，該激光熔覆頭在所述動(dòng)梁動(dòng)柱式龍門運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上做xyz方向三維空間運(yùn)動(dòng)。

在所述密封手套箱體外部還設(shè)置有一外部軌道，該外部軌道設(shè)置在固定底座后方。

所述龍門滑枕為設(shè)置在所述固定底座兩側(cè)的各一條，滑枕前后運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，兩個(gè)伺服電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)減速機(jī)減速后，齒輪齒條傳動(dòng)。

所述龍門架與龍門滑枕的法蘭板緊固連接，構(gòu)成動(dòng)柱式龍門架，橫梁通過橫梁上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接在龍門架上上下運(yùn)動(dòng)。

所述橫梁上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)伺服電機(jī)、一個(gè)“一分二”t型雙輸出減速機(jī)、兩根傳動(dòng)軸、兩個(gè)直角加速機(jī)以及兩個(gè)滾珠絲桿，所述一個(gè)“一分二”t型雙輸出減速機(jī)的輸入軸與所示伺服電機(jī)的輸出軸連接，在所述一個(gè)“一分二”t型雙輸出減速機(jī)的兩個(gè)輸出軸上分別連接一個(gè)所述傳動(dòng)軸，所述滾珠絲杠經(jīng)所述直角減速機(jī)與所述傳動(dòng)軸連接。

固定底座受交通運(yùn)輸寬度限制，由兩塊底座拼接而成，主要用于固定、定位移動(dòng)工作臺(tái)和動(dòng)梁動(dòng)柱式龍門機(jī)床。

所述移動(dòng)工作臺(tái)由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，軌道輪為導(dǎo)向，可在固定底座軌道和外部軌道之間往返運(yùn)動(dòng)。

所述外部軌道由h型鋼拼焊底架和輕型軌道組成，結(jié)構(gòu)鋼性強(qiáng)。

龍門滑枕前后運(yùn)動(dòng)行程為4.5米。橫梁在龍門架上上下運(yùn)動(dòng)，上下運(yùn)動(dòng)行程為1.5米。激光熔覆頭連接法蘭左右運(yùn)動(dòng)行程為4.5米。

所述密封手套箱體與固定底座外圈連接，整個(gè)龍門執(zhí)行機(jī)構(gòu)置于箱體內(nèi)部，箱體上設(shè)置有觀察窗和操作手套等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、成型區(qū)域（空間利用）最大化，在工作臺(tái)上方與動(dòng)梁動(dòng)柱式龍門床體之間形成了一個(gè)規(guī)則的立方體金屬快速成型區(qū)域，在保證成型件尺寸的條件下，動(dòng)梁動(dòng)柱式結(jié)構(gòu)做到了密封箱體內(nèi)部空間利用的最大化，極大的減小了箱體內(nèi)惰性氣體消耗量和氣體凈化時(shí)間，進(jìn)一步降低了金屬快速成型的成本。

2、與懸臂結(jié)構(gòu)相比，龍門結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好的先天優(yōu)勢決定了動(dòng)梁動(dòng)柱式結(jié)構(gòu)機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸的金屬快速成型。龍門左右立柱同步驅(qū)動(dòng)橫梁上下運(yùn)動(dòng)，相比于定梁式機(jī)床，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、打印精度以及頂部空間占用都更有優(yōu)勢。

3、隨著激光增材制造的發(fā)展趨勢，金屬快速成型件的尺寸越來越大，對金屬快速成型機(jī)床的結(jié)構(gòu)尺寸、傳動(dòng)精度要求更高，本發(fā)明在滑枕前后運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和熔覆頭連接法蘭左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用高精度齒輪齒條驅(qū)動(dòng)，避免了因大行程滾珠絲杠水平安置，自身下垂對傳動(dòng)精度的影響。橫梁上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用一個(gè)伺服電機(jī)輸入，兩個(gè)滾珠絲杠同步輸出的驅(qū)動(dòng)方式，結(jié)合絲杠豎直放置傳動(dòng)精度高的特性，達(dá)到了金屬快速成型過程中激光熔覆頭運(yùn)動(dòng)的高精度。

與現(xiàn)有金屬快速成型機(jī)相比，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成型區(qū)域（空間利用）最大化、打印精度高的動(dòng)梁動(dòng)柱式龍門金屬快速成型機(jī)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種動(dòng)梁動(dòng)柱式龍門金屬快速成型機(jī)；

圖中：1固定底座；2龍門滑枕；3移動(dòng)工作臺(tái)；4滑枕前后運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；5法蘭左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；6橫梁；7龍門架；8橫梁上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；9直角減速機(jī)；10傳動(dòng)軸；11“一分二”減速機(jī)；12激光熔覆頭；13激光熔覆頭連接法蘭；14外部軌道；15密封手套箱體。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步描述。

圖1所示，一種龍門金屬快速成型機(jī)，包括固定底座1，龍門滑枕2，移動(dòng)工作臺(tái)3，滑枕前后運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，法蘭左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5，橫梁6，龍門架7，橫梁上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8，直角減速機(jī)9，傳動(dòng)軸10，“一分二”減速機(jī)11，激光熔覆頭12，激光熔覆頭連接法蘭13，外部軌道14和密封手套箱體15。固定底座1由兩部分拼接而成，接縫部分用密封壓板和密封膠密封，確保整個(gè)底座的密封性，底座四周法蘭面設(shè)有一圈安裝孔，以便于底座1和密封手套箱體15固定連接。龍門滑枕2分別固定在底座兩側(cè)，滑枕一個(gè)由一個(gè)伺服電機(jī)通過“一分二”t型雙輸出減速機(jī)減速后，由兩根傳動(dòng)軸傳遞扭矩，再通過兩個(gè)直角減速機(jī)換向輸出到龍門架兩邊的豎直安裝的滾珠絲杠上作為驅(qū)動(dòng)，以直線導(dǎo)軌作為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)橫梁在龍門架上上下運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)梁結(jié)構(gòu)。

前后運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4由兩個(gè)伺服電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)兩個(gè)龍門滑枕上的減速機(jī)，通過齒輪齒條傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)龍門滑枕2前后運(yùn)動(dòng)。龍門架7緊固連接在龍門滑枕2的法蘭板上，由龍門滑枕2的法蘭板帶動(dòng)龍門架7前后運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成了動(dòng)柱式結(jié)構(gòu)。橫梁6通過橫梁上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8實(shí)現(xiàn)在龍門架7上上下運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)梁式結(jié)構(gòu)。為了讓橫梁上下運(yùn)動(dòng)能夠達(dá)到更高的精度和同步性，并且進(jìn)一步地降低機(jī)床成本，橫梁上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8由一個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過“一分二”減速機(jī)11雙邊輸出，傳動(dòng)軸10將驅(qū)動(dòng)力傳遞到龍門架兩端，再由直角減速機(jī)9將扭矩?fù)Q向傳遞到左右兩個(gè)滾珠絲杠，滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)橫梁6上下運(yùn)動(dòng)。激光頭熔覆法蘭13通過法蘭左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5在橫梁6上左右運(yùn)動(dòng)，法蘭左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5和滑枕前后運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4結(jié)構(gòu)類似，由于其運(yùn)動(dòng)行程較大，絲杠橫置會(huì)受重力下垂影響精度，所以兩結(jié)構(gòu)都采用的直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，高精度齒輪齒條傳動(dòng)的方式，保證了激光熔覆頭12在前后、左右方向的運(yùn)動(dòng)精度。激光熔覆頭12固定安裝在激光熔覆頭連接法蘭13上，通過動(dòng)梁動(dòng)柱式龍門機(jī)床實(shí)現(xiàn)xyz方向的三維運(yùn)動(dòng)。

密封手套箱體15設(shè)置有移動(dòng)密封大門，外部軌道14設(shè)置在固定底座1后方，當(dāng)金屬快速成型完成后，打開密封手套箱體15的大門，移動(dòng)工作臺(tái)3通過變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從固定底座1的軌道上運(yùn)動(dòng)到外部軌道14的軌道上，方可取放成型件。