多个电子束熔融和铣削复合3d打印设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及3D打印设备的技术领域，尤其涉及多个电子束熔融和铣削复合3D打印设备。
【背景技术】
[0002]金属熔融3D打印技术(Selective Laser Melting，SLM)是利用高亮度激光直接熔化金属粉末材料，无需粘结剂，由3D模型直接成型出与铸件性能相当的任意复杂结构零件。
[0003]金属熔融3D打印技术虽然可以成型出达到铸造强度级别的零件，但是成型出的零件的形状误差大、表面光洁度不高，这样，成型后的零件则需要采用传统的机械加工方式对此进行二次加工，才能得到航空制造工业所要求的形状及表面精度。而航空航天行业大部分零件，如发动机喷嘴、叶片、蜂窝结构的燃烧室等，一般是复杂薄壁或点阵夹芯结构，或是尺寸较大的形状，或是自由曲面等形状，当采用金属熔融3D打印技术加工出来的零件，再放入机床进行二次加工时，则存在以下问题:
[0004]I)、装夹困难，或装夹后，由于坐标变换无法精确定位零件参考点，导致加工误差大；
[0005]2)、对于薄壁结构的零件，加工时，由于无支撑零件的面，导致零件应力变形；
[0006]3)、部分零件由于内部结构复杂，刀具无法伸入其内部，导致难以加工。
[0007]由于上述问题的存在，导致目前金属熔融3D打印技术虽然已经应用到飞机零件的生产制造中，但应用面较窄，仅应用于一些对精度、强度要求不高的零件，或者形状较简单及容易二次机械加工的零件的加工上，距离广泛应用还存在较大差距。
[0008]另外，现有技术中，利用大功率电子束直接熔化金属粉材料，无需粘结剂，由3D模型直接成型出与锻件性能相当的任意复杂结构零件。但是，由于电子束的偏转角度受限，其扫描面积基本在400mmx400mm以下，从而则无法进行大尺寸零件的成型。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的在于提供多个电子束熔融和铣削复合3D打印设备，旨在解决现有技术中，采用金属熔融3D打印技术加工的零件在机床进行二次加工，存在装夹困难、加工误差大、零件易变性及难以加工的问题，以及利用电子束熔融3D打印，无法成型大尺寸零件的问题。
[0010]本实用新型是这样实现的，多个电子束熔融和铣削复合3D打印设备，包括基座，所述基座上设有沿竖向移动的加工平台；所述基座上设有用于将金属粉铺设在所述加工平台形成金属粉层的铺粉结构；所述加工平台的上方分别设有多个电子束发射结构以及铣削头，多个所述电子束发射结构相间隔环绕布置在所述铣削头的外部；多个所述电子束发射结构发射电子束对位于所述加工平台上的金属粉层进行分区域熔融加工以形成多个单层或多层近似形体；所述铣削头对形成在所述加工平台上的多个单层或多层近似形体分别进行铣削加工，且将形成在所述加工平台上的多个单层或多层近似形体连接为一体。
[0011 ] 进一步地，所述电子束发射结构包括发射电子束的电子束发生器以及通电产生磁场的线圈，所述电子束发生器发射的电子束穿过所述线圈产生的磁场。
[0012]进一步地，所述基座上设有两个相间隔并排布置的导轨，所述加工平台位于两所述导轨之间；所述铺粉结构包括刮刀以及位于所述刮刀上方的漏粉箱，所述刮刀的两端分别活动连接于两所述导轨，所述刮刀的下端与所述加工平台之间具有间隙；所述漏粉箱中设有用于装置金属粉的储粉腔，所述漏粉箱的下端设有漏粉孔，所述刮刀的上端设有用于收集经由所述漏粉孔落下的金属粉的集粉槽。
[0013]进一步地，所述铺粉结构包括两个刮刀及两个所述漏粉箱，两个所述刮刀分别设置在所述加工平台的前端及后端，两个所述漏粉箱分别位于两个所述刮刀的上方。
[0014]进一步地，所述基座上设有两个相间隔并排布置的导轨，所述加工平台位于两所述导轨之间；所述铺粉结构包括刮刀以及储粉箱，所述刮刀的两端分别活动连接于两所述导轨，所述刮刀的下端与所述加工平台之间具有间隙；所述储粉箱具有上端开口且用于装置金属粉的储粉腔，所述基座中设有与所述储粉腔的上端开口对齐的通孔；所述储粉箱的储粉腔中设有竖向移动且用于将金属粉运送至所述基座上的运粉台，所述运粉台分别与所述储粉腔的上端开口及通孔对齐布置。
[0015]进一步地，所述加工平台的两侧分别设有用于检测铺设在所述加工平台上的金属粉层厚度的传感器。
[0016]进一步地，所述铣削头为激光铣削头，两个所述导轨上活动连接有门架，所述门架包括两个相间隔布置的连接臂以及横梁，两个所述连接臂的下端分别活动连接在两个所述导轨上，所述横梁的两端分别连接在两个所述连接臂的上端；所述横梁上活动连接有沿着横梁移动的移动端子，所述移动端子上活动连接有相对于所述移动端子上下移动的连接板，所述激光铣削头连接于所述连接板上。
[0017]进一步地，所述激光铣削头内设有供冷却水流通的冷却管路。
[0018]进一步地，所述铣削头为激光铣削头，所述激光铣削头包括用于发射激光束的激光发生器以及多个对所述激光发生器发射的激光束进行发射的偏振片，多个所述偏振片设于容置盒内。
[0019]进一步地，所述多个电子束熔融和铣削复合3D打印设备还包括回收箱，所述回收箱中具有用于容置并回收所述基座上金属粉的回收腔，所述回收箱位于所述基座的下方，所述基座中设有连通所述回收腔的回收口。
[0020]与现有技术相比，本实用新型提供的多个电子束熔融和铣削复合3D打印设备加工零件，利用电子束发射结构发射的电子束分区域逐层熔融金属粉层后，利用铣削头对多个单层或多层近似形体进行铣削加工，循环重复直至零件加工完毕，该3D打印设备将传统的以铣削为主的去除式精密加工与以电子束熔融3D打印为主的增量叠层制造工艺集成为一体，既能克服传统3D打印技术在尺寸和形状精度等方面的缺陷，也可以克服切削加工对零部件复杂程度等方面的制约，这样，则不需要对加工后的零件进行二次加工，避免现时装夹困难、加工误差大、加工时零件出现变形以及难以加工的问题，为3D打印技术开辟更加广阔的应用空间，为航空航天产业核心精密零部件的生产制造提供新的方法和手段；且针对大尺寸的零件，则可以充分利用多个电子束发射结构发出的多个电子束进行分区域熔融加工，再利用铣削头对形成的多个单层或多层近似形体进行铣削加工等，从而实现对任意大尺寸零件的成型。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型实施例提供的多个电子束熔融和铣削复合3D打印设备的立体示意图；
[0022]图2是本实用新型实施例提供的多个电子束熔融和铣削复合3D打印设备采用两个电子束发射结构及一个铣削头的简易示意图；
[0023]图3是本实用新型实施例提供的多个电子束熔融和铣削复合3D打印设备采用三个电子束发射结构及一个铣削头的简易示意图；
[0024]图4是本实用新型实施例提供的多个电子束熔融和铣削复合3D打印设备采用四个电子束发射结构及一个铣削头的简易示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0026]以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。
[0027]如图1?4所示，为本实用新型提供的较佳实施例。
[0028]本实用新型提供的3D打印设备1，复合了铣削加工及电子束熔融，其可以用于成型各种零件，如航空制造工业所需的零件等。
[0029]多个电子束熔融和铣削复合3D打印设备I包括基座100、铺粉结构、多个电子束发射结构101以及铣削头102，其中，基座100作为整个3D打印设备I的基础，起到承载作用，基座100上设有沿竖直方向移动的加工平台109，金属粉被铺设在该加工平台109上；铺粉结构设置在基座100上，铺粉结构用于将金属粉等输送到加工平台109上，且金属粉在加工平台109上形成金属粉层；多个电子束发射结构101相间隔呈环绕状布置在铣削头102的外部，各电子束发射结构101位于加工平台109的上方，其发射可以在水平面移动的电子束，且该电子束用于对形成在加工平台109上的金属粉层进行分区域熔融加工以形成单层或多层近似形体。
[0030]铣削头102位于加工平台109的上方，该铣削头102位于多个电子束发射结构101的环绕包围之中