一種用于金屬3d打印的表面修復塑形裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬3D打印技術領域，具體涉及一種用于金屬3D打印的表面修復塑形裝置。
【背景技術】
[0002]3D打印技術又稱“添加制造”技術(Additive Manufacturing)。一種與傳統的材料去除加工方法相反的，基于三維數字模型的，通常采用逐層制造方式將材料堆疊起來的工藝。第一臺3D打印機產生于1984年，經過近30年的發展，3D打印技術逐步成為了最有生命力的先進制造技術之一。
[0003]3D打印技術是利用CAD軟件設計出零件的三維實體模型，然后根據具體的工藝要求，按照一定厚度對模型進行分層切片處理，將其離散化為一系列二維層面，再對二維層面信息進行數據處理并加入加工參數，生成數控代碼輸入成型機，控制成型機的運動順序完成各層面的成型制造，直至加工出與CAD模型相一致的原型或零件。
[0004]目前，真正能夠制造精密金屬零件的3D打印技術有選區激光熔化和選區激光燒結。其中選區激光熔化使用激光照射輸送的粉末流，激光與輸送粉末同時工作，制造出的零件強度達到甚至超過常規加工方法生產的零件，具有良好的應用前景，是目前研發的主要方向。
[0005]塑形加工技術是使金屬在外力(通常是壓力)作用下，產生塑性變形，獲得所需形狀、尺寸、組織和性能的制品的一種基本的金屬加工技術，以往常稱壓力加工。塑形加工技術不僅原材料消耗少，生產效率高，產品質量穩定，而且還能有效地改善金屬的組織性能。這些技術上和經濟上的獨到之處和優勢，使它成為金屬加工中極其重要的手段之一，因而在國民經濟中占有十分重要的地位，而噴氣式塑形技術在現階段技術領域內還是比較先進的，并且如今國內在對利用噴惰性氣體進行工件的塑形加工的研宄相對較少。
[0006]現有技術中的3D打印加工過程中，加工的熔融金屬材料，由于液態金屬表面張力或3D打印過程中層與層之間金屬堆砌造成的表面誤差，同時，由于熔融金屬表面容易被氧化而變質，影響加工工件的使用可靠性，使加工過程中加工材料性能發生改變，或是加工出來的實際工件與理想設計出來的工件有一定偏差。

【發明內容】

[0007]本發明所要解決的問題是提供一種用于金屬3D打印的表面修復塑形裝置，該裝置采用噴氣式結構，可對3D打印過程中熔融金屬進行表面塑型，避免由于液態金屬表面張力或3D打印過程中層與層之間金屬堆砌造成的表面誤差；該裝置可對3D打印的過程進行全程監控拍攝，同時對缺陷部位進行識別并記錄，并利用金屬3D打印進行修復。
[0008]本發明采用如下技術方案:一種用于金屬3D打印的表面修復塑形裝置，包括第一全方位六自由度機械臂、外殼、空間掃描攝像裝置、加工工件、工件升降托盤、金屬3D打印塑形裝置和第二全方位六自由度機械臂；所述第一全方位六自由度機械臂和第二全方位六自由度機械臂對稱安裝在外殼內壁上；所述金屬3D打印塑形裝置和空間掃描攝像裝置分別安裝在第一全方位六自由度機械臂和第二全方位六自由度機械臂的末端位置；所述工件升降托盤設置在外殼底部；所述加工工件設置于工件升降托盤上。
[0009]所述金屬3D打印塑形裝置內部由外側至中心依次設置有螺旋形冷卻液循環通道、惰性氣體通道、材料噴射通道和激光束通道。
[0010]所述空間掃描攝像裝置包括攝像裝置支架、高精度攝像頭、機械臂連接結構和組合光源，所述攝像裝置支架呈凹形，所述機械臂連接結構設置于攝像裝置支架的中間位置，所述高精度攝像頭和組合光源分別設置在攝像裝置支架的兩側。
[0011]所述第一全方位六自由度機械臂和第二全方位六自由度機械臂的結構相同。
[0012]與現有技術相比，本發明利用金屬3D打印塑形裝置進行3D打印加工，對由于液態金屬表面張力或3D打印過程中層與層之間金屬堆砌造成的表面誤差，進行表面塑型，提高3D打印表面加工質量，同時，進行惰性氣體保護，使熔融金屬材料不被氧化，亦可以對已加工工件表面進行缺陷的修復，改進工件表面質量，對加工表面出現的缺陷進行補償修復，使工件更接近理想形態，金屬3D打印塑形裝置的噴嘴由一系列的微小等距均布的通孔組成，可以使噴出的氣體更加均勻，金屬3D打印塑形裝置也可以按照加工的要求，調節噴氣的速度、流量、溫度，進行主加工、輔助加工、冷加工、熱加工等，過程方便，效率高，為工件的表面處理提供了一個全新的方法。
[0013]金屬3D打印塑形裝置在全方位空間六自由度機械臂的輔助下能到達加工區域內的任意位置，完成空間任意角度的送料、塑型加工，實現對已加工件缺陷的修補，空間掃描攝像裝置上組合光源的使用降低了對凹凸、S型、溝槽等表面形態的圖像拍攝難度，高精度攝像頭能輕松采集工件任意表面圖像，實現在任何條件下對加工的工件表面進行自由拍攝，不留任何盲區，使加工工件盡可能接近設計的形態。
[0014]兩個全方位空間六自由度機械臂的基本結構是相似的，金屬3D打印塑形裝置和掃描攝像裝置分別安裝到兩個機械臂上，兩個全方位空間六自由度機械臂成斜對稱排布安裝在外殼內壁，有利于各個全方位空間六自由度機械臂的運動，保證運動不產生干涉，可以使金屬3D打印塑形裝置和掃描攝像裝置能達到加工工件所在的空間的任意位置，同時，保證對任意角度工件表面進行掃描攝像，達到預期想要的目的。
【附圖說明】
[0015]下面通過參考附圖并結合實例具體地描述本發明，本發明的優點和實現方式將會更加明顯，其中附圖所示內容僅用于對本發明的解釋說明，而不構成對本發明的任何意義上的限制，在附圖中:
[0016]圖1為本發明用于金屬3D打印的表面修復塑形裝置的結構示意圖；
[0017]圖2為本發明中金屬3D打印塑形裝置的俯視圖；
[0018]圖3為本發明中金屬3D打印塑形裝置的A-A剖視圖；
[0019]圖4為本發明中空間掃描攝像裝置結構示意圖；
[0020]圖5為本發明中空間掃描攝像裝置上的組合光源結構示意圖；
[0021]圖6為本發明中全方位六自由度機械臂結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本發明一種用于金屬3D打印的表面修復塑形裝置，包括第一全方位六自由度機械臂1、外殼2、金屬3D打印塑形裝置3、空間掃描攝像裝置4、工件升降托盤5、加工工件6和第二全方位六自由度機械臂7 ;所述第一全方位六自由度機械臂I