[发明专利]一种修复金属零件的高精度3D打印系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D打印系统，尤其涉及一种修复具有复杂曲面的金属零件的3D打印系统。

背景技术

3D打印首先需要设计人员根据所打印产品的需求，设计产品的三维图形，而以往此产品三维图形，主要依靠设计人员的经验设计，或者依靠原产品的二维图纸生成。3D打印技术如今已被广泛应用于产品的制造中，而在产品的修复领域，3D打印技术的应用却存在难点。这是由于某些产品的缺损表面往往是较为复杂的曲面，而不是规则、光滑的曲面。

复杂腔体或复杂曲面的加工一直是加工制造业的难题，而缺损的零部件待修复部分大都为复杂腔体与复杂曲面。目前随着3D打印技术的发展，对复杂零件，特别是具有复杂腔体与复杂曲面的金属零件加工可以产生新的思路。同时，3D打印成型的部件表面的较高粗糙度往往不利于“缝合”在原产品的破损处，而传统的加工工艺又无法对3D打印件的复杂曲面进行有效的降低粗糙度加工。

在现有技术中，一方面，一般采用扫描仪扫描零件，将点云数据网格化后细分曲面的方式获得曲面，这种方法最大的优点是算法简单，容易得到一个光滑的曲面，但是其不适用于复杂的不规则的曲面提取。另一方面，目前磨粒流抛光的传输方式主要有两种方法，第一种采用松散低粘度磨粒流，其含固量低，采用泵直接抽吸式加工，但一般用于精加工表面的抛光，其抛光表面一般都在微米或亚微米级，而3D打印零件一般表面粗糙度在毫米级或亚毫米级，所以低含固量的磨粒流对其表面去处量较少，几乎对粗糙表面无作用。第二种采用聚合粘弹性磨粒流，其含估量极高，采用泵阀不能够抽吸，所以采用液压缸活塞推动料缸活塞的方式直接挤压聚合粘弹性磨粒流，但此方法，液压系统的功率损失严重，特别是拆卸麻烦，并且加工一个零件首先需要研制专门的夹具，特别是3D打印金属零件，其表面极其复杂，所以夹具研制非常麻烦，并不适用于3D打印复杂曲面的抛光。

如何精确得到被损伤零件复杂的修复表面，以及如何获得高品质的3D打印产品的表面质量，则涉及到对原始待修复的复杂表面数据信息的准确提取，以及如何在超精密加工过程中对打印成型的复杂曲面表面的微观材料进行去除，以实现高品质的产品表面质量。而上述两个方面均是是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种对待修复的复杂曲面进行高精度提取，并对打印成型后的零件缺损部分进行加工以降低曲面的粗糙度的3D打印系统。具体采用如下技术方案：

系统包括：数据采集运算单元，用于采集并运算得到完整金属零件的原始曲面模型数据以及不规则的待修复曲面模型数据；三维模型生成单元，用于将数据采集单元发送的原始曲面模型数据以及不规则的待修复曲面模型数据进行三维重构，形成零件缺损部位的三维模型数据；3D打印单元，用于将所述三维模型数据打印成零件缺损部位的3D打印实体；粘弹性磨粒流抛光单元，用于抛光所述3D打印实体，其包括粘弹性磨粒流箱体、法兰座、变频电机、联轴器、连接壳体、安装套筒、抗磨软管箱体、前支撑圆锥滚子轴承、旋转曲轴、后支撑圆锥滚子轴承、密封圈、转接头、蝶阀、工作腔与箱体连接螺栓、快连插头、第一抗磨软管、第二抗磨软管、快连接头、粘弹性磨粒流工作腔上腔体、上下工作腔体连接螺栓、粘弹性磨粒流工作腔下腔体、第一碾压曲拐、第二碾压曲拐；所述旋转曲轴分别通过前支撑圆锥滚子轴承和后圆锥滚子轴承固定于安装套筒内，安装套筒通过螺栓与连接壳体相连，连接壳体通过螺栓与调频电极相连接，连接时调频电机与连接壳体及安装套筒依靠止口定位，连接壳体通过其自身的法兰盘与粘弹性磨粒流箱体上的法兰座通过螺纹连接，第一抗磨软管放置在具有定位槽的抗磨软管箱体中，抗磨软管箱体通过螺栓固定在安装套筒上。所述粘弹性磨粒流抛光单元抛光所述3D打印实体的方式如下：

I)将粘弹性磨粒流抛光系统的快连接头与转接头分开，向上抬动手柄，将粘弹性磨粒流工作腔上腔体打开，将所述零件缺损部位实体产品放入粘弹性磨粒流工作腔下腔体的配合圆柱槽内，然后向粘弹性磨粒流工作腔下腔体中添加粘弹性磨粒流，当粘弹性磨粒流填满下腔体后，盖上粘弹性磨粒流上腔体；并用螺栓拧将粘弹性磨粒流工作上腔体与粘弹性磨粒流工作下腔体拧紧；然后通过快连接头将第一抗磨软管与粘弹性磨粒流工作腔上腔体上的转接头相连接；