多通路电控无极变焦SLM烟羽处理进风装置及方法

多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置及方法
技术领域
1.本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置及方法，用于清除选区激光熔化打印过程中的烟羽，进气过程中多通路气流焦点可无极调控，实现对烟羽的适应性清除。


背景技术：

2.选区激光熔化(selective laser melting,slm)技术属于快速凝固制造工艺，利用高能量的激光束，按照预定的路径扫描预先铺覆好的粉末，将其完全熔化，再经冷却凝固后成型的一种技术。相比其它金属增材制造技术，slm技术具有更高的成型精度以及更少的后续加工量，可成型复杂度更高的零件，是金属增材制造技术应用的主要方向之一。
3.然而，选区激光熔化成型设备在激光与粉末发生作用瞬间会产生一定量的烟尘及飞溅物，因其形状酷似羽毛而被称为烟羽。烟羽存在的主要负面作用包括：(1)污染透光镜片；(2)污染粉末，若无适当处理，以上两种影响会直接导致最终成型制件质量严重下降。现有的手段一般分为两种方式来处理烟羽：(1)通过充入保护气体将其吹入循环净化系统；(2)通过抽气泵将其吸出成型室。
4.但目前现有的技术存在以下缺点：(1)成型的材料不同，其密度、粉末粒径、化学成分不同，形成的烟羽在成型室内漂浮的高度、烟尘量、飞溅量各有差异，传统手段难以进行完全适应性调节；(2)由于成型室内压力需控制在一定范围内，充入的保护气体流量或抽气流量都不能无限加大，即便通过技术手段对进、出气进行平衡解决压力不稳的问题，过大的风压仍有将粉末吹起的风险；(3)目前已商业化的进气结构均为单通路设计，在扫面速度较高或有多个激光器同时扫描的情况下，空压机通常难以及时调整风压以适应新产生的烟羽，最终使得烟羽清除率降低。


技术实现要素：

5.本发明提供一种多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置及方法，以解决现有进气结构难以根据烟羽形态适应性调节气流，成型室内气压限制使得进气风压存在软上限，空压机调节速率难以跟上烟羽生成速度的问题。
6.本发明采取的技术方案是：包括固定架、无极变焦导流进气装置和驱动控制装置，其中无极变焦导流进气装置固定在固定架的上卡钳与下卡钳之间，驱动控制装置固定在固定架的上电机座或下电机座上，位于无极变焦导流进气装置的上方或下方，通过圆柱齿轮一和圆锥齿轮二驱动无极变焦导流进气装置。
7.本发明所述固定架包括上电机座、下电机座、卡扣、上卡钳和下卡钳，其中上电机座和下电机座用于固定步进电机一和步进电机二，上卡钳和下卡钳用于固定无极变焦导流进气装置，上卡钳与下卡钳铰接，卡扣与上卡钳铰接。
8.本发明所述上电机座包括电机座体、电机固定孔一、电机固定孔二、电机固定孔三、电机固定孔四和滑块，其中电机固定孔三和电机固定孔四分别用于固定步进电机二和
步进电一机，电机固定孔一和电机固定孔二用于固定后续增添步进电机，滑块与电机座体一端固定连接。
9.本发明所述无极变焦导流进气装置包括进气管道、圆锥齿轮一、后导流板对、圆柱齿轮一、圆柱齿轮二、左导流板和右导流板，其中后导流板对与进气管道中部的三个轴孔转动连接，该后导流板对与圆锥齿轮一固定连接，使二者能作为一个整体在进气管道中部孔内自由转动，圆柱齿轮一和左导流板固定连接，圆柱齿轮二与右导流板固定连接，圆柱齿轮一与圆柱齿轮二啮合。
10.本发明所述进气管道包括尾部进气管、过渡管道、分流壁、左轴孔、中轴孔、右轴孔、齿轮预留槽、左出气道和右出气道，其中过渡管道两端分别连接尾部进气管和左出气道、右出气道，分流壁固定连接在左出气道和右出气道中间，齿轮预留槽与分流壁后端固定连接，左轴孔、中轴孔位于齿轮预留槽的壁上，右轴孔位于右出气道的外壁上。
11.本发明所述后导流板对包括后左导流板、圆锥齿轮键、后导流板轴和后右导流板，其中后左导流板和后右导流板与后导流板轴固定连接，圆锥齿轮键位于在后导流板轴上的槽中，后导流板轴铰接于左轴孔、中轴孔和右轴孔中，使得后导流板对可以作为一个整体自由转动。
12.本发明所述的驱动控制装置包括步进电机一、步进电机二和圆锥齿轮二，其中步进电机一和步进电机二用螺栓同侧固定在上电机座或下电机座上，圆锥齿轮二与步进电机二的电机轴固定。
13.采用多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置的烟羽清除方法，包括下列步骤：
14.(1)安装在选区激光熔化成型设备的后面；
15.将上电机座沿选区激光熔化成型设备滑槽推上，打开卡钳，将步进电机一和步进电机二用螺栓固定在上电机座或下电机座对应的位置上，若位于上电机座的步进电机安装困难，可将上电机座继续上推，推出滑槽并取出以进行步进电机的安装，安装完成后，再将上电机座装回滑槽中；
16.将装配好的导流进气单元插入选区激光熔化成型设备预先留好的进气口，并搭在下卡钳上，若上述步进电机位于下电机座上，则要确保步进电机一的电机轴插入圆柱齿轮一的孔中并与之配合，圆锥齿轮二和圆锥齿轮一啮合；若步进电机位于上电机座上，则将上电机座拉下，再保证上述配合关系；确认无误后，合上上卡钳，并扣上卡扣，将空压机的出气管与进气管道的尾部相接，确保各部分的密封程度，最后给步进电机一和步进电机二接上电源线与信号线，即安装完毕；
17.(2)打印时，计算机根据当前打印作业所使用的粉末材料类型，激光功率、扫描速度等工艺参数以及扫描策略等数据，或通过成型时内预先设置的高速摄像机所捕捉的烟羽图像数据，预先或实时计算打印过程中各点产生的烟羽的形态、位置数据，再通过特定的算法，将烟羽形态、位置数据转换为所需进气气流的焦点、强度、纵向高度数据，进而计算出各步进电机的转动角度数据，并将转动角度信号传递给步进电机一和步进电机二；
18.(3)步进电机一转动特定角度，带动圆柱齿轮一、圆柱齿轮二，从而使得左导流板和右导流板对称转动，实现进气气流焦点的无极调控效果；步进电机二转动特定角度，带动圆锥齿轮二和圆锥齿轮一，进而使得后左导流板和后右导流板上下对称摆动，对进气气流纵向高度和强度的无极调控；实现对烟羽的适应性清除。
19.本发明所述步骤(3)中，以气流焦点无限远、进气气流纵向高度最大时为零点，当步进电机一、步进电机二转动一定角度时，进气气流的焦点、流速、纵向高度以及步进电机一最大转角可由如下公式推算：
[0020][0021][0022]
h＝h(1-sinθ2)
[0023][0024]
其中：f是进气气流焦点，c是进气气流流速，h是进气气流纵向高度，θ
max
是步进电机一最大转角，θ1是步进电机一转角，θ2是步进电机二转角，d是进气管道出气道宽度，h是进气管道出气道高度，d是空压机出气口直径，c0是空压机出口气体流速，l左、右导流板长度。
[0025]
本发明在整机设备上采用2-300个电控无极变焦进风装置单元为一组,上下交替排列，共同对成型室进行进气操作，以实现多通路气流控制。
[0026]
本发明的优点是结构新颖，在打印过程中，可根据当前所使用的粉末材料类型以及工艺参数如激光功率、激光扫描速度等，适时调整进气气流的焦点、强度及纵向高度，从而使得气流集中在烟羽处；由于气流在焦点前后都比较分散，使得成型室内其余位置的气体流速和压强不过高，进而保证烟羽能在被吹离当前制件上方的前提下，不会由于后续风压过大导致烟羽被吹出过远而落于下一行制件表面，也不会由于先遣风压过大导致粉末被吹起；由于一组多通路电控无极变焦进风装置中的每个独立单元可单独控制，因此可根据激光扫描进度、激光器数量的不同，对每排制件进行及时的适应性进气处理；由于本发明采用多个独立单元协同工作，单元之间并无牵制，因此实际使用时可根据选区激光熔化成型设备进气口大小选择所需单元数量。本发明根据当前的粉末材料类型、设备工艺参数及烟羽形态，将风路控制与进气结构相结合，实现对烟羽的适应性清除，动态调整进气气流的焦点、强度、纵向高度，从而提高样件表面烟羽的清除效果，保证零件成型质量，为选区激光熔化金属增材制造领域提供了一种新的进风气流控制装置及方法。
附图说明
[0027]
图1是本发明的结构示意图；
[0028]
图2是本发明其中一独立单元的结构示意图，并隐藏了固定架；
[0029]
图3是本发明固定架的结构示意图；
[0030]
图4是本发明上电机座的结构示意图，并进行了上下翻转以展示螺纹孔位置；
[0031]
图5是本发明固定架安装于选区激光熔化成型设备背面的示意图；
[0032]
图6是本发明无极变焦导流进气装置的结构示意图；
[0033]
图7是本发明后导流板对相对于进气管道和圆锥齿轮一的位置示意图，并对进气管道和圆锥齿轮一进行了剖切以便观察；
[0034]
图8是本发明无极变焦导流进气装置中进气管道的剖面示意图；
[0035]
图9是本发明后导流板对的爆炸视图；
[0036]
图10是本发明驱动控制装置的结构示意图；
[0037]
图11是本发明进气气流状态推算公式中各参数与装置中对应尺寸的标识图，对进气管道进行了部分剖切，并隐藏了固定架；
[0038]
图12是本发明进气气流状态推算公式中各参数与装置中对应尺寸的标识图，对进气管道进行了剖切，并隐藏了固定架、驱动控制装置、圆柱齿轮一和圆柱齿轮二。
具体实施方式
[0039]
参见图1，包括固定架1、无极变焦导流进气装置2、驱动控制装置3，所述的无极变焦导流进气装置2固定在固定架1的上卡钳104与下卡钳105之间，并位于选区激光熔化成型设备4(以下简称设备)后方，通过胶管与空压机相连；所述的驱动控制装置3固定在固定架1的上电机座101或下电机座102上，位于无极变焦导流进气装置2的上方或下方(具体位置取决于安装时的布置)，通过圆柱齿轮一204和圆锥齿轮二303控制和驱动无极变焦导流进气装置2。
[0040]
本发明通过对进气气流的焦点、强度及纵向高度进行控制，使得气流的强度中心能聚集在烟羽上，进而实现对烟羽的适应性清理效果，可解决现有进气结构难以根据烟羽形态进行适应性进气，最大压力存在软上限，仅靠空压机难以对过高的扫描速度或多激光源实时响应的问题。
[0041]
参见图3，所述的固定架1包括上电机座101、下电机座102、卡扣103、上卡钳104和下卡钳105，其中上电机座101和下电机座102用于固定步进电机一301和步进电机二302以及后续可能添加的单元的步进电机，所述的上卡钳104和下卡钳105用于固定无极变焦导流进气装置2，上卡钳104与下卡钳105铰接，卡扣103与上卡钳104铰接；其中上电机座101通过滑槽与设备之间滑动连接，下电机座102与设备固定连接，下卡钳105与设备固定连接；
[0042]
参见图4，所述的上电机座101包括电机座体10101、电机固定孔一10102、电机固定孔二10103、电机固定孔三10104、电机固定孔四10105和滑块10106，其中电机固定孔三10104和电机固定孔四10105可分别用于固定步进电机二302和步进电一机301，电机固定孔一10102和电机固定孔二10103用于固定后续增添步进电机，滑块10106与电机座体10101一端固定连接，滑块10106用于将电机座体10101限制在安装于设备背面的滑槽内，使得上电机座101可以在滑槽内无阻碍上下滑动。
[0043]
另外，对于下电机座102，其结构与上电机座101大体相同，唯一区别在于下电机座102不包含类似滑块10106的结构，因其固定在设备上，无需滑动。
[0044]
上电机座101和下电机座102的结构不必受限于图3、图4所示结构，根据多通路电控无极变焦进风装置单元的具体数量，可对电机固定孔数目进行适当增减，在保证装置稳定的前提下，也可根据实际使用情况对电机座体的形态进行适当更改。
[0045]
参见图6、7，所述的无极变焦导流进气装置2包括进气管道201、圆锥齿轮一202、后导流板对203、圆柱齿轮一204、圆柱齿轮二205、左导流板206和右导流板207，进气管道201插入设备后方预留的进气口槽内，并用卡钳固定，其中后导流板对203与进气管道201中部的三个轴孔转动连接，该后导流板对203与圆锥齿轮一202固定连接，使二者能作为一个整体在进气管道201中部孔内自由转动，圆柱齿轮一204和左导流板206固定连接，圆柱齿轮二205与右导流板207固定连接，圆柱齿轮一204与圆柱齿轮二205啮合，使得步进电机301的动
力能通过圆柱齿轮一204传递给圆柱齿轮二205，进而控制左导流板206和右导流板207。
[0046]
参见图8，所述的进气管道201包括尾部进气管20101、过渡管道20102、分流壁20103、左轴孔20104、中轴孔20105、右轴孔20106、齿轮预留槽20107、左出气道20108和右出气道20109，其中尾部进气管20101用于与空压机出气管相接，接收气流，过渡管道20102两端分别连接尾部进气管20101和左出气道20108、右出气道20109，过渡管道20102用于引导尾部进气管20101中的气流平滑过渡到分流壁20103前，其几何形态可由首尾两截面放样生成；分流壁20103固定连接在左出气道20108和右出气道20109中间，分流壁20103用于对从过渡管道20102流出的气流进行平滑分流，使气流能对称且平稳地进入左出气道20108和右出气道20109，齿轮预留槽20107与分流壁20103后端固定连接，齿轮预留槽20107用于后续装配圆锥齿轮202、后导流板对203时，防止部件间冲突、重合，左轴孔20104、中轴孔20105位于齿轮预留槽20107的壁上，右轴孔20106位于右出气道20109的外壁上，左轴孔20104、中轴孔20105和右轴孔20106供后导流板对203铰接用，所述的左出气道20108和右出气道20109用于供分流后的气流流出，以便后续的导流操作。
[0047]
参见图9，所述的后导流板对203包括后左导流板20301、圆锥齿轮键20302、后导流板轴20303和后右导流板20304，其中后左导流板20301和后右导流板20304与后导流板轴20303固定连接，且分别位于左出气道20108和右出气道20109中，用于调节进气气流的强度和纵向高度，圆锥齿轮键20302位于在后导流板轴20303上的槽中，用于保证圆锥齿轮一202能与后导流板轴20303同步转动，后导流板轴20303铰接于左轴孔20104、中轴孔20105和右轴孔20106中，使得后导流板对203可以作为一个整体自由转动。
[0048]
装配时，先将后左导流板20301和后右导流板20304分别放入左出气道20108和右出气道20109中，将圆锥齿轮一202放于齿轮预留槽20107中，将后导流板轴20303从右轴孔20106插入，依次穿过后右导流板20304、中轴孔20105、圆锥齿轮202、左轴孔20104和后左导流板20301，将圆锥齿轮一202移至一边，将圆锥齿轮键20302放入后导流板轴20303的键槽中，再将圆锥齿轮一202移回，与圆锥齿轮键20302配合，使其能与后导流板轴20303同轴转动。确认无误后，即完成后导流板对203的装配。
[0049]
工作时，因圆锥齿轮一202的轴向力作用，使得后导流板轴20303通过抵在左出气道20108壁上进行轴向固定，圆锥齿轮一202通过抵在圆锥齿轮键20302左侧突起上进行轴向固定，保证后导流板轴20303和圆锥齿轮202只在原位转动，不发生轴向偏移。
[0050]
所述的驱动控制装置3包括步进电机一301、步进电机二302和圆锥齿轮二303，其中步进电机一301和步进电机二302用螺栓同侧固定在上电机座101或下电机座102上，具体固定位置取决于多通路电控无极变焦进风装置实际使用时的布置，圆锥齿轮二303与步进电机二302的电机轴固定，使得步进电机二302的动力可以通过圆锥齿轮二303、圆锥齿轮一202、后导流板轴20303传递到后左导流板20301和后右导流板20304上。
[0051]
采用多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置的烟羽清除方法，包括下列步骤：
[0052]
(1)安装在选区激光熔化成型设备的后面
[0053]
将上电机座101沿选区激光熔化成型设备滑槽推上，打开卡钳，将步进电机一301和步进电机二302用螺栓固定在上电机座101或下电机座102对应的位置上，若位于上电机座101的步进电机安装困难，可将上电机座101继续上推，推出滑槽并取出以进行步进电机的安装，安装完成后，再将上电机座101装回滑槽中；
[0054]
将装配好的导流进气单元2插入选区激光熔化成型设备预先留好的进气口，并搭在下卡钳105上，若上述步进电机位于下电机座102上，则要确保步进电机一301的电机轴插入圆柱齿轮一204的孔中并与之配合，圆锥齿轮二303和圆锥齿轮一202啮合；若步进电机位于上电机座101上，则将上电机座拉下，再保证上述配合关系；确认无误后，合上上卡钳104，并扣上卡扣103，将空压机的出气管与进气管道201的尾部相接，确保各部分的密封程度，最后给步进电机一301和步进电机二302接上电源线与信号线，即安装完毕；
[0055]
若要使用多个电控无极变焦进风装置以组成多通路配置，则安装时并列排列多个单元即可，安装方式同上；
[0056]
(2)打印时，计算机根据当前打印作业所使用的粉末材料类型，激光功率、扫描速度等工艺参数以及扫描策略等数据，或通过成型时内预先设置的高速摄像机所捕捉的烟羽图像数据，预先或实时计算打印过程中各点产生的烟羽的形态、位置数据，再通过特定的算法，将烟羽形态、位置数据转换为所需进气气流的焦点、强度、纵向高度数据，进而计算出各步进电机的转动角度数据，并将转动角度信号传递给步进电机一301和步进电机二302；
[0057]
步进电机一301转动特定角度，带动圆柱齿轮一204、圆柱齿轮二205，从而使得左导流板206和右导流板207对称转动，实现进气气流焦点的无极调控效果；步进电机二302转动特定角度，带动圆锥齿轮二303和圆锥齿轮一202，进而使得后左导流板20301和后右导流板20304上下对称摆动，实现对进气气流纵向高度和强度的无极调控；
[0058]
以气流焦点无限远、进气气流纵向高度最大时为零点，当步进电机一301、步进电机二302转动一定角度时，进气气流的焦点、流速、纵向高度以及步进电机一301最大转角可由如下公式推算:
[0059][0060][0061]
h＝h(1-sinθ2)
[0062][0063]
其中：f是进气气流焦点，c是进气气流流速，h是进气气流纵向高度，θ
max
是步进电机一301最大转角，θ1是步进电机一301转角，θ2是步进电机二302转角，d是进气管道出气道宽度，h是进气管道出气道高度，d是空压机出气口直径，c0是空压机出口气体流速，l左、右导流板长度。
[0064]
须知上述公式仅描述理想状态下的情况，实际使用时需要考虑成型室形貌、气体紊流等因素的影响。
[0065]
当一组多通路电控无极变焦进风装置并列放置时，即可对每一列打印制件产生的烟羽进行及时的进气操作，即使在激光扫描速度较高或多激光源协同工作的情形中，只需使激光扫描制件的顺序平行于进气单元排列的方向，由步进电机驱动和控制的多通路电控无极变焦进风装置也可以实现远超于传统进气结构的实时响应效果。
[0066]
如上所述，便可较好地通过本发明对进气气流的焦点、强度和纵向高度进行无极调控，实现对不同形态烟羽的适应性进气。另外在实际使用时，不必拘泥于上述实例，如在
打印设备空间和密封条件允许的情况下，可将多通路电控无极变焦进风装置沿扇形排列，以实现对制件的多角度协同进气，达到强化气流焦点区域风压的效果。需要理解的是，本发明亦不局限于上述特定的实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

技术特征：
1.一种多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置，其特征在于：包括固定架、无极变焦导流进气装置和驱动控制装置，其中无极变焦导流进气装置固定在固定架的上卡钳与下卡钳之间，驱动控制装置固定在固定架的上电机座或下电机座上，位于无极变焦导流进气装置的上方或下方，通过圆柱齿轮一和圆锥齿轮二驱动无极变焦导流进气装置。2.根据权利要求1所述的多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置，其特征在于：所述固定架包括上电机座、下电机座、卡扣、上卡钳和下卡钳，其中上电机座和下电机座用于固定步进电机一和步进电机二，上卡钳和下卡钳用于固定无极变焦导流进气装置，上卡钳与下卡钳铰接，卡扣与上卡钳铰接。3.根据权利要求2所述的多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置，其特征在于：所述上电机座包括电机座体、电机固定孔一、电机固定孔二、电机固定孔三、电机固定孔四和滑块，其中电机固定孔三和电机固定孔四分别用于固定步进电机二和步进电一机，电机固定孔一和电机固定孔二用于固定后续增添步进电机，滑块与电机座体一端固定连接。4.根据权利要求1所述的多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置，其特征在于：所述无极变焦导流进气装置包括进气管道、圆锥齿轮一、后导流板对、圆柱齿轮一、圆柱齿轮二、左导流板和右导流板，其中后导流板对与进气管道中部的三个轴孔转动连接，该后导流板对与圆锥齿轮一固定连接，使二者能作为一个整体在进气管道中部孔内自由转动，圆柱齿轮一和左导流板固定连接，圆柱齿轮二与右导流板固定连接，圆柱齿轮一与圆柱齿轮二啮合。5.根据权利要求4所述的多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置，其特征在于：所述进气管道包括尾部进气管、过渡管道、分流壁、左轴孔、中轴孔、右轴孔、齿轮预留槽、左出气道和右出气道，其中过渡管道两端分别连接尾部进气管和左出气道、右出气道，分流壁固定连接在左出气道和右出气道中间，齿轮预留槽与分流壁后端固定连接，左轴孔、中轴孔位于齿轮预留槽的壁上，右轴孔位于右出气道的外壁上。6.根据权利要求4所述的多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置，其特征在于：所述后导流板对包括后左导流板、圆锥齿轮键、后导流板轴和后右导流板，其中后左导流板和后右导流板与后导流板轴固定连接，圆锥齿轮键位于在后导流板轴上的槽中，后导流板轴铰接于左轴孔、中轴孔和右轴孔中，使得后导流板对可以作为一个整体自由转动。7.根据权利要求1所述的多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置，其特征在于：所述的驱动控制装置包括步进电机一、步进电机二和圆锥齿轮二，其中步进电机一和步进电机二用螺栓同侧固定在上电机座或下电机座上，圆锥齿轮二与步进电机二的电机轴固定。8.采用如权利要求1～7任一项所述多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置的烟羽清除方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)安装在选区激光熔化成型设备的后面；将上电机座沿选区激光熔化成型设备滑槽推上，打开卡钳，将步进电机一和步进电机二用螺栓固定在上电机座或下电机座对应的位置上，若位于上电机座的步进电机安装困难，可将上电机座继续上推，推出滑槽并取出以进行步进电机的安装，安装完成后，再将上电机座装回滑槽中；将装配好的导流进气单元插入选区激光熔化成型设备预先留好的进气口，并搭在下卡钳上，若上述步进电机位于下电机座上，则要确保步进电机一的电机轴插入圆柱齿轮一的
孔中并与之配合，圆锥齿轮二和圆锥齿轮一啮合；若步进电机位于上电机座上，则将上电机座拉下，再保证上述配合关系；确认无误后，合上上卡钳，并扣上卡扣，将空压机的出气管与进气管道的尾部相接，确保各部分的密封程度，最后给步进电机一和步进电机二接上电源线与信号线，即安装完毕；(2)打印时，计算机根据当前打印作业所使用的粉末材料类型，激光功率、扫描速度等工艺参数以及扫描策略等数据，或通过成型时内预先设置的高速摄像机所捕捉的烟羽图像数据，预先或实时计算打印过程中各点产生的烟羽的形态、位置数据，再通过特定的算法，将烟羽形态、位置数据转换为所需进气气流的焦点、强度、纵向高度数据，进而计算出各步进电机的转动角度数据，并将转动角度信号传递给步进电机一和步进电机二；(3)步进电机一转动特定角度，带动圆柱齿轮一、圆柱齿轮二，从而使得左导流板和右导流板对称转动，实现进气气流焦点的无极调控效果；步进电机二转动特定角度，带动圆锥齿轮二和圆锥齿轮一，进而使得后左导流板和后右导流板上下对称摆动，对进气气流纵向高度和强度的无极调控；实现对烟羽的适应性清除。9.根据权利要求8所述采用多通路电控无极变焦slm烟羽处理进风装置的烟羽清除方法，其特征在于：所述步骤(3)中，以气流焦点无限远、进气气流纵向高度最大时为零点，当步进电机一、步进电机二转动一定角度时，进气气流的焦点、流速、纵向高度以及步进电机一最大转角可由如下公式推算：一最大转角可由如下公式推算：h＝h(1-sinθ2)其中：f是进气气流焦点，c是进气气流流速，h是进气气流纵向高度，θ
max
是步进电机一最大转角，θ1是步进电机一转角，θ2是步进电机二转角，d是进气管道出气道宽度，h是进气管道出气道高度，d是空压机出气口直径，c0是空压机出口气体流速，l左/右导流板长度。

技术总结
本发明涉及一种多通路电控无极变焦SLM烟羽处理进风装置及方法，属于增材制造技术领域。无极变焦导流进气装置固定在固定架的上卡钳与下卡钳之间，驱动控制装置固定在固定架的上电机座或下电机座上，位于无极变焦导流进气装置的上方或下方，通过圆柱齿轮一和圆锥齿轮二驱动无极变焦导流进气装置，根据当前的粉末材料类型、设备工艺参数及烟羽形态，将风路控制与进气结构相结合，实现对烟羽的适应性清除。优点是结构新颖，动态调整进气气流的焦点、强度、纵向高度，从而提高样件表面烟羽的清除效果，保证零件成型质量，为选区激光熔化金属增材制造领域提供了一种新的进风气流控制装置及方法。置及方法。置及方法。


技术研发人员：吴文征 郑奥都 李桂伟 张政 李学超 周怿明 李轲 孙浩岚 赵继 任露泉
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/3/8