本發(fā)明屬增材制造技術領域，具體涉及一種增材制造設備刮刀故障自動處理方法。

背景技術：

增材制造技術是基于三維cad模型數據，通過增加材料逐層制造的方式，以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層和數控成形系統，利用高能束將材料進行逐層堆積，最終疊加成形，制造出有特定幾何形狀零件的一種技術手段。

增材制造的工藝方法有很多種，主要分為基于送粉方式和基于鋪粉方式的制造方法。基于鋪粉方式的制造方法使用的鋪粉裝置可分為單向鋪粉裝置和雙向鋪粉裝置。基于鋪粉方式的增材制造鋪粉系統，包括鋪粉刮刀、刀架、鋪粉傳動機構等。

鋪粉裝置的鋪粉過程為：鋪粉裝置從成形平臺的一側以預定的速度運動至成形平臺的另一側，完成成形平臺表面第一層粉末的鋪設，之后鋪粉裝置停留在成形平臺的該側，等待高能束對該層粉末進行掃描成形，當高能束完成該層粉末的掃描成形后，成形平臺下降一個成形層厚，鋪粉裝置再從成形平臺的該側返回至起始點，此時雙向鋪粉裝置就完成了第二層粉末的鋪設，而單向鋪粉裝置只是返回起始點，再次從該側運動到另一側完成第二層粉末的鋪設。

鋪粉裝置循環(huán)往復的鋪設成形粉末，結合成形平臺的不斷下降及高能束的掃描成形，逐漸堆疊成形三維零件。

鋪粉裝置在循環(huán)往復的鋪粉過程中，會因為循環(huán)氣體的不穩(wěn)定性、成形平臺的精度差、成形參數的不完美等原因，造成鋪粉裝置在循環(huán)往復的鋪粉過程中，刮刀刮蹭零件的情況，該情況較嚴重時，會造成鋪粉傳動機構的當前扭矩超過所預設定的扭矩限定值，而將刮刀卡停的情況。這時都需要通過人為干預，手動復位故障、人為控制成形平臺的高度、手動進行鋪粉操作等。這樣頻繁出現刮刀刮蹭的現象不僅會增加成形的時間、降低成形效率、增加成形的成本，更無法做到增材制造設備的高度自動化即24小時無人值守，嚴重時還有可能會影響成形零件的質量。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種增材制造設備刮刀故障自動處理方法，可自動處理鋪粉過程中刮刀卡刀的問題，又可實現增材制造的高度自動化，解決了現有刮刀故障需要人工處理的問題。

本發(fā)明所采用的技術方案是，在刮刀從成形平面的一側向另一側移動進行當前層粉末鋪設過程中，若確定刮刀傳動機構伺服電機的當前扭矩值≥伺服驅動器中預設的扭矩限定值，系統執(zhí)行第一次刮刀故障自動處理程序，所述第一次刮刀故障自動處理程序包括以下步驟：

將成形平臺下降a高度，執(zhí)行刮刀故障復位命令，使刮刀歸零，回到初始位置；落粉裝置自動落粉，所述成形平臺上升a高度，刮刀再次沿成形平面移動，以完成當前層成形粉末的鋪設；故障自動處理結束，系統繼續(xù)執(zhí)行成形掃描動作。

本方案的特點還在于：

進一步地，上述方法還包括：

在所述刮刀沿所述成形平臺移動的過程中，判斷所述刮刀是否成功通過當前層成形區(qū)域；若確定所述刮刀未成功通過當前層成形區(qū)域，則執(zhí)行第二次刮刀故障自動處理程序，所述第二次刮刀故障自動處理程序包括：

將所述成形平臺下降a高度，執(zhí)行刮刀故障復位命令，使刮刀歸零，回到所述初始位置；落粉裝置自動落粉，所述成形平臺上升b高度，b高度小于a高度，刮刀再次沿所述成形平臺移動，對所述當前層成形粉末進行鋪設。

進一步地，增材制造設備系統中設置有計數器，通過該計數器記錄第二次刮刀故障自動處理程序的執(zhí)行次數。

進一步地，若計數器記錄的數值超過預設的刮刀卡停故障次數閾值m，則增材制造設備暫停成形掃描工作。

進一步地，在執(zhí)行第二次刮刀故障自動處理程序的過程中，判斷刮刀是否成功通過當前層成形區(qū)域；若確定所述刮刀未成功通過當前層成形區(qū)域，則發(fā)出報警提示。

進一步地，a為一個成形層厚，b為0.5個成形層厚。

進一步地，第一次刮刀故障自動處理程序或第二次刮刀故障自動處理程序中，刮刀再次沿所述成形平面移動的速度低于所述刮刀進行當前層粉末鋪設時的移動速度。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明方法可自動處理鋪粉過程中刮刀卡刀的問題，實現了增材制造設備的高度自動化，大大提高了生產效率，在一定程度上做到了24小時無人值守，消弱甚至消除了因刮刀刮蹭因素造成的影響成形質量問題的隱患。

附圖說明

圖1是本發(fā)明成形區(qū)域示意圖。

圖中，1.成形平臺，2.成形平面，3.成形零件，4.刮刀，5.刮刀傳動機構。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明并不限于這些實施方式。

增材制造設備刮刀故障出現卡停時，通常表現為刮刀傳動機構的扭矩過大，因此本發(fā)明在增材制造設備系統內預設刮刀傳動機構的扭矩限定值，當刮刀從成形平面2的一側運動到成形平面2的另一側以完成成形零件3當前層成形粉末的鋪設時，如圖1所示，如果刮刀傳動機構5伺服電機的當前扭矩值≥伺服驅動器中預設的扭矩限定值，就認為其已經發(fā)生了卡停故障，則此時系統便會自動執(zhí)行刮刀故障自動處理程序。

扭矩限定值是通過伺服驅動器進行設置的，且通過伺服驅動器可以實時讀取連接刮刀及刮刀架的傳送機構中的伺服電機的當前扭矩。扭矩限定值具體根據實際而定，不可太大，亦不可太小，如果預設的扭矩限定值設定過大，極有可能會出現刮刀在鋪粉過程中刮蹭成形零件，致使成形零件受損的情況；如果預設的扭矩限定值設定過小，就會出現刮刀頻繁卡停的情況，反而增加了成形的時間、降低了成形的效率，提高了成形的成本，降低了設備的自動化程度。

若刮刀傳動機構當前扭矩超過了系統預設的扭矩限定值，此時系統便會自動執(zhí)行第一次刮刀故障自動處理程序。自動處理程序如下：

第一次故障自動處理：成形平臺1下降a→刮刀4故障自動復位→刮刀4歸零→落粉裝置自動落粉(送粉)→成形平臺1上升a→刮刀4以低于正常鋪粉過程中刮刀移動的速度完成該層成形粉末的鋪設，如果成功通過成形區(qū)域則可繼續(xù)執(zhí)行成形掃描動作。具體的，所述正常鋪粉過程中刮刀移動的速度參數由所述增材制造設備提前預設。在出現刮刀故障之前，或者在刮刀故障自動處理過程結束后，所述增材制造設備的刮刀按照預先設定的所述速度參數運動。

如果未通過成形區(qū)域，刮刀又一次卡停，則再執(zhí)行第二次刮刀故障自動處理程序：

第二次故障自動處理：成形平臺1下降a→刮刀4故障自動復位→刮刀4歸零→落粉裝置自動落粉(送粉)→成形平臺1上升b(b<a)→刮刀4再次以低于正常鋪粉過程中刮刀移動的速度完成該層成形粉末的鋪設，如果成功通過成形區(qū)域則可繼續(xù)執(zhí)行成形掃描動作。

上述程序具體按照以下步驟實施：

步驟1，當刮刀在鋪粉過程中出現刮刀卡停情況時(第一次卡停)，先將成形平臺下降a高度，將卡停刮刀的外力消除，a一般為一個成形層厚。然后自動執(zhí)行刮刀故障復位命令，刮刀扭矩恢復正常，然后刮刀歸零，回到初始位置，即刮刀進行當前層粉末鋪設最初的位置。歸零方式選擇接近開關加零脈沖的方式。

步驟2，落粉裝置自動落粉，成形平臺上升a高度，刮刀以低于成形過程中刮刀移動的速度進行移動，以完成該層成形粉末的鋪設，該過程中刮刀移動速度一般取正常鋪粉過程中刮刀移動速度的1/2，刮刀成功通過成形區(qū)域到達成形區(qū)域的另一側則故障處理結束，系統可繼續(xù)執(zhí)行成形掃描動作。

如果刮刀沒能成功通過成形區(qū)域，又一次發(fā)生卡停(第二次卡停)，則執(zhí)行以下步驟。

步驟3，將成形平臺下降a高度，然后自動執(zhí)行刮刀故障復位命令，并使刮刀歸零，回到初始位置。

步驟4，落粉裝置自動落粉，成形平臺上升b高度，b<a，一般取0.5個層厚，然后刮刀再次以低于正常鋪粉過程中刮刀移動的速度進行移動，以完成該層成形粉末的鋪設，該過程中刮刀移動速度與步驟2相同。具體地，所述層厚為增材制造設備每次鋪粉的厚度，所述層厚的數值可以根據成形材料及加工要求預先在增材制造設備系統中進行設置。如果刮刀成功通過成形區(qū)域到達成形區(qū)域的另一側則故障處理結束，系統可繼續(xù)執(zhí)行成形掃描動作，并且該層需要掃描兩遍以成功熔化該層粉末，是因為此時成形平臺下降的總高度為一個成形層厚再加上一個a-b的高度，故，此時進行成形掃描時需要掃描兩次，以確定能夠完全燒透2a-b的成形層厚。

正常情況下，刮刀卡刀情況最多執(zhí)行兩次故障自動處理程序即可排除。特殊情況下，如果刮刀在故障自動處理過程中又沒能成功通過成形區(qū)域，又一次發(fā)生卡停(第三次卡停)，此時增材制造設備就會發(fā)出報警，這時就需要人為干預以完成該層成形粉末的鋪設及手動操作成形設備完成掃描該層的工作，手動進行成形掃描工作時，也需要掃描兩次。該動作完成之后，人為操作設備才能再次進入到自動工作的狀態(tài)。

為了保證設備正常運行，本發(fā)明在plc程序中設置有計數器，若系統在某一層通過兩次故障自動處理(即執(zhí)行了第二次刮刀故障自動處理程序)才解決了當前層刮刀卡停故障，則在plc程序中啟用該計數器，并執(zhí)行加1操作。通過該計數器記錄通過兩次故障自動處理才解決了當前層刮刀卡停故障的次數，以便后續(xù)查閱故障次數等信息。本發(fā)明可以在plc程序中設定成形過程中可以接受的通過兩次故障自動處理才解決了當前層刮刀卡停故障的次數m，若計數器記錄的數值超過m，則應暫停自動成形掃描工作，查找原因，排除故障后，再次開始工作，若計數器記錄的數值未超過m，設備仍然保持繼續(xù)工作狀態(tài)，但應提示操作人員留心觀察設備當前運行情況。m根據不同零件成形的具體情況來設定。