工作件加工設(shè)備以及工作件加工方法
【專利摘要】一種工作件加工設(shè)備及工作件加工方法，工作件加工設(shè)備包括工作平臺(tái)、噴射裝置、供料單元、主機(jī)及掃描裝置。工作平臺(tái)用于承載工作件。噴射裝置包括激光光源。供料單元用于提供建構(gòu)材料且建構(gòu)材料包括金屬粉末以及黏著體。當(dāng)供料單元通過噴射裝置噴覆建構(gòu)材料至工作件上的一加工位置，同時(shí)噴射裝置使激光光源提供一激光至加工位置，以成形建構(gòu)材料并與工作件結(jié)合。掃描裝置掃描工作件的外觀，以建立工作件模型資料。將主機(jī)儲(chǔ)存的對應(yīng)工作件的原始件模型資料與工作件模型資料進(jìn)行比較，以產(chǎn)生加工資料，使主機(jī)依據(jù)加工資料來控制噴射裝置。
【專利說明】
工作件加工設(shè)備以及工作件加工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種工作件加工設(shè)備，且特別涉及一種用于進(jìn)行工作件加工的工作件加工設(shè)備與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電腦輔助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)技術(shù)的成熟，結(jié)合電腦數(shù)值控制(Computer Numerical Control，CNC)機(jī)械加工與三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAided Design，CAD)等技術(shù)，積層制造技術(shù)將零件生產(chǎn)導(dǎo)入更高精密度與快速成型的領(lǐng)域。在現(xiàn)有的積層制造技術(shù)中，激光金屬積層制造技術(shù)是以金屬為積層制造基礎(chǔ)的核心，并采用聚焦激光能量熔合細(xì)微的金屬粉末，以形成精密的零件。從零件的機(jī)械特性、長時(shí)間的穩(wěn)定性、生產(chǎn)性等各方面來看，激光金屬積層制造技術(shù)適合應(yīng)用于客制化小型量產(chǎn)制造，也是現(xiàn)今多種積層制造技術(shù)中最為蓬勃發(fā)展的一種。
[0003]然而，現(xiàn)有的積層制造技術(shù)仍舊缺乏對零件的缺陷或損毀進(jìn)行加工的機(jī)制。更具體而言，以電子產(chǎn)品為例，當(dāng)零件存在缺陷或發(fā)生損壞時(shí)，一般的處理方式是直接拆卸并更換此零件。然而，若此零件的造價(jià)較高，將提高維修成本，并造成材料的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種工作件加工設(shè)備，用于通過積層制造技術(shù)對工作件進(jìn)行加工，例如修補(bǔ)缺陷，以重復(fù)零件使用，節(jié)省材料耗用，并可提供具高自由度的維修效能。
[0005]本發(fā)明的一種工作件加工設(shè)備包括工作平臺(tái)、供料單元、噴射裝置、主機(jī)以及掃描裝置。工作平臺(tái)用于承載工作件。供料單元用于提供建構(gòu)材料，且建構(gòu)材料包括金屬粉末以及黏著體。噴射裝置設(shè)置于工作平臺(tái)上方，且噴射裝置包括激光光源。供料單元連接噴射裝置。當(dāng)供料單元通過噴射裝置噴覆建構(gòu)材料至工作件上的加工位置，同時(shí)噴射裝置使激光光源提供激光至加工位置，以成形建構(gòu)材料并與工作件結(jié)合。主機(jī)耦接工作平臺(tái)與噴射裝置，并用以控制噴射裝置相對于工作平臺(tái)移動(dòng)，且主機(jī)包括資料庫，用以儲(chǔ)存對應(yīng)工作件的原始件模型資料。掃描裝置耦接主機(jī)，用以掃描工作件的外觀，以建立工作件模型資料。主機(jī)用于接收工作件模型資料，并且比較原始件模型資料與工作件模型資料，以取得比較結(jié)果，并依據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生加工資料。主機(jī)用于依據(jù)加工資料控制噴射裝置，使噴射裝置移動(dòng)至工作件上的加工位置。
[0006]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述掃描裝置包括攝像元件，用以擷取工作件的影像，以產(chǎn)生工作件模型資料。
[0007]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述比較結(jié)果包括三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAided Design,CAD)圖檔。
[0008]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述供料單元包括配置于噴射裝置內(nèi)且連接噴射裝置的開口端的供料管道。供料單元通過供料管道以朝向噴射裝置的開口端提供建構(gòu)材料。激光光源配置于噴射裝置內(nèi)，并且朝向噴射裝置的開口端發(fā)射激光。
[0009]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述噴射裝置還具有氣體管道，其連接噴射裝置的開口端，用以提供惰性氣體或是氮?dú)庵良庸の恢谩?br>[0010]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮?dú)猸h(huán)境中。
[0011]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述工作件加工設(shè)備還包括阻隔件，圍繞噴射裝置與加工位置，以形成惰性氣體環(huán)境或是氮?dú)猸h(huán)境。
[0012]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以分別提供不同的建構(gòu)材料至加工位置。
[0013]本發(fā)明提供一種工作件加工方法，用于通過積層制造技術(shù)對工作件進(jìn)行加工，以重復(fù)零件使用，節(jié)省材料耗用，并可提供具高自由度的維修效能。
[0014]本發(fā)明的工作件加工方法，適用于工作件加工設(shè)備。工作件加工設(shè)備包括工作平臺(tái)、供料單元、噴射裝置、主機(jī)以及掃描裝置。供料單元提供建構(gòu)材料。噴射裝置設(shè)置于工作平臺(tái)上方。噴射裝置包括激光光源。供料單元連接噴射裝置。主機(jī)耦接工作平臺(tái)與噴射裝置，并用以控制噴射裝置能夠相對于工作平臺(tái)移動(dòng)。主機(jī)包括資料庫，用以儲(chǔ)存對應(yīng)工作件的原始件模型資料。掃描裝置耦接主機(jī)。工作件加工方法包括:承載工作件于工作平臺(tái)；通過掃描裝置掃描工作件的外觀，以建立工作件模型資料;主機(jī)接收工作件模型資料，并比較原始件模型資料與工作件模型資料，以取得比較結(jié)果，并依據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生加工資料；以及，主機(jī)依據(jù)加工資料以控制噴射裝置，使噴射裝置移動(dòng)至對應(yīng)加工資料的工作件上的加工位置。供料單元通過噴射裝置噴覆建構(gòu)材料至工作件上的加工位置，同時(shí)噴射裝置使激光光源提供激光至加工位置，以成形建構(gòu)材料并與工作件結(jié)合，其中建構(gòu)材料包括金屬粉末以及黏著體。
[0015]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述比較原始件模型資料與工作件模型資料的方法包括通過主機(jī)對原始件模型資料與工作件模型資料進(jìn)行減法運(yùn)算，以建立三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖檔。
[0016]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述依據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生加工資料的方法包括:將三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖檔轉(zhuǎn)換為適用于電腦輔助制造(Computer Aided Manufacturing ,CAM)的點(diǎn)矩陣檔；依據(jù)點(diǎn)矩陣檔來規(guī)劃加工路徑；以及，將加工路徑轉(zhuǎn)換為數(shù)值控制資料，以依據(jù)數(shù)值控制資料來控制噴射裝置相對于工作件的移動(dòng)。
[0017]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述供料單元通過噴射裝置噴覆建構(gòu)材料至工作件上的加工位置，同時(shí)噴射裝置使激光光源提供激光至加工位置的方法包括:供料單元包括配置于噴射裝置內(nèi)且連接噴射裝置的開口端的供料管道，其中供料單元通過供料管道并朝向噴射裝置的開口端提供建構(gòu)材料，且激光光源配置于噴射裝置內(nèi)，并且朝向噴射裝置的開口端發(fā)射激光。
[0018]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述工作件加工方法還包括提供惰性氣體或是氮?dú)庵良庸の恢谩?br>[0019]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述工作件加工方法還包括使加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮?dú)猸h(huán)境中。
[0020]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以同時(shí)或依序提供不同的建構(gòu)材料至加工位置。
[0021]本發(fā)明另提供一種工作件加工設(shè)備，用于通過積層制造技術(shù)在工作平臺(tái)上直接形成完整的工作件，不須間接形成于上述工作件上，可提供高精密度與高自由度的生產(chǎn)效能。
[0022]本發(fā)明的工作件加工設(shè)備，包括工作平臺(tái)、供料單元以及噴射裝置。供料單元用于提供建構(gòu)材料，且建構(gòu)材料包括金屬粉末以及黏著體。噴射裝置設(shè)置于工作平臺(tái)上方。噴射裝置激光光源。供料單元連接噴射裝置。當(dāng)供料單元通過噴射裝置噴覆建構(gòu)材料至工作平臺(tái)上的加工位置，同時(shí)噴射裝置使激光光源提供激光至加工位置，以成形建構(gòu)材料。
[0023]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述工作件加工設(shè)備還包括主機(jī)，耦接工作平臺(tái)與噴射裝置，并用以控制噴射裝置相對于工作平臺(tái)移動(dòng)。主機(jī)包括資料庫，用以儲(chǔ)存零件模型資料，且主機(jī)用于依據(jù)零件模型資料來控制噴射裝置，使噴射裝置移動(dòng)至工作平臺(tái)上的加工位置。
[0024]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，供料單元包括配置于噴射裝置內(nèi)且連接噴射裝置的開口端的供料管道。供料單元通過供料管道并朝向噴射裝置的開口端提供建構(gòu)材料。激光光源配置于噴射裝置內(nèi)，并且朝向噴射裝置的開口端發(fā)射激光。
[0025]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述噴射裝置還具有氣體管道，其連接噴射裝置的開口端，用以提供惰性氣體或是氮?dú)庵良庸の恢谩?br>[0026]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮?dú)猸h(huán)境中。
[0027]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述工作件加工設(shè)備更包括阻隔件，圍繞噴射裝置與加工位置，以形成惰性氣體環(huán)境或是氮?dú)猸h(huán)境。
[0028]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以分別提供不同的建構(gòu)材料至加工位置。
[0029]綜上所述，本發(fā)明提出的工作件加工設(shè)備與方法可通過積層制造技術(shù)來對工作件進(jìn)行加工，例如修補(bǔ)缺陷，以重復(fù)零件使用，節(jié)省材料耗用，并可提供具高自由度的維修效能。此外，本發(fā)明亦可選擇直接在工作平臺(tái)上以單一建構(gòu)材料或是混合不同的建構(gòu)材料來形成局部強(qiáng)化或整體的工作件，以實(shí)現(xiàn)高精密度與高自由度的生產(chǎn)效能。
[0030]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0031]圖1是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的工作件加工設(shè)備；
[0032]圖2A是噴射裝置在工作件的加工位置上所進(jìn)行的燒結(jié)反應(yīng)的局部示意圖；
[0033]圖2B是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的噴射裝置與工作件的示意圖；
[0034]圖3是應(yīng)用本實(shí)施例的工作件加工設(shè)備所進(jìn)行的工作件加工方法的流程圖；
[0035]圖4是將對應(yīng)于缺陷的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖檔轉(zhuǎn)換為加工資料的流程；
[0036]圖5是應(yīng)用本實(shí)施例的工作件加工設(shè)備完成工作件加工后的示意圖；
[0037]圖6是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的工作件加工設(shè)備；
[0038]圖7A?7C是依照本發(fā)明不同實(shí)施例的工作件加工設(shè)備；
[0039]圖8A是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的噴射裝置與工作平臺(tái)的局部示意圖；
[0040]圖SB是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的噴射裝置與工作平臺(tái)的局部示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的工作件加工設(shè)備100，其包括工作平臺(tái)110、噴射裝置120、供料單元130、主機(jī)140以及掃描裝置160等。在本實(shí)施例中，例如是應(yīng)用電腦數(shù)值控制(CNC)機(jī)械加工技術(shù)來實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)110、噴射裝置120以及主機(jī)140之間的半自動(dòng)或自動(dòng)化操作。更具體而言，主機(jī)140例如是電腦主機(jī)或電腦數(shù)值控制(CNC)機(jī)械加工系統(tǒng)，其耦接工作平臺(tái)110與噴射裝置120，以傳輸控制訊號(hào)至工作平臺(tái)110與噴射裝置120，控制噴射裝置120相對于工作平臺(tái)110在X-Y-Z三維軸向上移動(dòng)。
[0042]工作平臺(tái)110用于承載工作件210，其例如是結(jié)構(gòu)上具有缺陷212或局部損壞的零件。噴射裝置120設(shè)置于工作平臺(tái)110上方，且噴射裝置120包括激光光源122。
[0043]本實(shí)施例的工作件加工設(shè)備100例如是利用金屬積層制造技術(shù)搭配激光燒結(jié)技術(shù)來對工作件210進(jìn)行加工。供料單元130連接噴射裝置120，并且用于提供建構(gòu)材料150。本實(shí)施例的建構(gòu)材料150例如是包含有金屬粉末與黏著體的混合物。在此，使用的金屬粉末例如是鋁、鈦或其他適用的材料。本實(shí)施例可以選擇與工作件210相同的金屬材料，或是強(qiáng)度更高，或是可滿足其他使用需求的材料。黏著體例如是樹脂或其他適用的高分子聚合物等。此夕卜，供料單元130用于通過噴射裝置120噴覆建構(gòu)材料150至工作件210上的加工位置212(即前述的缺陷212)，同時(shí)，激光光源122可提供激光L至加工位置212，以成形建構(gòu)材料150并與工作件210結(jié)合。實(shí)際上，本實(shí)施例可采用適用于金屬積層制造技術(shù)的各種積層材料與激光燒結(jié)技術(shù)的反應(yīng)光源，于此不逐一贅述。
[0044]圖2A是噴射裝置120在工作件210的加工位置212上所進(jìn)行的燒結(jié)反應(yīng)的局部示意圖。如圖2A所示，供料單元130包括配置于噴射裝置120內(nèi)且連接噴射裝置120的開口端120a的供料管道132。激光光源122配置于噴射裝置120內(nèi)，并且朝向噴射裝置120的開口端120a發(fā)射激光L。在噴射裝置120沿著燒結(jié)方向D相對于工作平臺(tái)110移動(dòng)的過程中，供料單元130通過供料管道132以朝向噴射裝置120的開口端120a提供建構(gòu)材料150，同時(shí)噴射裝置120使激光光源122朝向噴射裝置120的開口端120a發(fā)射激光L。聚焦于加工位置212的激光L會(huì)將建構(gòu)材料150加熱至高溫熔融狀態(tài)。此時(shí)，建構(gòu)材料150內(nèi)含的黏著體會(huì)因高溫?fù)]發(fā)，而留下熔融狀態(tài)的金屬粉末所形成的熔化池270。其后，隨著噴射裝置120的來回移動(dòng)，在移動(dòng)路徑后方的熔融狀態(tài)的金屬粉末會(huì)逐漸冷卻、固化，而依序形成對應(yīng)相疊的至少一金屬層222?228。
[0045]另外，在圖2A所示的噴射裝置120內(nèi)可另外設(shè)置氣體管道126，其連接噴射裝置120的開口端120a，用以提供惰性氣體(或是氮?dú)?190至加工位置212，使得加工位置212位于惰性氣體環(huán)境(或是氮?dú)猸h(huán)境)192中。此處的惰性氣體(Inert Gas)例如是氬氣(Ar)、氦氣(He)或其他適用的惰性氣體，亦或是氮?dú)?，以避免加工位?12的建構(gòu)材料150因熱產(chǎn)生氧化或加工過程中材料噴濺等問題。
[0046]當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可以選擇不在噴射裝置120中設(shè)置氣體管道126，而改以獨(dú)立的氣體噴頭(未繪示)來提供惰性氣體，或是將工作件加工設(shè)備100設(shè)置于具有惰性氣體的環(huán)境中，來提供類似的惰性氣體環(huán)境。
[0047]圖2B是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的噴射裝置120與工作件210的示意圖。本實(shí)施例與圖2A的實(shí)施例類似，主要差異為:在噴射裝置120外圍設(shè)置阻隔件195，使其圍繞噴射裝置120與加工位置210。阻隔件195內(nèi)可以提供惰性氣體或是氮?dú)?，以形成惰性氣體環(huán)境(或是氮?dú)猸h(huán)境)192。相關(guān)元件可參考圖2A的實(shí)施例的說明，于此不再贅述。
[0048]基于前述的反應(yīng)機(jī)制，本實(shí)施例的工作件加工設(shè)備100可實(shí)現(xiàn)對工作件210的加工。圖3是應(yīng)用本實(shí)施例的工作件加工設(shè)備100所進(jìn)行的工作件加工方法的流程圖。請同時(shí)參考圖1與3，主機(jī)140包括一資料庫142，用以儲(chǔ)存對應(yīng)工作件210的原始件模型資料180。在此，原始件模型資料180所指為完整無損的零件模型資料。此外，掃描裝置160可選擇性地配置于工作平臺(tái)110上。
[0049]首先，承載工作件210于工作平臺(tái)110(步驟S310)。當(dāng)工作件210被放置于工作平臺(tái)110上之后，掃描裝置160用以掃描工作件210的一外觀，以建立工作件模型資料280(步驟S320)，并將工作件模型資料280傳送至主機(jī)140。在本實(shí)施例中，工作件模型資料280所指為包含缺陷(對應(yīng)于缺陷212)的零件模型資料。本實(shí)施例的掃描裝置160例如是具有電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)的攝像元件、3D掃描儀或影像辨識(shí)元件，其同樣可整合于電腦數(shù)值控制(CNC)機(jī)械加工系統(tǒng)，而通過例如三維模型掃描的方式來擷取工作件的影像，以建立工作件模型資料280。
[0050]接著，如步驟S330所示，主機(jī)140接收工作件模型資料280，并比較原始件模型資料180與工作件模型資料280，以取得比較結(jié)果，并依據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生加工資料。在此步驟中，例如是通過主機(jī)140對原始件模型資料180與工作件模型資料280進(jìn)行減法運(yùn)算，以建立對應(yīng)于缺陷的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design,CAD)圖檔290。
[0051]接著，更可進(jìn)行如圖4所示的步驟來將對應(yīng)于缺陷的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖檔290轉(zhuǎn)換為加工資料。首先，如步驟S332所示，將三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖檔290轉(zhuǎn)換為適用于電腦輔助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)的點(diǎn)矩陣檔。接著，如步驟S334所示，依據(jù)點(diǎn)矩陣檔來規(guī)劃加工路徑。之后，再如步驟S336所示，將加工路徑轉(zhuǎn)換為數(shù)值控制資料，以依據(jù)數(shù)值控制資料來控制噴射裝置120相對于工作件210的移動(dòng)。
[0052]在將對應(yīng)于缺陷的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖檔290轉(zhuǎn)換為加工資料之后，可如圖3的步驟S340所示，主機(jī)140依據(jù)加工資料(即步驟S326所獲得的數(shù)值控制資料)來控制噴射裝置120，使噴射裝置120移動(dòng)至對應(yīng)加工資料的工作件210上的加工位置212。供料單元130通過噴射裝置120噴覆建構(gòu)材料150至工作件210上的加工位置212，同時(shí)噴射裝置120使激光光源122提供激光L至加工位置212，以成形建構(gòu)材料150并與工作件210結(jié)合，其中建構(gòu)材料150如前述包括金屬粉末以及黏著體。
[0053]最終，如圖5所示，噴射裝置120應(yīng)用前述的積層制造技術(shù)在工作件210的缺陷212內(nèi)形成填滿缺陷212的加工結(jié)構(gòu)214，使工作件210回復(fù)到完整無缺陷的狀態(tài)(即回復(fù)到完整無缺陷的工作件210的工作件模型資料與原始件模型資料180是完全相同)，而使得回復(fù)到完整無缺陷的工作件210可以再次被使用。
[0054]在前述實(shí)施例中，建構(gòu)材料150并不限于僅包含單一種類的金屬粉末。換言之，建構(gòu)材料150可能包含兩種以上的金屬粉末。此外，本發(fā)明也可以選擇以不同的管道來提供不同種類的建構(gòu)材料150，來滿足可能的制作需求。
[0055]具體而言，圖6是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的工作件加工設(shè)備600。如圖6所示，工作件加工設(shè)備600與前述實(shí)施例的工作件加工設(shè)備100的差異包括:供料單元包括配置于噴射裝置620內(nèi)且連接噴射裝置620的開口端620a的第一供料單元632以及同樣配置于噴射裝置620內(nèi)且連接噴射裝置620的開口端620a的第二供料單元634，第一供料單元632以及第二供料單元634通過第一供料管道632a與第二供料管道634a分別噴覆第一建構(gòu)材料652與第二建構(gòu)材料654至加工位置612(即工作件610的缺陷612)，同時(shí)噴射裝置620使激光光源622朝向開口端620a發(fā)射激光L，以固化位于加工位置612的第一建構(gòu)材料652及/或第二建構(gòu)材料654，其中激光光源622配置于噴射裝置620內(nèi)。在本實(shí)施例中，主機(jī)640可以控制噴射裝置620進(jìn)而決定使第一供料單元632以及第二供料單元634同時(shí)或依序提供第一建構(gòu)材料652與第二建構(gòu)材料654至加工位置612。換言之，本實(shí)施例可以依據(jù)需求在加工位置612上形成由單一建構(gòu)材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，或是兩種以上的建構(gòu)材料所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
[0056]另一方面，本發(fā)明所提出的工作件加工設(shè)備并不限于對工作件上的缺陷進(jìn)行加工。舉例而言，本發(fā)明所提出的工作件加工設(shè)備也可直接在工作平臺(tái)上進(jìn)行積層制造，以直接形成所需的工作件或結(jié)構(gòu)件。
[0057]圖7A是依照本發(fā)明又一實(shí)施例的工作件加工設(shè)備700。本實(shí)施例的工作件加工設(shè)備700與前述實(shí)施例的工作件加工設(shè)備600的主要差異在于省略了進(jìn)行缺陷加工所需的掃描裝置。主機(jī)770耦接工作平臺(tái)710與噴射裝置720，并用以控制噴射裝置720相對于工作平臺(tái)710移動(dòng)。主機(jī)770包括資料庫772，用以儲(chǔ)存對應(yīng)工作件760的零件模型資料780，且主機(jī)770用于依據(jù)零件模型資料780來控制噴射裝置720在加工位置742上進(jìn)行積層制造。在此，主機(jī)770、工作平臺(tái)710與噴射裝置720之間的作動(dòng)可參考圖3、4所示的電腦數(shù)值控制方法，于此不再贅述。
[0058]又如圖7A所示，本實(shí)施例的噴射裝置720例如是設(shè)置于工作平臺(tái)710上方，其包括激光光源722配置于噴射裝置720內(nèi)，并且朝向噴射裝置720的開口端720a發(fā)射激光L。第一供料單元732以及第二供料單元734分別連接噴射裝置720的開口端720a的第一供料管道732a以及第二供料管道734a，以通過第一供料管道732a以及第二供料管道734a朝向噴射裝置720的開口端720a提供不同的第一建構(gòu)材料752以及第二建構(gòu)材料754，同時(shí)噴射裝置720使激光光源722提供激光L至工作平臺(tái)710上的加工位置742，燒結(jié)第一建構(gòu)材料752及/或第二建構(gòu)材料754。所述第一建構(gòu)材料752或第二建構(gòu)材料754可為包含有金屬粉末與黏著體的混合物。在此，使用的金屬粉末例如是鋁、鈦或其他適用的材料。黏著體例如是樹脂或其他適用的高分子聚合物等。
[0059]在本實(shí)施例中，主機(jī)770可以控制噴射裝置720進(jìn)而決定使第一供料單元732以及第二供料單元734同時(shí)或依序提供第一建構(gòu)材料752與第二建構(gòu)材料754至加工位置742。如圖7A所示即為先在工作平臺(tái)710上提供第一建構(gòu)材料752，同時(shí)噴射裝置720使激光光源722提供激光L至工作平臺(tái)710上的加工位置742，以形成第一結(jié)構(gòu)體762之后，再于第一結(jié)構(gòu)體762上提供第二建構(gòu)材料754，同時(shí)噴射裝置720使激光光源722提供激光L至第一結(jié)構(gòu)體762上的加工位置，而于第一結(jié)構(gòu)體762上形成第二結(jié)構(gòu)體764，最終形成所需的工作件760。通過此方式，可以在工作件760的不同部位形成不同強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)體。
[0060]圖7B是依照本發(fā)明又一實(shí)施例的工作件加工設(shè)備700的另一種制作方式。本實(shí)施例與前述實(shí)施例的差異在于:本實(shí)施例的主機(jī)770控制噴射裝置720進(jìn)而決定使第一供料單元732以及第二供料單元734通過第一供料管道732a以及第二供料管道734a同時(shí)提供第一建構(gòu)材料752與第二建構(gòu)材料754至工作平臺(tái)710上的加工位置742。因此，所形成的工作件760即混合了第一建構(gòu)材料752與第二建構(gòu)材料754。
[0061]然于其他實(shí)施例中，第一建構(gòu)材料752以及第二建構(gòu)材料754亦可為相同混合物，用以形成所需的工作件760。更具體而言，圖7C是依照本發(fā)明又一實(shí)施例的工作件加工設(shè)備700。本實(shí)施例與前述實(shí)施例的差異在于:本實(shí)施例的第一供料單元732以及第二供料單元734通過第一供料管道732a以及第二供料管道734a提供相同的建構(gòu)材料750至加工位置742。因此，所形成的工作件760是由單一建構(gòu)材料750所形成。當(dāng)然，本實(shí)施例也可以選擇由單一個(gè)供料單元來提供相同的建構(gòu)材料750至第一供料管道732a以及第二供料管道734a。
[0062]另外，圖8A是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的噴射裝置720與工作平臺(tái)710的局部示意圖。相關(guān)元件可參考圖7A的實(shí)施例的說明，于此不再贅述。本實(shí)施例如圖8A所示在噴射裝置720內(nèi)設(shè)置氣體管道728，其連接噴射裝置720的開口端720a，用以提供惰性氣體(或是氮?dú)?N2))790至加工位置742，使得加工位置742位于惰性氣體環(huán)境792中。此處的惰性氣體(Inert Gas)例如是氬氣(Ar)、氦氣(He)或其他適用的惰性氣體，亦或是氮?dú)?N2)，以避免加工位置742的第一建構(gòu)材料752或第二建構(gòu)材料754因熱產(chǎn)生氧化或加工過程中材料噴濺等問題。當(dāng)然，本實(shí)施例也可以選擇不在噴射裝置720中設(shè)置氣體管道728，而改以獨(dú)立的氣體噴頭(未繪示)來提供惰性氣體或是氮?dú)?，或是將工作件加工設(shè)備700設(shè)置于具有惰性氣體或是氮?dú)獾那皇抑?，來提供類似的惰性氣體環(huán)境或是氮?dú)猸h(huán)境。
[0063]圖8B是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的噴射裝置720與工作平臺(tái)710的局部示意圖。本實(shí)施例與圖8A的實(shí)施例類似，主要差異為:在噴射裝置720外圍設(shè)置阻隔件795，使其圍繞噴射裝置720與工作件760。阻隔件795內(nèi)可以提供惰性氣體(或是氮?dú)?，以形成惰性氣體環(huán)境(或是氮?dú)猸h(huán)境)792。相關(guān)元件可參考圖7A的實(shí)施例的說明，于此不再贅述。
[0064]綜上所述，本發(fā)明提出的工作件加工設(shè)備與方法可通過積層制造技術(shù)來對工作件進(jìn)行加工，例如修補(bǔ)缺陷，以重復(fù)零件使用，節(jié)省材料耗用，并可提供具高自由度的維修效能。此外，本發(fā)明亦可選擇直接在工作平臺(tái)上以單一建構(gòu)材料或是混合不同的建構(gòu)材料來形成局部強(qiáng)化或整體的工作件，以實(shí)現(xiàn)高精密度與高自由度的生產(chǎn)效能。
[0065]雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種工作件加工設(shè)備，其特征在于，包括: 工作平臺(tái)，用于承載工作件； 供料單元，用于提供建構(gòu)材料，所述建構(gòu)材料包括金屬粉末以及黏著體； 噴射裝置，設(shè)置于所述工作平臺(tái)上方，所述噴射裝置包括激光光源，所述供料單元連接所述噴射裝置，當(dāng)所述供料單元通過所述噴射裝置噴覆所述建構(gòu)材料至所述工作件上的加工位置，同時(shí)所述噴射裝置使所述激光光源提供激光至所述加工位置，以成形所述建構(gòu)材料并與所述工作件結(jié)合； 主機(jī)，耦接所述工作平臺(tái)與所述噴射裝置，并用以控制所述噴射裝置能夠相對于所述工作平臺(tái)移動(dòng)，且所述主機(jī)包括資料庫，用以儲(chǔ)存對應(yīng)所述工作件的原始件模型資料;以及 掃描裝置，耦接所述主機(jī)，所述掃描裝置用以掃描所述工作件的外觀，以建立工作件模型資料，其中所述主機(jī)用于接收所述工作件模型資料，并且比較所述原始件模型資料與所述工作件模型資料，以取得比較結(jié)果，并依據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生加工資料，且所述主機(jī)用于依據(jù)所述加工資料控制所述噴射裝置，使所述噴射裝置移動(dòng)至所述工作件上的所述加工位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述掃描裝置包括攝像元件，用以擷取所述工作件的影像，以產(chǎn)生所述工作件模型資料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述比較結(jié)果包括三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖檔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述供料單元包括配置于所述噴射裝置內(nèi)且連接所述噴射裝置的開口端的供料管道，所述供料單元通過所述供料管道以朝向所述噴射裝置的所述開口端提供所述建構(gòu)材料，所述激光光源配置于所述噴射裝置內(nèi)，并且朝向所述噴射裝置的所述開口端發(fā)射所述激光。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述噴射裝置還具有氣體管道，所述氣體管道連接所述噴射裝置的所述開口端，用以提供惰性氣體或是氮?dú)庵了黾庸の恢谩?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮?dú)猸h(huán)境中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述工作件加工設(shè)備還包括阻隔件，所述阻隔件圍繞所述噴射裝置與所述加工位置，以形成所述惰性氣體環(huán)境或是所述氮?dú)猸h(huán)境。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以分別提供不同的建構(gòu)材料至所述加工位置。9.一種工作件加工方法，適用于工作件加工設(shè)備，所述工作件加工設(shè)備包括工作平臺(tái)、供料單元、噴射裝置、主機(jī)以及掃描裝置，所述供料單元提供建構(gòu)材料，所述噴射裝置設(shè)置于所述工作平臺(tái)上方，所述噴射裝置包括激光光源，所述供料單元連接所述噴射裝置，所述主機(jī)耦接所述工作平臺(tái)與所述噴射裝置，并用以控制所述噴射裝置能夠相對于所述工作平臺(tái)移動(dòng)，且所述主機(jī)包括資料庫，用以儲(chǔ)存對應(yīng)工作件的原始件模型資料，以及所述掃描裝置耦接所述主機(jī)，其特征在于，所述工作件加工方法包括: 承載所述工作件于所述工作平臺(tái)； 通過所述掃描裝置掃描所述工作件的外觀，以建立工作件模型資料； 所述主機(jī)接收所述工作件模型資料，并比較所述原始件模型資料與所述工作件模型資料，以取得比較結(jié)果，并依據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生加工資料;以及 所述主機(jī)依據(jù)所述加工資料以控制所述噴射裝置，使所述噴射裝置移動(dòng)至對應(yīng)所述加工資料的所述工作件上的所述加工位置，所述供料單元通過所述噴射裝置噴覆所述建構(gòu)材料至所述工作件上的所述加工位置，同時(shí)所述噴射裝置使所述激光光源提供激光至所述加工位置，以成形所述建構(gòu)材料并與所述工作件結(jié)合，其中所述建構(gòu)材料包括金屬粉末以及黏著體。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工作件加工方法，其特征在于，比較所述原始件模型資料與所述工作件模型資料的方法包括通過所述主機(jī)對所述原始件模型資料與所述工作件模型資料進(jìn)行減法運(yùn)算，以建立三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖檔。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的工作件加工方法，其特征在于，依據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生所述加工資料的方法包括: 將所述三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖檔轉(zhuǎn)換為適用于電腦輔助制造的點(diǎn)矩陣檔； 依據(jù)所述點(diǎn)矩陣檔來規(guī)劃加工路徑；以及 將所述加工路徑轉(zhuǎn)換為數(shù)值控制資料，以依據(jù)所述數(shù)值控制資料來控制所述噴射裝置相對于所述工作件的移動(dòng)。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工作件加工方法，其特征在于，所述供料單元通過所述噴射裝置噴覆所述建構(gòu)材料至所述工作件上的所述加工位置，同時(shí)所述噴射裝置使所述激光光源提供激光至所述加工位置的方法包括: 所述供料單元包括配置于所述噴射裝置內(nèi)且連接所述噴射裝置的開口端的供料管道，所述供料單元通過所述供料管道并朝向所述噴射裝置的所述開口端提供所述建構(gòu)材料，所述激光光源配置于所述噴射裝置內(nèi)，并且朝向所述噴射裝置的所述開口端發(fā)射所述激光。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工作件加工方法，其特征在于，所述工作件加工方法還包括提供惰性氣體或是氮?dú)庵了黾庸の恢谩?4.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工作件加工方法，其特征在于，所述工作件加工方法還包括使所述加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮?dú)猸h(huán)境中。15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工作件加工方法，其特征在于，所述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以同時(shí)或依序提供不同的建構(gòu)材料至所述加工位置。16.一種工作件加工設(shè)備，其特征在于，包括: 工作平臺(tái)； 供料單元，用于提供建構(gòu)材料，所述建構(gòu)材料包括金屬粉末以及黏著體；以及 噴射裝置，設(shè)置于所述工作平臺(tái)上方，所述噴射裝置包括激光光源，所述供料單元連接所述噴射裝置，當(dāng)所述供料單元通過所述噴射裝置噴覆所述建構(gòu)材料至所述工作平臺(tái)上的加工位置，同時(shí)所述噴射裝置使所述激光光源提供激光至所述加工位置，以成形所述建構(gòu)材料。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述工作件加工設(shè)備還包括主機(jī)，所述主機(jī)耦接所述工作平臺(tái)與所述噴射裝置，并用以控制所述噴射裝置能夠相對于所述工作平臺(tái)移動(dòng)，其中所述主機(jī)包括資料庫，用以儲(chǔ)存零件模型資料，且所述主機(jī)用于依據(jù)所述零件模型資料以控制所述噴射裝置，使所述噴射裝置移動(dòng)至所述工作平臺(tái)上的所述加工位置。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述供料單元包括配置于所述噴射裝置內(nèi)且連接所述噴射裝置的開口端的供料管道，所述供料單元通過所述供料管道并朝向所述噴射裝置的所述開口端提供所述建構(gòu)材料，所述激光光源配置于所述噴射裝置內(nèi)，并且朝向所述噴射裝置的所述開口端發(fā)射所述激光。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述噴射裝置還具有氣體管道，所述氣體管道連接所述噴射裝置的所述開口端，用以提供惰性氣體或是氮?dú)庵了黾庸の恢谩?0.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述加工位置位于惰性氣體環(huán)境或是氮?dú)猸h(huán)境中。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述工作件加工設(shè)備還包括阻隔件，所述阻隔件圍繞所述噴射裝置與所述加工位置，以形成所述惰性氣體環(huán)境或是所述氮?dú)猸h(huán)境。22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工作件加工設(shè)備，其特征在于，所述供料單元包括第一供料單元以及第二供料單元，用以分別提供不同的建構(gòu)材料至所述加工位置。
【文檔編號(hào)】B22F3/105GK106041070SQ201610195113
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年3月31日 公開號(hào)201610195113.0, CN 106041070 A, CN 106041070A, CN 201610195113, CN-A-106041070, CN106041070 A, CN106041070A, CN201610195113, CN201610195113.0
【發(fā)明人】郭俊良, 蘇致豪, 侯建旭, 路國明
【申請人】和碩聯(lián)合科技股份有限公司