一種能夠?qū)崿F(xiàn)金屬粉末微區(qū)熔化及精加工的復(fù)合系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合系統(tǒng)，具體涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)金屬粉末微區(qū)熔化及精加工的復(fù)合系統(tǒng)，屬于增材制造設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]采用選擇性激光恪化(Selective Laser Melting, SLM)技術(shù)制造金屬零件時，由于金屬粉末被快速移動的激光束掃描后立即快速熔化凝固，所以可以實(shí)現(xiàn)直接制造任意復(fù)雜的金屬零件。
[0003]在制造金屬零件時，通常使用動態(tài)聚焦方式的激光振鏡掃描機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的激光束經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后得到均勻的平行光束，然后平行光束通過動態(tài)聚焦和光束放大后依次投射到X軸、Y軸振鏡上，并相應(yīng)反射到工作臺面上形成平面上的掃描點(diǎn)。理論上，該機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)工作平面上任意復(fù)雜圖形的掃描。實(shí)際上，該機(jī)構(gòu)在安裝和運(yùn)行過程中，輸入光束的偏心誤差、振鏡機(jī)構(gòu)的溫度漂移和零點(diǎn)漂移等都會使掃描圖形與理論圖形產(chǎn)生較大誤差，雖然通過特征點(diǎn)的誤差信息可以進(jìn)行校正，但是還是有一定的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合系統(tǒng)，該復(fù)合系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)金屬粉末的微區(qū)熔化及精加工。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]一種能夠?qū)崿F(xiàn)金屬粉末微區(qū)熔化及精加工的復(fù)合系統(tǒng)，其特征在于，該復(fù)合系統(tǒng)由光纖激光振鏡掃描機(jī)構(gòu)和激光雕刻機(jī)構(gòu)復(fù)合而成，
[0007]前述光纖激光振鏡掃描機(jī)構(gòu)包括:密閉的工作腔(2)，設(shè)置在前述工作腔(2)上方的光纖激光掃描裝置(I)，設(shè)置在前述工作腔(2)內(nèi)、在水平方向上同時具有X軸和Y軸且由切片軟件控制的XY工作臺(4)，安裝在前述XY工作臺(4)上的雙向鋪粉裝置(3)，以及設(shè)置在前述工作腔(2)下方的工作缸(10)，前述工作缸(10)的活塞(13)上安裝有模型基板(12)，雙向鋪粉裝置(3)在模型基板(12)上鋪一層金屬粉末，光纖激光掃描裝置(I)使金屬粉末熔化、凝固，活塞(13)帶動制件(11)下降一層的距離，雙向鋪粉裝置(3)繼續(xù)鋪粉，進(jìn)入下一個工作循環(huán)；
[0008]前述激光雕刻機(jī)構(gòu)設(shè)置于工作腔(2)內(nèi)，激光雕刻機(jī)構(gòu)具有激光雕刻頭(6)，前述激光雕刻頭(6)通過Y軸上的滑塊(7)安裝在前述XY工作臺⑷的Y軸上，在制件(11)制作若干層后，XY工作臺⑷帶動激光雕刻頭(6)按照切片軟件控制的路線對制件(11)進(jìn)行激光雕刻。
[0009]前述的能夠?qū)崿F(xiàn)金屬粉末微區(qū)熔化及精加工的復(fù)合系統(tǒng)，其特征在于，前述XY工作臺(4)的X軸和Y軸的結(jié)構(gòu)相同，都包括:滾動導(dǎo)軌(401)，與前述滾動導(dǎo)軌(401)平行設(shè)置的滾珠絲桿(402)，安裝在前述滾動導(dǎo)軌(401)和滾珠絲桿(402)上的滑塊(403)，以及驅(qū)動前述滾珠絲桿(402)轉(zhuǎn)動的伺服電機(jī)(404)。
[0010]前述的能夠?qū)崿F(xiàn)金屬粉末微區(qū)熔化及精加工的復(fù)合系統(tǒng)，其特征在于，前述激光雕刻機(jī)構(gòu)包括:激光雕刻頭(6)、反射鏡(5)、擴(kuò)束鏡(8)和光纖輸入頭(9)，激光束由光纖輸入頭(9)輸入到擴(kuò)束鏡(8)中，經(jīng)擴(kuò)束鏡(8)擴(kuò)束和反射鏡(5)反射后進(jìn)入到激光雕刻頭(6)中，在激光雕刻頭(6)中聚焦為小直徑光斑，最后照射到雕刻表面上。
[0011]前述的能夠?qū)崿F(xiàn)金屬粉末微區(qū)熔化及精加工的復(fù)合系統(tǒng)，其特征在于，前述激光雕刻頭(6)包括:安裝在反射鏡座(601)上的反射鏡片(602)、安裝在可調(diào)聚焦透鏡鏡座(604)上的聚焦透鏡￠05)、以及聯(lián)接反射鏡座(601)和可調(diào)聚焦透鏡鏡座(604)的聯(lián)接座(603)，反射鏡片(602)和聚焦透鏡(605)按飛行路線布置，激光束經(jīng)反射鏡片(602)反射后進(jìn)入聚焦透鏡(605)聚焦為小直徑光斑，最后照射到雕刻表面上。
[0012]本發(fā)明的有益之處在于:
[0013](I)將光纖激光振鏡掃描機(jī)構(gòu)和激光雕刻機(jī)構(gòu)復(fù)合后，在增材制造的過程中，光纖激光振鏡掃描機(jī)構(gòu)對粉床進(jìn)行快速掃描，使選區(qū)金屬熔化，激光雕刻機(jī)構(gòu)對內(nèi)外邊界線進(jìn)行雕刻，快速掃描與雕刻交替進(jìn)行，從而可獲得尺寸精確的制件；
[0014](2)激光掃描熔化區(qū)的溫度不會對激光雕刻造成影響，雕刻激光束的外光路系統(tǒng)相對比較簡單，精度穩(wěn)定性好，可擴(kuò)大激光掃描熔化金屬材料適用范圍。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的復(fù)合體系的一個具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是圖1中的XY工作臺和激光雕刻機(jī)構(gòu)的俯視圖；
[0017]圖3是圖1中的激光雕刻頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中附圖標(biāo)記的含義:1_光纖激光掃描裝置、2-工作腔、3-雙向鋪粉裝置、4-XY工作臺、5-反射鏡、6-激光雕刻頭、7-滑塊、8-擴(kuò)束鏡、9-光纖輸入頭、10-工作缸、11-制件、12-模型基板、13-活塞、401-滾動導(dǎo)軌、402-滾珠絲桿、403-滑塊、404-伺服電機(jī)、601-反射鏡座、602-反射鏡片、603-聯(lián)接座、604-可調(diào)聚焦透鏡鏡座、605-聚焦透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0020]本發(fā)明的復(fù)合系統(tǒng)由光纖激光振鏡掃描機(jī)構(gòu)和激光雕刻機(jī)構(gòu)復(fù)合而成，其同時具備兩個機(jī)構(gòu)各自的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)金屬粉末微區(qū)熔化及精加工。具體的，由激光振鏡掃描機(jī)構(gòu)進(jìn)行分區(qū)快速掃描，由激光雕刻頭對內(nèi)外邊界線進(jìn)行雕刻，這樣快速掃描與雕刻復(fù)合交替進(jìn)行可獲得尺寸精確的制件。
[0021]下面詳細(xì)介紹光纖激光振鏡掃描機(jī)構(gòu)和激光雕刻機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)。
[0022]首先介紹光纖激光振鏡掃描機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。
[0023]參照圖1，光纖激光振鏡掃描機(jī)構(gòu)包括:工作腔2、光纖激光掃描裝置1、XY工作臺
4、雙向鋪粉裝置3和工作缸10，其中，工作腔2是一個密閉的腔體，光纖激光掃描裝置I設(shè)置在工作腔2的上方，XY工作臺4 (XY工作臺4具有高的運(yùn)動剛度)和雙向鋪粉裝置3設(shè)置在工作腔2內(nèi)，XY工作臺4由切片軟件控制并且在水平方向上同時具有X軸和Y軸，雙向鋪粉裝置3安裝在XY工作臺4上，其在XY工作臺4上能夠沿X軸方向運(yùn)動，工作缸10設(shè)置在工作腔2的下方，工作缸10的活塞13上安裝有模型基板12，雙向鋪粉裝置3在模型基板12上鋪一層金屬粉末，光纖激光掃描裝置I使金屬粉末熔化、凝固，活塞13帶動制件11下降一層的距離，雙向鋪