绘图仪式选择性激光熔化增材制造机的制作方法
【专利摘要】一种新的增材制造装备，即绘图仪式选择性激光熔化增材制造机。本发明的增材制造机采用绘图仪式扫描方法，即激光工作头分别沿x轴导轨和y轴导轨做直线运动的方式，实现激光束在x-y工作平面内的扫描，选择性地照射并熔化粉末材料，逐层成形零件。本发明实施后，增材制造机的控制系统无需进行角速度与线速度之间的转换，可以减少速度误差，提高制件精度；激光光路无需进行动态聚焦，就可以保证激光束在工作平面上的光斑尺寸稳定，有利于减少制件尺寸误差和表面粗糙度，确保制件质量稳定，并可以使增材制造机用于制造尺寸较大的零件。
【专利说明】
绘图仪式选择性激光熔化増材制造机
技术领域
[0001]本发明涉及一种成形制造装备，具体地说，是涉及一种新的增材制造装备。
【背景技术】
[0002]目前，增材制造(即3D打印)工艺正受到国内外的热切关注，越来越多的增材制造工艺与设备被研发出来。各种制造工艺的成形原理各不相同，所用的工作头也多种多样。工作头的扫描方式主要有两种，一种是绘图仪式的，另外一种是振镜式的。对于铺粉式激光增材制造工艺而言，如选择性激光烧结和选择性激光熔化，由于要求较高的扫描速度，目前的激光束都米用振镜式扫描。
[0003]但是，激光束振镜式扫描存在一些缺点。在振镜式扫描设备中，振镜旋转时，激光束在一个扇形区域扫描，在振镜以一定角速度旋转时，激光束在工作台面不同点扫描时的线速度是变化的，而且随着工作台面与振镜之间的距离增大，在工作台面扫描时的线速度增大，在不同点扫描时的线速度变化也增大。另外，工作台面不同点到激光束聚焦镜的距离不同，激光束在该点的光斑大小也不同，激光功率密度不同，对成形材料的作用也不同。所以，对于较大工作台面的增材制造工艺，激光束采用振镜式扫描会导致较大的误差，降低制件质量。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本专利提出激光束采用绘图仪式扫描方法，发明了绘图仪式选择性激光熔化增材制造设备。
[0005]本专利发明的增材制造机采用绘图仪式扫描方法，即激光工作头分别沿X轴导轨和I轴导轨做直线运动的方式，实现激光束在x-y工作平面内的扫描，选择性地照射并熔化粉末材料，逐层成形零件。激光工作头悬置于工作缸和铺粉装置的上方，在电机驱动下沿一根导轨做单轴直线运动，该导轨可以在电机驱动下带着激光工作头一起沿一根固定在机架上的导轨做另外一个轴的直线运动，从而实现激光工作头在工作台面内的x-y平面扫描运动；从工作箱外面进入的激光束被固定在机架上的反射镜反射后，沿与固定在机架上的导轨平行的方向到达安装在运动导轨上的反射镜，被反射后沿与运动导轨平行的方向到达激光工作头顶部的反射镜，该反射镜把激光束沿Z轴方向反射到聚焦镜上，聚焦后照射并熔化工作平面上的粉末材料。
[0006]本专利实施后，增材制造机的控制系统无需进行角速度与线速度之间的转换，可以减少速度误差，提高制件精度；激光光路无需进行动态聚焦，就可以保证激光束在工作平面上的光斑尺寸稳定，有利于减少制件尺寸误差和表面粗糙度，确保制件质量稳定，并可以使增材制造机用于制造尺寸较大的零件。
[0007]实施本专利，首先，设计制作绘图仪式运动机构，确保激光工作头的运动平面与工作平面平行、激光工作头运动平稳准确；然后，设计激光光路，校正光学元件，确保当激光工作头在整个工作台面范围内扫描时，激光束能够始终以一定尺寸的光斑垂直照射粉末材 V
O L-1/
【主权项】
1.一种新的增材制造装备，其特征是:采用绘图仪式扫描方法，即激光工作头分别沿X轴导轨和I轴导轨做直线运动的方式，实现激光束在x-y工作平面内的扫描，选择性地照射并熔化粉末材料，逐层成形零件。2.根据权利要求1所述的增材制造装备，其特征还有:激光工作头悬置于工作缸和铺粉装置的上方，在电机驱动下沿一根导轨做单轴直线运动，该导轨可以在电机驱动下带着激光工作头一起沿一根固定在机架上的导轨做另外一个轴的直线运动，从而实现激光工作头在工作台面内的χ-y平面扫描运动。3.根据权利要求1所述的增材制造装备，其特征还有:从工作箱外面进入的激光束被固定在机架上的反射镜反射后，沿与固定在机架上的导轨平行的方向到达安装在运动导轨上的反射镜，被反射后沿与运动导轨平行的方向到达激光工作头顶部的反射镜，该反射镜把激光束沿Z轴方向反射到聚焦镜上，聚焦后照射并熔化工作平面上的粉末材料。
【文档编号】B22F3/105GK105855543SQ201510034851
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月24日
【发明人】刘继常, 王兵, 伍耀庭
【申请人】长沙嘉程机械制造有限公司