本发明涉及3d打印领域，具体涉及一种3d打印系统以及方法。
背景技术：
随着科技的飞速发展，3d打印技术的研究也逐步深入，各种3d打印系统也逐步出现在我们的工作与生活当中。在进行3d打印时，常通过减材系统来配合实现，增减材复合加工系统是一种将增材制造与减材加工一体的复合系统，使得两种系统优势互补。
目前3d打印常用铺粉式激光打印，虽然该方式可以形成任意复杂结构的零部件，但在打印过程中容易产生一些缺陷，例如，打印前因热应力使层片发生翘曲变形，导致铺粉效果不理想，甚至因翘曲变形导致打印无法进行；或者增材过程中产生气孔、裂纹、夹渣、组织疏松等问题，并且没有检测出来，导致打印失败，降低成形效率及浪费成本；亦或者减材过程中，若是采用高速铣削技术，虽然能够达到较高的加工精度，但是难以加工内部具有复杂结构的零部件，特别是针对复杂型腔、随行流道、深孔深槽等。
针对上述缺陷，设计一种3d打印系统以及方法，一直是本领域技术人员重点研究的问题之一。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种3d打印系统以及方法，解决3d打印过程中产品容易有瑕疵的问题。
为解决该技术问题，本发明提供一种3d打印系统，所述3d打印系统包括密封腔体、处理器、粉缸、激光组件、铺粉组件和铣削组件，所述粉缸、铺粉组件和铣削组件设于密封腔体的内部，所述激光组件包括激光器、动态聚焦单元以及振镜；其中，所述处理器生成增材路径以及减材路径，所述铺粉组件多次在粉缸将粉末材料铺成层片，在每次铺成层片后，所述动态聚焦单元先后调整激光器射向振镜的激光为大光斑和小光斑，大光斑激光为层片预热，小光斑激光根据增材路径为层片加工，并且，所述铣削组件根据减材路径为层片加工。
其中，较佳方案是：所述3d打印系统还包括用于实时检测层片是否达标的层片检测组件，所述层片检测组件包括发射单元、接收单元和判断单元，所述发射单元发射激光到层片，激光反射到接收单元，所述接收单元将接收到的激光发送到判断单元，所述判断单元判断层片是否达标；若达标，继续层片的加工；若不达标，所述判断单元重新生成增材路径和/或减材路径，所述激光组件根据增材路径和/或所述铣削组件根据减材路径为层片加工。
其中，较佳方案是：所述粉缸包括设于外围的立板以及设于底部并可沿立板上下移动的底板，所述3d打印系统还包括升降组件，所述升降组件包括用于推动粉缸移动的连接杆以及用于控制连接杆移动的伺服电机，所述连接杆与底板连接，所述伺服电机设置在连接杆上；每次层片加工完毕后，所述伺服电机控制连接杆带动底板下降与层片高度相一致的距离。
其中，较佳方案是：所述3d打印系统还包括输气组件，所述输气组件包括用于提供惰性气体的供气机构、气体运输机构以及气体净化机构，所述气体净化机构设于气体运输机构中，所述供气机构将惰性气体传输到密封腔体内，所述惰性气体运动到气体运输机构内部并循环，所述气体净化机构为惰性气体净化过滤。
其中，较佳方案是：所述输气组件还包括用于抽取密封腔体内部空气的真空泵，所述真空泵设于密封腔体内，或者，所述真空泵的泵机设在密封腔体外，所述真空泵的抽气管从泵机延伸进密封腔体内。
其中，较佳方案是：所述3d打印系统还包括环境检测组件，所述环境检测组件包括气体传感器、压力传感器、温度传感器和湿度传感器中的至少一种。
其中，较佳方案是：所述铺粉组件包括供粉机构和铺粉传动机构，所述供粉机构将粉末材料传输到铺粉传动机构上，所述铺粉传动机构在底板上滚动，并将粉末材料铺在底板上。
其中，较佳方案是：所述铣削组件包括三轴移动机构和铣刀，所述铣刀设置在三轴移动机构上，所述三轴移动机构带动铣刀沿着三轴移动。
其中，较佳方案是：所述铣削组件还包括放置有多种铣刀的刀库以及用于检测铣刀长度的刀具检测机构，所述刀库根据减材路径更换铣刀，所述刀具检测机构检测更换铣刀长度的正确性。
其中，较佳方案是：所述3d打印系统还包括至少一个用于收集废弃粉末材料的废料收集箱，所述废料收集箱设于密封腔体内，或者，所述废料收集箱设于密封腔体外，并通过一输送管延伸进密封腔体内。
本发明还提供一种3d打印方法，所述3d打印方法用于如上所述的3d打印系统，具体包括以下步骤：
步骤1、生成增材路径以及减材路径；
步骤2、将粉末材料铺成层片；
步骤3、发射大光斑激光为层片预热，再根据增材路径发射小光斑激光为层片加工；
步骤4、根据减材路径为层片加工；
步骤5、重复步骤2-4，直至打印出完整的产品。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种3d打印系统以及方法，在进行3d打印前，先用大光斑激光为层片加热，避免热应力使层片发生翘曲变形；另外，对每一层加工后的层片进行检测，若层片有瑕疵，则先剔除层片，再重新生成层片并加工，防止最终打印的产品无法达标，提高成形效率；并且，通过三轴移动机构带动铣刀移动，可对复杂结构的零部件内部进行加工，提高加工精度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明3d打印系统的示意图；
图2是本发明3d打印方法的流程框图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1所示，本发明提供一种3d打印系统的优选实施例。
具体地，一种3d打印系统，所述3d打印系统包括密封腔体1、处理器2、粉缸3、激光组件、铺粉组件和铣削组件，所述粉缸3、铺粉组件和铣削组件设于密封腔体1的内部，所述处理器2和激光组件设在密封腔体1的外部，所述激光组件包括激光器41、动态聚焦单元42以及振镜43，所述激光器41发射出激光，并通过动态聚焦单元42调整光斑大小后，射到振镜43上，所述振镜43反射激光到密封腔体1的内部。
其中，所述处理器2存有预生成的产品100的图像信息，并根据图像信息生成增材路径以及减材路径，所述铺粉组件多次在粉缸3将粉末材料铺成层片，在每次铺成层片后，所述动态聚焦单元42先后调整激光器41射向振镜43的激光为大光斑和小光斑，大光斑激光为层片预热，小光斑激光根据增材路径为层片加工，并且，所述铣削组件根据减材路径对层片外部和内腔进行加工，打印出内部轮廓，对层片进一步地精细加工。更详细地说，所述增材路径根据预生成产品100的厚度和层片的厚度分成多条路径，每条路径用于打印一层层片，同理，所述减材路径亦根据预生成产品100的厚度和层片的厚度分成多条路径，每条路径用于打印加工一层层片；所述铺粉组件将粉末材料在粉缸3上铺成第一层层片，随后动态聚焦单元42调整激光器41射向振镜43的激光为大光斑，激光再射向层片，为层片加热，其后动态聚焦单元42调整激光器41射向振镜43的激光为小光斑，激光再根据第一条增材路径射向层片，为层片加工，保障了层片质量的稳定性；而后，所述铣削组件根据第一条减材路径再为层片的外部和内部铣削出轮廓；完成第一层层片打印加工后，再进行下一层层片的打印加工，重复操作，直至产品100打印完成，最后再通过机械手或者人工从粉缸3中取出产品100。在进行3d打印前，先用大光斑激光为层片加热，避免热应力使层片发生翘曲变形，保证铺粉组件能够准确铺粉，从而保证产品100的成型质量。
进一步地，所述3d打印系统还包括用于检测加工后的层片是否达标的层片检测组件7，所述层片检测组件7设于密封腔体1的内部，所述层片检测组件7包括发射单元、接收单元和判断单元，所述发射单元发射激光到层片，激光反射到接收单元，所述接收单元将接收到的激光发送到判断单元，所述判断单元判断层片是否达标；若达标，继续层片的加工；若不达标，所述判断单元重新生成增材路径，所述激光组件根据重新生成的增材路径为层片加工，经过激光照射后，补充之前未加工的位置；或者，所述判断单元重新生成减材路径，所述铣削组件根据重新生成的减材路径为层片加工，剔除到之前不应加工的位置；亦或者，所述判断单元重新生成增材路径和减材路径，所述激光组件根据重新生成的增材路径为层片加工，所述铣削组件再根据重新生成的减材路径为层片加工。三者方式取一，所述层片检测组件7一直对层片进行扫描检测，若发现未按照增材路径或者减材路径进行加工，可以及时重新生成增材路径或者减材路径为层片再次加工，保证最终加工好的层片符合标准，提高成品率，不会使产品变成残次品。
其后，当为其中一层层片加工完毕，所述层片检测组件7继续为层片进行检测，若检测出层片出现气孔、裂纹等不可补救的缺陷，所述铣削组件将有缺陷的层片直接一层剔除，所述处理器2再重新生成与本层层片相同的增材路径和减材路径，重新生成的增材路径和减材路径和之前预生成层片的增材路径和减材路径相一致，并分别发送到铺粉组件和铣削组件，重新生成一层层片，替代原有的缺陷层片，从而保证了产品质量。或者，所述处理器2无需重新生成增材路径和减材路径，直接采用之前已生成的增材路径和减材路径，再重新加工层片亦可。
当然，所述判断单元亦可以就是所述处理器2，所述处理器2接收层片的图像信息后，亦可进行判断。
更具体地，所述粉缸3包括设于外围的立板31以及设于底部并可沿立板31上下移动的底板32，所述3d打印系统还包括升降组件，所述升降组件包括用于推动粉缸3移动的连接杆81以及用于控制连接杆81移动的伺服电机82，所述连接杆81与底板32连接，所述伺服电机82设置在连接杆81上，用于控制连接杆81做升降运动；每次层片加工完毕后，所述伺服电机82控制连接杆81带动底板32下降与层片高度相一致的距离，以便对下一层层片进行打印加工。
再进一步地，所述3d打印系统还包括输气组件，所述输气组件包括用于提供惰性气体的供气机构91、气体运输机构92以及气体净化机构93，所述气体净化机构93设于气体运输机构92中，所述供气机构91生成惰性气体，并将惰性气体传输到密封腔体1内，使密封腔体1的内部处于惰性气体氛围，减少水、氧分子等因素对打印加工的不良影响。当惰性气体充满密封腔体1内部时，所述供气机构91停止为密封腔体1的内部提供惰性气体，所述惰性气体在密封腔体1中自由移动，所述气体运输机构92包括两个通口，所述惰性气体可通过通口运动到气体运输机构92内部并循环，所述气体净化机构93为经过的惰性气体净化过滤，防止惰性气体受到粉末材料的影响。
其中，所述输气组件还包括用于抽取密封腔体1内部空气的真空泵，所述真空泵设于密封腔体1内，或者，所述真空泵的泵机设在密封腔体1外，所述真空泵的抽气管从泵机延伸进密封腔体1内；在3d打印进行之前，启动真空泵，通过抽气管将密封腔体1内部的空气抽走，从而保证后续提供惰性气体时，密封腔体1内部只有惰性气体，而无其他杂质空气。
在本实施例中，所述3d打印系统还包括环境检测组件10，所述环境检测组件10包括气体传感器、压力传感器、温度传感器和湿度传感器中的至少一种。所述环境检测组件10时刻检测密封腔体1内部的环境情况，并根据环境情况控制输气组件添加惰性气体或者停止供气，从而保证密封腔体1内部时刻处于一适合进行3d打印的环境。
更具体地，所述铺粉组件包括供粉机构51和铺粉传动机构52，所述供粉机构51将粉末材料传输到铺粉传动机构52上，所述铺粉传动机构52在底板32上滚动，并将粉末材料铺在底板32上，形成合适厚度的层片；本层层片加工完毕后，所述升降组件带动底板32下降，所述铺粉传动机构52再次在底板32上滚动，形成下一层层片。
再具体地，所述铣削组件包括三轴移动机构61和铣刀62，所述铣刀62设置在三轴移动机构61上，所述三轴移动机构61带动铣刀62沿着三轴移动，所述铣刀62在层片的内部铣削出预设的轮廓。所述铣削组件还包括放置有多种铣刀62的刀库63以及用于检测铣刀62长度的刀具检测机构64，所述刀库63根据减材路径更换铣刀62，所述刀具检测机构64检测更换铣刀62的长度是否正确。通过三轴移动机构61带动铣刀62移动，可对复杂结构的零部件内部进行加工，并且可随时更换合适的铣刀62，通过不通的铣刀62对层片的内部和外部轮廓进行精细加工，提高加工精度，特别适合解决一些复杂型腔、深孔深槽、随形流道的产品100。
更进一步地，所述3d打印系统还包括至少一个用于收集废弃粉末材料的废料收集箱11，所述废料收集箱11设于密封腔体1内，或者，所述废料收集箱11设于密封腔体1外，并通过一输送管延伸进密封腔体1内，粉末材料在加工过程中容易四处散落，而废弃的粉末材料会落到废料收集箱11中，被废料收集箱11收集，实现粉末材料的回收利用。
如图2所示，本发明还提供一种3d打印方法的较佳实施例。
具体地，一种3d打印方法，所述3d打印方法用于如上所述的3d打印系统，具体包括以下步骤：
步骤1、生成增材路径以及减材路径；
步骤2、将粉末材料铺成层片；
步骤3、发射大光斑激光为层片预热，再根据增材路径发射小光斑激光为层片加工；
步骤4、根据减材路径为层片加工；
步骤5、重复步骤2-4，直至打印出完整的产品。
详细地说，，所述增材路径根据预生成产品100的厚度和层片的厚度分成多条路径，每条路径用于打印一层层片，同理，所述减材路径亦根据预生成产品100的厚度和层片的厚度分成多条路径，每条路径用于打印一层层片；所述铺粉组件将粉末材料在粉缸3上铺成第一层层片，随后动态聚焦单元42调整激光器41射向振镜43的激光为大光斑，激光再射向层片，为层片加热，其后动态聚焦单元42调整激光器41射向振镜43的激光为小光斑，激光再根据第一条增材路径射向层片，为层片加工，保障了层片质量的稳定性；而后，所述铣削组件根据第一条减材路径再为层片的外部和内部铣削出轮廓；完成第一层层片打印加工后，再进行下一层层片的打印加工，重复操作，直至产品100打印完成，最后再通过机械手或者人工从粉缸3中取出产品100。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围内。