專利名稱：直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化slm成形設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及快速成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備。
背景技術(shù)：
選擇性激光熔化SLM是金屬件直接成型的一種方法，是快速成型技術(shù)的最新發(fā)展。該技術(shù)基于快速成型的最基本思想，即逐層熔覆的“增量”制造方式，根據(jù)三維CAD模型直接成型具有特定幾何形狀的零件，成型過(guò)程中金屬粉末完全熔化，產(chǎn)生冶金結(jié)合。采用傳統(tǒng)的機(jī)加工手段無(wú)法制造出來(lái)的形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬零件，是激光快速成型技術(shù)應(yīng)用的主要方向之一。具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)能直接制成終端金屬產(chǎn)品，不用任何后處理工藝或簡(jiǎn)單的表面處理，通過(guò)簡(jiǎn)單的CAD造型和材料選擇即可直接加工出可直接使用的零件，極大地縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期；
(2)能得到具有非平衡態(tài)過(guò)飽和固溶體及均勻細(xì)小金相組織的實(shí)體，致密度幾乎能達(dá)到100%，零件機(jī)械性能與鍛造工藝所得相當(dāng)；
(3)使用具有高功率密度的激光器，以光斑很小的激光束加工金屬，使得加工出來(lái)的金屬零件具有很高的尺寸精度(達(dá)0.1mm)以及好的表面粗糙度(Ra 30 50 μ m);
(4)由于激光光斑直徑很小，因此能以較低的功率熔化高熔點(diǎn)的金屬，使得用單一成分的金屬粉末來(lái)制造零件成為可能，而且可供選用的金屬粉末種類也大大拓展了 ；
(5)適合各種復(fù)雜形狀的工件，尤其適合內(nèi)部有復(fù)雜異型結(jié)構(gòu)，如空腔、三維網(wǎng)格以及用傳統(tǒng)方法無(wú)法制造的復(fù)雜工件。但是現(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的SLM設(shè)備都是通過(guò)振鏡來(lái)控制激光束光斑的運(yùn)動(dòng)，最終掃描成形的。由于振鏡機(jī)械結(jié)構(gòu)、光學(xué)結(jié)構(gòu)等的限制，使其成形尺寸難以變大?，F(xiàn)在的振鏡式SLM設(shè)備由于激光束通過(guò)平場(chǎng)聚焦透鏡進(jìn)行聚焦，因此在成型區(qū)域邊緣位置光斑有所變形，成形精度變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備，包括通過(guò)通信線路同帶有橫向?qū)к壗M的X軸直線電機(jī)和縱向?qū)к壗M的Y軸直線電機(jī)相連接的數(shù)控系統(tǒng)，X軸直線電機(jī)和Y軸直線電機(jī)為構(gòu)成了掃描驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，該掃描驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)同激光加工頭驅(qū)動(dòng)連接，在激光加工頭下方設(shè)置有成形工作組件，在成形工作組件和激光加工頭之間設(shè)置有惰性氣體氣簾。避免了成形區(qū)域邊緣位置光斑有所變形，成形精度變差，成形尺寸易于變大等弊端。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備，包括通過(guò)通信線路I同帶有橫向?qū)к壗M的X軸直線電機(jī)2和縱向?qū)к壗M的Y軸直線電機(jī)3相連接的數(shù)控系統(tǒng)15，X軸直線電機(jī)2和Y軸直線電機(jī)3為構(gòu)成了掃描驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，該掃描驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)同激光加工頭驅(qū)動(dòng)連接，在激光加工頭下方設(shè)置有成形工作組件，在成形工作組件和激光加工頭之間設(shè)置有惰性氣體氣簾12。所述的激光加工頭包括激光擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡組。所述的成形工作組件包括選擇性激光熔化SLM設(shè)備工作平臺(tái)10，選擇性激光熔化SLM設(shè)備工作平臺(tái)10上設(shè)置有成形工作臺(tái)氣缸及電機(jī)組9，成形工作臺(tái)氣缸及電機(jī)組9外表面上環(huán)繞設(shè)置有成形件約束缸8，成形工作臺(tái)氣缸及電機(jī)組9頂部連接有成形件及未成形金屬粉末承載平臺(tái)14，成形件及未成形金屬粉末承載平臺(tái)14的兩側(cè)分別設(shè)置有載粉桶7和集粉桶13，載粉桶7上設(shè)置有刮粉平板5，刮粉平板5同刮粉平板直線電機(jī)組6驅(qū)動(dòng)連接。所述的X軸直線電機(jī)2和Y軸直線電機(jī)的最大速度為200m/分鐘。所述的直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備的設(shè)計(jì)定位精度能夠達(dá)到2 μ m/500mm 范圍。所述的數(shù)控系統(tǒng)15能夠直接識(shí)別G代碼。本發(fā)明的直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)如下:1.本發(fā)明采用直線電機(jī)作為掃描驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，最大運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到200m/分鐘。2.直線電機(jī)壽命長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)計(jì)算在負(fù)載激光掃描頭的情況下能夠連續(xù)不間斷工作9年。3.定位精度高，設(shè)計(jì)定位精度能夠達(dá)到2 μ m/500mm,相較振鏡式選擇性激光熔化SLM設(shè)備能夠提高5倍以上。4.本發(fā)明加工模型數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，數(shù)控系統(tǒng)能夠直接識(shí)別G代碼，使得選擇性激光熔化SLM成形程序的編寫變得簡(jiǎn)單、方便。5.成形零件能力強(qiáng)，能夠成形1000X 1000X 500mm的零件。這是傳統(tǒng)選擇性激光熔化SLM設(shè)備所無(wú)法達(dá)到的。


附圖為本發(fā)明的直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
如附圖所示，直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備，包括通過(guò)通信線路I同帶有橫向?qū)к壗M的X軸直線電機(jī)2和縱向?qū)к壗M的Y軸直線電機(jī)3相連接的數(shù)控系統(tǒng)15，X軸直線電機(jī)2和Y軸直線電機(jī)3為構(gòu)成了掃描驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，該掃描驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)同激光加工頭驅(qū)動(dòng)連接，在激光加工頭下方設(shè)置有成形工作組件，在成形工作組件和激光加工頭之間設(shè)置有惰性氣體氣簾12。所述的激光加工頭包括激光擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡組。所述的成形工作組件包括選擇性激光熔化SLM設(shè)備工作平臺(tái)10，選擇性激光熔化SLM設(shè)備工作平臺(tái)10上設(shè)置有成形工作臺(tái)氣缸及電機(jī)組9，成形工作臺(tái)氣缸及電機(jī)組9外表面上環(huán)繞設(shè)置有成形件約束缸8，成形工作臺(tái)氣缸及電機(jī)組9頂部連接有成形件及未成形金屬粉末承載平臺(tái)14，成形件及未成形金屬粉末承載平臺(tái)14的兩側(cè)分別設(shè)置有載粉桶7和集粉桶13，載粉桶7上設(shè)置有刮粉平板5，刮粉平板5同刮粉平板直線電機(jī)組6驅(qū)動(dòng)連接。所述的X軸直線電機(jī)2和Y軸直線電機(jī)的最大速度為200m/分鐘。所述的直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備的設(shè)計(jì)定位精度能夠達(dá)到2 μ m-500mm范圍。所述的數(shù)控系統(tǒng)15能夠直接識(shí)別G代碼。本發(fā)明的工作原理為:數(shù)控系統(tǒng)15通過(guò)零件三維模型經(jīng)過(guò)軟件剖分處理成STL格式文件，該文件經(jīng)過(guò)配套成形，按照相應(yīng)的工藝參數(shù)生產(chǎn)加工成G代碼，啟動(dòng)外部的選擇性激光熔化SLM成形機(jī)，并啟動(dòng)惰性氣體氣簾保護(hù)功能，當(dāng)外部的氧含量傳感器測(cè)量成型區(qū)域達(dá)到成形條件時(shí)，啟動(dòng)成形程序，刮粉平板5在刮粉平板直線電機(jī)組6驅(qū)動(dòng)下將金屬粉末11從載粉桶7刮至成形件及未成形金屬粉末承載平臺(tái)14，多余金屬粉末11進(jìn)入集粉桶13，激光加工頭在X軸直線電機(jī)2和Y軸直線電機(jī)3驅(qū)動(dòng)下下安裝G代碼生成掃描路徑，直至本層所有掃描區(qū)域掃描完成，成形件及未成形金屬粉末承載平臺(tái)14在成形工作臺(tái)氣缸及電機(jī)組9的帶動(dòng)下，下降到設(shè)定的高度，刮粉平板5重復(fù)刮粉動(dòng)作，激光加工頭重復(fù)掃描動(dòng)作，直至零件加工完成。
權(quán)利要求
1.一種直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備，其特征在于包括通過(guò)通信線路(I)同帶有橫向?qū)к壗M的X軸直線電機(jī)(2)和縱向?qū)к壗M的Y軸直線電機(jī)(3)相連接的數(shù)控系統(tǒng)(15), X軸直線電機(jī)(2)和Y軸直線電機(jī)(3)為構(gòu)成了掃描驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，該掃描驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)同激光加工頭驅(qū)動(dòng)連接，在激光加工頭下方設(shè)置有成形工作組件，在成形工作組件和激光加工頭之間設(shè)置有惰性氣體氣簾(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備，其特征在于所述的激光加工頭包括激光擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡聚焦組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備，其特征在于所述的成形工作組件包括選擇性激光熔化SLM設(shè)備工作平臺(tái)(10)，選擇性激光熔化SLM設(shè)備工作平臺(tái)(10)上設(shè)置有成形工作臺(tái)氣缸及電機(jī)組(9)，成形工作臺(tái)氣缸及電機(jī)組(9 )外表面上環(huán)繞設(shè)置有成形件約束缸(8 )，成形工作臺(tái)氣缸及電機(jī)組(9 )頂部連接有成形件及未成形金屬粉末承載平臺(tái)(14)，成形件及未成形金屬粉末承載平臺(tái)(14)的兩側(cè)分別設(shè)置有載粉桶(7)和集粉桶(13)，載粉桶(7)上設(shè)置有刮粉平板(5)，刮粉平板(5)同刮粉平板直線電機(jī)組(6 )驅(qū)動(dòng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備，其特征在于所述的X軸直線電機(jī)(2)和Y軸直線電機(jī)的最大速度為200m/分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備，其特征在于所述的直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備的設(shè)計(jì)定位精度能夠達(dá)到2 μ m/500mm 范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備，其特征在于所述的數(shù)控系統(tǒng)(15)能夠直接識(shí)別G代碼。
全文摘要
一種直線導(dǎo)軌式選擇性激光熔化SLM成形設(shè)備，包括通過(guò)通信線路同帶有橫向?qū)к壗M的X軸直線電機(jī)和縱向?qū)к壗M的Y軸直線電機(jī)相連接的數(shù)控系統(tǒng)，X軸直線電機(jī)和Y軸直線電機(jī)為構(gòu)成了掃描驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，該掃描驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)同激光加工頭驅(qū)動(dòng)連接，在激光加工頭下方設(shè)置有成形工作組件，在成形工作組件和激光加工頭之間設(shè)置有惰性氣體氣簾。避免了成形區(qū)域邊緣位置光斑有所變形，成形精度變差，成形尺寸易于變大等弊端。
文檔編號(hào)B22F3/105GK103071798SQ20131002448
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者黃衛(wèi)東, 薛蕾, 楊東輝, 趙曉明 申請(qǐng)人:西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司