CN103071798B - 直线导轨式选择性激光熔化slm成形设备 - Google Patents
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Abstract
一种直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备，包括通过通信线路同带有横向导轨组的X轴直线电机和纵向导轨组的Y轴直线电机相连接的数控***，X轴直线电机和Y轴直线电机为构成了扫描驱动结构，该扫描驱动结构同激光加工头驱动连接，在激光加工头下方设置有成形工作组件，在成形工作组件和激光加工头之间设置有惰性气体气帘。避免了成形区域边缘位置光斑有所变形，成形精度变差，成形尺寸易于变大等弊端。
Description
技术领域
本发明涉及快速成型技术领域，特别涉及一种直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备。
背景技术
选择性激光熔化SLM是金属件直接成型的一种方法，是快速成型技术的最新发展。该技术基于快速成型的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维CAD模型直接成型具有特定几何形状的零件，成型过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。采用传统的机加工手段无法制造出来的形状结构复杂的金属零件，是激光快速成型技术应用的主要方向之一。具有以下优点：
（1）能直接制成终端金属产品，不用任何后处理工艺或简单的表面处理，通过简单的CAD造型和材料选择即可直接加工出可直接使用的零件，极大地缩短了产品开发周期；
（2）能得到具有非平衡态过饱和固溶体及均匀细小金相组织的实体，致密度几乎能达到100%，零件机械性能与锻造工艺所得相当；
（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属，使得加工出来的金属零件具有很高的尺寸精度(达0.1mm)以及好的表面粗糙度(Ra30～50μm)；
（4）由于激光光斑直径很小，因此能以较低的功率熔化高熔点的金属，使得用单一成分的金属粉末来制造零件成为可能，而且可供选用的金属粉末种类也大大拓展了；
（5）适合各种复杂形状的工件，尤其适合内部有复杂异型结构，如空腔、三维网格以及用传统方法无法制造的复杂工件。
但是现在市场上销售的SLM设备都是通过振镜来控制激光束光斑的运动，最终扫描成形的。由于振镜机械结构、光学结构等的限制，使其成形尺寸难以变大。现在的振镜式SLM设备由于激光束通过平场聚焦透镜进行聚焦，因此在成型区域边缘位置光斑有所变形，成形精度变差。
发明内容
本发明提供一种直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备，包括通过通信线路同带有横向导轨组的X轴直线电机和纵向导轨组的Y轴直线电机相连接的数控***，X轴直线电机和Y轴直线电机为构成了扫描驱动结构，该扫描驱动结构同激光加工头驱动连接，在激光加工头下方设置有成形工作组件，在成形工作组件和激光加工头之间设置有惰性气体气帘。避免了成形区域边缘位置光斑有所变形，成形精度变差，成形尺寸易于变大等弊端。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备，包括通过通信线路1同带有横向导轨组的X轴直线电机2和纵向导轨组的Y轴直线电机3相连接的数控***15，X轴直线电机2和Y轴直线电机3为构成了扫描驱动结构，该扫描驱动结构同激光加工头驱动连接，在激光加工头下方设置有成形工作组件，在成形工作组件和激光加工头之间设置有惰性气体气帘12。
所述的激光加工头包括激光扩束准直镜组。
所述的成形工作组件包括选择性激光熔化SLM设备工作平台10，选择性激光熔化SLM设备工作平台10上设置有成形工作台气缸及电机组9，成形工作台气缸及电机组9外表面上环绕设置有成形件约束缸8，成形工作台气缸及电机组9顶部连接有成形件及未成形金属粉末承载平台14，成形件及未成形金属粉末承载平台14的两侧分别设置有载粉桶7和集粉桶13，载粉桶7上设置有刮粉平板5，刮粉平板5同刮粉平板直线电机组6驱动连接。
所述的X轴直线电机2和Y轴直线电机的最大速度为200m/分钟。
所述的直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备的设计定位精度能够达到2μm/500mm范围。
所述的数控***15能够直接识别G代码。
本发明的直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备，其优点如下：
1.本发明采用直线电机作为扫描驱动结构，最大运动速度达到200m/分钟。
2.直线电机寿命长，经过计算在负载激光扫描头的情况下能够连续不间断工作9年。
3.定位精度高，设计定位精度能够达到2μm/500mm，相较振镜式选择性激光熔化SLM设备能够提高5倍以上。
4.本发明加工模型数据处理简单，数控***能够直接识别G代码，使得选择性激光熔化SLM成形程序的编写变得简单、方便。
5.成形零件能力强，能够成形1000×1000×500mm的零件。这是传统选择性激光熔化SLM设备所无法达到的。
附图说明
附图为本发明的直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明：
如附图所示，直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备，包括通过通信线路1同带有横向导轨组的X轴直线电机2和纵向导轨组的Y轴直线电机3相连接的数控***15，X轴直线电机2和Y轴直线电机3为构成了扫描驱动结构，该扫描驱动结构同激光加工头驱动连接，在激光加工头下方设置有成形工作组件，在成形工作组件和激光加工头之间设置有惰性气体气帘12。所述的激光加工头包括激光扩束准直镜组。所述的成形工作组件包括选择性激光熔化SLM设备工作平台10，选择性激光熔化SLM设备工作平台10上设置有成形工作台气缸及电机组9，成形工作台气缸及电机组9外表面上环绕设置有成形件约束缸8，成形工作台气缸及电机组9顶部连接有成形件及未成形金属粉末承载平台14，成形件及未成形金属粉末承载平台14的两侧分别设置有载粉桶7和集粉桶13，载粉桶7上设置有刮粉平板5，刮粉平板5同刮粉平板直线电机组6驱动连接。所述的X轴直线电机2和Y轴直线电机的最大速度为200m/分钟。所述的直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备的设计定位精度能够达到2μm-500mm范围。所述的数控***15能够直接识别G代码。
本发明的工作原理为：数控***15通过零件三维模型经过软件剖分处理成STL格式文件，该文件经过配套成形，按照相应的工艺参数生产加工成G代码，启动外部的选择性激光熔化SLM成形机，并启动惰性气体气帘保护功能，当外部的氧含量传感器测量成型区域达到成形条件时，启动成形程序，刮粉平板5在刮粉平板直线电机组6驱动下将金属粉末11从载粉桶7刮至成形件及未成形金属粉末承载平台14，多余金属粉末11进入集粉桶13，激光加工头在X轴直线电机2和Y轴直线电机3驱动下下安装G代码生成扫描路径，直至本层所有扫描区域扫描完成，成形件及未成形金属粉末承载平台14在成形工作台气缸及电机组9的带动下，下降到设定的高度，刮粉平板5重复刮粉动作，激光加工头重复扫描动作，直至零件加工完成。
Claims (3)
1.一种直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备，其特征在于包括通过通信线路（1）同带有横向导轨组的X轴直线电机（2）和纵向导轨组的Y轴直线电机（3）相连接的数控***（15），X轴直线电机（2）和Y轴直线电机（3）为构成了扫描驱动结构，该扫描驱动结构同激光加工头驱动连接，在激光加工头下方设置有成形工作组件，在成形工作组件和激光加工头之间设置有惰性气体气帘（12），所述的直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备的设计定位精度能够达到2μm/500mm范围,所述的成形工作组件包括选择性激光熔化SLM设备工作平台（10），选择性激光熔化SLM设备工作平台（10）上设置有成形工作台气缸及电机组（9），成形工作台气缸及电机组（9）外表面上环绕设置有成形件约束缸（8），成形工作台气缸及电机组（9）顶部连接有成形件及未成形金属粉末承载平台（14），成形件及未成形金属粉末承载平台（14）的两侧分别设置有载粉桶（7）和集粉桶（13），载粉桶（7）上设置有刮粉平板（5），刮粉平板（5）同刮粉平板直线电机组（6）驱动连接,所述的激光加工头包括激光扩束准直镜聚焦组。
2.根据权利要求1所述的直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备，其特征在于所述的X轴直线电机（2）和Y轴直线电机的最大速度为200m/分钟。
3.根据权利要求1所述的直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备，其特征在于所述的数控***（15）能够直接识别G代码。
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