CN105132912B - 用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统，包括外罩于零件加工平台的成型仓和置于成型仓外并可并行同步移动进行多工位扫描的激光振镜系统，还包括用于对激光振镜系统形成的光路防尘的防尘罩，防尘罩内形成气体正压环境，成型仓的顶部对应每一工位设置有一用于光路通过并进行气密防护的透镜；不仅可使其实现大面积平台的加工与高效率扫描的兼顾，而且实现了减小气密空间和对光路系统的粉尘防滑的兼顾。

Description

用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统

技术领域

本发明涉及选择性激光烧结领域，特别涉及一种用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统。

背景技术

选择性激光熔化技术是指采用激光振镜逐层扫描金属粉末直接成型零件的增材制造工艺，具有成型效率高、质量好，并能成型多功能异性结构的优点，但由于单个激光振镜头的扫描面积有限，不适用于加工大型结构零件；并且选择性激光熔化是一种高功率激光直接作用于金属粉末快溶会凝的工艺方法，其成型过程中需要对氧含量进行严格控制，防止氧化，特别是对于较活泼的金属，氧含量过高甚至有发生燃烧或爆炸的危险；另一方面，激光系统对粉尘的敏感性极强，粉尘会度其造成很大的伤害。现有技术中未有一种激光烧结成型设备的激光扫描系统可综合且有效的全部解决上述问题，即使存在将激光振镜系统置于气密舱室的外部，通过固定连接达到激光投射和气密防护的目的的技术方法，但该方法受到激光振镜加工面积小的限制，不能成型大型零件，使用范围有限。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统，不仅可使其实现大面积平台的加工与高效率扫描的兼顾，而且实现了减小气密空间和对光路系统的粉尘防滑的兼顾。

本发明的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统，包括外罩于零件加工平台的成型仓和置于成型仓外并可并行同步移动进行多工位扫描的的激光振镜系统，还包括用于对激光振镜系统形成的光路防尘的防尘罩，所述防尘罩内形成气体正压环境，所述成型仓的顶部对应每一工位设置有一用于光路通过并进行气密防护的透镜。

进一步，激光振镜系统包括至少一个激光振镜组件，所述防尘罩以可沿成型仓纵向方向移动的方式与成型仓配合设置，所述激光振镜组件以可随防尘罩纵向移动的方式设置其上。

进一步，防尘罩通过纵向驱动机构驱动，所述纵向驱动机构包括驱动电机、滚珠丝杠和螺母滑块，所述滚珠丝杠以可绕自身轴线转动的方式设置于成型仓上，所述螺母滑块固定设置于防尘罩上。

进一步，成型仓顶部设置有用于防尘罩移动的导轨，所述防尘罩上对应设置有滑槽或滑块。

进一步，激光振镜组件还可相对于防尘罩沿成型仓横向移动，所述防尘罩上设置有振镜横向移动驱动机构。

进一步，防尘罩上设置有正压气源。

进一步，所述防尘罩的下端形成与成型仓密封贴合的密封唇边。

本发明的有益效果：本发明的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统，采用可同步移动多工位扫描的激光振镜系统，在不同的工位进行并行扫描，实现大面积平台的加工与高效率扫描的兼顾；另外，将整个激光振镜系统相对成型仓外置，并利用透镜做气密防护，缩小了成型仓中气密防护的空间，同时实现了光路系统的粉尘防护，实现了减小气密空间和粉尘防护的兼顾；并且，本发明可不受激光振镜加工面积的限制，可成型各种大型零件，具有相对较高的适用范围。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统的结构示意图；

图2为本发明的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统的侧截面示意图；

图3为本发明的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统的另一实施例结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统的结构示意图，图2为本发明的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统的侧截面示意图，图3为本发明的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统的另一实施例结构示意图，如图所示：本实施例的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统，包括外罩于零件加工平台1的成型仓2和置于成型仓2外并可并行同步移动进行多工位扫描的的激光振镜系统，还包括用于对激光振镜系统形成的光路防尘的防尘罩3，所述防尘罩3内形成气体正压环境，所述成型仓2的顶部对应每一工位设置有一用于光路通过并进行气密防护的透镜4；加工过程中，成型仓2中需保持极低的氧含量(如钛合金氧含量≤0.1％)，通常采用向成型仓2中充入惰性气体的方式来达到低氧含量的目的(氮气或氩气)，除此之外，还需要对成型仓2做严格的气密防护，本发明基于上述考虑将移动的激光振镜系统外置于成型仓2外部，一方面避免移动部件对气密防护产生不利影响，并通过透镜4的气密防护结构，获得了整体的气密防护结构，另一方面也避免成型仓2内部的粉尘对激光振镜系统造成损坏；另外，对于外置移动式的振镜系统，其光路在洁净度上具有较强的敏感性，通过设置外置的防尘罩3，在该防尘罩3中通入一定量正压的气体，以使得在防尘罩3中形成气体正压，防止外部粉尘进入光路系统。

本实施例中，激光振镜系统包括至少一个激光振镜组件5，所述防尘罩3以可沿成型仓2纵向方向移动的方式与成型仓2配合设置，所述激光振镜组件5以可随防尘罩3纵向移动的方式设置其上；如图1所示，本发明中的激光振镜组件5设置两组且并列设置，可并行同步移动至同一横向工位处，通过控制并行的多振镜头移动，使其在不同工位进行并行扫描，增加了平台加工面积，提高了加工效率。

本实施例中，防尘罩3通过纵向驱动机构驱动，所述纵向驱动机构包括驱动电机6、滚珠丝杠7和螺母滑块8，所述滚珠丝杠以可绕自身轴线转动的方式设置于成型仓2上，所述螺母滑块固定设置于防尘罩3上；其中，滚珠丝杠通过轴承和安装台9安装在成型仓2上，滚珠丝杠与螺母滑块螺纹旋动配合，当驱动电机驱动滚珠丝杠转动时，螺母滑块带动防尘罩3和激光振镜组件5沿成型仓2纵向移动。

本实施例中，成型仓2顶部设置有用于防尘罩3移动的导轨10，所述防尘罩3上对应设置有滑槽或滑块；防尘罩3上可设置导轨插入的滑槽，也可设置可设置可沿导轨滑动的滑块，具有较好的导向滑动效果。

如图3所示，本发明还公开了另一种具有平面二自由度移动功能的实施例，即激光振镜组件5设置一组，并在如上所述的激光振镜组件5可随防尘罩3同步纵向移动的同时，激光振镜组件5还可相对于防尘罩3沿成型仓2横向移动，所述防尘罩3上设置有振镜横向移动驱动机构；其中，振镜横向移动驱动机构可为滚珠丝杠机构，通过驱动电机进行驱动丝杠带动螺母滑块移动，螺母滑块设置在激光振镜组件5中，从而驱动激光振镜组件5相对于防尘罩3可沿成型仓2横向移动，并在此实施例下，透镜4设置一个大区域透镜，进而使得激光振镜组件5在大区域透镜范围内可在平面内具有二自由度的移动(即图3中X轴和Y轴方向)，实现更大区域的扫描加工。

在上述两实施例的基础上，防尘罩3上设置有正压气源11；用于防尘罩3中通入一定量正压的气体，以使得在防尘罩3中形成气体正压，防止外部粉尘进入光路系统。

此外，防尘罩3的下端形成与成型仓2密封贴合的密封唇边12；具有较好的密封效果。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统，其特征在于：包括外罩于零件加工平台的成型仓和置于成型仓外并可并行同步移动进行多工位扫描的激光振镜系统，还包括用于对激光振镜系统形成的光路防尘的防尘罩，所述防尘罩内形成气体正压环境，所述成型仓的顶部对应每一工位设置有一用于光路通过并进行气密防护的透镜；

所述激光振镜系统包括至少一个激光振镜组件，所述防尘罩以可沿成型仓纵向方向移动的方式与成型仓配合设置，所述激光振镜组件以可随防尘罩纵向移动的方式设置其上；所述激光振镜组件还可相对于防尘罩沿成型仓横向移动，所述防尘罩上设置有振镜横向移动驱动机构；所述振镜横向移动驱动机构为滚珠丝杠机构。

2.根据权利要求1所述的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统，其特征在于：所述防尘罩通过纵向驱动机构驱动，所述纵向驱动机构包括驱动电机、滚珠丝杠和螺母滑块，所述滚珠丝杠以可绕自身轴线转动的方式设置于成型仓上，所述螺母滑块固定设置于防尘罩上。

3.根据权利要求2所述的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统，其特征在于：所述成型仓顶部设置有用于防尘罩移动的导轨，所述防尘罩上对应设置有滑槽或滑块。

4.根据权利要求3所述的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统，其特征在于：所述防尘罩上设置有正压气源。

5.根据权利要求4所述的用于选择性激光熔化的外置移动扫描系统，其特征在于：所述防尘罩的下端形成与成型仓密封贴合的密封唇边。