CN208141058U - Slm设备的光学系统装置 - Google Patents

Abstract

SLM设备的光学系统装置。般的安装方式和安装精度难以满足此光学系统光束质量的要求。本实用新型组成包括：光学系统安装板（10），所述的光学系统安装板上固定有L型支架（4），所述的L型支架右侧固定有左右分布的两个L型安装座（8），所述的光学系统安装板左侧设置有振镜（2），所述的振镜的出光口处安装有场镜（1），所述的振镜上的振镜转接安装座（3）固定在所述的L型支架上，所述的L型安装座上固定有四维调节架（5），左侧所述的L型安装座上的四维调节架内部固定有扩束镜（6），右侧所述的L型安装座上的四维调节架内部固定有准直镜（7）。本实用新型用于SLM设备的光学系统装置。

Description

SLM设备的光学系统装置

技术领域：

本实用新型涉及一种SLM设备的光学系统装置。

背景技术：

选择性激光熔融(Selective laser melting,简称SLM)设备通过精细激光聚焦光斑，逐步扫描新铺粉层上的选定区域，形成面轮廓后，层层堆积成型制造，从而直接获得几乎任意形状、具有完全冶金结合的金属功能零件，致密度可达到近乎100%；SLM设备将复杂三维几何体化简为二维平面制造，制造成本不取决于零件的复杂性，而是取决于零件的体积和成型方向。

设备作为直接制造金属功能零件的重要方式，其优势主要表现在：

（1）采用分层制造技术，成型件不受几何复杂度的影响，对任意复杂成型金属零件可直接制造，尤其是对于个性化小批量复杂金属产品制造非常方便；

（2）使用高功率密度的光纤激光器，光束模式好，激光光斑小，成型精度高；

（3）直接制成终端金属产品，由于激光能量密度较高，对熔点高、难加工金属材料可直接加工成终端金属产品；

（4）成型金属零件是具有冶金实体的实体，其相对密度几乎达到100%，性能超过传统铸造件。

选择性激光熔融工艺使用的是金属粉末，激光器、振镜、场镜等光学器件在计算机的操控下对金属粉末进行扫描照射而实现材料的熔融，通过材料的层层堆积实现成型。选择性激光熔融的整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成。工作时，粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由刮刀将粉末均匀铺在安装在成型缸活塞（工作活塞）上的成型基台上，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，成型缸活塞下降一个层厚，铺粉系统在成型基台重新铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。

选择性激光熔融设备的核心部件是由激光发生器、扩束镜、振镜、场镜组成的光学系统；激光发生器生成的激光光束经过自带的准直器发出后，为了达到SLM设备打印所需的光斑大小和光斑质量，由准直器发出的激光需经过扩束镜的扩束再经过场镜的聚焦才能达到SLM设备对激光光斑的要求；同时，为了能够使激光光斑能够入射到一个平面上，在光学系统上还需要增加一个能够改变激光光束方向的振镜。一般SLM设备最终光斑大小要求为30-60μm，而且激光光束通过准直器、扩束镜、振镜、场镜时的入射、出射质量要求都非常高，一般的安装方式和安装精度难以满足此光学系统光束质量的要求。

实用新型内容：

本实用新型的目的是解决现有的安装方式和安装精度难以满足此光学系统光束质量的要求的问题，提供一种保证机械加工件的尺寸精度要求的SLM设备的光学系统装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种SLM设备的光学系统装置，其组成包括：光学系统安装板，所述的光学系统安装板上固定有L型支架，所述的L型支架右侧固定有左右分布的两个L型安装座，所述的光学系统安装板左侧设置有振镜，所述的振镜的出光口处安装有场镜，所述的振镜上的振镜转接安装座固定在所述的L型支架上，所述的L型安装座上固定有四维调节架，左侧所述的L型安装座上的四维调节架内部固定有扩束镜，右侧所述的L型安装座上的四维调节架内部固定有准直镜。

有益效果：

1.本实用新型的工作原理为：由激光发生器发出的激光光束会依次经过准直器、扩束镜、振镜和场镜后入射到SLM设备的成型基台上，准直器可以对由激光发生器发出的激光光束进行高斯光束准直，保证光束的质量，为了达到光学系统对于出射光斑的要求，提高激光光斑的聚焦效果，在光学的中增加了一个扩束比例为1:2的扩束镜，由于SLM设备在打印时需要二维平面的扫描，这种二维平面的扫描控制由工控机控制振镜中的2个偏转直线电机来完成，通过振镜偏转后的激光光束最后通过场镜的聚焦入射到SLM设备成型仓中的成型基台上。

本实用新型准直器和扩束镜都安装在四位调节架上，通过2个四维调节架的并联调节，不但可以保证SLM设备对设备光学系统的要求，同时可以减低对光学系统机械加工件的尺寸精度要求；另外，整套光学系统都安装在同一个光学系统安装板上，SLM设备的光学系统调试和安装都带来极大的方便。

本实用新型准直器、扩束镜和振镜这三个光学元器件的进光孔、出光孔需要保证在同一直线上，整体安装精度控制在同轴度0.01mm以内。

本实用新型在需要对光学系统的光路方向进行微调节时，可以通过调节四维调节架上的4个颗调节螺栓，该四维调节架的调节范围分别为Ty±0.5mm，Tz±0.5mm，θy±1°, θz±1°，四维调节架上面有4个调节螺栓，可以分别调节Ty、Tz、θy、θz，运用双四维调节架，可以大大减低对安装结构件的加工精度要求，而且调节也非常简单、方便。

附图说明：

附图1是本实用新型的主视图；

附图2是本实用新型的立体结构图；

附图3是四维调节架的结构图；

附图4是本实用新型安装在SLM设备上的结构图；

图中：1、场镜；2、振镜；3、振镜转接安装座；4、L型支架；5、四维调节架；6、扩束镜；7、准直镜；8、L型安装座；9、调节螺栓；10、光学系统安装板；13、SLM光学系统装置；14、SLM成型仓；15、SLM活塞缸部件。

具体实施方式：

实施例1：

一种SLM设备的光学系统装置，其组成包括：光学系统安装板10，所述的光学系统安装板上固定有L型支架4，所述的L型支架右侧固定有左右分布的两个L型安装座8，所述的光学系统安装板左侧设置有振镜2，所述的振镜的出光口处安装有场镜1，所述的振镜上的振镜转接安装座3固定在所述的L型支架上，所述的L型安装座上固定有四维调节架5，左侧所述的L型安装座上的四维调节架内部固定有扩束镜6，右侧所述的L型安装座上的四维调节架内部固定有准直镜7，经过准直器准直后的激光光束会通过扩束镜的扩束改变激光光斑的大小，扩束后的激光光斑入射到振镜上，通过工控机对振镜的控制可以改变出射光束的方向，在振镜的下方安装有一个平面场镜，振镜改变了方向的激光光束入射到场镜中，光束经过场镜的聚焦后最终入射到SLM的成型基台上，准直器安装在一个四维调节架上，并由安装支架安装到光学系统安装板上，扩束镜安装在一个四维调节架上，并由安装支架安装到光学系统安装板上。

所述的四维调节架上设置有四个调节螺栓可以对其内部的扩束镜和准直镜进行四维度调节，四维调节架的型号为SZ-24。

光学系统装置13整体直接安装到SLM成型仓14上，SLM光学系统装置13中的激光光束通过SLM成型仓14上的光学保护窗入射到SLM活塞缸部件15中的成型基台，该光学系统中激光发生器产生的激光依次经过准直器、扩束镜、振镜、场镜入射到SLM设备的成型基台上，并由工控机控制激光发生器和振镜生成满足SLM设备打印所需的激光光束。

Claims (1)

1.一种SLM设备的光学系统装置，其组成包括：光学系统安装板，所述的光学系统安装板上固定有L型支架，所述的L型支架右侧固定有左右分布的两个L型安装座，其特征是：所述的光学系统安装板左侧设置有振镜，所述的振镜的出光口处安装有场镜，所述的振镜上的振镜转接安装座固定在所述的L型支架上，所述的L型安装座上固定有四维调节架，左侧所述的L型安装座上的四维调节架内部固定有扩束镜，右侧所述的L型安装座上的四维调节架内部固定有准直镜。