[实用新型]移动式振镜装置

说明书

技术领域

本实用新型属于激光快速成形系统，具体涉及一种移动式振镜装置。

背景技术

快速成形技术是在上世纪80年代出现的快速原型制造技术的基础上发展起来的，其中以选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)技术为代表的快速成形技术使用激光作为能量源，利用三维CAD的数据，对分层切片区域进行扫描，烧结该区域内的材料，然后不断循环，层层堆积成形出制件。激光相干性好、能量集中，激光光斑温度极高，可以部分熔化或完全熔化高分子、金属或陶瓷粉末，实现粉末颗粒之间的烧结或凝固结合，相对于其他快速成形方法可以成形广泛的材料，因而使用激光作为能量源广泛应用于快速成形技术中。

目前，在激光快速成形系统中，包括XY直线导轨式和振镜扫描式两种扫描方式。XY直线导轨式扫描方式，通过在XY方向移动激光头实现扫描，此种方式由于移动惯量较大，扫描速度较低，稳定性较差，一般用于工艺研究为目的的成形系统中；振镜扫描式通过振镜扫描机构实现，振镜扫描机构主要由扫描电机、反射镜片以及伺服驱动单元组成，可以进行高速精确扫描，扫描速度可达1米/秒甚至更高，广泛应用于各种产品化的成形机。

振镜扫描机构广泛采用固定工作方式，其中扫描电机的机械偏转角度有限，一般在±20°以内，反射镜片粘接在扫描电机的转轴上，通过扫描电机的旋转带动反射镜的偏转来实现激光束的偏转，扫描的区域有限，又由于成形工艺对激光能量大小有要求，只有在一定扫描范围内才能良好成形，其成形空间有限。华中科技大学快速制造中心课题组研发的1.2×1.2m工作台面的SLS装备为世界最大工作台面的单振镜扫描机构快速成形系统，可用于蜡模和砂型(芯)制造；国外德国EOS公司的EOSINT P 800设备工作台面为730×380×540mm，可用于金属和陶瓷零件的制造。这些设备是目前世界上新进的大台面单振镜快速成形系统，但仍难满足更大尺寸零件的制造需求。

采用多振镜扫描机构实现多路能量束协同工作，通过多个成形区域的协同叠加效果，可扩大成形台面。华中科技大学快速制造中心开发的双振镜扫描机构SLS快速成形系统，将工作台面扩大到1.4×0.7m。但是，核心光学器件振镜式激光扫描系统属于快速成形装备中技术含量高、成本昂贵的部分。多振镜扫描机构的使用一方面使硬件成本大大增加，另一方面也增加了硬件控制、软件工艺等环节的复杂度，一定程度上降低了系统的工作稳定性，限制了该技术在制造大尺寸复杂零件方向的应用。

发明内容

本实用新型提供一种移动式振镜装置，克服现有振镜扫描机构固定工作方式成形空间有限的不足，同时避免采用多振镜扫描机构增加硬件成本和复杂度的问题。

本实用新型的一种移动式振镜装置，包括底板、导轨、横梁、X向同步带、X向同步带轮和X向伺服电机，所述底板中部开有矩形窗口，两条导轨平行固定于矩形窗口的一对对边上，底板上一条导轨旁边固定有X向同步带轮和X向伺服电机，X向同步带与导轨平行，由X向同步带轮和X向伺服电机轴张紧，所述横梁与导轨垂直，横梁通过X向滑块与两条导轨滑动配合，横梁一端固定在X向同步带上；其特征在于：

所述横梁上具有振镜扫描机构，所述振镜扫描机构包括α反射镜、β反射镜、α扫描电机、β扫描电机以及伺服驱动单元，α、β扫描电机的转轴空间方向互相正交，α、β反射镜分别粘接在α、β扫描电机的转轴上，伺服驱动单元接受指令，驱动α、β扫描电机。

所述的移动式振镜装置，其特征在于：

所述横梁上固定有Y向同步带轮和Y向伺服电机，Y向同步带与横梁平行，由Y向同步带轮和Y向伺服电机轴张紧，所述振镜扫描机构通过Y向滑块与横梁滑动配合，Y向滑块一端固定在Y向同步带上。

本实用新型在横梁上固定振镜扫描机构，通过X向伺服电机带动横梁沿导轨方向运动，从而实现振镜扫描机构在成形平面X方向上的精确移动；进一步可在横梁上安装Y向滑块和Y向伺服电机，将振镜扫描机构固定在Y向滑块上，通过软件控制Y向伺服电机的转动，实现振镜扫描机构沿横梁移动，实现在成形平面XY两个方向的精确移动。

振镜式快速成形系统是基于零件切片信息进行加工的。首先通过软件设定振镜的扫描范围，为了简化扫描过程，扫描范围设置为正方形。当切片的轮廓尺寸未超过扫描范围时，振镜扫描机构不移动，直接根据切片信息进行加工；当切片的轮廓尺寸超过了扫描范围时，将切片分为若干区域，将振镜扫描机构依次移动到这些区域的中心位置上方，一个区域扫描完之后进行下一个区域的扫描。最后，一层加工完成之后，振镜扫描机构回到原位，根据之前设置进行下一层的加工，直至整个零件加工完成。