[发明专利]一种高效高精度复合増材制造方法及装置

权利要求书

1.一种复合増材制造方法，该方法利用激光束和电子束对金属粉末进行扫描，激光束主要进行成形件表面轮廓的扫描熔化，电子束对成形件内部粉末进行高速熔化，最后利用激光束或电子束将两部分成形区域的边界进行重新熔化，使它们结合成整体，从而得到完整的成形件。

2.根据权利要求1所述的复合増材制造方法，其特征在于，该方法具体包括下述过程：

(1)对成形零件模型的表面轮廓和内部结构进行区域划分，控制电子束和激光束工作的范围；

(2)设定装置的铺粉层厚、SLM扫描单层粉末的厚度和EBM扫描单层粉末的厚度。装置的成形空间抽成真空，并通入保护性气体；

(3)由铺粉机构在金属基板上平铺一层粉末，利用电子束的小束流对设定区域内的薄层粉末进行高速扫描，预热粉末；

(4)控制激光束发生装置运动至扫描窗口，激光束扫描设定区域内的粉末，形成表面轮廓层，电子束发生装置保持初始位置不动；

(5)重复上述步骤(3)～(4)，直到铺粉机构铺完粉后，刚好使内部结构的粉层达到设定的EBM扫描单层粉末的厚度，电子束发生装置开始运动至扫描窗口，电子束扫描内部结构区域，同时激光束扫描表面轮廓区域；在激光束扫描完成后，电子束才对两区域的边界进行重熔，使得两个区域结合成整体；

(6)重复上述步骤(5)，直到在制造方向上内部结构区域内的粉末扫描完成；

(7)再铺一层粉并预热，激光束开始扫描零件顶端的表面轮廓，同时重熔上述两区域的边界，使它们结合在一起；重复铺粉扫描直到零件顶端的表面轮廓加工完成。

3.一种实现权利要求1所述的复合増材制造方法的装置，其特征在于，该装置的下部主要包括铺粉辊、工作台、送粉缸和工作缸；铺粉辊安放在工作台的上表面，通过控制系统实现X-Y平面内的移动铺粉；送粉缸和工作缸通过控制系统能无阻碍地上下运动，两缸的上表面不超过工作台的上表面；

该装置的上部主要包括电子束发生装置、激光束发生装置、底板、二根导轨、二根横梁、同步带轮和伺服电机；底板中部有矩形窗口，底板上固定所述二根导轨，平行于窗口的一对对边，所述二根导轨旁边分别固定一个同步带轮和伺服电机，同步带与导轨平行，由同步带轮和伺服电机张紧；两横梁垂直于导轨，通过滑块与导轨滑动配合，两根横梁的一端固定在同步带上；激光发生装置和电子束发生装置分别固定在一根横梁上。