[发明专利]一种同步选择性激光熔化SLM成形装置及其打印方法

说明书

本发明公开了一种同步选择性激光熔化SLM成形装置，包括机床本体、中央控制单元、振镜，机床本体包括机床X轴、机床Y轴、机床Z轴；振镜包括振镜X轴和振镜Y轴；中央控制单元集成了振镜控制模块、运算系统和伺服控制模块；机床X轴和机床Y通过伺服控制模块将位置信息和速度以模拟量的方式传递给运算系统，运算系统匹配振镜的位置信息，以模拟量的方式传递给振镜控制模块，振镜控制模块控制振镜的运动，中央控制单元通过调节机床Z轴使振镜整体上下运动来补偿光斑的变形。通过上述方式，本发明能够减少扫描光束的失真，进一步扩大了扫描范围，该装置打印不受振境扫描区域的限制，增大了成型的工件尺寸，提升了成型质量和效率。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种同步选择性激光熔化SLM成形装置及其打印方法。

背景技术

振镜选择性激光熔化SLM是小型零件增材制造的一种方法。可将三维模型经过切片，然后通过路径转换，生成轨迹，将轨迹导入系统，通过振镜控制激光轨迹将金属粉沫熔化，金属粉沫逐层凝固的方式形成零件。这种增材制造的方法能在比传统工艺相对短的生产周期内比较经济地制造出零件。因此，振镜选择性激光熔化SLM也是激光应用的主流方向。相比传统工艺，有零件精度高，周期快，力学性能好，新产品研发成本低等特点。

然而，市场上选择性激光熔化SLM成型装置，振镜头一般都是固定的。即便是配合X,Y轴移动式，一般都是分区域扫描，振镜扫描完成该区域，再X,Y轴移动到下一个区域，振镜再进行扫描这个区域。

在面对大型工件时，大范围的扫描非常容易带来光斑的失真，变形，成型质量不稳定。

市场上通过在振镜准直镜处增加直线电机的方式来使准直镜上下运动，补偿光斑失真的三维扫描振镜价格非常昂贵，且非常不容易维护。

传统的机床运动响应速度慢，通常在30m/min以内，不适合与振镜联动工作。随着技术的进步，机床也具有快速响应，速度快，应用在激光方面的机床能达到260m/min的速度，动态性能优越，系统开放性好。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种同步选择性激光熔化SLM成形装置及其打印方法，能够减少扫描光束的失真，进一步扩大了扫描范围，该装置打印不受振境扫描区域的限制，增大了成型的工件尺寸，提升了成型质量，效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种同步选择性激光熔化SLM成形装置，包括机床本体、中央控制单元、振镜、气氛箱体和激光器，机床本体设在气氛箱体内，振镜设在机床本体上；所述机床本体包括基座、机床X轴、机床Y轴、机床Z轴、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机、载粉筒、集粉筒、工作平台、刮风刷、成型活塞和成型缸；所述成型缸设在基座内，成型活塞连接在成型缸内，工作平台固定在成型活塞上，刮粉刷设在工作平台上，载粉筒和集粉筒分别设在工作平台两侧；所述机床X轴设在基座上，机床Y轴设在机床X轴上，机床Z轴设在机床Y轴上，振镜固定在机床Z轴上；所述振镜包括振镜X轴和振镜Y轴；所述中央控制单元集成了振镜控制模块、运算系统和伺服控制模块；机床X轴和机床Y通过伺服控制模块在进行运动的同时将位置信息和速度以模拟量的方式传递给运算系统，运算系统匹配振镜的位置信息，以模拟量的方式传递给振镜控制模块，振镜控制模块控制振镜的运动，实现振镜与机床X轴和机床Y轴的联动打印，中央控制单元通过调节机床Z轴使振镜整体上下运动来补偿光斑的变形。

进一步，所述机床X轴、机床Y轴与所述振镜X轴、振镜Y轴联动，机床X轴和机床Y轴将位置信息以模拟量的方式通过伺服控制模块传送给运算系统，运算系统根据机床X轴和机床Y轴的位置匹配振镜的扫描位置信息，运算系统通过振镜控制模块执行振镜的扫描运动。

进一步，打印过程中，振镜将振镜X轴和振镜Y轴的位置通过振镜控制模块以模拟量的方式传送给运算系统，运算系统根据振镜X轴和振镜Y轴的位置匹配机床Z轴的位置，实现机床Z轴对振镜扫描的动态补偿。