[发明专利]激光增减材复合制造装置及方法

说明书

本发明公开了本发明提供一种激光增减材复合制造装置，包括：同轴送粉激光增材制造模块，激光减材制造模块，运动模块，以及控制模块。本发明还提供一种激光增减材复合制造方法，先通过同轴送粉激光增材制造模块进行微细涂层的增材制造，然后通过激光减材制造模块对涂层进行精细加工，可重复上述操作直到制成所需的零件。本发明具有成材率高、表面质量和精度高等优点。本发明将激光同轴送粉增材制造与激光微细减材制造相结合，提高了成形精度和表面质量，且不受材料的限制，可成形复杂的零件。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种激光增减材复合制造装置及方法。

背景技术

随着激光技术的发展，激光增材技术得到了广泛的应用。相比于传统的锻铸造成形，激光增材制造成形速度快、周期短、可实现复杂结构的零件制造。但成形零件的精度较低、表面质量不高，对于一些精细结构，易形成加工缺陷，无法进行后续的处理。因此，在增材制造后进行减材制造复合技术得到了应用。

申请号为201711480296.1的专利公开了一种激光增减材复合制造装置及方法，将激光同轴送粉增材制造与五轴联动铣床相结合，达到增减材的目的，但这种方法刀具受增材粉末材料的限制较大，对于硬度较高、导热率较差的材料刀具无法铣削，而且灵活性不高。

申请号为201810033354.4的专利公开了一种微细结构的制造方法，利用铣削-增材-抛光的复合方法，制造具有微细结构的器件，提高了加工精度和表面质量，但这种方法之限于简单结构的成形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光增减材复合制造装置及方法，本发明将激光同轴送粉增材制造与激光微细减材制造相结合，提高了成形精度和表面质量，且不受材料的限制，可成形复杂的零件。

为实现上述目的，本发明提供一种激光增减材复合制造装置，包括：

同轴送粉激光增材制造模块，其进行微细涂层增材制造；

激光减材制造模块，其对上述涂层进行精细加工；

运动模块，其辅助同轴送粉激光增材制造模块和激光减材制造模块移动；

以及控制模块，其控制激光增材制造模块、激光减材制造模块和运动模块工作。

优选的，所述同轴送粉激光增材制造模块包括配合工作的：第一激光器、第一光学镜组、送粉装置和第一加工模块；

所述第一光学镜组包括配合工作的：准直镜、聚焦镜和保护镜；

所述第一加工模块为同轴送粉喷嘴；

所述送粉装置通过送粉管与同轴送粉喷嘴连接。

优选的，所述激光减材制造模块包括配合工作的：第二激光器、第二光学镜组和第二加工模块；

所述第二光学镜组包括配合工作的：偏振转换装置、扩束镜、反射镜和光阑；

所述第二加工模块为三维扫描振镜加工头。

优选的，所述第一激光器为连续激光器，可根据粉末材料的不同，选择不同波长的激光器。

优选的，所述同轴送粉激光增材制造模块还配有辅助设备；辅助设备包括水冷机和惰性气瓶罐；

所述水冷机对第一激光器、第一光学镜组和第一加工模块进行冷却；

所述惰性气瓶罐通过气管与第一加工模块相连，用以形成惰性保护氛围。

优选的，所述第二激光器为皮秒激光器或纳秒激光器。

本发明还提供一种激光增减材复合制造方法，采用上述激光增减材复合制造装置，包括如下步骤：