一種皮秒激光器復合加工SLM設備及激光快速成形方法技術

本發明專利技術公開了一種皮秒激光器復合加工SLM設備，包括用于放置零部件的承載平臺，承載平臺上設置有密封艙體，密封艙體的上部設置有振鏡單元，振鏡單元通過光束處理單元與皮秒激光器和普通激光器相連接；本發明專利技術還提供了兩種利用上述皮秒激光器復合加工SLM設備進行激光快速成型的方法，包括將零件的三維立體模型進行分層切片，對每層的二維模型先進行主體燒結，再進行輪廓燒結。解決了現有技術中存在的SLM設備工作過程復雜，且零件表面處理精度不高，使零件后期的額外處理工作繁瑣，且耗費人力的問題。

【技術實現步驟摘要】
一種皮秒激光器復合加工SLM設備及激光快速成形方法
本專利技術屬于激光快速成形
，具體涉及一種皮秒激光器復合加工SLM設備，本專利技術還涉及一種激光快速成形方法。
技術介紹
選擇性激光熔化SLM是激光立體成形的一種方法，是快速成形技術的最新技術手段，SLM設備是激光快速成形設備。但是，現階段的選擇性激光熔化SLM設備均是單激光進行加工燒結，形成的零件需要再次加工才能使其表面光滑，并且整個工作過程復雜，其對零件表面處理的精度不高，使零件后期的表面處理工作也比較繁瑣，耗費人力和大量時間。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種皮秒激光器復合加工SLM設備，解決了現有技術中存在的SLM設備工作過程復雜，且零件表面處理精度不高的問題。本專利技術的另一目的是提供采用上述設備進行激光快速成形的方法。本專利技術的再一目的是提供采用上述設備進行激光快速成形的方法。本專利技術所采用的第一種技術方案是，一種皮秒激光器復合加工SLM設備，包括用于放置成形工件的承載平臺，承載平臺上設置有鋪粉系統，承載平臺上部連接有密封艙體，密封艙體頂部連接有振鏡單元，振鏡單元通過光束處理單元分別與皮秒激光器和普通激光器連接，光束處理單元包括與普通激光器、皮秒激光器相對應的角度可調的第一鏡片和第二鏡片，第一鏡片為反射鏡或分光鏡，第二鏡片為反射鏡或分光鏡。本專利技術第一種技術方案的特點還在于，光束處理單元位于振鏡單元與皮秒激光器、普通激光器之間，且光束處理單元與振鏡單元之間設置有水平的光軌管。光束處理單元設置在振鏡單元內部。皮秒激光器和普通激光器均與激光擴束準直鏡組連接。本專利技術所采用的第二種技術方案是，當第一鏡片為反射鏡時，一種皮秒激光器復合加工SLM設備的激光快速成形方法，包括以下步驟：步驟1：根據零件形狀在計算機中生成零件的三維立體模型；步驟2：將步驟1中得到的零件三維立體模型進行分層切片處理，得到零件的二維平面數據，根據零件二維平面數據得到零件每層的主體掃描路徑和輪廓掃描路徑，并生成相應的加工程序；步驟3：啟動鋪粉系統，在承載平臺上鋪設零件成形粉末；步驟4：啟動普通激光器，使普通激光器的激光束依次經過第二鏡片和第一鏡片進入振鏡單元內，啟動加工程序，使從振鏡單元出射的激光束從最底一層二維平面開始按照零件主體掃描路徑完成零件最底一層主體的燒結；步驟5：調整第一鏡片和第二鏡片，使第一鏡片和第二鏡片與皮秒激光器和普通激光器發出的激光束平行，然后啟動皮秒激光器，使皮秒激光器發出的皮秒激光束直接進入振鏡單元，從振鏡單元出射的激光束對步驟4中得到的零件最底一層主體部分按照零件輪廓掃描路徑完成其輪廓的燒結；步驟6：重復步驟3-5，直至完成整個零件的燒結。本專利技術所采用的第三種技術方案是，當第一鏡片為分光鏡時，一種皮秒激光器復合加工SLM設備的激光快速成形方法，包括以下步驟：步驟1：根據零件形狀在計算機中生成零件的三維立體模型；步驟2：將步驟1中得到的零件三維立體模型進行分層切片處理，得到零件的二維平面數據，根據零件二維平面數據得到零件每層的主體掃描路徑和輪廓掃描路徑，并生成相應的加工程序；步驟3：啟動鋪粉系統，在承載平臺上鋪設零件成形粉末；步驟4：啟動普通激光器，使普通激光器的激光束依次經過第二鏡片和第一鏡片進入振鏡單元內，啟動加工程序，使從振鏡單元出射的激光束從最底一層二維平面開始按照零件主體掃描路徑完成零件最底一層主體的燒結；步驟5：啟動皮秒激光器，使皮秒激光器發出的皮秒激光束經過第一鏡片進入振鏡單元，從振鏡單元出射的激光束對步驟4中得到的零件最底一層主體部分按照零件輪廓掃描路徑完成其輪廓的燒結；步驟6：重復步驟3-5，直至完成整個零件的燒結。本專利技術第二種技術方案及第三種技術方案的特點還在于，普通激光器和皮秒激光器均與能夠調節激光束的直徑和發散角的激光擴束準直鏡組連接。本專利技術的有益效果是，采用普通激光器和皮秒激光器復合加工，通過光束處理單元完成激光傳輸，普通激光器的激光束通過角度可調的第一鏡片和第二鏡片進入振鏡單元，并且振鏡單元能夠實現激光束的偏轉，改變光束角度以及光斑大小從而實現圖像的掃描過程，并根據零件主體掃描路徑進行零件主體的燒結，皮秒激光器的激光束通過角度可調的分光鏡或反射鏡并經光軌管進入振鏡單元，然后根據零件輪廓掃描路徑進行零件輪廓的燒結，皮秒激光器能夠對零件的輪廓進行精細加工，保證了零件尺寸的精度以及表面光潔度的要求，加工完成的零件表面不需要再進行打磨工作，本專利技術采用普通激光器和皮秒激光器配合工作，使零件一次成形，減少了工序，并且大大減少了工作量以及工作流程，獲得的金屬零件表面的粗糙度高達Ra30-50μm。附圖說明圖1是本專利技術一種皮秒激光器復合加工SLM設備的第一種實施例結構示意圖；圖2是本專利技術一種皮秒激光器復合加工SLM設備的第三種實施例結構示意圖。圖中，1.載粉桶，2.密封艙體，3.集粉桶a，4.振鏡單元，5.激光擴束準直鏡組，6.普通激光器，7.皮秒激光器，8.刮刀，9.集粉桶b，10.電機組，11.工作平臺，12.承載平臺，13.約束缸，14.第一鏡片，15.第二鏡片，16.光軌管，17.光束處理單元，18.聚焦鏡，19.X軸振鏡，20.Y軸振鏡。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術進行詳細說明。本專利技術一種皮秒激光器復合加工SLM設備的實施例一：一種皮秒激光器復合加工SLM設備，如圖1所示，包括工作平臺11，工作平臺11上設置有電機組10，電機組10上設置有約束缸13，約束缸13用于裝成形的零件，約束缸13上連接有放置零件的承載平臺12，承載平臺12上設置有鋪粉系統，鋪粉系統包括設置在約束缸13兩側的集粉桶a3和集粉桶b9，鋪粉系統還包括設置在承載平臺12上的刮刀8和設置在承載平臺12上方的載粉桶1，承載平臺12上設置有密封艙體2，鋪粉系統在密封艙體2內部，密封艙體2的上部設置有振鏡單元4，振鏡單元4包括X軸振鏡19和Y軸振鏡20，以及設置在X軸振鏡19和Y軸振鏡20下方的聚焦鏡18，振鏡單元4通過兩個激光擴束準直鏡組5分別與一個皮秒激光器7和一個普通激光器6連接，振鏡單元4內還設置有角度可調的第一鏡片14和第二鏡片15，第一鏡片14為反射鏡，第二鏡片15為分光鏡或反射鏡，且第一鏡片14和第二鏡片15分別與皮秒激光器7和普通激光器6相對應。本專利技術一種皮秒激光器復合加工SLM設備的實施例二：在實施例一的基礎上，所述第一鏡片還可以為分光鏡。本專利技術一種皮秒激光器復合加工SLM設備的實施例三：一種皮秒激光器復合加工SLM設備，如圖2所示，包括工作平臺11，工作平臺11上設置有電機組10，電機組10上設置有約束缸13，約束缸13用于裝成形的零件，約束缸13上連接有放置零件的承載平臺12，承載平臺12上設置有鋪粉系統，鋪粉系統包括設置在約束缸13兩側的集粉桶a3和集粉桶b9，鋪粉系統還包括設置在承載平臺12上的刮刀8和設置在承載平臺12上方的載粉桶1，承載平臺12上設置有密封艙體2，鋪粉系統在密封艙體2內部，密封艙體2的上部設置有振鏡單元4，振鏡單元4包括X軸振鏡19和Y軸振鏡20，以及設置在X軸振鏡19和Y軸振鏡20下方的聚焦鏡18，振鏡單元4通過光軌管16與光束處理單元17連接，光束處理單元17通過2個激光擴束準直鏡組5分別與一個皮秒激光本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種皮秒激光器復合加工SLM設備，其特征在于，包括用于放置成形工件的承載平臺(12)，承載平臺(12)上設置有鋪粉系統，承載平臺(12)上部連接有密封艙體(2)，密封艙體(2)頂部連接有振鏡單元(4)，振鏡單元(4)通過光束處理單元(17)分別與皮秒激光器(7)和普通激光器(6)連接，光束處理單元(17)包括與普通激光器(6)、皮秒激光器(7)相對應的角度可調的第一鏡片(14)和第二鏡片(15)，所述第一鏡片(14)為反射鏡或分光鏡，所述第二鏡片(15)為反射鏡或分光鏡。

【技術特征摘要】
1.一種皮秒激光器復合加工SLM設備，其特征在于，包括用于放置成形工件的承載平臺(12)，承載平臺(12)上設置有鋪粉系統，承載平臺(12)上部連接有密封艙體(2)，密封艙體(2)頂部連接有振鏡單元(4)，振鏡單元(4)通過光束處理單元(17)分別與皮秒激光器(7)和普通激光器(6)連接，光束處理單元(17)包括與普通激光器(6)、皮秒激光器(7)相對應的角度可調的第一鏡片(14)和第二鏡片(15)，所述第一鏡片(14)為反射鏡或分光鏡，所述第二鏡片(15)為反射鏡或分光鏡。2.根據權利要求1所述的一種皮秒激光器復合加工SLM設備，其特征在于，所述光束處理單元(17)位于振鏡單元(4)與皮秒激光器(7)、普通激光器(6)之間，且光束處理單元(17)與振鏡單元(4)之間設置有水平的光軌管(16)。3.根據權利要求1所述的一種皮秒激光器復合加工SLM設備，其特征在于，所述光束處理單元(17)設置在振鏡單元(4)內部。4.根據權利要求1所述的一種皮秒激光器復合加工SLM設備，其特征在于，所述皮秒激光器(7)和普通激光器(6)均與激光擴束準直鏡組(5)連接。5.一種如權利要求1-4任一項所述的一種皮秒激光器復合加工SLM設備的激光快速成形方法，其特征在于，當第一鏡片(14)為反射鏡時，包括以下步驟：步驟1：根據零件形狀在計算機中生成零件的三維立體模型；步驟2：將步驟1中得到的零件三維立體模型進行分層切片處理，得到零件的二維平面數據，根據零件二維平面數據得到零件每層的主體掃描路徑和輪廓掃描路徑，并生成相應的加工程序；步驟3：啟動鋪粉系統，在承載平臺(12)上鋪設零件成形粉末；步驟4：啟動普通激光器(6)，使普通激光器(6)的激光束依次經過第二鏡片(15)和第一鏡片(14)進入振鏡單元(4)內，啟動加工程序，使從振鏡單元(4)射出的激...

【專利技術屬性】
技術研發人員：薛蕾，楊東輝，
申請(專利權)人：西安鉑力特激光成形技術有限公司，
類型：發明
國別省市：陜西;61