[发明专利]直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备

说明书

技术领域

本发明涉及快速成型技术领域，特别涉及一种直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备。

背景技术

选择性激光熔化 SLM是金属件直接成型的一种方法，是快速成型技术的最新发展。该技术基于快速成型的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维 CAD模型直接成型具有特定几何形状的零件，成型过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。采用传统的机加工手段无法制造出来的形状结构复杂的金属零件，是激光快速成型技术应用的主要方向之一。具有以下优点：

（1）能直接制成终端金属产品，不用任何后处理工艺或简单的表面处理，通过简单的CAD造型和材料选择即可直接加工出可直接使用的零件，极大地缩短了产品开发周期；

（2）能得到具有非平衡态过饱和固溶体及均匀细小金相组织的实体，致密度几乎能达到100%，零件机械性能与锻造工艺所得相当；

（3）使用具有高功率密度的激光器，以光斑很小的激光束加工金属，使得加工出来的金属零件具有很高的尺寸精度( 达0.1mm) 以及好的表面粗糙度(Ra 30～50μm)；

（4）由于激光光斑直径很小，因此能以较低的功率熔化高熔点的金属，使得用单一成分的金属粉末来制造零件成为可能，而且可供选用的金属粉末种类也大大拓展了；

（5）适合各种复杂形状的工件，尤其适合内部有复杂异型结构，如空腔、三维网格以及用传统方法无法制造的复杂工件。

    但是现在市场上销售的SLM设备都是通过振镜来控制激光束光斑的运动，最终扫描成形的。由于振镜机械结构、光学结构等的限制，使其成形尺寸难以变大。现在的振镜式SLM设备由于激光束通过平场聚焦透镜进行聚焦，因此在成型区域边缘位置光斑有所变形，成形精度变差。

发明内容

本发明提供一种直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备，包括通过通信线路同带有横向导轨组的X轴直线电机和纵向导轨组的Y轴直线电机相连接的数控系统，X轴直线电机和Y轴直线电机为构成了扫描驱动结构，该扫描驱动结构同激光加工头驱动连接，在激光加工头下方设置有成形工作组件，在成形工作组件和激光加工头之间设置有惰性气体气帘。避免了成形区域边缘位置光斑有所变形，成形精度变差，成形尺寸易于变大等弊端。 

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备，包括通过通信线路1同带有横向导轨组的X轴直线电机2和纵向导轨组的Y轴直线电机3相连接的数控系统15，X轴直线电机2和Y轴直线电机3为构成了扫描驱动结构，该扫描驱动结构同激光加工头驱动连接，在激光加工头下方设置有成形工作组件，在成形工作组件和激光加工头之间设置有惰性气体气帘12。

所述的激光加工头包括激光扩束准直镜组。

所述的成形工作组件包括选择性激光熔化SLM设备工作平台10，选择性激光熔化SLM设备工作平台10上设置有成形工作台气缸及电机组9，成形工作台气缸及电机组9外表面上环绕设置有成形件约束缸8，成形工作台气缸及电机组9顶部连接有成形件及未成形金属粉末承载平台14，成形件及未成形金属粉末承载平台14的两侧分别设置有载粉桶7和集粉桶13，载粉桶7上设置有刮粉平板5，刮粉平板5同刮粉平板直线电机组6驱动连接。

所述的X轴直线电机2和Y轴直线电机的最大速度为200m/分钟。

所述的直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备的设计定位精度能够达到2μm/500mm范围。

所述的数控系统15能够直接识别G代码。

本发明的直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备，其优点如下：

1. 本发明采用直线电机作为扫描驱动结构，最大运动速度达到200m/分钟。

2. 直线电机寿命长，经过计算在负载激光扫描头的情况下能够连续不间断工作9年。

3. 定位精度高，设计定位精度能够达到2μm/500mm，相较振镜式选择性激光熔化SLM设备能够提高5倍以上。

4. 本发明加工模型数据处理简单，数控系统能够直接识别G代码，使得选择性激光熔化SLM成形程序的编写变得简单、方便。

5. 成形零件能力强，能够成形1000×1000×500mm的零件。这是传统选择性激光熔化SLM设备所无法达到的。

附图说明

附图为本发明的直线导轨式选择性激光熔化SLM成形设备的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明：