[发明专利]激光熔融及激光铣削复合3D打印设备

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印设备的技术领域，尤其涉及激光熔融及激光铣削复合3D打印设备。

背景技术

金属熔融3D打印技术(Selective Laser Melting，SLM)是利用高亮度激光直接熔化金属粉末材料，无需粘结剂，由3D模型直接成型出与铸件性能相当的任意复杂结构零件。

金属熔融3D打印技术虽然可以成型出达到铸造强度级别的零件，但是成型出的零件的形状误差大、表面光洁度不高，这样，成型后的零件则需要采用传统的机械加工方式对此进行二次加工，才能得到航空制造工业所要求的形状及表面精度。而航空航天行业大部分零件，如发动机喷嘴、叶片、蜂窝结构的燃烧室等，一般是复杂薄壁或点阵夹芯结构，或是尺寸较大的形状，或是自由曲面等形状，当采用金属熔融3D打印技术加工出来的零件，再放入机床进行二次加工时，则存在以下问题：

1)、装夹困难，或装夹后，由于坐标变换无法精确定位零件参考点，导致加工误差大；

2)、对于薄壁结构的零件，加工时，由于无支撑零件的面，导致零件应力变形；

3)、部分零件由于内部结构复杂，刀具无法伸入其内部，导致难以加工。

由于上述问题的存在，导致目前金属熔融3D打印技术虽然已经应用到飞机零件的生产制造中，但应用面较窄，仅应用于一些对精度、强度要求不高的零件，或者形状较简单及容易二次机械加工的零件的加工上，距离广泛应用还存在较大差距。

发明内容

本发明的目的在于提供激光熔融及激光铣削复合3D打印设备，旨在解决现有技术中，采用金属熔融3D打印技术加工的零件在机床进行二次加工，存在装夹困难、加工误差大、零件易变性及难以加工的问题。

本发明是这样实现的，激光熔融及激光铣削复合3D打印设备，包括基座，所述基座上设有沿竖向移动的加工平台；所述基座上设有用于将金属粉铺设在所述加工平台形成金属粉层的铺粉结构，所述铺粉结构位于所述加工平台的前端；所述加工平台的上方分别设有激光发射结构以及可在立体空间移动的激光铣削头；所述激光发射结构发射激光束对位于所述加工平台上的金属粉层进行熔融加工以形成单层或多层近似形体；所述激光铣削头发射激光束对形成在所述加工平台上的单层或多层近似形体进行铣削加工。

进一步地，所述基座上设有两个相间隔并排布置的导轨，所述加工平台位于两所述导轨之间；所述铺粉结构包括刮刀以及储粉箱，所述刮刀的两端分别活动连接于两所述导轨，所述刮刀的下端与所述加工平台之间具有间隙；所述储粉箱具有上端开口且用于装置金属粉的储粉腔，所述基座中设有与所述储粉腔的上端开口对齐的通孔；所述储粉箱的储粉腔中设有竖向移动且用于将金属粉运送至所述基座上的运粉台，所述运粉台分别与所述储粉腔的上端开口及通孔对齐布置。

进一步地，所述加工平台的两侧分别设有用于检测铺设在所述加工平台上的金属粉层厚度的传感器。

进一步地，所述激光发射结构包括发射激光束的激光发生器以及多个转动布置且用于对激光束进行反射的偏振镜，多个所述偏振镜相间隔布置在激光束的传输路线上。

进一步地，所述激光发射结构包括容置盒，多个所述偏振镜置于所述容置盒中，且所述容置盒的下端具有出射口，经所述偏振镜反射后的激光束从所述出射口射出。

进一步地，于所述激光发生器与容置盒之间设有准直扩束镜，由所述激光发生器射出的激光束通过所述准直扩束镜扩束后，进入所述容置盒中。

进一步地，两个所述导轨上活动连接有门架，所述门架包括两个相间隔布置的连接臂以及横梁，两个所述连接臂的下端分别活动连接在两个所述导轨上，所述横梁的两端分别连接在两个所述连接臂的上端；所述横梁上活动连接有横梁移动的移动端子，所述移动端子上活动连接有相对于所述移动端子上下移动的连接板，所述激光铣削头连接于所述连接板上。

进一步地，所述激光铣削头内设有供冷却水流通的冷却管路。

进一步地，所述激光熔融及激光铣削复合3D打印设备还包括回收箱，所述回收箱中具有用于装置回收所述基座上金属粉的回收腔，所述回收箱位于所述基座的下方，所述基座中设有连通所述回收腔的回收口。

进一步地，沿所述刮刀铺粉时的移动方向，所述回收口位于所述加工平台的后端。