[发明专利]一种自变焦激光熔覆成形装置及方法

权利要求书

1.一种自变焦激光熔覆成形装置，其特征在于，包括筒体(1)，所述筒体(1)上端设有入光口(1-1)，筒体(1)的下端设有出光口(1-6)，所述入光口(1-1)与出光口(1-6)之间的筒体(1)内设有光斑整形单元、光束整形单元、光束聚焦单元和送料单元；

所述光斑整形单元用于将激光束整形为能量均匀分布的均匀光斑光束(2-2)并将其传输至光束整形单元；

所述光束整形单元用于将光束变换为圆环激光束(2-4)，并将该圆环激光束(2-4)传输至光束聚焦单元；

所述光束聚焦单元用于将圆环激光束(2-4)转换为发散光束(2-5)，然后将发散光束(2-5)转换为会聚光束(2-6)，通过调整发散光束(2-5)的光距实现激光束焦点的变换；

所述送料单元位于光束整形单元的下方，用于提供涂覆粉料，通过改变送粉距离使粉束焦点与激光束焦点重合。

2.根据权利要求1所述的自变焦激光熔覆成形装置，其特征在于，所述光斑整形单元包括圆形积分反射镜(1-2-1)和准直扩束透镜(1-2-2)，入射激光束(2-1)从入光口(1-1)以45°入射角入射到所述圆形积分反射镜(1-2-1)，所述圆形积分反射镜(1-2-1)将光束以45°出射角反射到所述准直扩束透镜(1-2-2)，所述准直扩束透镜(1-2-2)将光束传输至光束整形单元。

3.根据权利要求1所述的自变焦激光熔覆成形装置，其特征在于，所述光束整形单元包括圆锥形反射镜(1-3-1)和内圆锥面反射镜(1-3-2)，所述圆锥形反射镜(1-3-1)和内圆锥面反射镜(1-3-2)锥度相等、镜面相对且同轴放置，光束正入射至圆锥形反射镜(1-3-1)的锥角，所述圆锥形反射镜(1-3-1)将光束反射至内圆锥面反射镜(1-3-2)，所述内圆锥面反射镜(1-3-2)将光束反射形成圆环激光束(2-4)并将该圆环激光束(2-4)反射至光束聚焦单元。

4.根据权利要求3所述的自变焦激光熔覆成形装置，其特征在于，所述光束整形单元还包括反射镜支架(1-3-3)，所述反射镜支架(1-3-3)将所述圆锥形反射镜(1-3-1)固定在筒体(1)的中轴线上，所述反射镜支架(1-3-3)表面涂有吸光膜。

5.根据权利要求4所述的自变焦激光熔覆成形装置，其特征在于，所述反射镜支架(1-3-3)内设有液路通道、粉管通道和水路通道。

6.根据权利要求4所述的自变焦激光熔覆成形装置，其特征在于，所述送料单元位于反射镜支架(1-3-3)下方。

7.根据权利要求1所述的自变焦激光熔覆成形装置，其特征在于，所述光束聚焦单元包括凹面聚焦透镜(1-4-1)、凸面聚焦透镜(1-4-2)和保护镜(1-4-5)，所述圆环激光束(2-4)入射至凹面聚焦透镜(1-4-1)后形成发散光束(2-5)，所述发散光束(2-5)入射至凸面聚焦透镜(1-4-2)形成会聚光束(2-6)，所述会聚光束(2-6)从出光口(1-6)处的保护镜(1-4-5)出射，所述会聚光束(2-6)在工件表面形成激光束焦点，所述凹面聚焦透镜(1-4-1)在筒体(1)内可移动设置实现激光束焦点的变焦。

8.根据权利要求7所述的自变焦激光熔覆成形装置，其特征在于，所述筒体(1)内壁两侧设有丝杠(1-4-3)和微型直线导轨(1-4-4)，所述凹面聚焦透镜(1-4-1)分别与丝杠(1-4-3)和微型直线导轨(1-4-4)连接，所述丝杠(1-4-3)与微型电机连接，所述丝杠(1-4-3)在微型电机的驱动下带动凹面聚焦透镜(1-4-1)沿微型直线导轨(1-4-4)移动。