[實用新型]回轉體表面激光快速成形系統

無效

• 申請號: 200720185214.6
• 申請日: 2007-12-26
• 公開（公告）號: CN201189559Y
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 劉偉軍;尚曉峰;李論;田鳳杰;楊光
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本實用新型涉及快速成形技術，具體地說是一種回轉體表面激光快速成形系統。

背景技術

快速成形技術是八十年代末興起并得到迅速發展的嶄新制造技術，被認為是近二十年來制造技術領域的一次重大突破，其對制造業的影響可與數控技術的出現相比。

在快速成形技術的發展歷程中，按照成形材料劃分可將快速成形技術分為以下三個階段：基于非金屬材料的原型件快速成形技術、基于傳統快速原型設備的金屬零件直接成形技術、金屬零件直接快速成形技術。金屬零件直接快速成形技術因其可直接由金屬粉末經高功率激光熔覆制造成形金屬功能零件而倍受人們的關注，并且取得了非常長足的發展。

快速成形技術是將計算機數據處理、機械工程、CAD、數控技術、激光技術及材料科學技術熔合為一體的一項技術，其中數據處理算法是人們一直研究的熱點之一。通?？焖俪尚螖祿幚淼牟襟E是：首先在計算機上制作出零件三維CAD模型，將零件三維CAD模型進行網格化處理后存儲成STL格式文件；然后對STL格式文件進行分層切片處理，得到各層截面的二維輪廓信息；最后按照這些輪廓信息自動生成快速成形加工路徑。在目前快速成形的各種工藝技術中，均是通過各種各樣的計算機數據處理算法，將CAD實體模型離散成STL文件后，用二維平面進行切片分層處理，所得到的各個分層輪廓均在一個二維平面內。因此在成形加工的過程中，均是選擇適當的一個平面材料做為支撐的基體。而采用圓柱曲面作為三維空間內的分層切片曲面進行分層切片數據處理仍然未見報道，因此以回轉體為支撐基體的回轉體表面激光快速成形技術是一項新的快速成形技術。

實用新型內容

為了能夠在回轉體表面進行快速成形加工，制造出能夠直接進行功能性應用的回轉類金屬零件，本實用新型提供一種回轉體表面激光快速成形加工系統。

本實用新型技術方案如下：由激光光源、運動執行機構、擺動式同軸送粉機構、存有分層切片數據處理程序及運動控制程序的運動控制單元組成。激光光源輸出激光束經過運動執行機構、擺動式同軸送粉機構的光路至基體表面，運動執行機構末端與擺動式同軸送粉機構相連接，運動控制單元一方面與激光光源電連接，控制激光開關；另一方面分別與運動執行機構中的各軸電機電連接，按分層切片數據處理程序及運動控制程序指令控制各軸運動。

本實用新型具有如下特點：

1.本實用新型采用同心圓柱曲面對回轉體零件進行分層切片數據處理，采用螺旋掃描形式對圓柱曲面內的各輪廓進行掃描路徑填充處理，提供了回轉體零件激光直接快速成形制造技術的一個新的技術路線。

2.與傳統的激光氣動光閘不同，在本實用新型的系統中采用了可控硅電子光閘技術，并且可由計算機進行激光的開關控制。其特點的反應迅速、可控性好、無機械振動、節約能源、能量穩定。

3.本實用新型在原有的粉末噴嘴基礎上，設計了可在水平面與垂直面間實現90°角內的任意角擺動的送粉結構，實現了垂直面、水平面以及其間的任意角度的成形加工，極大地提高了粉末噴嘴的工作能力和成形適用范圍。

4.本實用新型基于PC機的運動控制單元以及運動執行機構，其標準化程度高、柔性好、開放性強、節約成本、操作簡單、可充分發揮PC機的強大功能。采用伺服電機、步進電機以及精密的滾珠絲杠和滾珠導軌組成運動執行機構，定位精度與重復定位精度均極高。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統總體結構圖。

圖2是圖1中擺動粉末噴嘴機構結構示意圖。

圖3是本實用新型采用圖2所示擺動粉末噴嘴機構用于回轉體表面激光快速成形的一個實施例。

圖4是圖1中運動控制單元結構示意圖。

圖5是圖4中分層切片數據處理程序流程圖。

圖6是圖4中運動控制程序流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

本實用新型回轉體表面激光快速成形是：以回轉面分層切片、回轉掃描路徑填充方法形成系統加工路徑的數據依據；采用高功率聚焦激光束為能量源，進行激光熔覆成形；利用擺動式同軸送粉，實現粉末在垂直和水平方向任意角度送給；并使用金屬粉末在運動控制單元的自動控制下、在直線與回轉三軸聯動的執行機構上，完成掃描填充成形過程，從而直接、自動、快速地制備成形全密度金屬功能零件；