激光成形制造集成平台设备制造技术

本发明专利技术公开了一种激光成形制造集成平台设备，成形子平台上设有激光熔覆沉积设备、选择性激光熔化成形设备和选择性激光烧结设备中的至少两种，修复子平台上设有能相对运动的激光熔覆沉积成形熔覆喷头和工件定位装置，激光器总成内的各路光纤将激光器的激光束分别供应给修复子平台和成形子平台内各设备，总控制系统控制激光子控制系统、成形子控制系统和修复子控制系统工作，成形子控制系统控制成形子平台上各设备工作，修复子控制系统控制修复子平台上各设备工作，激光子控制系统控制激光器总成各路光纤上激光的功率和各路光纤上光闸的开合，本发明专利技术将多种激光成形设备集成在一起，提高了设备的性价比和生产效率，节省了能源。

【技术实现步骤摘要】
激光成形制造集成平台设备
本专利技术涉及一种激光金属三维增材成形设备，特别涉及一种激光成形制造集成设备。
技术介绍
在激光三维增材成形
中激光熔覆沉积成形(LaserCladdingDeposition，以下简称LCD)和选择性激光熔化成形(SelectiveLaserMelting，以下简称SLM)是最为重要的无偏析(Segregation-free)和高柔性(highflexible)金属成形技术。LCD可将金属熔滴沉积在任意界面：磨损零件之表面——完成零件的修复；支撑结构的表面——完成金属结构件的直接制造；异种金属的表面——完成材料梯度结构成形制造等等。LCD可完成尺寸大，重量重，高性能，高可靠性的金属结构件，因而受到航空等高端制造界的青睐。SLM是三维打印家族中在成形件的复杂程度方面名列第一的，可完成嵌套性(复杂的多层包容性)、蜂窝性(以规则和不规则小子结构支撑母结构的特性)和三维曲线腔管性(在实体中的，贯通的，任意截面管道)结构之成形。选择性激光烧结成形(SelectiveLaserSintering,简称SLS)与SLM十分相似，(仅激光功率小一些，粉末颗粒仅表面熔化——烧结。目前，LCD、SLM和SLS工艺是在不同的独立三维增材成形设备中分别执行，激光金属三维增材成形设备工作时，激光的占空比(激光空运转与激光熔化金属所占时间比例)是很小的，按全工艺时间计算，相当多的时间用于探伤、检测、调整等，有的系统甚至每堆积1～2层金属，就需探伤检测一次，浪费能源，同时购买两台设备成本高，占用空间大。
技术实现思路
为了弥补以上不足，本专利技术提供了一种激光成形制造集成设备，该激光成形制造集成设备性价比高，生产效率高，节省能源。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种激光成形制造集成平台设备，包括总控制系统、成形子控制系统、修复子控制系统、激光子控制系统、成形子平台、修复子平台、送粉器和激光器总成，所述成形子平台上设有激光熔覆沉积成形设备、选择性激光熔化成形设备和选择性激光烧结成形设备中的至少两种，修复子平台上设有激光熔覆沉积成形熔覆喷头和用于定位工件的工件定位装置，其中激光熔覆沉积成形熔覆喷头与工件定位装置上的工件能够相对运动实现将熔滴喷射于工件设定位置表面，送粉器为激光熔覆沉积成形熔覆喷头和成形子平台上激光熔覆沉积成形设备供粉，激光器总成内设有激光器和至少三路光纤，各路光纤将激光器产生的激光束分别供应给修复子平台上的激光熔覆沉积成形熔覆喷头和成形子平台内各设备，各路光纤上均设有光闸，总控制系统分别控制激光子控制系统、成形子控制系统和修复子控制系统工作，其中成形子控制系统控制成形子平台上选择性激光熔化成形设备、选择性激光烧结成形设备和激光熔覆沉积成形设备工作，修复子控制系统控制修复子平台上激光熔覆沉积成形熔覆喷头和工件定位装置工作，激光子控制系统控制激光器总成各路光纤上激光的功率和各路光纤上光闸的开合。作为本专利技术的进一步改进，所述激光器总成内还设有冷水机，冷水机给激光器提供冷却用水来冷却激光器。作为本专利技术的进一步改进，成形子平台上设有选择性激光熔化成形(SLM)设备、选择性激光烧结成形(SLS)设备和激光熔覆沉积成形(LCD)设备。作为本专利技术的进一步改进，还设有密封的惰性气氛加工室、净化气体储存罐和净化气体子控制系统，所述选择性激光熔化成形(SLM)设备和激光熔覆沉积成形(LCD)设备位于惰性气氛加工室内，净化气体子控制系统控制净化气体储存罐内净化气体供应到惰性气氛加工室内，总控制系统控制净化气体子控制系统启停。作为本专利技术的进一步改进，工件定位装置包括用于定位盘类零件的定位盘以及用于定位杆轴件的卡盘、床头箱、支撑辊和尾座，所述卡盘能够转动定位于床头箱一侧，尾座与卡盘同轴对应设置，至少一对用于支撑工件的支撑辊能够同向转动定位于卡盘和尾座之间，还设有一机床子控制系统，该机床子控制系统控制床头箱带动卡盘(按要求的转速)旋转，总控制系统控制机床子控制系统启停，激光熔覆沉积成形熔覆喷头固定喷头定位装置上，喷头定位装置能够分别与定位盘和卡盘发生相对运动并将熔滴喷射于定位盘和卡盘上的工件设定位置表面。作为本专利技术的进一步改进，喷头定位装置包括一工业机器人，所述激光熔覆沉积成形熔覆喷头固定于工业机器人手臂端部，还设有一工业机器人子控制系统，工业机器人子控制系统控制工业机器人运动，总控制系统控制工业机器人子控制系统启停。作为本专利技术的进一步改进，所述激光熔覆沉积成形熔覆喷头为同轴送粉熔覆喷头和偏轴送粉熔覆喷头中的一种。作为本专利技术的进一步改进，激光熔覆沉积成形设备为具有加速金属粉流动功能和无加速金属粉流动功能的一种。作为本专利技术的进一步改进，激光熔覆沉积成形设备为具有聚焦集束磁透镜和无聚焦集束磁透镜中的一种。作为本专利技术的进一步改进，所述总控制系统通过激光控制系统控制激光器产生波长为1060nm激光束，光纤上采用1分4光闸使激光束通过4路光纤，分时进入或分功率同时进入选择性激光熔化成形(SLM)设备、选择性激光烧结成形(SLS)设备和激光熔覆沉积成形(LCD)设备，所述激光器为15um-500nm的二氧化碳激光器、半导体激光器、光纤激光器、YAG激光器、碟式激光器中的一种，激光器功率为500W～1.6万W。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术通过将选择性激光熔化成形(SLM)设备、选择性激光烧结成形(SLS)设备和激光熔覆沉积成形(LCD)设备集成在一起，通过总控制系统、成形子控制系统和修复子控制系统等控制各个设备分别工作，它们共用一套激光器总成、一个惰性气氛加工室、一套净化气体子控制系统等，各个激光金属三维增材成形设备通过光纤和光闸“全功率分时”或“分功率同时”工作，其与各个独立激光金属三维增材成形设备相比，具有明显的性能、价格比优势，提高了激光金属三维增材成形设备的性价比，提高生产效率，节省能源，减小设备和工程投资。附图说明图1为专利技术的结构原理示意图。具体实施方式实施例：一种激光成形制造集成平台设备，包括总控制系统1、成形子控制系统2、修复子控制系统12、激光子控制系统3、成形子平台、修复子平台、送粉器和激光器总成，所述成形子平台上设有激光熔覆沉积成形(LCD)设备18、选择性激光熔化成形(SLM)设备7和选择性激光烧结成形(SLS)设备8中的至少两种，修复子平台上设有激光熔覆沉积成形熔覆喷头20和用于定位工件的工件定位装置，其中激光熔覆沉积成形熔覆喷头20与工件定位装置上的工件能够相对运动实现将熔滴喷射于工件设定位置表面，送粉器21为激光熔覆沉积成形熔覆喷头20和成形子平台上激光熔覆沉积成形(LCD)设备供粉，激光器总成内设有激光器5和至少三路光纤，各路光纤将激光器5产生的激光束分别供应给修复子平台上的激光熔覆沉积成形熔覆喷头20和成形子平台内各设备，各路光纤上均设有光闸4，总控制系统1分别控制激光子控制系统3、成形子控制系统2和修复子控制系统12工作，其中成形子控制系统2控制成形子平台上选择性激光熔化成形设备、选择性激光烧结成形设备和激光熔覆沉积成形设备18工作，修复子控制系统12控制修复子平台上激光熔覆沉积成形熔覆喷头20和工件定位装置工作，激光子控制系统3控制激光器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光成形制造集成平台设备，其特征为：包括总控制系统（1）、成形子控制系统（2）、修复子控制系统（12）、激光子控制系统（3）、成形子平台、修复子平台、送粉器和激光器总成，所述成形子平台上设有激光熔覆沉积设备（18）、选择性激光熔化成形设备（7）和选择性激光烧结设备（8）中的至少两种，修复子平台上设有激光熔覆沉积成形熔覆喷头（20）和用于定位工件的工件定位装置，其中激光熔覆沉积成形熔覆喷头（20）与工件定位装置上的工件能够相对运动实现将熔滴喷射于工件设定位置表面，送粉器（21）为激光熔覆沉积成形熔覆喷头（20）和成形子平台上激光熔覆沉积设备供粉，激光器总成内设有激光器（5）和至少三路光纤，各路光纤将激光器（5）产生的激光束分别供应给修复子平台上的激光熔覆沉积成形熔覆喷头（20）和成形子平台内各设备，各路光纤上均设有光闸（4），总控制系统（1）分别控制激光子控制系统（3）、成形子控制系统（2）和修复子控制系统（12）工作，其中成形子控制系统（2）控制成形子平台上选择性激光熔化成形设备、选择性激光烧结设备和激光熔覆沉积设备（18）工作，修复子控制系统（12）控制修复子平台上激光熔覆沉积成形熔覆喷头（20）和工件定位装置工作，激光子控制系统（3）控制激光器总成各路光纤上激光的功率和各路光纤上光闸（4）的开合。...

【技术特征摘要】
1.一种激光成形制造集成平台设备，其特征为：包括总控制系统(1)、成形子控制系统(2)、修复子控制系统(12)、激光子控制系统(3)、成形子平台、修复子平台、送粉器和激光器总成，所述成形子平台上设有激光熔覆沉积成形设备(18)、选择性激光熔化成形设备(7)和选择性激光烧结成形设备(8)中的至少两种，修复子平台上设有激光熔覆沉积成形熔覆喷头(20)和用于定位工件的工件定位装置，其中激光熔覆沉积成形熔覆喷头(20)与工件定位装置上的工件能够相对运动实现将熔滴喷射于工件设定位置表面，送粉器(21)为激光熔覆沉积成形熔覆喷头(20)和成形子平台上激光熔覆沉积成形设备供粉，激光器总成内设有激光器(5)和至少三路光纤，各路光纤将激光器(5)产生的激光束分别供应给修复子平台上的激光熔覆沉积成形熔覆喷头(20)和成形子平台内各设备，各路光纤上均设有光闸(4)，总控制系统(1)分别控制激光子控制系统(3)、成形子控制系统(2)和修复子控制系统(12)工作，其中成形子控制系统(2)控制成形子平台上选择性激光熔化成形设备、选择性激光烧结成形设备和激光熔覆沉积成形设备(18)工作，修复子控制系统(12)控制修复子平台上激光熔覆沉积成形熔覆喷头(20)和工件定位装置工作，激光子控制系统(3)控制激光器总成各路光纤上激光的功率和各路光纤上光闸(4)的开合。2.如权利要求1所述的激光成形制造集成平台设备，其特征是：所述激光器总成内还设有冷水机(6)，冷水机(6)给激光器(5)提供冷却用水。3.如权利要求1所述的激光成形制造集成平台设备，其特征是：还设有密封的惰性气氛加工室(9)、净化气体储存罐(10)和净化气体子控制系统(11)，所述选择性激光熔化成形设备(7)和激光熔覆沉积成形设备位于惰性气氛加工室(9)内，净化气体子控制系统(11)控制净化气体储存罐(10)内净化气体供应到惰性气氛加工室(9)内，总控制系统(1)控制净化气体子控制系统启停。4.如权利要求1所述的激光成形制造集成平台设备，其特征是：...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜永年，陈振东，张定军，荆红，黄晓峰，
申请(专利权)人：江苏永年激光成形技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32