一种选择性激光熔融光路聚焦调节装置及其调节方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种选择性激光熔融光路聚焦调节装置及其调节方法，涉及激光3D打印技术领域。其技术要点包括设置于铺粉区域外罩上方且内部安装有选择性激光熔融光路组件的激光盒子、轴线竖直设置且上下两端分别与激光盒子和铺粉区域外罩内部连通的伸缩式光学座子、安装于铺粉区域外罩上方且上端与激光盒子的地面连接的升降调节组件以及安装于激光盒子内的前后调节组件，本发明专利技术具有能够对在选择性激光熔融光路焦距发生偏移时进行调整的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种选择性激光熔融光路聚焦调节装置及其调节方法
本专利技术涉及激光3D打印
，更具体地说，它涉及一种选择性激光熔融光路聚焦调节装置及其调节方法。
技术介绍
选择性激光融化（SelectiveLaserMelting，SLM）技术是20世纪90年代中期出现的一种新型的快速成型（RapidPrototyping，RP）技术。它具有成型工艺简单、材料利用率高、实用性广、成型效率高等优点，因而受到了广泛的关注，且同时具有致密性好、性能优、精度高等特点，因此受到普遍重视。如图1所示，SLM成型的原理如下：步骤1、利用快速成型软件读取待加工的三维实体零件的STL文件，分层切片后，加入合适的工艺参数，设计出激光扫描路径，并生成相应的数控代码；步骤2、利用铺粉装置在基准工作平台上均匀地铺上一层很薄（通常几十微米）的金属粉末；步骤3、计算机按照步骤1中生成的数控代码驱动位于铺粉区域外罩2内的基准工作平台运动，使得选择性激光熔融光路组件1（一般包括激光器和反射镜）能够对粉末进行选择性激光熔化，被熔化粉末冷却后固化在一起形成零件的实体部分；步骤4、当一层粉末烧结完成后，在计算机的控制下，成型缸降低一定的高度，同时送粉缸升高相应的高度后，铺粉机构重新铺设一层很薄（通常几十微米）的金属粉末，激光束开始新一层的扫描；步骤5、系统不断重复这一过程，直到叠加堆积成三维实体零件，加工结束后，去除未被烧结的松散粉末，就得到了坯件，将此坯件进行简单的喷砂或抛光处理就可以直接使用。其中，选择性激光融化设备主要用于生产各类精度要求较高、形状特殊难以采用常规生产方法成型的包括医疗义齿、精密刀具、超轻航空航天部件、微散热器、多孔生物构件等精密结构，影响上述精密结构生产精度的主要依靠选择性激光熔融光路的射出的激光束的精度，一般在设计及生产装配过程中，生产人员会在设计阶段直接根据选择性激光熔融光路的焦距计算好选择性激光熔融光路的安装位置以确保激光束的精度；但是，因为安装过程中的装配误差而导致选择性激光熔融光路组件发生微小偏移等原因，会导致激光束的焦距在实际上未作用在基准工作平台上，而现有的选择性激光融化设备均不具有对选择性激光熔融光路的焦距进行再次调节的功能，因此需要改进。
技术实现思路
针对现有的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种选择性激光熔融光路聚焦调节装置，其具有能够对在选择性激光熔融光路焦距发生偏移时进行调整的优点。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案，包括：伸缩式光学座子，所述伸缩式光学座子的下端安装于铺粉区域外罩上，所述伸缩式光学座子中空设置且与铺粉区域外罩的内部连通，所述伸缩式光学座子的伸缩方向为竖直方向，选择性激光熔融光路组件设置于伸缩式光学座子的上端；升降调节组件，所述升降调节组件安装于铺粉区域外罩上且上端与选择性激光熔融光路组件连接以用于调节选择性激光熔融光路组件的实际聚焦点位置；激光盒子，所述激光盒子一端固定于伸缩式光学座子的上端且另外一端固定于升降调节组件的上端，选择性激光熔融光路组件安装于激光盒子内，选择性激光熔融光路组件的激光器和反射镜分别设置于激光盒子的两端；前后调节组件，所述前后调节组件包括设置于激光盒子内且位于激光器和反射镜之间的扩束镜以及设置于激光盒子内以用于驱动扩束镜沿激光器的光束发射方向做前后移动工作的水平调节机构；其中，选择性激光熔融光路组件发出的激光束通过伸缩式光学座子的中空通道竖直投射于位于铺粉区域外罩内的基准工作平台上，所述激光盒子的重心位于升降调节组件的升降路径上。通过采用上述技术方案，通过升降调节组件能够调节重心处于升降调节组件上的激光盒子的实际高度，从而达到调整安装于激光盒子内的选择性激光熔融光路组件发出的激光束的聚焦点高度的效果，然后利用水平调节机构调整扩束镜的位置，从而达到调整激光束作用在反射镜上的激光束的直径和发散角，进而达到补偿调节升降组件引起的微小误差，使得选择性激光熔融光路组件发出的激光束聚焦点更加清晰准确，利用伸缩式光学座子与升降调节组件能够对激光盒子起到两点支撑定位的效果，使得激光盒子的安装较为稳定，同时能够防止粉尘直接从激光盒子供激光束投射出的口子侵入到激光盒子内，有效起到防尘的效果。本专利技术进一步设置为：所述伸缩式光学座子包括固定于铺粉区域外罩上的固定座和套设于固定座的上端上且内壁与固定座的外壁过渡配合的活动环，所述活动环的上端与激光盒子的底面连接，所述固定座下端与铺粉区域外罩相接的部位设置有光学透光玻璃。通过采用上述技术方案，通过活动环和固定座之间的过渡配合使得与激光盒子连接的活动环能够沿着固定座的轴线上下升降，从而达到实现伸缩式光学座子上下伸缩的效果，通过光学透光玻璃能够避免粉尘直接通过伸缩式光学座子侵入激光盒子内，且不会对激光束的投射造成影响。本专利技术进一步设置为：所述固定座的外壁上设置有环固定座的轴线周向设置的内凹槽，所述内凹槽内安装有与活动环的内壁配合的密封圈。通过采用上述技术方案，利用密封圈能够确保固定座外壁与活动环内壁之间的密封性，利用内凹槽能够供密封圈卡接定位。本专利技术进一步设置为：所述升降调节组件包括固定于铺粉区域外罩上的支撑外筒、滑移连接于支撑外筒且滑移方向竖直设置的升降轴以及转动连接于支撑外筒且与升降轴的外壁螺纹连接的微调螺纹套，所述升降轴的上端与激光盒子的底面连接。通过采用上述技术方案，利用微调螺纹套于升降轴之间的螺纹连接关系以及升降轴与支撑外筒之间的上下滑移关系，使得工作人员转动微调螺纹套时，微调螺纹套能够驱动升降轴沿着支撑外筒的轴线方向上下升降，从而达到调整激光盒子实际工作高度的效果。本专利技术进一步设置为：所述支撑外筒内固定有调节轴套，所述升降轴安装于调节轴套内且与调节轴套的内壁过渡连接，所述微调螺纹套与调节轴套伸出支撑外筒外的部位转动连接。通过采用上述技术方案，支撑外筒可以采用成本较低的采用制成，只需要确保支撑外筒具有较高的支撑强度，然后调节轴套采用表面光滑度较高、强度较佳的材料制成以确保调节轴套与升降轴之间的过渡配合以及调节轴套与微调螺纹套之间良好的转动连接关系，使得能够在确保升降调节组件升降调节精度的前提下达到降低升降调节组件整体成本的效果。本专利技术进一步设置为：所述支撑外筒上螺纹连接有穿设过调节轴套且轴线与升降轴的轴线垂直设置的紧固螺纹件，所述升降轴的外壁上设置有竖直设置且与紧固螺纹件与升降轴连接的一端相配合的限位槽。通过采用上述技术方案，通过紧固螺纹件与支撑外筒之间的螺纹连接关系以及和紧固螺纹件与限位槽之间的抵紧关系，能够起到抵紧限制住升降轴的作用，使得升降轴在调节高工作高度不易因为振动而发生移动。本专利技术进一步设置为：所述水平调节机构包括设置于激光盒子内的滑轨、滑移连接于滑轨上的滑块以及转动连接于激光盒子内且与滑块螺纹连接的微调丝杆，所述扩束镜固定于滑块上，所述滑轨和微调丝杆均沿激光器的光束发射方向设置。通过采用上述技术方案，通过微调丝杆与激光盒子之间的转动连接关系以及微调丝杆与滑块之间的螺纹连接关系使得工作人员可以通过转动微调丝杆以达到驱动滑块沿滑轨长度方向来回滑移的效果，最终达到带动扩束镜沿激光器发射方向来回调整的效果。本专利技术进一步设置为：所述激光盒子左右两侧均开口设置，所述激光盒子还包括两片采用螺栓锁付的方式固定于激光盒子上以用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种选择性激光熔融光路聚焦调节装置，其特征在于，包括：伸缩式光学座子（4），所述伸缩式光学座子（4）的下端安装于铺粉区域外罩（2）上，所述伸缩式光学座子（4）中空设置且与铺粉区域外罩（2）的内部连通，所述伸缩式光学座子（4）的伸缩方向为竖直方向，选择性激光熔融光路组件（1）设置于伸缩式光学座子（4）的上端；升降调节组件（5），所述升降调节组件（5）安装于铺粉区域外罩（2）上且上端与选择性激光熔融光路组件（1）连接以用于调节选择性激光熔融光路组件（1）的实际聚焦点位置；激光盒子（3），所述激光盒子（3）一端固定于伸缩式光学座子（4）的上端且另外一端固定于升降调节组件（5）的上端，选择性激光熔融光路组件（1）安装于激光盒子（3）内，选择性激光熔融光路组件（1）的激光器和反射镜分别设置于激光盒子（3）的两端；前后调节组件（56），所述前后调节组件（56）包括设置于激光盒子（3）内且位于激光器和反射镜之间的扩束镜（61）以及设置于激光盒子（3）内以用于驱动扩束镜（61）沿激光器的光束发射方向做前后移动工作的水平调节机构（62）；其中，选择性激光熔融光路组件（1）发出的激光束通过伸缩式光学座子（4）的中空通道竖直投射于位于铺粉区域外罩（2）内的基准工作平台上，所述激光盒子（3）的重心位于升降调节组件（5）的升降路径上。...

【技术特征摘要】
1.一种选择性激光熔融光路聚焦调节装置，其特征在于，包括：伸缩式光学座子（4），所述伸缩式光学座子（4）的下端安装于铺粉区域外罩（2）上，所述伸缩式光学座子（4）中空设置且与铺粉区域外罩（2）的内部连通，所述伸缩式光学座子（4）的伸缩方向为竖直方向，选择性激光熔融光路组件（1）设置于伸缩式光学座子（4）的上端；升降调节组件（5），所述升降调节组件（5）安装于铺粉区域外罩（2）上且上端与选择性激光熔融光路组件（1）连接以用于调节选择性激光熔融光路组件（1）的实际聚焦点位置；激光盒子（3），所述激光盒子（3）一端固定于伸缩式光学座子（4）的上端且另外一端固定于升降调节组件（5）的上端，选择性激光熔融光路组件（1）安装于激光盒子（3）内，选择性激光熔融光路组件（1）的激光器和反射镜分别设置于激光盒子（3）的两端；前后调节组件（56），所述前后调节组件（56）包括设置于激光盒子（3）内且位于激光器和反射镜之间的扩束镜（61）以及设置于激光盒子（3）内以用于驱动扩束镜（61）沿激光器的光束发射方向做前后移动工作的水平调节机构（62）；其中，选择性激光熔融光路组件（1）发出的激光束通过伸缩式光学座子（4）的中空通道竖直投射于位于铺粉区域外罩（2）内的基准工作平台上，所述激光盒子（3）的重心位于升降调节组件（5）的升降路径上。2.根据权利要求1所述的一种选择性激光熔融光路聚焦调节装置，其特征在于：所述伸缩式光学座子（4）包括固定于铺粉区域外罩（2）上的固定座（41）和套设于固定座（41）的上端上且内壁与固定座（41）的外壁过渡配合的活动环（42），所述活动环（42）的上端与激光盒子（3）的底面连接，所述固定座（41）下端与铺粉区域外罩（2）相接的部位设置有光学透光玻璃（44）。3.根据权利要求2所述的一种选择性激光熔融光路聚焦调节装置，其特征在于：所述固定座（41）的外壁上设置有环固定座（41）的轴线周向设置的内凹槽（411），所述内凹槽（411）内安装有与活动环（42）的内壁配合的密封圈（43）。4.根据权利要求1所述的一种选择性激光熔融光路聚焦调节装置，其特征在于：所述升降调节组件（5）包括固定于铺粉区域外罩（2）上的支撑外筒（51）、滑移连接于支撑外筒（51）且滑移方向竖直设置的升降轴（53）以及转动连接于支撑外筒（51）且与升降轴（53）的外壁螺纹连接的微调螺纹套（54），所述升降轴（53）的上端与激光盒子（3）的底面连接。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑俊，麻云德，黄理阳，丁清伟，丁培强，姬小康，
申请(专利权)人：厦门五星珑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35