一种激光冲击锻打与激光切割复合增材制造装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108248011A(43)申请公布日2018.07.06(21)申请号201711384816.9B23K26/00(2014.01)(22)申请日2017.12.20B33Y10/00(2015.01)B33Y30/00(2015.01)(71)申请人广东工业大学B33Y40/00(2015.01)地址510062广东省广州市大学城外环西路100号(72)发明人张永康于秋云杨青天杨丰槐杨智帆(74)专利代理机构广东广信君达律师事务所44329代理人江金城杨晓松(51)Int.Cl.B29C64/10(2017.01)B29C64/20(2017.01)B29C64/30(2017.01)B29C64/307(2017.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种激光冲击锻打与激光切割复合增材制造装置及方法(57)摘要本发明公开了一种激光冲击锻打与激光切割复合增材制造装置及方法，该装置通过将激光器的输出光束通过分光镜系统分成两激光束，构成两个不同的导光系统，第一导光系统又分为第三激光束和第四激光束，分别用于激光3D打印与激光切割，第二激光束用于激光冲击锻打。根据零部件个性化设计要求，建立三维模型，分层切片处理获取切片轮廓信息，确定激光切割零件分层轮廓及腔室、管道、冷配管等内部复杂结构，第三激光束3D打印第N层切片，同时第二激光束在最佳温度区同步激光冲击锻打，每一层切片或切片层厚度达到要求时第四激光束工作，保证了尺寸精度和表面质量，实现高刚度、刚精度和高效率的3D打印，同时具有加工效率高、质量好、寿命长的优点。CN108248011ACN108248011A权利要求书1/2页1.一种激光冲击锻打与激光切割复合增材制造装置，其特征在于，包括用于产生及控制激光光束的激光发生系统、激光冲击锻打系统、3D打印系统、激光切割系统、用于监测零件内部结构性能、表面性能和形状尺寸的在线监测系统、以及将数据反馈给各激光束功率调节装置的实时跟踪反馈系统；所述激光发生系统分别与激光冲击锻打系统、3D打印系统、激光切割系统和实时跟踪反馈系统连接；所述在线监测系统与实时跟踪反馈系统连接；所述激光发生系统包括计算机、激光器、激光器功率调节装置、将激光束分成第一激光束和第二激光束的分光镜、用于控制第一激光束的第一导光系统、第一功率调节装置、以及将第一激光束分成第三激光束和第四激光束的可调分束器；所述计算机、激光器功率调节装置、激光器、分光镜依次连接；所述第一功率调节装置的一端与第一导光系统连接，另一端与可调分束器连接；所述激光冲击锻打系统包括用于控制第二激光束的第二导光系统、激光冲击锻打功率调节装置、激光冲击锻打激光头、以及激光冲击锻打控制系统；所述第二导光系统、激光冲击锻打功率调节装置、激光冲击锻打控制系统和激光冲击锻打激光头依次连接，所述第二导光系统与分光镜连接；所述激光切割系统包括用于控制第四激光束的第四导光系统、激光切割功率调节装置、激光切割激光头、以及激光切割控制系统；所述第四导光系统、激光切割功率调节装置、激光切割控制系统、激光切割激光头依次连接，所述第四导光系统与可调分束器连接；所述3D打印系统包括用于控制第三激光束的第三导光系统、3D打印功率调节装置、3D打印头、送粉系统、光粉同轴传送的送粉头、以及3D打印控制系统；所述第三导光系统、3D打印功率调节装置、3D打印控制系统、3D打印头依次连接；所述送粉头安装在3D打印头上，并通过送粉系统与计算机连接；所述第三导光系统与分速器连接；所述实时跟踪反馈系统分别与计算机、激光功率调节装置、第一功率调节装置、激光冲击锻打功率调节装置、激光切割功率调节装置、3D打印功率调节装置连接。2.根据权利要求1所述的激光冲击锻打与激光切割复合增材制造装置，其特征在于，所述激光切割激光头与3D打印头相邻且并列设置，所述可调分束器分别控制激光切割激光头和3D打印头同时工作或单独工作。3.根据权利要求2所述的激光冲击锻打与激光切割复合增材制造装置，其特征在于，所述激光冲击锻打系统设置在与激光切割激光头和3D打印头同一侧或与其相对的一侧，且激光冲击锻打系统可在工作台上自由移动。4.根据权利要求1所述的激光冲击锻打与激光切割复合增材制造装置，其特征在于，所述激光切割系统可作用于一层或多层切片层。5.一种激光冲击锻打与激光切割复合增材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：原始数据输入：根据个性化设计要求设计待成形件的三维模型，分层切片处理，确定适合激光切割的最佳层数,计算3D打印主要工艺参数，并进行参数优化,估算激光冲击锻打主要工艺参数，并进行参数优化，确定激光冲击锻打最佳温度区；将相关数据传输到计算机中作为原始数据，并作为激