[发明专利]基于激光增减材复合制造精细工件的近净成形方法及装置

权利要求书

1.一种基于激光增减材复合制造精细工件的近净成形方法，其特征在于，包括以下步骤：利用软件对工件的三维数模进行切片分层的步骤，获取逐层切片层的轮廓数据，并对应生成逐层切片层的构造参数，于惰性保护气体环境中进行激光增材加工的步骤；

其中，在进行激光增材加工的步骤过程中，包括①先采用选定的加工激光束逐层按照切片层的构造参数选择性地熔化铺设的粉料并沉积出一层或多层熔覆层；

②然后将加工激光束切换成超快脉冲激光束，于惰性保护气体环境中进行超快脉冲激光减材加工，即采用超快脉冲激光束扫描已沉积的一层或多层熔覆层的边缘轮廓和/或需减材加工成精细结构的特征区域；

③超快脉冲激光束扫描结束时，将超快脉冲激光束切换成加工激光束继续进行激光增材加工，并持续进行上述步骤①～②交替循环至形成工件的三维实体。

2.根据权利要求1所述的近净成形方法，其特征在于，激光增材加工采用的加工激光束为连续激光，波长为1064nm，功率为100～1000W，光斑直径为50～200μm，扫描速度为50～2000mm/s；

超快脉冲激光减材加工采用的超快脉冲激光为皮秒脉冲激光束或飞秒脉冲激光束；皮秒脉冲激光束的参数为：脉宽为13ps，频率为1～2MHz，功率为0～180W，扫描速度1～10mm/s，波长为1030nm；飞秒脉冲激光束的参数为：脉宽为190fs～10ps，频率为1kHz～1MkHz，功率为0～20W，扫描速度1～10mm/s，波长为1030nm。

3.用于实施权利要求1-2任一项基于激光增减材复合制造精细工件的近净成形方法的装置，其特征在于，包括计算机控制装置(11)、光路选取系统(3)及密封成型室(2)，光路选取系统(3)电信号连接计算机控制装置(11)；

计算机控制装置(11)上安装的软件对工件的三维数模进行切片分层，获取逐层切片层的轮廓数据，并对应生成逐层切片层的构造参数，同时转换成激光增材加工与超快脉冲激光减材加工交替循环的控制程序；

激光增材加工时，计算机控制装置(11)控制光路选取系统(3)向密封成型室(2)内输送加工激光束进行激光增材加工：逐层按照切片层的构造参数选择性地熔化铺设的粉料并沉积出一层或多层熔覆层；

超快脉冲激光减材加工时，计算机控制装置(11)控制光路选取系统(3)向密封成型室(2)内输送超快脉冲激光束进行超快脉冲激光减材加工：扫描已沉积的一层或多层熔覆层的边缘轮廓和/或需减材加工成精细结构的特征区域。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，光路选取系统(3)包括增材激光器(303)、减材激光器(306)及增材激光器(303)与减材激光器(306)共用的扫描振镜(304)，增材激光器(303)与扫描振镜(304)间沿激光传输方向依次设置增材激光扩束镜(302)和增材激光反射镜(301)，减材激光器(306)与扫描振镜(304)间设置减材激光扩束镜(305)；增材激光器(303)、扫描振镜(304)和减材激光器(306)分别电信号连接计算机控制装置(11)；

激光增材加工时，计算机控制装置(11)控制与其电信号连接的光路选取系统(3)的增材激光器(303)和扫描振镜(304)向密封成型室(2)内输送加工激光束进行激光增材加工；

超快脉冲激光减材加工时，计算机控制装置(11)控制与其电信号连接的光路选取系统(3)的减材激光器(306)和扫描振镜(304)向密封成型室(2)内输送超快脉冲激光束进行超快脉冲激光减材加工。