[发明专利]一种同步送粉空间激光加工与三维成形方法及装置

摘要

本发明公开了一种同步送粉空间激光加工与三维成形方法及装置，将三维实体按形体简化和喷头熔覆扫描可达性原则分成若干成形单元，再将各成形单元分成若干层片，采用中空环形激光光内单束气载送粉方式，控制机械臂带动光内送粉喷头按预定轨迹在层片的填充区域和边界区域扫描移动，依次完成层片至整个单元的成形熔覆堆积成形。所述装置包括光内送粉喷头、激光发生器、机械臂、控制模块、传递光纤、气载送粉器和气源，所述控制模块分别与机械臂、激光发生器、气载送粉器相连，所述光内送粉喷头固定在机械臂的前端可随机械臂作空间运动。本发明能够实现在空间任意表面上熔覆加工和立体堆积成形，能进行悬垂、空腔等复杂结构零构件无支撑三维成形。

主权项

一种同步送粉空间激光加工与三维成形方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将预计成形的多分支复杂三维实体按形体简化和喷头熔覆扫描可达性原则分成至少一个成形单元，并依次选择好各单元的成形顺序，每个成形单元具有各自的最佳成形生长方向和规则；（2）将步骤（1）所得的成形单元沿叠层堆积方向分成若干层片，每一层片至少包含充填区域和边界区域中的一种；（3）采用中空环形激光光内单束气载送粉方式，控制机械臂带动光内送粉喷头按预定轨迹在一个层片的边界区域和充填区域内扫描移动，分别完成该层片的熔覆堆积成形，扫描成形时，光内送粉喷头的光粉喷射轴线始终沿分层层片的法线方向，当充填区域和边界区域切片方向不一致，即层片不平行时，喷头需偏转方位分别完成不同区域的熔覆成形；（4）完成一个层片的熔覆成形后，喷头沿后一层片的生长方向后退一个层片的距离，按照步骤（3）完成一个新层片的扫描熔覆成形，如此循环，直至完成整个成形单元的叠层堆积，其中，弯曲面的边界成形每层都需连续变化喷头方位，始终沿边界的弯曲方向叠加成形； （5）完成一个成形单元后，控制机械臂移动光内送粉喷头至下一个成形单元的起始位置，重复步骤（2）、（3）、（4），进行一个新成形单元的叠层堆积成形，如此循环，直至完成所有整个三维实体的分单元堆积。