CN105345002A - 一种可微量供料的激光增材制造装备的床身结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可微量供料的激光增材制造装备的床身结构，床身采用大、小供料缸和大、小成型缸组合加工的床身结构；该设备包含底座、立柱、工作台、外罩壳、激光光纤、光路及激光扫描振镜系统、铺粉机构、大、小供料缸升降平台、大、小成型缸升降平台、收料缸、电控柜。该床身结构在加工微小零件时，通过安装小供料缸和小成型缸，实现了加工粉末材料最小量的调节功能，具有精度高、密封效果好，节约加工成本、更换大小缸操作方便等优点。

Description

一种可微量供料的激光增材制造装备的床身结构

技术领域

本发明属于医用金属植入体制造设备，具体涉及一种可微量供料的激光增材制造装备床身结构。

背景技术

随着激光烧结技术、CT扫描图像数据的三维重建以及烧结粉末材料技术的日趋完善的发展，医用金属植入体（人造骨骼）快速制造设备已显示出广阔的应用前景和巨大的市场，各种各样的3D金属打印设备也应运而生。目前市场上出现的3D金属打印设备存在着烧结粉末材料最小用量不可调整的缺点，当供料缸尺寸一定时，无论工件尺寸差距有多大，供料缸中都必须保证一定体积的烧结粉末材料才能进行加工；当烧结粉末材料小于一定阈值后，所提供的烧结粉末材料就不能用于加工零件，这无形中提高了制造门坎，减少了受众，尤其在多种烧结粉末材料交换使用频繁的情况下，浪费尤为突出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可微量供料的激光增材制造装备的床身结构。

本发明的可微量供料的激光增材制造装备的床身结构，包含⊥形床身、工作台、激光扫描振镜系统、铺粉机构、供料缸、成型缸、收料缸和电控柜，其特点是，还包括可拆卸的小供料缸、小成型缸；

所述的床身结构被工作台的工作平面划分为上、下两个部分，工作台的上表面固连有密封箱体，密封箱体内安装有铺粉机构，密封箱体顶部安装有激光扫描振镜系统，保护气体循环系统与密封箱体相通；工作台的下表面与⊥形床身固连，在⊥形床身的立柱上从左至右顺序排列有供料缸、成型缸、收料缸，⊥形床身的底部安装有激光控制器和电控柜，激光控制器引出激光光纤与激光扫描振镜系统相连；

所述的供料缸中安装一个可拆卸的小供料缸，小供料缸的小推杆安装在供料缸的压板上，随供料缸上下运动，小供料缸的开口平面与工作台的工作平面平齐；

所述的成型缸中安装一个可拆卸的小成型缸，小成型缸的小推杆安装在成型缸的压板上，随成型缸上下运动，小成型缸的开口平面与工作台的工作平面平齐。

所述的供料缸和成型缸采用相同的大缸体结构，大缸体结构的横截面为矩形，供料缸的大缸体结构包含推杆支座、推杆、压板、毛毡、压紧环、压板、聚四氟密封环、橡胶密封环；

所述的供料缸的大缸体结构的底部有推杆支座，推杆支座为Γ型，推杆支座的侧面与Z1轴的溜板固连，推杆支座的上面与推杆固连，推杆沿Z1轴上下运动；所述的推杆上方与压板固连，为了密封推杆和压板与供料缸的接触面，在推杆的上表面和压板的下表面沿边缘分别开有相对的台阶，在推杆的上表面的台阶上依次填充橡胶密封环和聚四氟密封环，并用压紧环压紧，压紧环上覆盖毛毡，压紧环和毛毡填充在压板的下表面的台阶中；

所述的成型缸下端的推杆支座与Z2轴固连，随Z2轴上、下运动。

所述的小供料缸和小成型缸采用相同的小缸体结构，小缸体结构的横截面为矩形，小供料缸的小缸体结构包含小推杆、小压板、小压环、小密封环、小聚四氟环和小毛毡；

所述的小供料缸的小缸体结构的底部有小推杆，小推杆的底面与供料缸的压板固连，小推杆随压板沿Z向上、下运动；小推杆的上方与小压板固连，为了密封小推杆和小压板与小供料缸的接触面，在小推杆的上表面与小压板的下表面沿边缘分别开有相对的台阶，在小推杆的上表面的台阶上依次填充小密封环和小聚四氟环，并用小压环压紧，小压环上覆盖小毛毡，小压环和小毛毡填充在小压板的下表面的台阶中；所述的小成型缸的小推杆的底面与成型缸的压板固连，小推杆随成型缸的压板沿Z2轴上、下运动；

所述的小供料缸安装在供料缸的右侧；所述的小成型缸安装在成型缸的左侧，所述的小成型缸的小压板上安装有小基准板。

所述的收料缸与的开口平面与工作台的工作平面平齐，底部有漏斗和球阀，余料落入收料缸的底部，经漏斗和球阀排出。

所述的铺粉机构包括X轴、X轴支座、刮板、刮板支座；刮板固定在刮板支座上，刮板支座安装在X轴上，X轴安装在X轴支座上，X轴支座安装在工作台上，刮板的底部平面与工作台的工作平面平行，两个平面之间有间隙。

本发明的可微量供料的激光增材制造装备的床身结构通过设置小供料缸、小成型缸实现了加工粉末材料最小量的调节功能，具有精度高、密封效果好，节约加工成本、更换大小缸体操作方便等优点。

附图说明

图1为本发明的可微量供料的激光增材制造装备的床身结构的示意图；

图2为本发明的I局部放大图；

图3为本发明的右视图；

图中，1.激光扫描振镜系统2.密封箱体3.工作台4.成型缸5.收料缸7.Z2轴8.激光控制器9.Z1轴10.保护气体循环系统11.供料缸12.小供料缸13.小成型缸14.铺粉机构15.激光光纤16.小供料缸缸壁17.小压板18.小推杆19.小毛毡20.小压环21.小基准板22.小密封环23.推杆24.压板25.刮板26.刮板支座27.X轴28.X轴支座29.保护气入口30.配重滑轮31.钢丝绳32.配重块33.电控柜34.推杆支座35.保护气出口36.⊥形床身39.螺钉40.压紧环41.聚四氟密封环42.橡胶密封环44.漏斗45.球阀46.毛毡47.小聚四氟环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。

图1为本发明的可微量供料的激光增材制造装备的床身结构的示意图；图2为本发明的I局部放大图；图3为本发明的右视图。

如图1-3所示，本实施例的可微量供料的激光增材制造装备的床身结构，包含⊥形床身36、工作台3、激光扫描振镜系统1、铺粉机构14、供料缸11、成型缸4、收料缸43和电控柜33，还包括可拆卸的小供料缸12、小成型缸13；

所述的床身结构被工作台3的工作平面划分为上、下两个部分，工作台3的上表面固连有密封箱体2，密封箱体2内安装有铺粉机构14，密封箱体2顶部安装有激光扫描振镜系统1，保护气体循环系统10与密封箱体2相通；工作台3的下表面与⊥形床身36固连，在⊥形床身36的立柱上从左至右顺序排列有供料缸11、成型缸4、收料缸5，⊥形床身36的底部安装有激光控制器8和电控柜33，激光控制器8引出激光光纤15与激光扫描振镜系统1相连。

所述的供料缸11中安装一个可拆卸的小供料缸12，小供料缸12的小推杆18安装在供料缸11的压板24上，随供料缸11上下运动，小供料缸12的开口平面与工作台3的工作平面平齐。

所述的成型缸4中安装一个可拆卸的小成型缸13，小成型缸13的小推杆18安装在成型缸4的压板上，随成型缸4上下运动，小成型缸13的开口平面与工作台3的工作平面平齐。

所述的供料缸11和成型缸4采用相同的大缸体结构，大缸体结构的横截面为矩形，供料缸11的大缸体结构包含推杆支座34、推杆23、压板24、毛毡46、压紧环40、压板24、聚四氟密封环41、橡胶密封环42。

所述的供料缸11的大缸体结构的底部有推杆支座34，推杆支座34为Γ型，推杆支座34的侧面与Z1轴9的溜板固连，推杆支座34的上面与推杆23固连，推杆23沿Z1轴9上下运动；所述的推杆23上方与压板24固连，为了密封推杆23和压板24与供料缸11的接触面，在推杆23的上表面和压板24的下表面沿边缘分别开有相对的台阶，在推杆23的上表面的台阶上依次填充橡胶密封环42和聚四氟密封环41，并用压紧环40压紧，压紧环40上覆盖毛毡46，压紧环40和毛毡46填充在压板24的下表面的台阶中。

所述的成型缸4下端的推杆支座34与Z2轴7固连，随Z2轴7上、下运动。

所述的小供料缸12和小成型缸13采用相同的小缸体结构，小缸体结构的横截面为矩形，小供料缸12的小缸体结构包含小推杆18、小压板17、小压环20、小密封环22、小聚四氟环47和小毛毡19；

所述的小供料缸12的小缸体结构的底部有小推杆18，小推杆18的底面与供料缸11的压板24固连，小推杆18随压板24沿Z向上、下运动；小推杆18的上方与小压板17固连，为了密封小推杆18和小压板17与小供料缸12的接触面，在小推杆18的上表面与小压板17的下表面沿边缘分别开有相对的台阶，在小推杆18的上表面的台阶上依次填充小密封环22和小聚四氟环47，并用小压环20压紧，小压环20上覆盖小毛毡19，小压环20和小毛毡19填充在小压板17的下表面的台阶中；所述的小成型缸13的小推杆的底面与成型缸4的压板24固连，小推杆随成型缸4的压板24沿Z2轴7上、下运动。

所述的小供料缸12安装在供料缸11的右侧；所述的小成型缸13安装在成型缸4的左侧，所述的小成型缸13的小压板上安装有基准板21。

所述的收料缸5与的开口平面与工作台3的工作平面平齐，底部有漏斗44和球阀45，余料落入收料缸5的底部，经漏斗44和球阀45排出。

所述的铺粉机构14包括X轴27、X轴支座28、刮板25、刮板支座26；刮板25固定在刮板支座26上，刮板支座26安装在X轴27上，X轴27安装在X轴支座28上，X轴支座28安装在工作台3上，刮板25的底部平面与工作台3的工作平面平行，两个平面之间有间隙。

加工过程如下：

刮板25初始位置在供料缸11的最左端，小推杆18随供料缸11上的压板24向上移动，将粉料推出小供料缸12，粉料达到一定厚度后，小供料缸12静止不动，刮板25向右移动将粉料平铺至小成型缸13的小基准板21上，刮板25移动到收料缸5上方静止不动，激光扫描振镜系统1开始对粉料进行烧结，烧结完毕后，刮板25从右端移至初始位置，移动过程中将烧结的高点刮平，循环上述操作步骤，直至烧结的粉料达到要求。

本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可微量供料的激光增材制造装备的床身结构，包含⊥形床身（36）、工作台（3）、激光扫描振镜系统（1）、铺粉机构（14）、供料缸（11）、成型缸（4）、收料缸（43）和电控柜（33），其特征在于：所述的床身结构还包括可拆卸的小供料缸（12）、小成型缸（13）；

床身结构被工作台（3）的工作平面划分为上、下两个部分，工作台（3）的上表面固连有密封箱体（2），密封箱体（2）内安装有铺粉机构（14），密封箱体（2）顶部安装有激光扫描振镜系统（1），保护气体循环系统（10）与密封箱体（2）相通；工作台（3）的下表面与⊥形床身（36）固连，在⊥形床身（36）的立柱上从左至右顺序排列有供料缸（11）、成型缸（4）、收料缸（5），⊥形床身（36）的底部安装有激光控制器（8）和电控柜（33），激光控制器（8）引出的激光光纤（15）与激光扫描振镜系统（1）相连；

所述的供料缸（11）中安装一个可拆卸的小供料缸（12），小供料缸（12）的小推杆（18）安装在供料缸（11）的压板（24）上，随供料缸（11）上下运动，小供料缸（12）的开口平面与工作台（3）的工作平面平齐；

所述的成型缸（4）中安装一个可拆卸的小成型缸（13），小成型缸（13）的小推杆（18）安装在成型缸（4）的压板上，随成型缸（4）上下运动，小成型缸（13）的开口平面与工作台（3）的工作平面平齐。

2.根据权利要求1所述的可微量供料的激光增材制造装备的床身结构，其特征在于：所述的供料缸（11）和成型缸（4）采用相同的大缸体结构，大缸体结构的横截面为矩形，供料缸（11）的大缸体结构包含推杆支座（34）、推杆（23）、压板（24）、毛毡（46）、压紧环（40）、压板（24）、聚四氟密封环（41）、橡胶密封环（42）；

所述的供料缸（11）的大缸体结构的底部有推杆支座（34），推杆支座（34）为Γ型，推杆支座（34）的侧面与Z1轴（9）的溜板固连，推杆支座（34）的上面与推杆（23）固连，推杆（23）沿Z1轴（9）上下运动；所述的推杆（23）上方与压板（24）固连，为了密封推杆（23）和压板（24）与供料缸（11）的接触面，在推杆（23）的上表面和压板（24）的下表面沿边缘分别开有相对的台阶，在推杆（23）的上表面的台阶上依次填充橡胶密封环（42）和聚四氟密封环（41），并用压紧环（40）压紧，压紧环（40）上覆盖毛毡（46），压紧环（40）和毛毡（46）填充在压板（24）的下表面的台阶中；

所述的成型缸（4）下端的推杆支座（34）与Z2轴（7）固连，随Z2轴（7）上、下运动。

3.根据权利要求1所述的可微量供料的激光增材制造装备的床身结构，其特征在于：所述的小供料缸（12）和小成型缸（13）采用相同的小缸体结构，小缸体结构的横截面为矩形，小供料缸（12）的小缸体结构包含小推杆（18）、小压板（17）、小压环（20）、小密封环（22）、小聚四氟环（47）和小毛毡（19）；

所述的小供料缸（12）的小缸体结构的底部有小推杆（18），小推杆（18）的底面与供料缸（11）的压板（24）固连，小推杆（18）随压板（24）沿Z向上、下运动；小推杆（18）的上方与小压板（17）固连，为了密封小推杆（18）和小压板（17）与小供料缸（12）的接触面，在小推杆（18）的上表面与小压板（17）的下表面沿边缘分别开有相对的台阶，在小推杆（18）的上表面的台阶上依次填充小密封环（22）和小聚四氟环（47），并用小压环（20）压紧，小压环（20）上覆盖小毛毡（19），小压环（20）和小毛毡（19）填充在小压板（17）的下表面的台阶中；所述的小成型缸（13）的小推杆的底面与成型缸（4）的压板（24）固连，小推杆随成型缸（4）的压板（24）沿Z2轴（7）上、下运动；

所述的小供料缸（12）安装在供料缸（11）的右侧；所述的小成型缸（13）安装在成型缸（4）的左侧；

所述的小成型缸（13）的小压板上安装有小基准板（21）。

4.根据权利要求1所述的可微量供料的激光增材制造装备的床身结构，其特征在于：所述的收料缸（5）开口平面与工作台（3）的工作平面平齐，底部有漏斗（44）和球阀（45），余料落入收料缸（5）的底部，经漏斗（44）和球阀（45）排出。

5.根据权利要求1所述的可微量供料的激光增材制造装备的床身结构，其特征在于：所述的铺粉机构（14）包括X轴（27）、X轴支座（28）、刮板（25）、刮板支座（26）；刮板（25）固定在刮板支座（26）上，刮板支座（26）安装在X轴（27）上，X轴（27）安装在X轴支座（28）上，X轴支座（28）安装在工作台（3）上，刮板（25）的底部平面与工作台（3）的工作平面平行，两个平面之间有间隙。