CN106583725A - 3d打印机的振动转筒式铺粉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D打印机的振动转筒式铺粉装置，包括主轴、电机、两轴承、座架、转筒及滚珠花键；其中所述转筒固定安装在主轴上，所述电机带动主轴转动，所述两轴承分别安装在座架上，主轴安装在两轴承上，所述滚珠花键安装在主轴上，主轴、两轴承、转筒及滚珠花键都同轴线安装并整体位于水平布置的工作台板的上方，电机通过主轴带动转筒旋转，从而完成铺粉工作，特点是还包括振动装置，所述振动装置安装在主轴上从而带动转筒在铺粉的同时边做旋转运动边进行高频振动。其具有能通过铺粉转筒振动来提高铺粉质量并最终提高3D打印件质量等优点。

Description

3D打印机的振动转筒式铺粉装置
技术领域
本发明涉及一种三D打印装置，尤其涉及一种3D打印机的振动转筒式铺粉装置，可用于选区烧结成型和粘结剂喷射成型等设备。
背景技术
三D打印加工成型已得到已越来越广泛应用，其中的粉末成型方法尤其是选区烧结成型法已得到越来越广泛的应用；该方法的原理是：先建立零件三维计算机模型，然后对其进行分层切片，获取每一层信息数据，在此基础上进行逐层激光扫描成型粉末，使粉末熔化粘结并逐层叠加，从而形成所需立体形状的零件。
现有的选区烧结成型技术中，预置粉末的一般方法是利用铺粉装置将供粉缸中粉料均匀铺平在工作台基面上，然后进行选区烧结；尽管该方法由于自身优点得到越来越广泛的应用，但所铺粉料的致密度和表面光洁度都不高，烧结成型后的成型件结构组织较疏松，机械性能差，强度不高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题而提供一种能通过铺粉转筒振动来提高铺粉质量并最终提高3D打印件质量的3D打印机的振动转筒式铺粉装置。
为了达到上述目的，本发明的第一种技术方案是这样实现的，其是一种3D打印机的振动转筒式铺粉装置，包括主轴、电机、两轴承、两轴承座、转筒及滚珠花键；其中所述转筒固定安装在主轴上，所述电机带动主轴转动，所述两轴承分别安装在座架上，主轴安装在两轴承上，所述滚珠花键安装在主轴上，主轴、两轴承、转筒及滚珠花键都同轴线安装，并整体位于水平布置的工作台板的上方，电机通过主轴带动转筒旋转，从而完成铺粉工作，其特征在于还包括振动装置，所述振动装置安装在主轴上从而带动转筒在铺粉的同时边做旋转运动边进行高频振动。
在本技术方案中，所述振动装置可以是压电振动式，也可以是其他类型振动。
为了达到上述目的，本发明的第二种技术方案是这样实现的，其是一种3D打印机的振动转筒式铺粉装置，包括主轴、电机、两轴承、座架及及转筒；其中所述转筒固定安装在主轴上，所述两轴承分别安装在座架上，所述电机带动主轴转动，主轴安装在两轴承上，主轴、两轴承及转筒都同轴线安装，并整体位于水平布置的工作台板的上方，电机通过主轴带动转筒旋转，从而完成铺粉工作，其特征在于还包括振动装置，所述振动装置安装在座架上从而带动转筒在铺粉时边做旋转运动边进行高频振动。
在本技术方案中，所述振动装置可以是压电振动式，也可以是其他类型振动。
为了达到上述目的，本发明的第三种技术方案是这样实现的，其是一种3D打印机的振动转筒式铺粉装置，包括主轴、电机、两轴承、座架及转筒；其中，所述电机带动主轴转动，所述两轴承分别安装在座架上，主轴安装在两轴承上，主轴、两轴承及转筒都同轴线安装并整体位于水平布置的工作台板的上方；其特征在于所述转筒包括左端盖板、左螺母、左高强压板、左压电材料、圆筒体、右压电材料、右高强压板、右螺母及右端盖板；其中，所述左端盖板及右端盖板分别固定安装在圆筒体的左右两端，在所述圆筒体内的轴向设有左安装孔及右安装孔，所述左安装孔及右安装孔对称设置，所述主轴穿过圆筒体内孔并固定在一起，电机通过主轴带动转筒旋转，从而完成铺粉工作，所述左螺母、左高强压板及左压电材料位于左安装孔中，左螺母通过主轴上的螺纹将左高强压板及左压电材料压紧在左安装孔内；所述右压电材料、右高强压板及右螺母位于右安装孔中，右螺母通过主轴上的螺纹将右压电材料及右高强压板压紧在右安装孔内，通电后左压电材料及右压电材料带动圆筒体产生振动。通电后左压电材料及右压电材料带动圆筒体产生轴向振动，根据弹性变形的泊松效应，轴向振动会引起径向振动，因此圆筒体在做旋转运动的同时，会产生高频纵横向振动，优化铺粉作用。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1. 在铺料过程中对物料振动使粉料的密度变大，成型制品强度提高，制品外观质量得到很大改善和提高；
2. 成型过程中的振动能有利于物料中混入气体的逸出，减少了制品出现气孔和裂纹等缺陷的几率，物料熔体更加密实，内部组织致密，机械力学强度更高；
3. 适应性强，可适用于选区烧结成型和粘结剂喷射成型等方法等多种三D打印装置。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构原理的示意图；
图2是本发明实施例二的结构原理的示意图；
图3是本发明实施例三的结构原理的示意图；
图4是图3中转筒的整体放大剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
在本发明描述中,术语“左”及“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
在此还需要说明的是，由于本专利的发明重点仅在于对铺粉装置的改进，其所依托的3D打印制造设备的其他技术及部件均为现有技术，故在本申请中未对3D打印设备的整体以及相应结构和控制系统等进行描述。
实施例一
如图1所示，其是一种3D打印机的振动转筒式铺粉装置，包括主轴1、电机2、两轴承3、座架4、转筒5、振动装置7及滚珠花键8；其中，其中所述转筒5固定安装在主轴1上，所述电机2带动主轴1转动，所述两轴承3分别安装在座架4上，主轴1安装在两轴承3上，所述滚珠花键8安装在主轴1上，主轴1、两轴承3、转筒5及滚珠花键8都同轴线安装并整体位于水平布置的工作台板6的上方，工作台板6上可铺设粉料，电机2通过主轴1带动转筒5旋转，从而完成铺粉工作，所述振动装置7安装在主轴1上从而带动转筒5在铺粉的同时边做旋转运动边进行高频振动。
在本实施例中，所述振动装置7可以是压电振动式，也可以是其他类型振动。
工作时，建立零件三维计算机模型，然后对其进行分层切片，获取每一层信息数据，垂直升降运动机构根据每一层截面的轮廓信息，带动工作台板6下降一个分层高度，先由施粉机构在工作台板6上施粉，再由水平运动机构带动轴承座4、主轴1、电机2、轴承3、转筒5及滚珠花键8沿水平导轨运动，电机2带动主轴1及转筒5作旋转运动，与此同时，安装在主轴1上的振动装置7带动转筒5作轴向高频振动（振动方向与转筒5轴线方向一直，与转筒5移动方向垂直），在转筒5的碾压和振动作用下，工作台板6上的粉料变得密实光整；
实施例二
如图2所示，其是一种3D打印机的振动转筒式铺粉装置，包括主轴1、电机2、两轴承3、座架4、转筒5、振动装置7及座架4；其中，其中，所述转筒5固定安装在主轴1上，所述电机2带动主轴1转动，主轴1安装在两轴承3上，主轴1、两轴承3及转筒5都同轴线安装并整体位于水平布置的工作台板6的上方，电机2通过主轴1带动转筒5旋转，从而完成铺粉工作，所述两轴承3分别安装在座架4上，所述振动装置7安装在座架4上从而带动转筒5在铺粉时边做旋转运动边进行高频振动；工作台板6水平布置，工作台板6上可铺设粉料。
在本实施例中，所述振动装置7可以是压电振动式，也可以是其他类型振动。
工作时，建立零件三维计算机模型，然后对其进行分层切片，获取每一层信息数据，垂直升降运动机构根据每一层截面的轮廓信息，带动工作台板6下降一个分层高度，先由施粉机构在工作台板6上施粉，再由水平运动机构带动座架4、安装在座架4上的振动装置7、主轴1、电机2、轴承3及转筒沿水平导轨运动，电机2带动主轴1及转筒5作旋转运动，与此同时，安装在座架4上的振动装置7带动座架4的前部、轴承3及主轴1高频振动，并最终带动转筒5作横向高频振动（振动方向与转筒5移动方向相同，与主轴轴线方向垂直），在转筒5的旋转碾压和振动作用下，工作台板6上的粉料变得密实光整。
实施例三
如图3及图4所示，其是一种3D打印机的振动转筒式铺粉装置，包括主轴1、电机2、轴承3、座架4及转筒5；其中，所述电机2带动主轴1转动，所述两轴承3分别安装在座架4上，主轴1安装在两轴承3上，主轴1、两轴承3及转筒5都同轴线安装并整体位于水平布置的工作台板6的上方。
转筒5包括左端盖板51、左螺母52、左高强压板53、左压电材料54、圆筒体55、右压电材料56、右高强压板57、右螺母58及右端盖板59；其中所述左端盖板51及右端盖板59分别固定安装在圆筒体55的左右两端，在所述圆筒体55内的轴向设有左安装孔551及右安装孔552，所述左安装孔551及右安装孔552对称设置，所述主轴1穿过圆筒体55内孔并固定在一起，电机2通过主轴1带动转筒5旋转，从而完成铺粉工作，所述左螺母52、左高强压板53及左压电材料54位于左安装孔551中，左螺母52通过主轴1上的螺纹将左高强压板53及左压电材料54压紧在左安装孔551内；所述右压电材料56、右高强压板57及右螺母58位于右安装孔552中，右螺母58通过主轴1上的螺纹将右压电材料56及右高强压板57压紧在右安装孔552内。通电后左压电材料54及右压电材料56带动圆筒体55产生轴向振动，根据弹性变形的泊松效应，轴向振动会引起径向振动，因此圆筒体55在做旋转运动的同时，会产生高频纵横向振动，优化铺粉作用。
工作时，建立零件三维计算机模型，然后对其进行分层切片，获取每一层信息数据，垂直升降运动机构根据每一层截面的轮廓信息，带动工作台板6下降一个分层高度，先由施粉机构在工作台板6上施粉，再由水平运动机构带动轴承座4、主轴1、电机2、轴承3及转筒5等沿水平导轨运动，电机2带动主轴1及转筒5作旋转运动，与此同时，安装在转筒5内的振动装置带动圆筒体55作高频径向振动，在转筒5的旋转碾压和振动作用下，工作台板6上的粉料变得密实光整。
以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种3D打印机的振动转筒式铺粉装置，包括主轴（1）、电机（2）、两轴承（3）、座架（4）、转筒（5）及滚珠花键（8）；其中所述转筒（5）固定安装在主轴（1）上，所述电机（2）带动主轴（1）转动，所述两轴承（3）分别安装在座架（4）上，主轴（1）安装在两轴承（3）上，所述滚珠花键（8）安装在主轴（1）上，主轴（1）、两轴承（3）、转筒（5）及滚珠花键（8）都同轴线安装并整体位于水平布置的工作台板（6）的上方，电机（2）通过主轴（1）带动转筒（5）旋转，从而完成铺粉工作，其特征在于还包括振动装置（7），所述振动装置（7）安装在主轴（1）上从而带动转筒（5）在铺粉时边做旋转运动边进行高频振动。
2.根据权利要求1所述的3D打印机的振动转筒式铺粉装置，其特征在于所述振动装置（7）可以是压电振动式，也可以是其他类型振动。
3.一种3D打印机的振动转筒式铺粉装置，包括主轴（1）、电机（2）、两轴承（3）、座架（4）及转筒（5）；其中所述转筒（5）固定安装在主轴（1）上，所述两轴承（3）分别安装在座架（4）上，所述电机（2）带动主轴（1）转动，主轴（1）安装在两轴承（3）上，主轴（1）、两轴承（3）及转筒（5）都同轴线安装并整体位于水平布置的工作台板（6）的上方，电机（2）通过主轴（1）带动转筒（5）旋转，从而完成铺粉工作，其特征在于还包括振动装置（7），所述振动装置（7）安装在座架（4）上从而带动转筒（5）在铺粉时边做旋转运动边进行高频振动。
4.根据权利要求3所述的3D打印机的振动转筒式铺粉装置，其特征在于所述振动装置（7）可以是压电振动式，也可以是其他类型振动。
5.一种3D打印机的振动转筒式铺粉装置，包括主轴（1）、电机（2）、两轴承（3）、座架（4）及转筒（5）；其中，所述电机（2）带动主轴（1）转动，所述两轴承（3）分别安装在座架（4）上，主轴（1）安装在两轴承（3）上，主轴（1）、两轴承（3）及转筒（5）都同轴线安装并整体位于水平布置的工作台板（6）的上方；其特征在于所述转筒（5）包括左端盖板（51）、左螺母（52）、左高强压板（53）、左压电材料（54）、圆筒体（55）、右压电材料（56）、右高强压板（57）、右螺母（58）及右端盖板（59）；其中，所述左端盖板（51）及右端盖板（59）分别固定安装在圆筒体（55）的左右两端，在所述圆筒体（55）内的轴向设有左安装孔（551）及右安装孔（552），所述左安装孔（551）及右安装孔（552）对称设置，所述主轴（1）穿过圆筒体（55）内孔并固定在一起，电机（2）通过主轴（1）带动转筒（5）旋转，从而完成铺粉工作，所述左螺母（52）、左高强压板（53）及左压电材料（54）位于左安装孔（551）中，左螺母（52）通过主轴（1）上的螺纹将左高强压板（53）及左压电材料（54）压紧在左安装孔（551）内；所述右压电材料（56）、右高强压板（57）及右螺母（58）位于右安装孔（552）中，右螺母（58）通过主轴（1）上的螺纹将右压电材料（56）及右高强压板（57）压紧在右安装孔（552）内，通电后左压电材料（54）及右压电材料（56）带动圆筒体（55）产生振动。
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