CN110227820A - 一种slm型金属3d打印机的打印装置 - Google Patents

一种slm型金属3d打印机的打印装置 Download PDF

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祁肖龙
陈玉梁
卢浩然
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Abstract

本发明公开了一种SLM型金属3D打印机的打印装置，包括基板、激光打印模块以及透镜保护模块，所述激光打印模块包括激光头、激光振镜以及用于调节激光振镜的位置的X轴调节机构、Y轴调节机构以及Z轴调节机构；所述透镜保护模块包括透镜保护机构、进气机构和排气机构；所述透镜保护机构包括透镜固定座、透镜以及分离机构；所述分离机构包括顶部进气口、导向筒以及气体输送通道；所述顶部进气口与顶部进气管连接，用于将所述顶部进气管中的惰性气体通入到气体输送通道中；所述导向筒安装在所述成型室顶板上，且该导向筒与所述透镜同轴心；所述透镜位于所述导向筒内。本发明的打印装置可以保护透镜，节省人力物力，还可以提高打印精度。

Description

一种SLM型金属3D打印机的打印装置
技术领域
本发明涉及一种3D打印机，具体涉及一种SLM型金属3D打印机的打印装置。
背景技术
3D打印技术通过把材料逐层累加在一起来制造实体零件，相对于传统制造方法，3D打印技术生产周期短、无需刀具，模具、可以加工出形状复杂的零件。SLM(选择性激光融化)技术利用高能量的激光束照射金属粉末使其快速融化并冷却凝固成型，加工出的零件致密性接近100％，金属3D打印技术已经在汽车、航空航天、医疗、军工等领域有了广泛的应用。
然而，现有的金属3D打印机存在以下不足：
(1)、现有的金属3D打印机在工作时，激光扫描金属粉末，金属粉末中含有的碳元素、低熔点合金元素以及杂质元素燃烧、气化会生成黑烟。若金属粉末的长期反复使用则会产生更多的黑烟。黑烟的存在会对透镜造成污染，特别是低速扫描的时候，激光能量输入大，产生的黑烟量也大，长时间工作后，透镜的表面就会粘附上大量的黑烟，这会导致激光透过镜片时功率衰减严重，且激光的能量大部分被镜片吸收，从而导致镜片快速发热、发烫甚至爆裂，黑烟对透镜的污染还会导致激光入射到金属粉末时的功率不足，使得金属粉末融化不充分。黑烟的另一个危害是：部分黑烟飘落到未加工的金属粉末表面，与粉末混合在一起，从而污染金属粉末，进而影响激光加工的生产质量。因此，为了保证透镜的正常使用，目前的金属3D打印机每隔一段时间就要对透镜进行手工清理掉上面吸附的黑烟，在清理过程中，来回拆装透镜的过程十分繁琐，而且耗费人力物力，并且若长时间忘记清理透镜，可能引发透镜炸裂等严重的后果。
(2)、在打印过程中，激光振镜的作用是为了控制激光的轨迹，因此激光振镜在工作时必须保证稳定，若激光振镜发生晃动，则激光的轨迹将会出现偏差，从而导致制造的零件精度大大降低。另外，在安装激光振镜时，需要对振镜的位置进行调整，使激光振镜位于成型缸的正上方，并且要调整激光振镜的高度使其底部与成型缸保持特定的距离(为了保证激光通过场镜到成型缸的距离为焦距)。然而，目前的振镜调节装置调节精度低，激光振镜不能够精准位于成型面的正上方，使激光射到成型缸以外的非工作区域，从而降低零件的加工精度，甚至会造成其他零件被激光烧坏的情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种SLM型金属3D打印机的打印装置，所述打印装置可以避免3D打印时产生的黑烟粘附在透镜上，从而省去了人工手动清理透镜的流程，这不仅可以节省人力物力，而且还可以避免出现因为忘记清理透镜而导致透镜在3D打印过程中因粘附有大量黑烟而导致透镜炸裂等情况。另外，本发明的打印装置还可以对激光振镜进行调节，使其精准地位于成型面的正上方，从而提高打印精度。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种SLM型金属3D打印机的打印装置，包括基板、设置在基板上的激光打印模块以及设置在激光打印模块下方的透镜保护模块，其中，
所述激光打印模块包括激光头、用于改变激光头所发射出来的激光的方向的激光振镜以及用于调节所述激光振镜的位置的调节机构，其中，所述调节机构包括用于在X轴方向调节激光振镜的位置的X轴调节机构、用于在Y轴方向调节激光振镜的位置的Y轴调节机构以及用于在Z轴方向调节激光振镜的位置的Z轴调节机构；
所述透镜保护模块设置在成型室顶板中的透镜保护机构、用于向成型室内部通入惰性气体的进气机构以及将成型室中产生的黑烟排出的排气机构，其中，所述排气机构和所述进气机构设置在所述成型室内部，且安装在成型室底板上；
所述透镜保护机构包括设置在成型室顶板上的透镜固定座、设置在透镜固定座上的透镜以及促使3D打印时产生的黑烟远离透镜的分离机构，其中，所述分离机构包括设置在所述成型室顶板上的顶部进气口、设置在所述透镜下方的导向筒以及用于连通顶部进气口与所述导向筒的气体输送通道，其中，
所述顶部进气口与外部的顶部进气管的连接头连接，用于将所述顶部进气管中的惰性气体通入到气体输送通道中；所述导向筒安装在所述成型室顶板上，且该导向筒与所述透镜同轴心；所述透镜位于所述导向筒内。
优选的，所述Y轴调节机构包括支架、设置在支架底部的纵向滑块以及设置在所述基板上的纵向滑轨，其中，所述纵向滑轨的长度方向与Y轴平行，所述纵向滑块安装在所述纵向滑轨上；所述纵向滑轨的前后两侧设置有用于对该支架的纵向运动进行限位的纵向限位件，所述纵向限位件包括纵向固定座以及设置在所述纵向固定件上的纵向锁紧螺栓，所述纵向锁紧螺栓抵紧在所述支架的前后两端。
优选的，所述X轴调节机构包括横向安装座、设置在支架上的横向滑轨以及设置在所述横向安装座上的横向滑块，其中，所述横向滑轨的长度方向与X轴平行，所述横向滑块安装在所述横向滑轨上；所述横向滑轨的前后两侧设置有用于对所述横向安装座的横向运动进行限位的横向限位件，所述横向限位件包括横向固定座以及设置在所述横向固定件上的横向锁紧螺栓，所述横向锁紧螺栓抵紧在所述横向安装座的左右两端。
优选的，所述Z轴调节机构包括设置在所述横向安装座上的丝杆传动机构以及与所述激光振镜连接的连接板，其中，所述丝杆竖向设置，所述丝杆螺母安装在所述连接板上；所述连接板在与所述横向安装座之间还设置有竖向导向机构；所述竖向导向机构为两组，且关于丝杆对称。
优选的，所述进气机构包括设置在成型室内部的进气罩以及设置在进气罩下端的进气导管，其中，所述进气罩中靠近排气机构的端面上设置有多个吹气孔，所述多个吹气孔沿着所述进气罩的长度方向均匀排列；每个吹气孔均与进气导管连通；所述成型室底板在与所述进气导管接触的位置处设置有安装孔，所述安装孔的内壁与所述进气导管之间设置有橡胶套；所述橡胶套安装在所述安装孔的上端；所述安装孔的下端与底部进气管连通，所述成型室底板在与所述底部进气管接触的位置处设置有用于固定该底部进气管的固定孔，所述固定孔与所述安装孔连通且同轴心，所述橡胶套的下端在与所述底部进气管接触的位置处设置有密封部，所述密封部的外径与所述固定孔的内径相等，所述固定孔的直径大于所述安装孔的直径。
优选的，所述进气罩的两端设置有用于调节该进气罩高度的高度调节机构，所述高度调节机构包括设置在所述进气罩左右两侧的滑动座以及螺栓，其中，所述滑动座上设置有导向孔，所述螺栓竖直向下穿过导向孔后固定在所述成型室底板上，该螺栓上还设置有螺母，所述螺母设置在所述滑动座的上下两端。
优选的，所述排气机构包括排气罩以及设置在所述排气罩下端的排气导管，其中，所述排气罩设置在所述成型室底板上，且该排气罩的吸气口面向所述进气罩的吹气孔；所述排气罩的底部设置有排气口，所述排气口与所述排气导管连接，所述成型室底板在与所述排气导管接触的位置处设置有避让口；所述排气导管安装在所述避让口中。
优选的，所述排气罩和进气罩位于所述成型室的成型缸的两侧。
优选的，所述透镜保护机构还包括设置在所述透镜下方的透镜保护罩，所述透镜保护罩安装在所述成型室顶板上，且位于所述成型室内部；所述透镜位于所述透镜保护罩内部，该透镜保护罩在与所述顶部进气口接触的位置设置有进气接口；所述透镜保护罩在与所述透镜的对应位置处设置有开口；所述导向筒安装在所述透镜保护罩上；所述透镜保护罩内设置有连通所述顶部进气口和所述导向筒的内腔，所述内腔构成所述气体输送通道。
优选的，所述排气机构和进气机构的动力机构为鼓风机，所述鼓风机的进气口与所述排气导管连通，出气口与所述顶部进气管和所述底部进气管连通，该鼓风机与所述排气导管之间设置有用来过滤掉黑烟的过滤器。
本发明的SLM型金属3D打印机的透镜保护模块的工作原理是
工作前，先通过进气机构向成型室内部通入惰性气体，并通过排气机构将成型室中的空气排出，使得整个金属3D打印加工在一个无氧的环境中进行。接着，通过X轴调节机构、Y轴调节机构和Z轴调节机构对该激光振镜进行调节，从而使得所述激光振镜位于所述成型缸的成型面的正上方，且处于合适高度。
工作时，激光扫描金属粉末，导致金属粉末中含有的碳元素、低熔点合金元素以及杂质元素燃烧、气化并生成黑烟，产生的黑烟会漂浮在成型室内部，这时，由于进气机构不停向成型室内部通入惰性气体，而排气机构则不停地将成型室内部的空气排出，使得成型室中的绝大部分黑烟可以通过排气机构排到成型室外部，但是仍然有一小部分黑烟会向上漂浮到透镜处，这时，通过向成型室顶板上的顶部进气口通入惰性气体，该惰性气体通过气体输送通道进入到导向筒内，由于所述导向筒位于透镜的下端，且与透镜相连，因此进入到导向筒内部的惰性气体只能沿着导向筒的内腔向下运动，从而将进入到导向筒中的黑烟向下吹出导向筒外，进而避免该黑烟粘附在透镜上。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、本发明的透镜保护模块通过顶部进气管向气体输送通道通入惰性气体，通入的惰性气体通过气体输送通道进入到导向筒内，由于所述导向筒设置在所述透镜的下方，且所述透镜位于所述导向筒的内腔中，因此，进入到导向筒内的惰性气体就会沿着导向筒的轴向方向向下喷出，从而将进入到导向筒的黑烟吹出导向筒外，进而较小黑烟与透镜接触的几率。
2、本发明的透镜保护模块可以避免成型室产生的黑烟粘附在透镜上，使得工作人员不需要定期清理透镜，从而节省大量的人力物力。而且还可以避免出现因为忘记清理透镜而导致透镜在3D打印过程中因粘附有大量黑烟而导致透镜炸裂等情况。
3、本发明的透镜保护模块中通过在成型室中设置排气机构和进气机构，通过进气机构向成型室内部通入惰性气体，并通过排气机构将成型室中的惰性气体连同黑烟一起排出到成型室外，这样可以进一步避免成型室内产生的黑烟粘附到透镜上，从而延长SLM型金属3D打印机的使用寿命。
4、本发明的激光打印模块通过X轴调节机构、Y轴调节机构和Z轴调节机构对激光振镜的位置进行调节，使其精准地位于成型面的正上方，从而提高打印精度。
附图说明
图1为本发明的SLM型金属3D打印机的打印装置的具体实施方式的立体结构示意图。
图2为激光打印机构的立体结构示意图。
图3为X轴调节机构的立体结构示意图。
图4为X轴调节机构的侧视图。
图5为Z轴调节机构的立体结构示意图。
图6和图7为Y轴调节机构的两个不同视角的立体结构示意图。
图8-图10为所述透镜保护模块的具体实施方式的结构示意图，其中，图8为立体结构示意图，图9为内部结构的立体结构示意图，图10为剖视图。
图11为透镜保护机构的立体结构示意图。
图12为透镜保护机构的剖视图。
图13为进气机构的立体结构示意图。
图14为进气机构的剖视图。
图15为排气机构的剖视图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
参见图1-图15，本发明的SLM型金属3D打印机的打印装置包括基板12、设置在基板12上的激光打印模块以及设置在激光打印模块下方的透镜保护模块。
参见图1-图7，所述激光打印模块包括激光头、用于改变激光头所发射出来的激光的方向的激光振镜14以及用于调节所述激光振镜14的位置的调节机构，其中，所述调节机构包括用于在X轴方向调节激光振镜14的位置的X轴调节机构13、用于在Y轴方向调节激光振镜14的位置的Y轴调节机构15以及用于在Z轴方向调节激光振镜14的位置的Z轴调节机构16。
参见图1-图7，所述Y轴调节机构15包括支架15-1、设置在支架15-1底部的纵向滑块15-2以及设置在所述基板12上的纵向滑轨15-3，其中，所述纵向滑轨15-3的长度方向与Y轴平行，所述纵向滑块15-2安装在所述纵向滑轨15-3上；所述纵向滑轨15-3的前后两侧设置有用于对该支架15-1的纵向运动进行限位的纵向限位件15-4，所述纵向限位件15-4包括纵向固定座以及设置在所述纵向固定件15-5上的纵向锁紧螺栓，所述纵向锁紧螺栓抵紧在所述支架15-1的前后两端。当需要调节支架15-1的位置时，只需要松开纵向锁紧螺栓，然后纵向移动支架15-1至合适位置后，再锁紧纵向锁紧螺栓，使得位于纵向滑轨15-3前后两侧的纵向锁紧螺栓抵紧在支架15-1的前后两侧，这样就可以完成激光振镜14在Y轴方向上的调节。本发明的支架15-1的底部构成所述纵向滑块15-2.
参见图1-图7，所述Y轴调节机构15还包括用于对支架15-1进行固定的纵向固定件15-5，所述纵向固定件15-5包括纵向固定螺栓以及与所述纵向固定螺栓配合的螺母，其中，所述纵向固定螺栓自所述基板12的底部竖直向上穿过所述基板12和支架15-1底部后并与螺母连接，从而将所述支架15-1固定在所述基板12上；所述基板12在与所述纵向固定螺栓对应的位置处设置有只可供所述纵向固定螺栓的螺杆通过的纵向滑动槽15-6，所述纵向滑动槽15-6沿着所述纵向滑轨15-3的轴线方向延伸。这样，当需要沿Y轴调节支架15-1的位置以调节激光振镜14的位置时，先松开螺母，在将支架15-1调节到合适位置后，锁紧螺母。通过设置上述结构，可以将支架15-1固定在基板12上，增加支架15-1的稳定性。
参见图1-图7，所述X轴调节机构13包括横向安装座13-1、设置在支架15-1上的横向滑轨13-2以及设置在所述横向安装座13-1上的横向滑块13-3，其中，所述横向滑轨13-2的长度方向与X轴平行，所述横向滑块13-3安装在所述横向滑轨13-2上；所述横向滑轨13-2的前后两侧设置有用于对所述横向安装座13-1的横向运动进行限位的横向限位件13-4，所述横向限位件13-4包括横向固定座以及设置在所述横向固定件13-5上的横向锁紧螺栓，所述横向锁紧螺栓抵紧在所述横向安装座13-1的左右两端。当需要调节横向安装座13-1的位置以调节激光振镜14的位置时，只需要松开横向锁紧螺栓，然后横向移动横向安装座13-1至合适位置后，再锁紧横向锁紧螺栓，使得位于横向滑轨13-2左右两侧的横向锁紧螺栓抵紧在横向安装座13-1的左右两侧，这样就可以完成激光振镜14在X轴方向上的调节。
参见图1-图7，所述X轴调节机构13还包括用于将横向安装座13-1固定在支架15-1上的横向固定件13-5，所述横向固定件13-5包括横向固定螺栓，其中，所述横向固定螺栓自所述横向安装座13-1的上端向下穿过所述横向安装座13-1和支架15-1，所述横向安装座13-1在与所述横向固定螺栓对应位置处设置有只可供横向固定螺栓的螺杆通过的横向滑动槽13-6，所述横向滑动槽13-6沿着所述横向滑轨13-2的轴线方向延伸；所述支架15-1在与所述横向固定螺栓的对应位置处设置有与之配合的螺纹孔。这样，在调节横向安装座13-1的位置时，先松开横向固定螺栓，当横向安装座13-1调节到合适位置后，在锁紧横向固定螺栓，这样可以避免激光振镜14在工作过程中发生偏移，从而保证激光振镜14的位置精度。
参见图1-图7，所述Z轴调节机构16包括设置在所述横向安装座13-1上的丝杆传动机构16-1以及与所述激光振镜14连接的连接板16-2，其中，所述丝杆竖向设置，所述丝杆螺母安装在所述连接板16-2上；所述连接板16-2在与所述横向安装座13-1之间还设置有竖向导向机构16-3；所述竖向导向机构16-3为两组，且关于丝杆对称。这样，通过转动丝杆，从而带动丝杆螺母竖向运动，从而带动激光振镜14做竖向运动。其中，由于丝杆具有自锁功能，以此可以防止激光振镜14在运动过程中发生偏移。所述竖向导向机构16-3为滑块滑轨机构。
参见图1-图7，所述调节机构还包括辅助机构17，所述辅助机构17包括硬纸板17-1、细线17-2和钢针17-3，通过找一张硬纸板17-1，用圆规在硬纸板17-1上画一个与激光振镜14底部同样大小的圆，用剪刀把这个圆剪裁下来，将细线17-2的一端系在硬纸板17-1中间圆心位置，另一端系在钢针17-3上，细线17-2的长度为激光振镜14的底部到成型缸的成型面所需的距离减去钢针17-3的长度，这样硬纸板17-1到钢针17-3底部针尖的距离即为所需调节的特定距离。当需要调节时，把辅助机构17的硬纸板17-1与激光振镜14的底部贴紧对齐，并用胶带把硬纸板17-1粘在激光振镜14的底部，在成型面的中心位置做上标记，调节激光振镜14的高度使钢针17-3的针尖稍稍高于基板12，在前后左右四个方向上调节激光振镜14的位置，使钢针17-3稳定静止不动时，针尖刚好位于标记的正上方，最后降低激光振镜14的高度，使钢针17-3的针尖刚好接触到标记，调节过程结束。
参见图7，所述支架15-1的底部为三角形结构，这样可以增加支架15-1的稳定性。
本实施例中的X轴调节机构13、Y轴调节机构15、Z轴调节机构16均可以采用丝杆传动机构，这样可以利用丝杆本身具有自锁的功能，从而避免激光振镜14在工作时发生偏移，从而提高激光振镜14的精度。
参见图1-图15，所述透镜保护模块包括设置在成型室顶板4中的透镜保护机构1、用于向成型室内部通入惰性气体的进气机构5以及将成型室中产生的黑烟排出的排气机构6，其中，所述排气机构6和所述进气机构5设置在所述成型室内部，且安装在成型室底板7上。
参见图8-图15，所述透镜保护机构1包括设置在成型室顶板4上的透镜固定座、设置在透镜固定座上的透镜8以及促使3D打印时产生的黑烟远离透镜8的分离机构，其中，所述分离机构包括设置在所述成型室顶板4上的顶部进气口、设置在所述透镜8下方的导向筒1-4以及用于连通顶部进气口与所述导向筒1-4的气体输送通道1-6，其中，所述顶部进气口与外部的顶部进气管3的连接头连接，用于将所述顶部进气管3中的惰性气体通入到气体输送通道1-6中；所述导向筒1-4安装在所述成型室顶板4上，且该导向筒1-4与所述透镜8同轴心；所述透镜8位于所述导向筒1-4内。
参见图8-图15，所述进气机构5包括设置在成型室内部的进气罩5-1以及设置在进气罩5-1下端的进气导管5-6，其中，所述进气罩5-1中靠近排气机构6的端面上设置有多个吹气孔5-4，所述多个吹气孔5-4沿着所述进气罩5-1的长度方向均匀排列；每个吹气孔5-4均与进气导管5-6连通；所述成型室底板7在与所述进气导管5-6接触的位置设置有安装孔，所述安装孔的内壁与所述进气导管5-6之间设置有橡胶套5-7；所述橡胶套5-7安装在所述安装孔的上端；所述安装孔的下端与底部进气管5-8连通，所述成型室底板7在与所述底部进气管5-8接触的位置处设置有用于固定该底部进气管5-8的固定孔，所述固定孔与所述安装孔连通且同轴心，所述橡胶套5-7的下端在与所述底部进气管5-8接触的位置处设置有密封部5-71，所述密封部5-71的外径与所述固定孔的内径相等，所述固定孔的直径大于所述安装孔的直径。工作时，外界的进气装置将惰性气体(例如氩气)通过底部进气管5-8送入到进气罩5-1内，并通过吹气孔5-4吹出。在此过程中，由于进气导管5-6与所述安装孔之间设置有橡胶套5-7，这样可以防止惰性气体泄漏，且由于该橡胶套5-7的底部设置有密封部5-71，所述密封部5-71的外径与所述固定孔的内径相等，所述固定孔的直径大于所述安装孔的直径，因此，在安装橡胶套5-7时，可以将该橡胶套5-7从固定孔插入，所述橡胶套5-7下端的密封部5-71不仅可以起到对底部进气管5-8进行限位和密封的作用，而且在所述进气机构5做竖向运动的过程中，所述橡胶套5-7不会因为摩擦力而发生竖向移动。此外，所述进气导管5-6与进气罩5-1之间可以通过焊接的方式连接在一起。
参见图8-图15，所述进气罩5-1的两端设置有用于调节该进气罩5-1的高度的高度调节机构，所述高度调节机构包括设置在所述进气罩5-1左右两侧的滑动座5-3以及螺栓5-2，其中，所述滑动座5-3上设置有导向孔，所述螺栓5-2竖直向下穿过导向孔后固定在所述成型室底板7上，该螺栓5-2上还设置有螺母5-5，所述螺母5-5设置在所述滑动座5-3的上下两端。这样，通过拧动位于滑动座5-3上下两侧的螺母5-5，即可调节进气罩5-1的高度，从而将在进气罩5-1调节到最佳位置。
参见图8-图15，所述排气机构6包括排气罩6-1以及设置在所述排气罩6-1下端的排气导管11，其中，所述排气罩6-1设置在所述成型室底板7上，且该排气罩6-1的吸气口6-2面向所述进气罩5-1的吹气孔5-4；所述排气罩6-1的底部设置有排气口，所述排气口与所述排气导管11连接，所述成型室底板7在与所述排气导管11接触的位置处设置有避让口；所述排气导管11安装在所述避让口中。这样，通过外部的排气装置(例如负压装置)将成型室内部生产的黑烟通过排气导管11排出到成型室外，这样就可以避免成型室中产生的黑烟粘附到透镜8以及其他驱动机构的零件上，从而延长本发明的SLM型金属3D打印机的使用寿命。
参见图8-图15，所述排气罩6-1和进气罩5-1位于所述成型室的成型缸的两侧。这样，在SLM型金属3D打印机工作时，成型缸10中的金属粉末中的杂质在激光的照射下燃烧产生的黑烟直接由进气罩5-1的进气口5-4吹出的惰性气体带动排气罩6-1的吸气口6-2内，并通过排气导管11排出到成型室外，这样可以大大减少成型室内的黑烟的含量，从而进一步减少黑烟粘附在透镜8的几率。
参见图8-图15，所述排气罩6-1的进气口6-2的四周设置有导向板6-3，所述导向板6-3朝该进气罩5-1的内部倾斜，这便于将成型室中的惰性气体被吸入到排气罩6-1中。
参见图8-图15，所述排气罩6-1的排气口在与所述成型室底板7接触的位置设置有密封圈9，这样可以防止应该要排出到成型室外的气体或黑烟通过排气罩6-1的排气口与成型室底板7之间的空隙泄漏回成型室内部。
参见图8-图15，所述透镜保护机构1还包括设置在所述透镜8下方的透镜保护罩1-5，所述透镜保护罩1-5安装在所述成型室顶板4上，且位于所述成型室内部；所述透镜8位于所述透镜保护罩1-5内部，该透镜保护罩1-5在与所述顶部进气口接触的位置处设置有进气接口；所述透镜保护罩1-5在与所述透镜8的对应位置处设置有开口；所述导向筒1-4通过螺纹连接的方式安装在所述透镜保护罩1-5上；所述透镜保护罩1-5内设置有连通所述顶部进气口和所述导向筒1-4的内腔，所述内腔构成所述气体输送通道1-6。
参见图8-图15，所述透镜保护罩1-5的进气接口在与所述顶部进气口之间、所述透镜保护罩1-5的开口与所述成型室顶板4之间均设置有密封圈9。
参见图8-图15，所述透镜固定座包括透镜座1-1以及用于将透镜8固定在所述透镜座1-1上的压紧组件，所述透镜座1-1安装在所述成型室顶板4上，该透镜座1-1上设置有用于安装所述透镜8的安装槽；所述压紧组件包括透镜压板1-2以及压紧螺钉1-3，其中，所述压紧螺钉1-3将所述透镜压板1-2安装在所述透镜座1-1上，所述透镜8通过所述透镜压板1-2固定在所述安装槽内。
参见图8-图15，所述透镜8在与所述透镜压板1-2和所述透镜座1-1接触的位置处均设置有密封圈9。
参见图8-图15，所述排气机构6和进气机构5的动力机构为鼓风机，所述鼓风机的进气口与所述排气导管11连通，出气口与所述顶部进气管3和所述底部进气管5-8连通，该鼓风机与所述排气导管11之间设置有过滤器，用来吸收掉被气流带出的黑烟，从而净化气体。这样，所述鼓风机将成型室内的惰性气体和黑烟通过排气导管11吸出，并通过设置在鼓风机内的过滤器对该惰性气体和黑烟进行过滤，然后将过滤后的惰性气体在通过顶部进气管3和底部进气管5-8送回到成型室内，这样就使得成型室内的惰性气体可以被循环利用，从而节省成本。
参见图8-图15，本发明的透镜保护模块还包括控制装置，所述控制装置包括两个电磁阀2，其中一个电磁阀2用于控制控制鼓风机的吸气量以此来控制排气机构6的排气量，另一个电磁阀2用于控制鼓风机的出气量以此来控制进气机构5和顶部进气管3的进气量。
参见图1-图15，本发明的SLM型金属3D打印机的透镜保护模块的工作原理是
工作前，先通过进气机构5向成型室内部通入惰性气体，并通过排气机构6将成型室中的空气排出，使得整个金属3D打印加工在一个无氧的环境中进行。接着，通过X轴调节机构13、Y轴调节机构15和Z轴调节机构16对该激光振镜14进行调节，从而使得所述激光振镜14位于所述成型缸的成型面的正上方，且处于合适高度。
工作时，激光扫描金属粉末，导致金属粉末中含有的碳元素、低熔点合金元素以及杂质元素燃烧、气化并生成黑烟，产生的黑烟会漂浮在成型室内部，这时，由于进气机构5不停向成型室内部通入惰性气体，而排气机构6则不停地将成型室内部的惰性气体排出，使得成型室中的绝大部分黑烟可以随着惰性气体被排气机构6排到成型室外，但是仍然有一小部分黑烟会向上漂浮到透镜8处，这时，通过向成型室顶板4上的顶部进气口通入惰性气体，该惰性气体通过气体输送通道1-6进入到导向筒1-4内，由于所述导向筒1-4位于透镜8的下端，且与透镜8相连，因此进入到导向筒1-4内部的惰性气体只能沿着导向筒1-4的内腔向下运动，从而将进入到导向筒1-4中的黑烟向下吹出导向筒1-4外，进而避免该黑烟粘附在透镜8上。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、块合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种SLM型金属3D打印机的打印装置，包括基板、设置在基板上的激光打印模块以及设置在激光打印模块下方的透镜保护模块，其特征在于，
所述激光打印模块包括激光头、用于改变激光头所发射出来的激光的方向的激光振镜以及用于调节所述激光振镜的位置的调节机构，其中，所述调节机构包括用于在X轴方向调节激光振镜的位置的X轴调节机构、用于在Y轴方向调节激光振镜的位置的Y轴调节机构以及用于在Z轴方向调节激光振镜的位置的Z轴调节机构；
所述透镜保护模块包括设置在成型室顶板中的透镜保护机构、用于向成型室内部通入惰性气体的进气机构以及将成型室中产生的黑烟排出的排气机构，其中，所述排气机构和所述进气机构设置在所述成型室内部，且安装在成型室底板上；
所述透镜保护机构包括设置在成型室顶板上的透镜固定座、设置在透镜固定座上的透镜以及促使3D打印时产生的黑烟远离透镜的分离机构，其中，所述分离机构包括设置在所述成型室顶板上的顶部进气口、设置在所述透镜下方的导向筒以及用于连通顶部进气口与所述导向筒的气体输送通道，其中，
所述顶部进气口与外部的顶部进气管的连接头连接，用于将所述顶部进气管中的惰性气体通入到气体输送通道中；所述导向筒安装在所述成型室顶板上，且该导向筒与所述透镜同轴心；所述透镜位于所述导向筒内。
2.根据权利要求1所述的SLM型金属3D打印机的打印装置，其特征在于，所述Y轴调节机构包括支架、设置在支架底部的纵向滑块以及设置在所述基板上的纵向滑轨，其中，所述纵向滑轨的长度方向与Y轴平行，所述纵向滑块安装在所述纵向滑轨上；所述纵向滑轨的前后两侧设置有用于对该支架的纵向运动进行限位的纵向限位件，所述纵向限位件包括纵向固定座以及设置在所述纵向固定件上的纵向锁紧螺栓，所述纵向锁紧螺栓抵紧在所述支架的前后两端。
3.根据权利要求2所述的SLM型金属3D打印机的打印装置，其特征在于，所述X轴调节机构包括横向安装座、设置在支架上的横向滑轨以及设置在所述横向安装座上的横向滑块，其中，所述横向滑轨的长度方向与X轴平行，所述横向滑块安装在所述横向滑轨上；所述横向滑轨的前后两侧设置有用于对所述横向安装座的横向运动进行限位的横向限位件，所述横向限位件包括横向固定座以及设置在所述横向固定件上的横向锁紧螺栓，所述横向锁紧螺栓抵紧在所述横向安装座的左右两端。
4.根据权利要求3所述的SLM型金属3D打印机的打印装置，其特征在于，所述Z轴调节机构包括设置在所述横向安装座上的丝杆传动机构以及与所述激光振镜连接的连接板，其中，所述丝杆竖向设置，所述丝杆螺母安装在所述连接板上；所述连接板在与所述横向安装座之间还设置有竖向导向机构；所述竖向导向机构为两组，且关于丝杆对称。
5.根据权利要求1所述的SLM型金属3D打印机的打印装置，其特征在于，所述进气机构包括设置在成型室内部的进气罩以及设置在进气罩下端的进气导管，其中，所述进气罩中靠近排气机构的端面上设置有多个吹气孔，所述多个吹气孔沿着所述进气罩的长度方向均匀排列；每个吹气孔均与进气导管连通；所述成型室底板在与所述进气导管接触的位置处设置有安装孔，所述安装孔的内壁与所述进气导管之间设置有橡胶套；所述橡胶套安装在所述安装孔的上端；所述安装孔的下端与底部进气管连通，所述成型室底板在与所述底部进气管接触的位置处设置有用于固定该底部进气管的固定孔，所述固定孔与所述安装孔连通且同轴心，所述橡胶套的下端在与所述底部进气管接触的位置处设置有密封部，所述密封部的外径与所述固定孔的内径相等，所述固定孔的直径大于所述安装孔的直径。
6.根据权利要求5所述的SLM型金属3D打印机的打印装置，其特征在于，所述进气罩的两端设置有用于调节该进气罩高度的高度调节机构，所述高度调节机构包括设置在所述进气罩左右两侧的滑动座以及螺栓，其中，所述滑动座上设置有导向孔，所述螺栓竖直向下穿过导向孔后固定在所述成型室底板上，该螺栓上还设置有螺母，所述螺母设置在所述滑动座的上下两端。
7.根据权利要求6所述的SLM型金属3D打印机的打印装置，其特征在于，所述排气机构包括排气罩以及设置在所述排气罩下端的排气导管，其中，所述排气罩设置在所述成型室底板上，且该排气罩的吸气口面向所述进气罩的吹气孔；所述排气罩的底部设置有排气口，所述排气口与所述排气导管连接，所述成型室底板在与所述排气导管接触的位置处设置有避让口；所述排气导管安装在所述避让口中。
8.根据权利要求7所述的SLM型金属3D打印机的打印装置，其特征在于，所述排气罩和进气罩位于所述成型室的成型缸的两侧。
9.根据权利要求1所述的SLM型金属3D打印机的打印装置，其特征在于，所述透镜保护机构还包括设置在所述透镜下方的透镜保护罩，所述透镜保护罩安装在所述成型室顶板上，且位于所述成型室内部；所述透镜位于所述透镜保护罩内部，该透镜保护罩在与所述顶部进气口接触的位置设置有进气接口；所述透镜保护罩在与所述透镜的对应位置处设置有开口；所述导向筒安装在所述透镜保护罩上；所述透镜保护罩内设置有连通所述顶部进气口和所述导向筒的内腔，所述内腔构成所述气体输送通道。
10.根据权利要求7所述的SLM型金属3D打印机的打印装置，其特征在于，所述排气机构和进气机构的动力机构为鼓风机，所述鼓风机的进气口与所述排气导管连通，出气口与所述顶部进气管和所述底部进气管连通，该鼓风机与所述排气导管之间设置有用来过滤掉黑烟的过滤器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111112620A (zh) * 2020-01-20 2020-05-08 中南大学 一种新型熔覆3d打印设备
CN113043594A (zh) * 2021-03-04 2021-06-29 佛山市佛威精密机器有限公司 一种激光振镜的调节装置及其调节方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205130419U (zh) * 2015-11-28 2016-04-06 吴江中瑞机电科技有限公司 一种用于3d打印机保护窗口的防尘结构
CN106623928A (zh) * 2016-12-18 2017-05-10 北京工业大学 一种金属3d打印设备成型仓两侧保护气进出的装置
CN206536030U (zh) * 2017-01-06 2017-10-03 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种激光选区熔化成形窗口镜全角度气冷保护装置
CN206966650U (zh) * 2017-07-21 2018-02-06 北京易加三维科技有限公司 用于工作窗口的气体保护装置
CN207723695U (zh) * 2017-12-22 2018-08-14 惠州市德赛电池有限公司 一种通用的电芯极耳与tco全自动激光点焊设备
CN207756918U (zh) * 2018-01-30 2018-08-24 宁波蓝野医疗器械有限公司 一种激光选区熔化低氧气氛循环净化系统
CN109261966A (zh) * 2018-11-29 2019-01-25 汕头大学 一种大尺寸移动吹吸烟选区激光熔化智能装备
EP3434443A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-30 CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH Apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
CN208450847U (zh) * 2018-06-30 2019-02-01 苏州首镭激光科技有限公司 新型激光分板机
US20190134708A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-09 Concept Laser Gmbh Apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205130419U (zh) * 2015-11-28 2016-04-06 吴江中瑞机电科技有限公司 一种用于3d打印机保护窗口的防尘结构
CN106623928A (zh) * 2016-12-18 2017-05-10 北京工业大学 一种金属3d打印设备成型仓两侧保护气进出的装置
CN206536030U (zh) * 2017-01-06 2017-10-03 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种激光选区熔化成形窗口镜全角度气冷保护装置
CN206966650U (zh) * 2017-07-21 2018-02-06 北京易加三维科技有限公司 用于工作窗口的气体保护装置
EP3434443A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-30 CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH Apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
US20190134708A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-09 Concept Laser Gmbh Apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
CN207723695U (zh) * 2017-12-22 2018-08-14 惠州市德赛电池有限公司 一种通用的电芯极耳与tco全自动激光点焊设备
CN207756918U (zh) * 2018-01-30 2018-08-24 宁波蓝野医疗器械有限公司 一种激光选区熔化低氧气氛循环净化系统
CN208450847U (zh) * 2018-06-30 2019-02-01 苏州首镭激光科技有限公司 新型激光分板机
CN109261966A (zh) * 2018-11-29 2019-01-25 汕头大学 一种大尺寸移动吹吸烟选区激光熔化智能装备

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
梁平华等: "激光选区熔化的风场仿真与流道结构优化", 《中国机械工程》 *
赵建柱等: "《拖拉机构造》", 30 June 2016, 中国农业大学出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111112620A (zh) * 2020-01-20 2020-05-08 中南大学 一种新型熔覆3d打印设备
CN113043594A (zh) * 2021-03-04 2021-06-29 佛山市佛威精密机器有限公司 一种激光振镜的调节装置及其调节方法

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