CN110549606B - 一种激光3d打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于3D打印技术领域，具体公开了一种激光3D打印机，包括控制系统、打印室、激光头、铺粉装置，还包括安装激光头的移动平台和带动移动平台做升降运动的气缸。本发明公开的激光3D打印机，利用激光头的运动代替现有的3D打印机打印平台的运动，与现有技术相比，本发明公开的激光3D打印机无密封问题，铺粉装置的铺粉量可调节，取件方便而且大大减小了3D打印机的体积。

Description

一种激光3D打印机
【技术领域】
本发明属于3D打印领域，具体涉及一种激光3D打印机。
【背景技术】
目前，激光烧结3D打印技术越来越成为研究的热点。激光3D打印加工零件的过程是将一定量的粉末铺在工作台上，再由刮平器将粉末刮平，随后激光头对当层粉末进行烧结，加工完成之后，移动平台下降一层，铺粉装置再一次铺粉，继续刮平，重复这一过程，烧结的每一层材料互相黏连在一起即得到成型零件。
在打印过程中需要层层的铺粉，已经完成的零件部分需要通过层层的下降退出烧结平台，供下一层铺粉烧结，在零件较大时需要很大的成型缸体来放置打印完成的零件，这就需要很大的空间，而且在打印过程中运动的平台会影响打印的精度和质量。同时由于打印平台和成型缸之间相互运动，使得打印平台和成型缸之间的密封变得非常困难。并且现有技术中的3D打印机，由于激光头与打印平面之间的距离固定，造成取件困难。
【发明内容】
本发明的目的是提出一种激光3D打印机，解决现有的激光3D打印机中取件困难、铺粉量不可调节、密封麻烦和打印机体积过大等问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种激光3D打印机，包括控制系统、打印室、激光头、铺粉装置，所述打印室的底部设置有打印平台，还包括四个气缸和一个移动平台，移动平台为在气缸的带动下上下运动的平板；四个气缸两两对称布置；移动平台通过气缸与打印室内壁顶端相连；所述激光头固定在移动平台的底部中心位置。
所述移动平台的底部设置有连接柱和滚珠丝杠副，所述连接柱为四个，所述连接柱的顶端两两对应的固定安装在移动平台的底部，所述连接柱的底端固定安装有丝杠轴承支撑座，所述丝杠轴承支撑座上安装有丝杠轴承；所述滚珠丝杠副为两副，所述滚珠丝杠副的滚珠丝杠安装在所述滚珠丝杠轴承中；所述滚珠丝杠的一端通过联轴器连接一个伺服电机，所述伺服电机通过电机安装座和丝杠轴承支撑座固定连接；所述两副滚珠丝杠副平行安装；所述滚珠丝杠上安装有丝杠螺母。
所述铺粉装置包括供粉槽、铺粉辊和刮平板；所述供粉槽的底部成圆弧状，弧顶向上，所述供粉槽的圆弧状底部沿供粉槽轴向方向上开有漏粉口；所述供粉槽的两端均固定连接有支撑板，供粉槽两端的支撑板远离供粉槽的一端和所述两副滚珠丝杠副上的两个丝杠螺母分别固定连接。
所述铺粉辊设置在供粉槽的底部，所述铺粉辊的两端设置有滚动转轴，支撑板的底部固定设置有转轴支撑件，所述滚动转轴通过转轴支撑件和支撑板转动连接；所述铺粉辊的直径和所述供粉槽的圆弧状底部的直径相同，在转轴支撑件的作用下，铺粉辊和供粉槽的底部吻合，二者紧密接触；所述铺粉辊沿轴向方向上开有与所述漏粉口对应的铺粉通道，铺粉通道从铺粉辊圆柱侧面的一侧延伸到铺粉辊的另一侧；所述支撑板的上部安装有铺粉伺服电机，铺粉辊一端的滚动转轴通过带轮组件和铺粉伺服电机连接，铺粉伺服电机通过带轮组件带动滚动转轴转动，滚动转轴带动铺粉辊转动。
所述供粉槽两端的支撑板底部俩侧安装有刮平板卡槽，每一侧的刮平板卡槽的槽口向对，所述刮平板卡槽中安装有刮平板，刮平板卡槽和刮平板设置在铺粉辊的俩侧侧。
进一步的，刮平板可沿刮平板卡槽上下移动，以调整刮平板的高度。
进一步的，所述供粉槽的圆弧状底部和铺粉辊之间安装有密封垫，供粉槽的底部和铺粉辊之间通过密封垫紧密接触。
实际使用时，气缸3带动移动平台4和铺粉装置上下运动，铺粉装置在滚珠丝杠螺母11的带动下水平运动完成铺粉，铺粉完成后由移动平台4上的激光头24进行烧结操作，烧结完成后，气缸3带动移动平台4和铺粉装置上行一层后，铺粉装置再次铺粉，铺粉完成后激光打印头5再次打印。气缸3带动移动平台4和铺粉装置逐层上行，铺粉装置逐层铺粉，激光打印头5逐层打印，打印完成后打开取件门23,取出打印完成的零件，以此完成整个打印操作。
铺粉过程中，滚珠丝杠副带动铺粉装置在打印平台上运动，铺粉装置运动开始时，铺粉伺服电机驱动铺粉辊转动一定角度，使得铺粉通道和漏粉口完全相对或者错开一定的距离，在铺粉过程中粉末由铺粉通道和漏粉口相通的一定口中经铺粉通道铺到打印平台上。铺粉结束，铺粉通道和漏粉口完全错开，停止漏粉和铺粉。通过铺粉伺服电机驱动铺粉辊转动，使得铺粉通道和和漏粉口之间成一定的角度关系，改变漏粉口的大小，即改变单位时间内漏粉口漏出的粉末量，整个漏粉周期内的漏粉量即每一次铺粉的铺粉量。
与现有技术相比，本发明提出的激光3D打印机用激光头的升降运动代替打印平台的升降运动，在打印相同大小体积的零件时需要的打印机体积小，取件方便，密封简单，铺粉结构的铺粉量可调节。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明的具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域的技术人员来说在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图得到其他附图。
图1是本发明实施例1的主视结构示意图。
图2是本发明实施例1的俯视结构示意图。
图3是图1沿A-A方向上的剖视图。
图4是图3沿B-B方向上的剖视图。
图5是图4沿C-C方向上的剖视图。
图6是图5沿D-D方向上的剖视图。
图中所示：1、打印室 2、打印平台 3、气缸 3-1、气缸 3-2、气缸 3-2、气缸 3-3、气缸 4、移动平台 5、连接柱 5-1、连接柱 5-2、连接柱 5-3、连接柱 5-4、连接柱 6、丝杠轴承支撑座 6-1、丝杠轴承支撑座 6-2、丝杠轴承支撑座 6-3、丝杠轴承支撑座 6-4、丝杠轴承支撑座 7、滚珠丝杠 7-1、滚珠丝杠 7-2、滚珠丝杠 8、电机安装座 8-1、电机安装座 8-1、电机安装座 9、伺服电机 9-1、伺服电机 9-2、伺服电机 10、联轴器 10-1、联轴器 10-2、联轴器 11、丝杠螺母 11-1、丝杠螺母 11-2、丝杠螺母 12、供粉槽 12-1、漏粉口 13、刮平板卡槽 13-1、刮平板卡槽 13-2、刮平板卡槽 13-3、刮平板卡槽 13-4、刮平板卡槽 14、刮平板 14-1、刮平板 14-2、刮平板 15、铺粉辊 15-1、铺粉通道 16、滚动转轴 16-1、滚动转轴16-2、滚动转轴 17、丝杠轴承 17-1、丝杠轴承 17-2、丝杠轴承 17-3、丝杠轴承 17-4、丝杠轴承 18、支撑板 18-1、支撑板 18-2、支撑板 19、铺粉电机 20、轮带组件 21、转轴支撑件21-1、转轴支撑件 21-2、转轴支撑件 22、固定螺钉 22-1、固定螺钉 22-2、固定螺钉 23、取件门 24、激光头。
【具体实施方式】
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性的劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介连接，也可以是两个原件内部联通。对于本领域的普通技术人员来说，可以在具体情况下理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：参照图1到图6，为本发明实施例1的结构示意图，一种激光3D打印机，包括控制系统、打印室1、激光头24、铺粉装置，打印室1的底部设置有打印平台2，打印室1的侧面设有取件门23。
打印室1的上部设置有气缸3和移动平台4，气缸3为有四个，分别为气缸3-1、气缸3-2、气缸3-3和气缸3-4，所四个气缸3的非工作端分别固定在所述打印室内部顶壁的四个角上，两两互相对应。移动平台4固定在气缸3的工作端，激光头24安装在移动平台4的底部中间位置。
移动平台4的底部设置有四个连接柱5和两副滚珠丝杠副，连接柱5分别为连接柱5-1、连接柱5-2、连接柱5-3和连接柱5-4，连接柱5的顶端两两对应的固定安装在移动平台4的底部。连接柱5-1的底端固定安装有丝杠轴承支撑座6-1，连接柱5-2的底端固定安装有丝杠轴承支撑座6-2，连接柱5-3的底端固定安装有丝杠轴承支撑座6-3，连接柱5-4的底端固定安装有丝杠轴承支撑座6-4。丝杠轴承支撑座6-1上安装有丝杠轴承17-1，丝杠轴承支撑座6-2上安装有丝杠轴承17-2，丝杠轴承支撑座6-3上安装有丝杠轴承17-3，丝杠轴承支撑座6-4上安装有丝杠轴承17-4。两副滚珠丝杠7，第一幅滚珠丝杠副的滚珠丝杠7-1的一端安装在滚珠丝杠轴承17-1中，另一端安装在相对的另一个滚珠丝杠轴承17-2中；第二幅滚珠丝杠副的滚珠丝杠7-2的一端安装在滚珠丝杠轴承17-4中，另一端安装在相对的另一个滚珠丝杠轴承17-3中。滚珠丝杠7-1的一端通过联轴器10-1连接伺服电机9-1，伺服电机9-1通过电机安装座8-1和丝杠轴承支撑座6-2固定连接；滚珠丝杠7-2的一端通过联轴器10-2连接伺服电机9-2，伺服电机9-2通过电机安装座8-2和丝杠轴承支撑座6-3固定连接，两副滚珠丝杠副平行安装在连接柱5的底端。滚珠丝杠7-1上安装有丝杠螺母11-1；滚珠丝杠7-2上安装有丝杠螺母11-2。丝杠螺母11-1和丝杠螺母11-2的之间安装有铺粉装置，在相互平行的丝杠螺母11-1和丝杠螺母11-2的带动下，铺粉装置可沿滚珠丝杠7-1和滚珠丝杠7-2在打印平台上水平移动。
铺粉装置包括供粉槽12、铺粉辊15和刮平板14。供粉槽12的横截面为倒梯形，供粉槽12的底部为圆弧状，弧顶朝上。供粉槽12的两端安装有支撑板18-1和支撑板18-2，支撑板18-1远离供粉槽12的一端和丝杠螺母11-1固定连接，支撑板18-2远离供粉槽12的一端和丝杠螺母11-2固定连接。支撑板18-1的上部安装有铺粉伺服电机19，支撑板18-1的底部安装有转轴支撑件21-1，支撑板18-2的底部安装有转轴支撑件21-2；支撑板18-1的底部一侧安装有刮平板卡槽13-1，另一侧安装有刮平板卡槽13-2，支撑板18-2的底部一侧安装有刮平板卡槽13-3，另一侧安装有刮平板卡槽13-4。刮平板卡槽13-1和刮平板卡槽13-2的槽口向对，刮平板卡槽13-3和刮平板卡槽13-4的槽口向对，刮平板14-1的一端安装在刮平板卡槽13-1中通过固定螺钉22-1固定，另一端安装在刮平板卡槽13-2中通过固定螺钉22-2固定，刮平板14-2的一端安装在刮平板卡槽13-3中通过固定螺钉22-3固定，另一端安装在刮平板卡槽13-4中通过固定螺钉22-4固定。供粉槽12的底部开有矩形漏粉口12-1。
松开固定螺钉22后，刮平板14可在刮平板卡槽13中上下移动调节刮平板14的高度，调节好后通过固定螺钉22固定刮平板14。
铺粉辊15的一端固定安装有滚动转轴16-1，另一端安装有滚动转轴16-2，滚动转轴16-1安装在转轴支撑件21-1中，和转轴支撑件21-1转动连接，滚动转轴16-2安装在转轴支撑件21-2中，和转轴支撑件21-2转动连接。滚动转轴16-1伸出转轴支撑件21-1的一端通过轮带组件20和铺粉伺服电机19连接，铺粉伺服电机19通过轮带组件20带动滚动转轴16-1和滚动转轴16-2转动，从而带动铺粉辊15转动。铺粉辊15上开有铺粉通道15-1，铺粉通道15-1从铺粉辊的一侧柱面延伸到另一侧柱面。铺粉辊15的直径和供粉槽12圆弧状的底部的直径相同，在转动支撑件14-1和转动支撑件14-2的作用下铺粉辊15和供粉槽12的圆弧状底部直接接触，铺粉辊15可相对供粉槽的底部转动。
在铺粉辊15相对供粉槽12的底部转动的过程中，铺粉通道15-1直接和漏粉口12-1相对，使得粉末从漏粉口12-1之间通过铺粉通道15-1铺粉，或者铺粉通道15-1的一部分和漏粉口12-1相对，改变漏粉口12-1开口大小，从而改变漏粉口12-1单位时间内的漏粉量。
在本实施例中，优选刮平板14可沿刮平板卡槽13上下移动，以调整刮平板14的高度。
在本实施例中，优选供粉槽12的圆弧状底部和铺粉辊15之间安装有密封垫，供粉槽12的底部和铺粉辊15之间通过密封垫紧密接触。
上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制。本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示意的准确结构，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出的各种改变和变形，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种激光3D打印机，包括控制系统、打印室(1)、激光头(24)和铺粉装置，其特征在于：还包括四个气缸(3)和一个移动平台(4)；四个气缸(3)两两对称布置；移动平台(4)通过气缸(3)与打印室(1)内壁顶端相连；所述激光头(24)固定在移动平台(4)的底部中心位置，移动平台(4)在气缸(3)的带动下可在打印室(1)内上下运动； 所述移动平台(4)底部设置有连接柱(5)和滚珠丝杠副，所述连接柱(5)为四个，所述连接柱(5)的顶端两两对应的固定安装在移动平台(4)的底部，所述连接柱(5)的底端固定安装有丝杠轴承支撑座(6)，所述丝杠轴承支撑座(6)上安装有丝杠轴承(17)；所述滚珠丝杠副为两副，所述滚珠丝杠副的滚珠丝杠(7)安装在所述丝杠轴承(17)中；所述滚珠丝杠(7)的一端通过联轴器(10)连接一个伺服电机(9)，所述伺服电机(9)通过电机安装座(8)和丝杠轴承支撑座(6)固定连接；所述两副滚珠丝杠副平行安装；所述滚珠丝杠(7)上安装有丝杠螺母(11)； 所述铺粉装置包括供粉槽(12)、铺粉辊(15)和刮平板(14)；所述供粉槽(12)的底部成圆弧状，弧顶向上，所述供粉槽(12)的圆弧状底部沿供粉槽(12)轴向方向上开有漏粉口(12-1)；所述供粉槽(12)的两端均固定连接有支撑板(18)，所述支撑板(18)远离供粉槽(12)的一端和所述滚珠丝杠副上的丝杠螺母(11)固定连接； 所述铺粉辊(15)设置在所述供粉槽(12)的底部，所述铺粉辊(15)的两端设置有滚动转轴(16)；所述支撑板(18)的底部固定设置有转轴支撑件(21)，所述滚动转轴(16)通过转轴支撑件(21)和支撑板(18)转动连接；所述铺粉辊(15)的直径和所述供粉槽(12)的圆弧状底部的直径相同，在转轴支撑件(21)的作用下，铺粉辊(15)和供粉槽(12)的底部吻合，二者紧密接触；所述铺粉辊(15)沿轴向方向上开有与所述漏粉口(12-1)对应的铺粉通道(15-1)；所述支撑板(18)的上部安装有铺粉电机(19)，所述铺粉辊(15)一端的滚动转轴(16-1)通过带轮组件(20)和铺粉电机(19)连接，在铺粉电机(19)的带动下，滚动转轴(16)带动铺粉辊(15)转动； 所述供粉槽(12)两端的支撑板(18)底部的两侧均安装有刮平板卡槽(13)，每一侧刮平板卡槽(13)的槽口向对，所述刮平板卡槽(13)中安装有刮平板(14)，刮平板卡槽(13)和刮平板(14)设置在铺粉辊(15)的两侧。
2.根据权利要求1所述的激光3D打印机，其特征在于：刮平板(14)可沿刮平板卡槽(13)上下移动，以调整刮平板(14)的高度。
3.根据权利要求1或2所述激光3D打印机，其特征在于：所述供粉槽(12)的圆弧状底部和铺粉辊(15)之间安装有密封垫。
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