CN110549610B - 一种激光烧结3d打印机的供粉铺粉机构 - Google Patents

一种激光烧结3d打印机的供粉铺粉机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一张供粉铺粉机构，包括供粉缸、水平检测仪、气缸、工作台、动力装置、导轨、机架、供粉铺粉套和螺旋送粉机构，所述供粉铺粉套为圆柱形环，其长度与所述工作台长度一致；在所述供粉铺粉套的任一1/4圆周上设有出粉筛，其其余3/4圆周作为刮平器；所述出粉筛设有微小出粉孔；所述螺旋送粉机构布置在所述供粉铺粉套中。本发明提出的供粉铺粉机构，将刮平与铺粉合在一起，一边铺粉一边刮平，实现效率的提升；采用螺旋送粉机构将粉末从供粉铺粉套一端送至另一端，实现均匀送粉，提高铺粉质量。

Description

一种激光烧结3D打印机的供粉铺粉机构
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种激光烧结3D打印机的供粉铺粉机构。
背景技术
目前，激光烧结技术越来越成为研究的热点。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，再由供粉铺粉装置铺粉，继续刮平，重复这一过程，得到成型零件。
激光烧结技术的目的是得到成型质量较高的零件，而铺粉质量很大程度上决定成型质量，因此，若铺粉质量不高，如粉末不平，含有气孔等，加工之后的零件将会存在气孔等缺陷。现有技术的铺粉刮平装置与方法，大多难以实现较好的铺粉效果，如很多铺粉装置在铺粉之后，粉末在工作台上分布不均匀，这将影响对粉末的刮平。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光烧结3D打印机的供粉铺粉机构，将刮平与铺粉结合在一起，工作时，一边铺粉一边刮平，实现效率的提升；采用螺旋送粉机构将粉末从供粉铺粉套一端送至另一端，并利用出粉筛，实现均匀送粉与供粉。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种激光烧结3D打印机的供粉铺粉机构，包括控制系统1、供粉缸2、水平检测仪7、气缸3、工作台8、导轨12和铺粉刮平机构13；
所述铺粉刮平机构13包含机架4、第一动力装置5、第二动力装置9、供粉铺粉套6、出粉筛14和螺旋送粉机构15；
所述供粉铺粉套6为圆柱形环，其长度与所述工作台长度一致；在所述供粉铺粉套6的任一1/4圆周上设有出粉筛14，其其余3/4圆周作为刮平器，用于将所述工作台8上的粉末刮平；粉末在所述供粉铺粉套6中通过所述出粉筛14均匀地铺在工作台上，所述出粉筛14与所述供粉铺粉套6共同构成一薄壁长圆柱环；
所述出粉筛14设有微小出粉孔；所述螺旋送粉机构15布置在所述供粉铺粉套6中；所述螺旋送粉机构15的两端设有实心转轴，所述供粉铺粉套的两端设有空心转轴，所述实心转轴套在所述空心转轴中，二者一起固定在所述机架4上，优选地，固定方式为所述空心转轴安装在轴承中，并在机架4上设有支座，所述轴承与所述支座配合；
所述供粉铺粉套6距离所述工作台8的高度低于1mm，以免高度过高，影响粉末的刮平质量和铺粉时的粉末飞散；
所述供粉缸2包含左、右供粉缸；所述气缸3包含左、右气缸；所述导轨12包含静导轨10和动导轨11；所述左、右气缸的工作端与所述机架4固定连接，其非工作段与所述动导轨11固定连接；所述动导轨11布置于所述静导轨10上，实现滑动并带动所述铺粉刮平机构13运动；所述左、右供粉缸布置于所述静导轨10的一侧；所述螺旋送粉机构15与所述第一动力装置5连接，在工作过程中，所述螺旋送粉机构15一直转动；所述供粉铺粉套6与所述第二动力装置9连接；
所述动力装置布置在所述供粉铺粉套6两侧，分别与所述螺旋送粉机构15和所述供粉铺粉套6连接。
进一步地，所述出粉筛上微小出粉孔的直径大小为70～120um，优选地，本发明采用100um。
进一步地，所述供粉铺粉套6由双层结构构成，其中里层为刚性材料，可使供粉铺粉套6可承受较大的重量；外层为软质胶体，确保在工作过程中遇到硬颗粒或冲击时，供粉铺粉套6可越过硬颗粒，避免损坏。
进一步地，所述刚性材料为灰铸铁；所述软质胶体为硅胶。
进一步地，所述微小出粉孔随机分布在所述出粉筛上，用于将粉末均匀铺至所述工作台8上并且所述出粉筛14上的出粉孔数量的范围为546—2300个。
进一步地，所述螺旋送粉机构与所述供粉铺粉套内部之间的间隙为0.1～0.2mm，优选地，本发明采用0.1mm。
进一步地，供粉铺粉机构的工作方法为：
1)开始工作时，所述供粉铺粉套6的出粉筛14向上；通过控制系统1向供粉铺粉套6内供应粉末。
2)控制与螺旋送粉机构15连接的第一动力装置5转动，将粉末均匀送至所述供粉铺粉套6中，控制与供粉铺粉套6连接的第二动力装置9转动180°，使所述出粉筛14向下，此时粉末在重力作用下落到工作台上，同时带动所述供粉铺粉机构开始运动。
3)在运动过程中，所述供粉铺粉套6和螺旋送粉机构15一直转动，所述供粉铺粉套6的出粉筛14供粉，其余3/4圆周将粉末刮平，重复此工作过程，直到粉末铺满整个工作台。
4)重复此过程，直到完成加工。
与现有技术相比，本发明有具有以下优点：
一种激光烧结3D打印机的供粉铺粉机构，将刮平与铺粉结合在一起，一边铺粉一边刮平，实现效率的提升；采用螺旋送粉机构将粉末从供粉铺粉套一端送至另一端，实现均匀送粉，提高铺粉质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1整体示意图。
图2为本发明实施例1铺粉刮平装置图。
图3为本发明实施例1出粉筛及螺旋送粉机构图。
图中数字所表示的相应部件名称：
1.控制系统 2.供粉缸 3.气缸 4.机架 5.第一动力装置 6.供粉铺粉套 7.水平检测仪 8.工作台 9.第二动力装置 10.静导轨 11.动导轨 12.导轨 13.铺粉刮平机构14.出粉筛 15.螺旋送粉机构
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
实施例1：
参照图1至图3，一种激光烧结3D打印机的供粉铺粉机构，包括控制系统1、供粉缸2、水平检测仪7、气缸3、工作台8、导轨12和铺粉刮平机构13。
本实施例中，所述铺粉刮平机构13包含机架4、第一动力装置5、第二动力装置9、供粉铺粉套6、出粉筛14和螺旋送粉机构15；所述供粉铺粉套6为圆柱形环，其长度与所述工作台长度一致。
在所述供粉铺粉套6的任一1/4圆周上设有出粉筛14，其其余3/4圆周作为刮平器，用于将所述工作台8上的粉末刮平；粉末在所述供粉铺粉套6中通过所述出粉筛14均匀地铺在工作台上，所述出粉筛14与所述供粉铺粉套6共同构成一薄壁长圆柱环。
所述出粉筛14设有微小出粉孔；所述螺旋送粉机构15布置在所述供粉铺粉套6中；所述螺旋送粉机构15的两端通过焊接方式设有实心转轴，所述供粉铺粉套的两端通过焊接方式设有设有空心转轴，所述实心转轴与空心转轴为间隙配合，二者一起通过轴承固定在机架4上；所述供粉铺粉套6距离所述工作台8的高度低于1mm，以免高度过高，影响粉末的刮平质量和铺粉时的粉末飞散。
所述供粉缸2包含左、右供粉缸；所述气缸3包含左、右气缸；所述导轨12包含静导轨10和动导轨11；所述左、右气缸的工作端与机架4通过螺栓实现固定连接，其非工作段与动导轨11通过螺栓实现固定连接；所述动导轨11与静导轨10配合，以实现滑动并带动所述铺粉刮平机构13沿水平方向运动；所述左、右供粉缸设置于于所述静导轨10的一侧的机架上，并通过螺栓连接方式实现固定连接；所述螺旋送粉机构15与所述第一动力装置5通过联轴器连接，在工作过程中，所述螺旋送粉机构15一直转动；所述供粉铺粉套6与所述第二动力装置9通过联轴器连接。
所述出粉筛上微小出粉孔的直径大小100um。
所述供粉铺粉套6由双层结构构成，其中里层为灰铸铁，外层为硅胶，这样设计的目的是既可承载粉末的重量，又可在遇到硬颗粒等杂质时，防止损坏铺粉辊。
所述微小出粉孔随机分布在所述出粉筛上，用于将粉末均匀铺至所述工作台8上。
所述螺旋送粉机构与所述供粉铺粉套内部之间的间隙为0.1mm。
本发明的工作方式为：
开始工作时，所述铺粉刮平机构停在所述工作台的a端，所述供粉铺粉套的出粉筛向上；控制系统控制所述供粉喷头向所述铺粉刮平机构供应粉末。
控制第一动力装置转动，将粉末均匀送至所述供粉铺粉套中，控制第二动力装置转动180°，使所述铺粉筛向下，此时粉末在重力作用下落到工作台上，控制所述动导轨工作，带动所述铺粉刮平机构开始运动。
在铺粉刮平机构运动过程中，所述供粉铺粉套和螺旋机构一直转动，所述供粉铺粉套的出粉筛供粉，其余3/4圆周将粉末刮平，重复此工作过程，直到粉末铺满整个工作台，铺粉刮平机构停在工作台b端。
当前一层的激光烧结结束后，铺粉刮平机构从工作台b端开始铺粉，重复b)～c)过程，直到铺粉刮平机构回到a端；重复a)～d)，完成加工。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别仅在于，所述出粉筛上的出粉孔的直径为70um，所述出粉筛上的出粉孔的数量为2300，所述螺旋送粉机构与所述供粉铺粉套内部之间的间隙为0.2mm；这样设计的目的是可适应粉末的粒度大小，若粉末的粒度为70um以下，出粉筛将过滤直径大于70um的粉末，因为在3D打印中，直径不符合要求的粉末直径会降低打印质量；可调整粉末的出粉量，以适应小面积的工作台，提高粉末供应效率。
本实施例的工作方式及其余结构和连接方式同实施例1。
实施例3：
本实施例与实施例1的区别仅在于，所述出粉筛上的出粉孔的直径为120um，所述出粉筛上的出粉孔的数量为546，所述螺旋送粉机构与所述供粉铺粉套内部之间的间隙为0.1mm；其目的与实施例3叙述的一致，即若粉末的粒度为120um以下，出粉筛将过滤直径大于120um的粉末，因为在3D打印中，直径不符合要求的粉末直径会降低打印质量；可调整粉末的出粉量，以适应大面积的工作台，提高粉末供应效率。
本实施例的工作方式及其余结构和连接方式同实施例1。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种激光烧结3D打印机的供粉铺粉机构，其特征在于：所述供粉铺粉机构包括供粉铺粉套(6)和螺旋送粉机构(15)；
所述供粉铺粉套(6)为圆柱形环，在所述供粉铺粉套(6)的1/4圆周处沿轴方向设有出粉筛(14)；所述出粉筛(14)设有出粉孔，所述出粉孔的直径为70～120μ m ；
所述螺旋送粉机构(15)的两端设有实心转轴，所述供粉铺粉套(6)的两端设有空心转轴，所述实心转轴套在所述空心转轴中，相应的，所述螺旋送粉机构(15)布置在所述供粉铺粉套(6)中，二者分别与动力装置连接；
供粉铺粉机构的工作方法为：
a)开始工作时，所述供粉铺粉套(6)的出粉筛(14)向上；通过控制系统(1)向供粉铺粉套(6)内供应粉末；
b)控制与螺旋送粉机构(15)连接的第一动力装置(5)转动，将粉末均匀送至所述供粉铺粉套(6)中，控制与供粉铺粉套(6)连接的第二动力装置(9)转动180°，使所述出粉筛(14)向下，此时粉末在重力作用下落到工作台上，同时带动所述供粉铺粉机构开始运动；
c)在运动过程中，所述供粉铺粉套(6)和螺旋送粉机构(15)一直转动，所述供粉铺粉套(6)的出粉筛(14)供粉，其余3/4圆周将粉末刮平，重复此工作过程，直到粉末铺满整个工作台；
d)重复此过程，直到完成加工。
2.根据权利要求1所述的供粉铺粉机构，其特征在于：所述出粉筛(14)上出粉孔的直径为100μ m 。
3.根据权利要求1所述的供粉铺粉机构，其特征在于：所述供粉铺粉套(6)由双层结构构成，其中里层为刚性材料，外层为软质胶体。
4.根据权利要求3所述的供粉铺粉机构，其特征在于：所述刚性材料为灰铸铁；所述软质胶体为硅胶。
5.根据权利要求2所述的供粉铺粉机构，其特征在于：所述出粉孔随机分布在所述出粉筛(14)上，并且所述出粉筛(14)上的出粉孔数量的范围为546—2300个。
6.根据权利要求5所述的供粉铺粉机构，其特征在于：所述螺旋送粉机构(15)外周与所述供粉铺粉套(6)内表面之间的间隙为0.1～0.2mm。
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