CN110560687A - 一种清理装置和清理方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种清理装置和清理方法，用于清理金属3D打印工件内孔道的残余支撑。所述清理装置包括：万向弯曲杆，包括第一端；刷毛；刷本体，包括：连接端，固定连接在所述第一端；刷毛固定部，固定所述刷毛。清理方法包括的步骤有：清理内孔通道；通入压缩空气，将内孔通道的内壁清理干净；其中，清理内孔通道使用上述清理装置。本公开以现有的电钻作为动力，利用旋转的柔性万向弯曲杆，将刷头送入金属3D打印工件小孔内孔道内部，彻底清理残余支撑结构，且能够去除内孔壁表面凸起的未烧结的金属粉末颗粒，减小了内孔道表面的粗糙度，扩大了金属3D打印的工件范围。

Description

一种清理装置和清理方法

技术领域

本公开涉及一种清理装置和清理方法，特别是一种清理金属3D打印件内孔中支撑的清理装置和清理方法，属于3D打印设备制造技术领域。

背景技术

激光选区熔化技术是3D打印技术的一种，通过在基板上逐层熔化金属粉末快速凝固成形金属零件，近年来得到广泛的关注和应用。

通常情况下，由于零件在基板上成形的需求，在加工过程中添加支撑结构将零件的悬空面撑起，在加工完成后的后续处理过程中要将支撑结构去除。在零件外面的支撑结构可用传统方式去除干净，但一些内腔曲折的小口径内孔通道，由于其本身结构的限制，位于通道内部的支撑结构无法用传统的方法去除干净，清除后经常会在管道上下部遗留支撑断裂结构。这些断裂结构附着在零件内壁。一些零件对内孔道表面粗糙度有特定要求，附着在内零件内壁的断裂结构对这些零件的影响巨大，甚至导致此类零件不能使用3D打印技术制造。

目前，在实际操作过程中还没有有效方法来解决这个问题，导致3D打印技术的适用范围受到限制。

发明内容

本公开的目的是为了解决上述现有技术中存在的任一缺陷，公开一种清理装置和清理方法，应用清理装置，能够彻底清除金属3D打印件上的内腔曲折的小口径内孔中的残余支撑。

本公开是通过如下技术方案实现的：

一种清理装置，用于清理金属3D打印工件内孔道的残余支撑，所述清理装置包括：万向弯曲杆，包括第一端；

刷毛；

刷本体，包括：

连接端，固定连接在所述第一端；

刷毛固定部，固定所述刷毛。

根据一些实施例，刷本体的顶端为曲面。

根据一些实施例，刷本体的顶端为半球面。

根据一些实施例，万向弯曲杆包括弹簧。

根据一些实施例，连接端设有横向的连接孔。

根据一些实施例，连接端位于弹簧内孔；连接端设有横向的连接孔，弹簧端头的钢丝穿过连接孔。

根据一些实施例，万向弯曲杆长度为100-2000mm，直径为3-10mm。

根据一些实施例，刷毛在径向单边超出万向弯曲杆2-5mm。

根据一些实施例，横向通孔靠近连接端的侧壁开设多个齿槽。

根据一些实施例，多个齿槽开在靠近连接端的侧壁上。

根据一些实施例，在刷本体的顶端设有与横向通孔垂直并连通的螺纹孔，在螺纹孔内旋入螺钉，螺钉的底端抵顶刷毛。

根据一些实施例，刷毛为多根金属丝。

本公开还涉及一种清理方法，包括如下步骤：

打印带有内腔曲折的小口径内孔通道的金属工件；

清理内孔通道；

通入压缩空气，将内孔通道的内壁清理干净；

其中，清理内孔通道使用上述实施例中所述的清理装置。

本公开以现有的电钻作为动力，利用旋转的柔性万向弯曲杆，将刷头送入金属3D打印工件小孔径内孔道内部，彻底清理残余支撑结构，且能够去除内孔壁表面凸起的未烧结的金属粉末颗粒，减小了内孔道表面的粗糙度。本公开填补了该问题解决方式的空白，扩大了金属3D打印的工件范围。另外，金属丝刷头的可拆卸固定，便于刷毛受损后的更换，并可重复使用。

附图说明

图1为本公开清理装置实施例的结构示意图。

图2为图1的纵向剖视示意图。

图3为弹簧端头金属勾形状示意图。

图中：

弹簧1；

内孔11；

金属勾12；

刷本体2；

连接端21；

第一连接孔22；

导向部23；

横向通孔25；

齿槽251；

螺纹孔26；

刷毛3；

连接件4；

第二连接孔41。

具体实施方式

以下结合附图和实施例。对本公开的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本公开的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本公开的限制。

本公开中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。在本公开的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶端”、“底端”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公开和简化描述，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公开的限制。

本公开涉及一种清理装置，安装在电钻上，利用柔性的万向弯曲杆，可将刷头送入金属3D打印工件上轴线曲折的小孔径内孔道的内部，打磨内孔壁表面，去除内孔壁表面凸起的未烧结的金属粉末颗粒，以及去除支撑结构的残余附着物，减小内孔道表面的粗糙度。

下面以弹簧杆为例，结合附图来说明本公开的结构。

图1为本公开清理装置实施例的结构示意图。如图1所示，清理装置主要包括弹簧1、刷本体2和刷毛3三部分。弹簧1的一端固定连接于电钻的旋转轴，另一端固定连接在刷本体2的连接端21。刷本体2上设置横向通孔25；刷毛被固定于横向通孔25。

弹簧1由一根钢丝螺旋缠绕而成，钢丝缠绕后的线圈排列，形成内孔11。刷本体2大致为柱状，一端为连接端21，在连接端21上设有横向的第一连接孔22。连接端21插入内孔11内，将刷本体2和弹簧1固定连接。如图3所示。当将连接端21插入弹簧的内孔11后，将弹簧1端头的钢丝，改变绕行方形成向内孔中心的金属勾12，金属勾12穿过第一连接孔22，将刷本体2和弹簧1锁定，防止二者脱离。连接端21和内孔11之间可以为紧配合固定，也可以借助其他零件，如聚氨酯套达成紧密接触。弹簧与刷本体之间，还可以通过焊接、胶粘接等方式固定。

如图2所示，弹簧1可以通过连接件4与电钻固定连接。连接件4插入弹簧1另一端的内孔11，将连接件4固定在弹簧1上。在连接件4上设置有第二连接孔41，弹簧1另一端的金属勾插入第二连接孔41，将弹簧1和连接件4锁定。连接件4固定在电钻旋转轴上，实现弹簧1与电钻的连接，电钻驱动弹簧绕轴线旋转。连接件4与内孔之间，可以为紧配合固定，也可以借助其他零件，如聚氨酯套达成紧密接触。

刷本体2的另一端，其顶端为曲面。曲面可为刷本体在孔洞内前进的过程中引导方向，故而可以定义为导向部23。在另外一些实施例中，刷本体的导向部23可以为半球面。

横向通孔25可设置在刷本体除了连接端以外的任意位置，当设置在中部时，装配、置换刷毛更方便。

横向通孔25可以为圆形，刷毛3为多根金属丝，可通过紧配合被固定在横向通孔25内。发明人发现，刷毛选择不锈钢304材质，直径为0.1-0.2mm的钢丝，既能满足清理效果，又能保证工件不受损伤，且此规格的钢丝刷耐磨损，能够使用较长时间。

也可以为了更好地固定刷毛，对横向通孔的做一些改进。如图2所示，在横向通孔25的靠近连接端的侧壁上，开设多个齿槽251。当清理装置旋转的时候，刷毛受到阻力产生被从孔内拔出的趋势，齿槽从两个方向对刷毛产生紧固力，可避免刷毛被拉出。

在刷本体2的顶端，设有与横向通孔25垂直并连通的螺纹孔26，在螺纹孔26内旋入螺钉，螺钉的底端抵顶刷毛3，防止刷毛从横向通孔中脱离。这种可拆卸的方式，可通过螺钉的旋入和旋出，来紧固和松开刷毛，实现刷毛的装入和取出，使得操作者更换刷毛的操作难度降低，更便捷。螺纹孔26还可以改为沉头螺纹孔。

固定刷毛的方式不止上述方式，还可以使用环套等零件将钢丝固定，然后采用螺纹、卡扣等方式固定在刷本体上。

为了更好地发挥刷毛的功能，刷毛在径向单边超出弹簧外径2-5mm。刷毛过短，不利于清除残余支撑和内孔壁表面凸起的未烧结的金属粉末颗粒；刷毛过长，刷毛容易弯折，导致刷毛失效，缩短部件的使用寿命。

根据3D打印工件小孔径内孔道的长度和最小口径，选择的弹簧的长度为100-2000mm，直径为3-10mm。

本公开的万向弯曲杆还可以采用其他柔性可随意弯曲，且具有一定刚性的零件替代。

本公开还涉及一种清理方法，使用上述清理装置来清理金属工件的小口径内孔通道的壁面。清理方法包括如下步骤：

打印带有内腔曲折的小口径内孔通道的金属工件；

清理内孔通道；

通入压缩空气，将内孔通道的内壁清理干净。

具体实施时，先固定金属3D打印工件，将万向弯曲杆一端通过连接件固定在电钻(电钻为可调节的，有正转反转功能)的钻头安装位置，将带有刷毛的刷本体伸入孔道内具有残余支撑处，低档打开电钻，逐渐调节电钻速率，柔性的万向弯曲杆会因旋转由柔性逐渐转为刚性以便打磨管道内壁。钢丝刷的转动就会把孔道内壁的残余支撑结构以及未烧结的大颗粒清理使其脱落。停止电钻旋转，待刷本体停止旋转后，将清理装置撤出零件孔道，使用压缩空气将吹出残余支撑结构和未烧结的大颗粒等残渣，将小口径内孔通道清理干净。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本公开而非限制本公开的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的前提下对本公开进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本公开的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种清理装置，用于清理金属3D打印工件内孔道的残余支撑，其特征在于，所述清理装置包括：

万向弯曲杆，包括第一端；

刷毛；

刷本体，包括：

连接端，固定连接在所述第一端；

刷毛固定部，固定所述刷毛。

2.如权利要求1所述的清理装置，其特征在于，所述刷本体的顶端为曲面。

3.如权利要求1所述的清理装置，其特征在于，所述刷本体的顶端为半球面。

4.如权利要求1所述的清理装置，其特征在于，所述万向弯曲杆包括弹簧。

5.如权利要求4所述的清理装置，其特征在于，所述连接端位于所述弹簧内孔；所述连接端设有横向的连接孔，所述弹簧端头的钢丝穿过所述连接孔。

6.如权利要求1所述的清理装置，其特征在于，所述万向弯曲杆长度为100-2000mm，直径为3-10mm。

7.如权利要求1所述的清理装置，其特征在于，所述刷毛固定部包括横向通孔，所述横向通孔的侧壁开设多个齿槽。

8.如权利要求7所述的清理装置，其特征在于，所述多个齿槽开在靠近所述连接端的侧壁上。

9.如权利要求8所述的清理装置，其特征在于，在所述刷本体的顶端设有与所述横向通孔垂直并连通的螺纹孔。

10.一种清理方法，其特征在于，包括如下步骤：

固定带有内腔曲折的小口径内孔通道的金属工件；

清理内孔通道；

通入压缩空气；

其中，清理内孔通道使用权利要求1-9任一所述的清理装置。