CN111515387A - 一种3d打印冷却熔固装置及使用方法 - Google Patents

一种3d打印冷却熔固装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

一种3D打印冷却熔固装置，包括底座，所述底座顶部左右两端分别固定安装有第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板和第二支撑板之间固定安装有辅助滑杆，本发明有益的效果是：本发明结构简单，操作简便，能够对每层打印金属外侧的非连接部份(连接部份即是每层打印金属的接触部位)进行快速冷却固化，防止在打印的过程中金属融化会产生堆积，但同时能够保证连接部份及其内部中心保持较高的温度，使得3D打印的过程中，既防止了冷却的不及时造成金属下垂严重以及变形的现象发生又保证了每层打印金属的有效连接，且加工效率并未明显减缓，简单高效，方便快捷，实用新强。

Description

一种3D打印冷却熔固装置及使用方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印冷却熔固装置及使用方法。
背景技术
目前，金属3D打印机是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体，现有市场上的金属3D打印机在进行使用的过程中还是存在着一些问题；现有市场上的金属在进行打印的过程中，在打印的过程中金属融化会产生堆积显现，进而在进行打印的过程中便会出现由于冷却的不及时造成金属下垂严重以及变形的现象发生，但是如果进行冷却，则会导致另一个问题，进行冷却时每层的打印的金属会快速固化，这样一来后续堆积打印的金属层就不能有效的进行热熔连接，非常容易导致脱落，所以需要一种特殊的3D打印冷却熔固装置，能够对每层打印金属外侧的非连接部份(连接部份即是每层打印金属的接触部位)进行快速冷却固化，防止在打印的过程中金属融化会产生堆积，但同时又要保证连接部份及其内部中心保持较高的温度，这样一来才能保证每层金属连接的稳定性以及力学性能达到要求。
发明内容
本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种3D打印冷却熔固装置，能够对每层打印金属外侧的非连接部份(连接部份即是每层打印金属的接触部位)进行快速冷却固化，防止在打印的过程中金属融化会产生堆积，但同时能够保证连接部份及其内部中心保持较高的温度，使得3D打印的过程中，既防止了冷却的不及时造成金属下垂严重以及变形的现象发生又保证了每层打印金属的有效连接，且加工效率并未明显减缓，简单高效，方便快捷，实用新强。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种3D打印冷却熔固装置，包括底座，所述底座顶部左右两端分别固定安装有第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板和第二支撑板之间固定安装有辅助滑杆，所述第一支撑板和第二支撑板之间设有与辅助滑杆平行的丝杠，所述丝杠一端设有与第二支撑板固定安装的第一电机，所述丝杠另一端与第一支撑板转动连接，所述丝杠上螺纹连接有与辅助滑杆滑动连接的滑块，所述滑块顶部固定安装有第二电机，所述第二电机输出轴穿过滑块底部，所述第二电机输出轴位于第一支撑板和第二支撑板之间，所述第二电机输出轴外侧固定安装有底部与外界连通的圆盒体，所述圆盒体底部固定安装有磨盘。所述底座上方设有筒体，所述底座顶部设有环形滑槽，所述筒体底部边缘阵列设有与环形滑槽滑动连接的支撑块，所述筒体外侧固定安装有从动齿轮，所述底座上固定安装有第三电机，所述第三电机输出轴处固定安装有与从动齿轮啮合的主动齿轮，所述主动齿轮位于磨盘下方，所述筒体两侧内壁分别设有间距大于磨盘直径的磨削通道，所述磨削通道顶部与外界连通，所述筒体内部设有圆板，所述圆板外侧转动连接有与筒体内壁滑动连接的环形套，所述筒体外侧固定对称固定安装有调节气缸，所述调节气缸输出轴处固定安装有固定板，所述固定板上固定安装有第二风机，所述第二风机上固定安装有穿过筒体并与其滑动连接的的喷气嘴。该结构能够对单层3D打印的侧边进行均匀快速冷却。
为了进一步完善，所述磨盘底部阵列设有与圆盒体内部连通的吸尘孔，所述圆盒体内壁固定安装有隔板，所述隔板上阵列设有第一单向气阀，所述圆盒体顶部阵列固定安装有第一风机，所述第一风机底部设有穿过圆盒体顶部的风管，所述圆盒体左右两端内壁分别设有第二单向气阀。该结构能够使得圆盒体在磨削的过程中吸收粉末。
进一步完善，所述圆盒体外侧对称设有连通第二单向气阀的排尘口。
进一步完善，所述磨盘内部边缘设有环形电热丝。
进一步完善，所述筒体内壁设有导向棱柱，所述环形套与导向棱柱滑动连接。
进一步完善，所述底座内部设有工作腔，所述工作腔内部固定安装有升降气缸，所述升降气缸输出轴穿过承台顶部后与圆板底部中心固定连接，所述工作腔内部固定安装有液体箱，所述液体箱内壁从上到下分别固定安装有第一限位环、第二限位环，第一限位板，所述第一限位环与第二限位环之间设有与液体箱内壁滑动连接有第一活动板，所述第一活动板顶部中心固定安装有穿过液体箱顶部和底座顶部后与圆板底部固定连接的升降杆，所述第一活动板内部阵列设有第一单向水阀，所述第二限位环与第一限位板之间设有与液体箱内壁滑动连接的第二活动板，所述第二活动板内壁设有第二单向水阀，所述第一限位板上固定安装有抵住第二活动板的行程开关，所述第一限位板上固定安装有位于行程开关两侧的复位气缸，所述第一限位板上阵列分布有通液孔，所述液体箱左端固定安装有回液管，所述回液管一端穿过液体箱位于第一限位环和液体箱顶部之间部份，所述回液管另一端穿过液体箱位于第一限位板和液体箱底部之间部份，所述回液管内部设有第三单向水阀。该结构能够在圆板每次下降时都启动第一电机和第二电机使得圆盒体对单层3D打印工件顶部进行磨削。
一种3D打印冷却熔固装置的使用方法，其步骤如下：
一、打印：在液体箱和回液管内灌注液体，在圆板上进行逐层3D打印。
二、侧边冷却：工件每打印一层后，启动第三电机，第三电机带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮旋转，从动齿轮带动筒体旋转，在筒体旋转时启动第二风机，使得喷气嘴喷出气流对单层3D打印工件的侧边进行快速冷却，防止由于冷却的不及时造成金属下垂，调节气缸能够带动气嘴在旋转同时适应工件的轮廓。
三、切削：在单层3D打印工件侧边冷却完毕后升降气缸带动圆板下降，圆板下降带动第一活动板下降，第一活动板下降时压动液进而带动第二活动板下降，液体通过通液孔和回液管回流至第一活动板上方，第二活动板下降触发行程开关，行程开关启动第二电机和第一电机和复位气缸，复位气缸推动第二活动板复位，在此过程中，由于第二单向水阀的作用，第二活动板复位不会通过液体推动第一活动板上升，第一电机启动带动丝杠旋转，丝杠旋转带动圆盒体沿着丝杠滑动，第二电机带动圆盒体旋转，圆盒体边旋转边穿过磨削通道时，利用磨盘对处于圆板顶部的单层3D打印工件顶部进行磨削，使得其顶部平整，增大接触面积，在磨削同时磨盘内部的环形电热丝对单层3D打印工件顶部进行加热，防止凝固过快。
四、集屑：在磨削同时启动第一风机,第一风机将磨削过程中产生的粉末吸入圆盒体进行储存，当圆盒内储存的粉末过多时，可以通过在排尘口处螺纹连接管子进行统一收集排出。
本发明有益的效果是：本发明结构简单，操作简便，能够对每层打印金属外侧的非连接部份，进行快速冷却固化，防止在打印的过程中金属融化会产生堆积，但同时能够保证连接部份及其内部中心保持较高的温度，使得3D打印的过程中，既防止了冷却的不及时造成金属下垂严重以及变形的现象发生又保证了每层打印金属的有效连接，且加工效率并未明显减缓，简单高效，方便快捷，实用新强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为图1中的局部放大图A；
图4为图1中的局部放大图B。
附图标记说明：底座1、支撑块2、第三电机3、第二电机4、主动齿轮5、液体箱6、导向棱柱7、辅助滑杆8、环形滑槽9、圆板10、磨削通道11、环形套12、从动齿轮13、第一支撑板14、滑块15、风管16、第二单向气阀17、磨盘18、隔板19、吸尘孔20、第一单向气阀21、环形电热丝22、排尘口23、圆盒体24、第一风机25、第一单向水阀26、升降杆27、第一限位环28、第二活动板29、升降气缸30、复位气缸31、通液孔32、第一限位板33、行程开关34、回液管35、第三单向水阀36、第二单向水阀37、第二限位环38、第一活动板39、工作腔40、筒体41、第二支撑板42、丝杠43、第一电机44、固定板45、喷气嘴46、第二风机47、调节气缸48。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
参照附图1、2、3、4：本实施例中这种3D打印冷却熔固装置，包括底座1，所述底座1顶部左右两端分别固定安装有第一支撑板14和第二支撑板42，所述第一支撑板14和第二支撑板42之间固定安装有辅助滑杆8，所述第一支撑板14和第二支撑板42之间设有与辅助滑杆8平行的丝杠43，所述丝杠43一端设有与第二支撑板42固定安装的第一电机44，所述丝杠43另一端与第一支撑板14转动连接，所述丝杠43上螺纹连接有与辅助滑杆8滑动连接的滑块15，所述滑块15顶部固定安装有第二电机4，所述第二电机4输出轴穿过滑块15底部，所述第二电机4输出轴位于第一支撑板14和第二支撑板42之间，所述第二电机4输出轴外侧固定安装有底部与外界连通的圆盒体24，所述圆盒体24底部固定安装有磨盘18,所述底座1上方设有筒体41，所述底座1顶部设有环形滑槽9，所述筒体41底部边缘阵列设有与环形滑槽9滑动连接的支撑块2，所述筒体41外侧固定安装有从动齿轮13，所述底座1上固定安装有第三电机3，所述第三电机3输出轴处固定安装有与从动齿轮13啮合的主动齿轮5，所述主动齿轮5位于磨盘18下方，所述筒体41两侧内壁分别设有间距大于磨盘18直径的磨削通道11，所述磨削通道11顶部与外界连通，所述筒体41内部设有圆板10，所述圆板10外侧转动连接有与筒体41内壁滑动连接的环形套12，所述筒体41外侧固定对称固定安装有调节气缸48，所述调节气缸48输出轴处固定安装有固定板45，所述固定板45上固定安装有第二风机47，所述第二风机47上固定安装有穿过筒体41并与其滑动连接的的喷气嘴46，所述磨盘18底部阵列设有与圆盒体24内部连通的吸尘孔20，所述圆盒体24内壁固定安装有隔板19，所述隔板19上阵列设有第一单向气阀21，所述圆盒体24顶部阵列固定安装有第一风机25，所述第一风机25底部设有穿过圆盒体24顶部的风管16，所述圆盒体24左右两端内壁分别设有第二单向气阀17，所述圆盒体24外侧对称设有连通第二单向气阀17的排尘口23，所述磨盘18内部边缘设有环形电热丝22，所述筒体41内壁设有导向棱柱7，所述环形套12与导向棱柱7滑动连接。
参照附图1、2、3、4：所述底座1内部设有工作腔40，所述工作腔40内部固定安装有升降气缸30，所述升降气缸30输出轴穿过承台1顶部后与圆板10底部中心固定连接，所述工作腔40内部固定安装有液体箱6，所述液体箱6内壁从上到下分别固定安装有第一限位环28、第二限位环38，第一限位板33，所述第一限位环28与第二限位环38之间设有与液体箱6内壁滑动连接有第一活动板39，所述第一活动板39顶部中心固定安装有穿过液体箱6顶部和底座1顶部后与圆板10底部固定连接的升降杆27，所述第一活动板39内部阵列设有第一单向水阀26，所述第二限位环38与第一限位板33之间设有与液体箱6内壁滑动连接的第二活动板29，所述第二活动板29内壁设有第二单向水阀37，所述第一限位板33上固定安装有抵住第二活动板29的行程开关34，所述第一限位板33上固定安装有位于行程开关34两侧的复位气缸31，所述第一限位板33上阵列分布有通液孔32，所述液体箱6左端固定安装有回液管35，所述回液管35一端穿过液体箱6位于第一限位环28和液体箱6顶部之间部份，所述回液管35另一端穿过液体箱6位于第一限位板33和液体箱6底部之间部份，所述回液管35内部设有第三单向水阀36。
参照附图1、2、3、4：一种根据权利要求1所述的3D打印冷却熔固装置的使用方法，其步骤如下：
一、打印：在液体箱6和回液管35内灌注液体，在圆板10上进行逐层3D打印。
二、侧边冷却：工件每打印一层后，启动第三电机3，第三电机3带动主动齿轮5旋转，主动齿轮5带动从动齿轮13旋转，从动齿轮13带动筒体41旋转，在筒体41旋转时启动第二风机47，使得喷气嘴46喷出气流对单层3D打印工件的侧边进行快速冷却，防止由于冷却的不及时造成金属下垂，调节气缸48能够带动气嘴46在旋转同时适应工件的轮廓。
三、切削：在单层3D打印工件侧边冷却完毕后升降气缸30带动圆板10下降，圆板10下降带动第一活动板39下降，第一活动板39下降时压动液进而带动第二活动板29下降，液体通过通液孔32和回液管35回流至第一活动板39上方，第二活动板29下降触发行程开关34，行程开关34启动第二电机4和第一电机44和复位气缸31，复位气缸31推动第二活动板29复位，在此过程中，由于第二单向水阀37的作用，第二活动板29复位不会通过液体推动第一活动板39上升，第一电机44启动带动丝杠43旋转，丝杠43旋转带动圆盒体24沿着丝杠43滑动，第二电机4带动圆盒体24旋转，圆盒体24边旋转边穿过磨削通道11时，利用磨盘18对处于圆板10顶部的单层3D打印工件顶部进行磨削，使得其顶部平整，增大接触面积，在磨削同时磨盘18内部的环形电热丝22对单层3D打印工件顶部进行加热，防止凝固过快。
四、集屑：在磨削同时启动第一风机25,第一风机25将磨削过程中产生的粉末吸入圆盒体24进行储存，当圆盒24内储存的粉末过多时，可以通过在排尘口23处螺纹连接管子进行统一收集排出。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (7)

1.一种3D打印冷却熔固装置，包括底座(1)，其特征是：所述底座(1)顶部左右两端分别固定安装有第一支撑板(14)和第二支撑板(42)，所述第一支撑板(14)和第二支撑板(42)之间固定安装有辅助滑杆(8)，所述第一支撑板(14)和第二支撑板(42)之间设有与辅助滑杆(8)平行的丝杠(43)，所述丝杠(43)一端设有与第二支撑板(42)固定安装的第一电机(44)，所述丝杠(43)另一端与第一支撑板(14)转动连接，所述丝杠(43)上螺纹连接有与辅助滑杆(8)滑动连接的滑块(15)，所述滑块(15)顶部固定安装有第二电机(4)，所述第二电机(4)输出轴穿过滑块(15)底部，所述第二电机(4)输出轴位于第一支撑板(14)和第二支撑板(42)之间，所述第二电机(4)输出轴外侧固定安装有底部与外界连通的圆盒体(24)，所述圆盒体(24)底部固定安装有磨盘(18)。所述底座(1)上方设有筒体(41)，所述底座(1)顶部设有环形滑槽(9)，所述筒体(41)底部边缘阵列设有与环形滑槽(9)滑动连接的支撑块(2)，所述筒体(41)外侧固定安装有从动齿轮(13)，所述底座(1)上固定安装有第三电机(3)，所述第三电机(3)输出轴处固定安装有与从动齿轮(13)啮合的主动齿轮(5)，所述主动齿轮(5)位于磨盘(18)下方，所述筒体(41)两侧内壁分别设有间距大于磨盘(18)直径的磨削通道(11)，所述磨削通道(11)顶部与外界连通，所述筒体(41)内部设有圆板(10)，所述圆板(10)外侧转动连接有与筒体(41)内壁滑动连接的环形套(12)，所述筒体(41)外侧固定对称固定安装有调节气缸(48)，所述调节气缸(48)输出轴处固定安装有固定板(45)，所述固定板(45)上固定安装有第二风机(47)，所述第二风机(47)上固定安装有穿过筒体(41)并与其滑动连接的的喷气嘴(46)。
2.根据权利要求1所述的3D打印冷却熔固装置，其特征是：所述磨盘(18)底部阵列设有与圆盒体(24)内部连通的吸尘孔(20)，所述圆盒体(24)内壁固定安装有隔板(19)，所述隔板(19)上阵列设有第一单向气阀(21)，所述圆盒体(24)顶部阵列固定安装有第一风机(25)，所述第一风机(25)底部设有穿过圆盒体(24)顶部的风管(16)，所述圆盒体(24)左右两端内壁分别设有第二单向气阀(17)。
3.根据权利要求2所述的3D打印冷却熔固装置，其特征是：所述圆盒体(24)外侧对称设有连通第二单向气阀(17)的排尘口(23)。
4.根据权利要求1所述的3D打印冷却熔固装置，其特征是：所述磨盘(18)内部边缘设有环形电热丝(22)。
5.根据权利要求1所述的3D打印冷却熔固装置，其特征是：所述筒体(41)内壁设有导向棱柱(7)，所述环形套(12)与导向棱柱(7)滑动连接。
6.根据权利要求1所述的3D打印冷却熔固装置，其特征是：所述底座(1)内部设有工作腔(40)，所述工作腔(40)内部固定安装有升降气缸(30)，所述升降气缸(30)输出轴穿过承台(1)顶部后与圆板(10)底部中心固定连接，所述工作腔(40)内部固定安装有液体箱(6)，所述液体箱(6)内壁从上到下分别固定安装有第一限位环(28)、第二限位环(38)，第一限位板(33)，所述第一限位环(28)与第二限位环(38)之间设有与液体箱(6)内壁滑动连接有第一活动板(39)，所述第一活动板(39)顶部中心固定安装有穿过液体箱(6)顶部和底座(1)顶部后与圆板(10)底部固定连接的升降杆(27)，所述第一活动板(39)内部阵列设有第一单向水阀(26)，所述第二限位环(38)与第一限位板(33)之间设有与液体箱(6)内壁滑动连接的第二活动板(29)，所述第二活动板(29)内壁设有第二单向水阀(37)，所述第一限位板(33)上固定安装有抵住第二活动板(29)的行程开关(34)，所述第一限位板(33)上固定安装有位于行程开关(34)两侧的复位气缸(31)，所述第一限位板(33)上阵列分布有通液孔(32)，所述液体箱(6)左端固定安装有回液管(35)，所述回液管(35)一端穿过液体箱(6)位于第一限位环(28)和液体箱(6)顶部之间部份，所述回液管(35)另一端穿过液体箱(6)位于第一限位板(33)和液体箱(6)底部之间部份，所述回液管(35)内部设有第三单向水阀(36)。
7.一种根据权利要求1所述的3D打印冷却熔固装置的使用方法，其步骤如下：
一、打印：在液体箱(6)和回液管(35)内灌注液体，在圆板(10)上进行逐层3D打印。
二、侧边冷却：工件每打印一层后，启动第三电机(3)，第三电机(3)带动主动齿轮(5)旋转，主动齿轮(5)带动从动齿轮(13)旋转，从动齿轮(13)带动筒体(41)旋转，在筒体(41)旋转时启动第二风机(47)，使得喷气嘴(46)喷出气流对单层3D打印工件的侧边进行快速冷却，防止由于冷却的不及时造成金属下垂，调节气缸(48)能够带动气嘴(46)在旋转同时适应工件的轮廓。
三、切削：在单层3D打印工件侧边冷却完毕后升降气缸(30)带动圆板(10)下降，圆板(10)下降带动第一活动板(39)下降，第一活动板(39)下降时压动液进而带动第二活动板(29)下降，液体通过通液孔(32)和回液管(35)回流至第一活动板(39)上方，第二活动板(29)下降触发行程开关(34)，行程开关(34)启动第二电机(4)和第一电机(44)和复位气缸(31)，复位气缸(31)推动第二活动板(29)复位，在此过程中，由于第二单向水阀(37)的作用，第二活动板(29)复位不会通过液体推动第一活动板(39)上升，第一电机(44)启动带动丝杠(43)旋转，丝杠(43)旋转带动圆盒体(24)沿着丝杠(43)滑动，第二电机(4)带动圆盒体(24)旋转，圆盒体(24)边旋转边穿过磨削通道(11)时，利用磨盘(18)对处于圆板(10)顶部的单层3D打印工件顶部进行磨削，使得其顶部平整，增大接触面积，在磨削同时磨盘(18)内部的环形电热丝(22)对单层3D打印工件顶部进行加热，防止凝固过快。
四、集屑：在磨削同时启动第一风机(25),第一风机(25)将磨削过程中产生的粉末吸入圆盒体(24)进行储存，当圆盒(24)内储存的粉末过多时，可以通过在排尘口(23)处螺纹连接管子进行统一收集排出。
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