CN117961093A - 一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构，包括打印平台、电机、小齿轮、异形大齿轮、可升降支撑块、螺杆和滑动轴承；打印平台的底部中心安装滑动轴承，滑动轴承上安装异形大齿轮，滑动轴承一侧安装电机，电机的输出轴与小齿轮连接，小齿轮和异形大齿轮啮合传动；异形大齿轮的中心与螺杆构成螺纹传动；所述可升降支撑块底部与螺杆螺纹配合连接。本发明提供一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构及其使用方法，可以替代打印过程中工件所需的大部分临时支撑结构，实现材料的节约，打印时长的降低，以及前、后处理劳动的减少。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构及其使用方法。
背景技术
激光选区熔化（SLM）技术是增材制造领域内成形度最高的制造技术之一，其主要面向航空、生物医疗、汽车模具等制造领域，可直接成形结构复杂和高性能金属零部件。
如图1所示，基于SLM逐层累积工艺，但当工件结构出现与水平面夹角（悬垂角）低于45度“朝下”的悬垂面时，上层成形缺少足够实体基底，为避免直接在松散粉末床上熔凝，需要添加临时支撑结构5，一方面为上层熔凝提供支撑作用，另一方面抵抗结构变形，以及为熔凝过程提供有效导热作用。待打印结束后再通过手工或机加的方式将临时支撑从工件结构上移除。然而，对于图1所示的回转腔体类工件结构，在可选择的打印方向上，总是需要添加大量的支撑，这造成了较多的材料浪费，打印时长的增加，以及前、后处理劳动的耗费。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构及其使用方法。
具体技术方案如下：
一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构，包括打印平台、电机、小齿轮、异形大齿轮、可升降支撑块、螺杆和滑动轴承；所述打印平台的底部为中空，中心安装滑动轴承，顶面中心开设圆形槽；滑动轴承上安装异形大齿轮，滑动轴承一侧安装电机，电机的输出轴与小齿轮连接，小齿轮和异形大齿轮啮合传动；所述异形大齿轮的中心与螺杆构成螺纹传动；所述可升降支撑块底部中心开槽，与螺杆的上部螺纹配合连接，且内置到打印平台的圆形槽内，形成间隙配合。
所述电机可实现正转和反转。
所述异形大齿轮在小齿轮的带动下转动，但不随螺杆轴线运动，且通过螺纹驱动螺杆实现竖直方向上的轴线运动。
所述可升降支撑块为圆柱体，且外径与待加工的工件的悬垂面下方对应的空间内径相等。
所述螺杆和可升降支撑块螺纹配合的旋向使其向上运动过程中不会旋开脱离。
一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构的使用方法，具体包括如下步骤：
S1、未打印工件时为初始状态，此时可升降支撑块收回打印平台顶部内；
S2、工件开设逐步打印，但未到达工件结构的悬垂面时；
S3、工件打印至到达悬垂面时，此时开启电机正转，带动小齿轮转动，从而带动异形大齿轮转动，进而通过螺纹传动驱动螺杆和可升降支撑块共同竖直向上运动，此时螺杆和可升降支撑块螺纹配合的旋向使其向上运动过程中不会旋开脱离；当可升降支撑块运动时，未到达工件的悬垂面所在的打印平面时，手动清粉，调平可升降支撑块和打印平面；
S4、继续打印工件，少量的临时支撑结构生长在可升降支撑块上，直至工件整体打印完成；
S5、开启电机反转，带动小齿轮转动，从而带动异形大齿轮转动，驱动螺杆竖直向下运动，此时由于可升降支撑块与工件固定连接，螺杆与可升降支撑块分离，螺杆下降退回至初始状态；
S6、待工件从打印平台上分离后，将可升降支撑块从工件底部分离，并将可升降支撑块的上表面铣平，重新安装在螺杆上重复使用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
本发明提供一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构及其使用方法，可以替代打印过程中工件所需的大部分临时支撑结构，实现材料的节约，打印时长的降低，以及前、后处理劳动的减少。
附图说明
图1为传统回转腔体类工件的打印示意图；
图2为本发明局部可升降支撑结构的示意图；
图3为本发明未打印工件时的初始状态示意图；
图4为开始打印工件但未临近工件悬垂面时的状态示意图；
图5为开始打印工件且临近工件悬垂面时的状态示意图；
图6为工件打印结束的状态示意图；
图7为螺杆下降退回的状态示意图；
图8为可升降支撑块与工件分离的状态示意图；
图9为本发明局部可升降支撑结构打印时与传统打印时使用的临时支撑结构对比图。
图中，1、打印平台；2、电机；3、小齿轮；4、异形大齿轮；5、临时支撑结构；51、可升降支撑块；6、工件；61、悬垂面；7、螺杆；8、滑动轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受附图所限。
图2为本发明局部可升降支撑结构的示意图，如图2所示，一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构，包括打印平台1、电机2、小齿轮3、异形大齿轮4、可升降支撑块51、螺杆7和滑动轴承8；所述打印平台1的底部为中空，中心安装滑动轴承8，顶面中心开设圆形槽；滑动轴承8上安装异形大齿轮4，滑动轴承8一侧安装电机2，电机2可实现正转和反转，电机2的输出轴与小齿轮3连接，小齿轮3和异形大齿轮4啮合传动；所述异形大齿轮4的中心与螺杆7构成螺纹传动，异形大齿轮4在小齿轮3的带动下转动，但不随螺杆7轴线运动，即螺杆7和可升降支撑块51螺纹配合的旋向使其向上运动过程中不会旋开脱离，且通过螺纹驱动螺杆7实现竖直方向上的轴线运动。可升降支撑块51为圆柱体，且外径与待加工的工件6的悬垂面61下方对应的空间内径相等，可升降支撑块51底部中心开槽，与螺杆7的上部螺纹配合连接，且内置到打印平台1的圆形槽内，形成间隙配合。
一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构的使用方法，具体包括如下步骤：
S1、未打印工件6时为初始状态，此时可升降支撑块51收回打印平台1顶部内，如图3所示；
S2、工件6开设逐步打印，但未到达工件6结构的悬垂面61时，如图4所示；
S3、工件6打印至到达悬垂面61时，此时开启电机2正转，带动小齿轮3转动，从而带动异形大齿轮4转动，进而通过螺纹传动驱动螺杆7和可升降支撑块5共同竖直向上运动，此时螺杆7和可升降支撑块51螺纹配合的旋向使其向上运动过程中不会旋开脱离；当可升降支撑块51运动接近工件6的悬垂面61所在的打印平面时，手动清粉，调平可升降支撑块51和打印平面，如图5所示；
S4、继续打印工件6，少量的临时支撑结构生长在可升降支撑块51上，直至工件6整体打印完成，如图6所示；
S5、开启电机2反转，带动小齿轮3转动，从而带动异形大齿轮4转动，驱动螺杆7竖直向下运动，此时由于可升降支撑块51与工件6固定连接，螺杆7与可升降支撑块51分离，螺杆下降退回至初始状态。如图7所示；
S6、待工件6从打印平台1上分离后，将可升降支撑块51从工件6底部分离，如图8所示，并将可升降支撑块51的上表面铣平，重新安装在螺杆7上重复使用。
图9为本发明局部可升降支撑结构打印时与传统打印时使用的临时支撑结构对比图，如图9所示，传统的打印过程中需要添加大量的临时支撑结构，浪费材料。与传统的打印相比，本发明提供的局部可升降支撑结构，可以替代传统打印中，回转腔体类工件所需的大部分临时支撑结构，更加节约材料，显著降低打印的时长以及前后处理时的劳动，更加节约生产成本。
Claims (6)
1.一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构，其特征在于：包括打印平台(1)、电机(2)、小齿轮(3)、异形大齿轮(4)、可升降支撑块(51)、螺杆(7)和滑动轴承(8)；所述打印平台(1)的底部为中空，中心安装滑动轴承(8)，顶面中心开设圆形槽；滑动轴承(8)上安装异形大齿轮(4)，滑动轴承(8)一侧安装电机(2)，电机(2)的输出轴与小齿轮(3)连接，小齿轮(3)和异形大齿轮(4)啮合传动；所述异形大齿轮(4)的中心与螺杆(7)构成螺纹传动；所述可升降支撑块(51)底部中心开槽，与螺杆(7)的上部螺纹配合连接，且内置到打印平台(1)的圆形槽内，形成间隙配合。
2.根据权利要求1所述的用于回转腔体类工件打印的支撑结构，其特征在于：所述电机(2)可实现正转和反转。
3.根据权利要求1所述的用于回转腔体类工件打印的支撑结构，其特征在于：所述异形大齿轮(4)在小齿轮(3)的带动下转动，但不随螺杆(7)轴线运动，且通过螺纹驱动螺杆(7)实现竖直方向上的轴线运动。
4.根据权利要求1所述的用于回转腔体类工件打印的支撑结构，其特征在于：所述可升降支撑块(51)为圆柱体，且外径与待加工的工件(6)的悬垂面(61)下方对应的空间内径相等。
5.根据权利要求1所述的用于回转腔体类工件打印的支撑结构，其特征在于：所述螺杆(7)和可升降支撑块(51)螺纹配合的旋向使其向上运动过程中不会旋开脱离。
6.一种用于回转腔体类工件打印的支撑结构的使用方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、未打印工件(6)时为初始状态，此时可升降支撑块(51)收回打印平台(1)顶部内；
S2、工件(6)开设逐步打印，但未到达工件(6)结构的悬垂面(61)时；
S3、工件(6)打印至到达悬垂面(61)时，此时开启电机(2)正转，带动小齿轮(3)转动，从而带动异形大齿轮(4)转动，进而通过螺纹传动驱动螺杆(7)和可升降支撑块(51)共同竖直向上运动，此时螺杆(7)和可升降支撑块(51)螺纹配合的旋向使其向上运动过程中不会旋开脱离；当可升降支撑块(51)运动时，未到达工件(6)的悬垂面(61)所在的打印平面时，手动清粉，调平可升降支撑块(51)和打印平面；
S4、继续打印工件(6)，少量的临时支撑结构(5)生长在可升降支撑块(51)上，直至工件(6)整体打印完成；
S5、开启电机(2)反转，带动小齿轮(3)转动，从而带动异形大齿轮(4)转动，驱动螺杆(7)竖直向下运动，此时由于可升降支撑块(51)与工件(6)固定连接，螺杆(7)与可升降支撑块(51)分离，螺杆(7)下降退回至初始状态；
S6、待工件(6)从打印平台(1)上分离后，将可升降支撑块(51)从工件(6)底部分离，并将可升降支撑块(51)的上表面铣平，重新安装在螺杆(7)上重复使用。
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