CN204505854U - 切削加工式3d工业打印装置 - Google Patents

Abstract

一种切削加工式3D工业打印装置。现有3D打印技术难以满足大规模工业化生产的需要。本实用新型组成包括：支撑架（1），支撑架安装有滑轨机构（2），滑轨机构安装有打印切削装置（3）、打印平台（4），打印切削装置中安装有打印切削滑块（5），打印切削滑块上安装有切削升降装置（6）、熔料进给装置（7），切削升降装置上安装有切削电机（8）和压力喷头（9），压力喷头与空气压缩装置连接，切削电机下端通过安装卡件安装有切削刀具（10），熔料进给装置与进料电机（11）连接，熔料进给装置的上端安装有料斗（12），熔料进给装置的下端安装有打印头（13）。本实用新型用于大型工业产品的3D打印。

Description

切削加工式3D工业打印装置

技术领域：

本实用新型涉及一种将3D打印技术与切削加工技术相结合的产品制造设备及相应的制造方法，适用于3D打印制造领域，具体涉及一种切削加工式3D工业打印装置。

背景技术：

传统的3D打印技术是利用增材制造的方法，以数字模型文件为基础，运用叠加原理逐层制造，具有不受产品复杂程度限制，后续加工少等优势，此外传统的切削加工方式材料利用率低，对一些贵重材料来讲更是一种浪费，而利用3D打印技术恰好可以解决这一问题。由于受到打印设备和材料的限制，目前利用3D打印技术制造出的产品与传统制造相比误差较大，一般来讲，若要减小误差提高打印精度，则打印速度就会下降，而一旦提高打印速度，打印精度就难以保证，加之目前3D打印领域的产品制造速度也普遍较低，因此寻求一种精度高、速度快的3D打印方式便显得尤为重要。

传统的机械加工方式是以材料切削的方式进行产品制造，具有加工速度快、质量精度高等特点，目前数控加工设备已经较好地解决了复杂、精密类产品的加工问题，是一种柔性、高效的自动化生产设备。在此，将二者进行结合，先利用3D打印技术完成复杂结构的打印，再利用数控加工技术提高产品的精度，以此实现复杂零件的高精度制造。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种切削加工式3D工业打印装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种切削加工式3D工业打印装置，其组成包括：支撑架，所述的支撑架安装有滑轨机构，所述的滑轨机构安装有打印切削装置、打印平台，所述的打印切削装置中安装有打印切削滑块，所述的打印切削滑块上安装有切削升降装置、熔料进给装置，所述的切削升降装置上安装有切削电机和压力喷头，所述的压力喷头与空气压缩装置连接，所述的切削电机下端通过安装卡件安装有切削刀具，所述的熔料进给装置与进料电机连接，所述的熔料进给装置的上端安装有料斗，所述的熔料进给装置的下端安装有打印头。

所述的切削加工式3D工业打印装置，所述的滑轨机构包括2根Y轴导轨，所述的Y轴导轨通过4个Y轴导轨支撑座平行地安装在所述的支撑架上，所述的Y轴导轨上分别安装有Y轴导轨滑块，所述的Y轴导轨滑块之间安装有X轴方向导向杆，所述的支撑架竖直方向通过8个Z轴导轨支撑座平行地安装有4根Z轴导轨，所述的Z轴导轨上安装有所述的打印平台，所述的支撑架上端的4个拐角处分别安装有1个X轴导轨支撑块，所述的导轨支撑块上平行地安装有2根X轴导轨，所述的X轴导轨上分别安装有X轴导轨滑块，所述的X轴导轨滑块间安装有Y轴方向导向杆，所述的X轴方向导向杆、所述的Y轴方向导向杆上安装有打所述的印切削装置。

所述的切削加工式3D工业打印装置，所述的X轴导轨滑块、所述的Y轴导轨滑块分别与同步带传动装置连接。

所述的切削加工式3D工业打印装置，所述的切削刀具采用铣刀。

有益效果：

1. 本实用新型将打印材料放在料斗中，经过进料电机，负责将料斗内的打印材料输送至安装在熔料进给装置下方的打印喷头处，最后由打印喷头将材料分层打印在打印平台上，完成产品的打印；切削装置被固定在打印切削滑块上，其一般下处于升起状态，以此保证切削刀具与打印平面的相对距离，防止在打印过程中发生运动干涉，切屑刀具与切削电机相连，切削电机可沿切削升降装置上下运动，以此调整切削刀具与打印平台上被切削工件的相对位置，借助切削加工方式完成最终产品的制造，对于放置在打印台上工件的切削，在加工过程中气压喷头喷出压缩空气，一方面用于对切削刀具进行冷却，另一方面将切削吹走，避免切削阻碍切削刀具的运动，保证工件的切削质量，提高产品的制造精度。

本实用新型涉及一种3D打印机和与之相对的3D打印方法。工作中，首先采用3D打印技术完成零件产品的制作，与传统的3D打印不同，在此只需打印出产品的基本结构，尤其是数控加工无法完成的结构，同时还为下一步的加工预留一定的加工余量，这样就可以用较快的速度完成产品的“铸造打印”，接下来将打印出来的产品利用数控加工的形式进行切削，以此来弥补和消除打印所产生的不足及缺陷，同时还要完成相关结构和表面的加工。因此，这一方法将3D打印与切削加工有机的结合起来，发挥各自的优势，为3D打印的工业化应用提供了一种新方式。

本实用新型一方面发挥了3D打印的优势，使复杂、中空及多曲面产品的加工变得更加简单，另一方面对已经身份成熟的数控加工技术进行应用，采用切削加工的方式提高加工精度和产品质量，利用这种方法，不仅降低了3D打印的难度，还提高了加工效率，缩短了生产时间，为3D打印的大规模工业化应用提供了一种应用方式。

本实用新型采用熔融沉积快速成型方式进行打印，所述的料斗用于承装打印材料，所述的打印材料可以为丝状、棒状及颗粒状等多种形式。

本实用新型首先利用打印机构在打印平台上完成产品打印，在特殊部位要预留有一定的余量，以便于下一步的切削；利用切削机构对打印出的产品进行切削加工，一方面去除打印中产生的缺陷，如表面粗糙和收缩变形，另一方面完成所需结构的加工。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是本实用新型打印切削装置结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种切削加工式3D工业打印装置，其组成包括：支撑架1，所述的支撑架安装有滑轨机构2，所述的滑轨机构安装有打印切削装置3、打印平台4，所述的打印切削装置中安装有打印切削滑块5，所述的打印切削滑块上安装有切削升降装置6、熔料进给装置7，所述的切削升降装置上安装有切削电机8和压力喷头9，所述的压力喷头与空气压缩装置连接，所述的切削电机下端通过安装卡件安装有切削刀具10，所述的熔料进给装置与进料电机11连接，所述的熔料进给装置的上端安装有料斗12，所述的熔料进给装置的下端安装有打印头13，所述的打印切削装置包括打印装置和切削装置，所述的打印装置包括所述的料斗、所述的熔料进给装置、所述的打印头；所述的切削装置包括所述的切削升降装置、所述的切削电机、所述的切削刀具、所述的压力喷头。

实施例2：

根据实施例1所述的切削加工式3D工业打印装置，所述的滑轨机构包括2根Y轴导轨14，所述的Y轴导轨通过4个Y轴导轨支撑座15平行地安装在所述的支撑架上，所述的Y轴导轨上分别安装有Y轴导轨滑块16，所述的Y轴导轨滑块之间安装有X轴方向导向杆17，所述的支撑架竖直方向通过8个Z轴导轨支撑座18平行地安装有4根Z轴导轨19，所述的Z轴导轨上安装有所述的打印平台，所述的支撑架上端的4个拐角处分别安装有1个X轴导轨支撑块20，所述的导轨支撑块上平行地安装有2根X轴导轨21，所述的X轴导轨上分别安装有X轴导轨滑块22，所述的X轴导轨滑块间安装有Y轴方向导向杆23，所述的X轴方向导向杆、所述的Y轴方向导向杆上安装有所述的打印切削装置。

实施例3：

根据实施例1或2所述的切削加工式3D工业打印装置，所述的X轴导轨滑块、所述的Y轴导轨滑块分别与同步带传动装置连接。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的切削加工式3D工业打印装置，所述的切削刀具采用铣刀。

实施例5：

一种权利要求1-4所述的切削加工式3D工业打印装置的打印方法，该方法包括如下步骤：

所述的切削升降装置、所述的熔料进给装置被固定在所述的打印切削滑块上，二者可随所述的打印切削滑块共同运动，所述的料斗被安装在所述的熔料进给装置上，在所述的熔料进给装置的一侧安装有所述的进料电机，负责将料斗内的打印材料输送至安装在所述的熔料进给装置下方的打印喷头处，最后由所述的打印喷头将材料逐层打印在所述的打印平台上，完成所需产品的打印；所述的切削升降装置被固定在所述的打印切削滑块上，其一般下处于升起状态，以此保证所述的切削刀具与打印平面的相对距离，防止在打印过程中发生运动干涉，所述的切削刀具与所述的切削电机连接，所述的切削升降装置能够上下运动，以此调整切削刀具与所述的打印平台上被切削工件的相对位置，借助切削加工方式完成最终产品的制造。

实施例6：

根据实施例5所述的切削加工式3D工业打印装置的打印方法，所述的X轴导轨是由所述的导轨支撑块固定在支撑架上，所述的Y轴导轨、所述的Z轴导轨分别通过所述的Y轴导轨支撑座和所述的Z轴导轨支撑座固定在所述的支撑架上，所述的X轴导轨滑块与所述的X轴导轨相连，并沿所述的X轴导轨滑动，所述的Y轴导轨滑块与所述的Y轴导轨相连，并沿所述的Y轴导轨滑动；所述的Y轴方向导向杆与两个所述的X轴导轨滑块相连，可沿X轴方向滑动，所述的X轴方向导向杆与两个所述的Y轴导轨滑块相连，可沿Y轴方向滑动；所述的X轴方向导向杆和所述的Y轴方向导向杆分别与所述的打印切削滑块相连，使得所述的打印切削滑块可分别沿所述的X轴方向导向杆和所述的Y轴方向导向杆滑动，最终实现其沿X轴和Y轴的运动；所述的打印平台与所述的Z轴导轨相连，并沿Z轴导轨滑动，以此实现所述的打印平台沿Z轴方向的运动，最终通过控制X轴、Y轴、Z轴的运动，进而完成打印和切削动作。

Claims (4)

1.一种切削加工式3D工业打印装置，其组成包括：支撑架，其特征是：所述的支撑架安装有滑轨机构，所述的滑轨机构安装有打印切削装置、打印平台，所述的打印切削装置中安装有打印切削滑块，所述的打印切削滑块上安装有切削升降装置、熔料进给装置，所述的切削升降装置上安装有切削电机和压力喷头，所述的压力喷头与空气压缩装置连接，所述的切削电机下端通过安装卡件安装有切削刀具，所述的熔料进给装置与进料电机连接，所述的熔料进给装置的上端安装有料斗，所述的熔料进给装置的下端安装有打印头。

2.根据权利要求1所述的切削加工式3D工业打印装置，其特征是：所述的滑轨机构包括2根Y轴导轨，所述的Y轴导轨通过4个Y轴导轨支撑座平行地安装在所述的支撑架上，所述的Y轴导轨上分别安装有Y轴导轨滑块，所述的Y轴导轨滑块之间安装有X轴方向导向杆，所述的支撑架竖直方向通过8个Z轴导轨支撑座平行地安装有4根Z轴导轨，所述的Z轴导轨上安装有所述的打印平台，所述的支撑架上端的4个拐角处分别安装有1个X轴导轨支撑块，所述的导轨支撑块上平行地安装有2根X轴导轨，所述的X轴导轨上分别安装有X轴导轨滑块，所述的X轴导轨滑块间安装有Y轴方向导向杆，所述的X轴方向导向杆、所述的Y轴方向导向杆上安装有打所述的印切削装置。

3.根据权利要求2所述的切削加工式3D工业打印装置，其特征是：所述的X轴导轨滑块、所述的Y轴导轨滑块分别与同步带传动装置连接。

4.根据权利要求1或2所述的切削加工式3D工业打印装置，其特征是：所述的切削刀具采用铣刀。