CN205651063U - 一种激光制造教学机 - Google Patents

Abstract

一种激光制造教学机，包括壳体、安装于所述壳体内的支架系统、安装于所述支架系统上的3D打印模块与激光加工模块，所述3D打印模块包括激光振镜扫描装置、位于所述激光振镜扫描装置下方的盖体、位于所述盖体内的成型腔、及位于所述成型腔下方的工作缸、控制系统、铺粉装置，所述成型腔采用保温密封板制成且所述成型腔内设置有加热设备以使所述成型腔可供选择性激光烧结与选择性激光熔融两种3D打印技术共用。本申请在增加激光制造教学机功能的同时，有效降低了产品成本。

Description

一种激光制造教学机

技术领域

本申请涉及激光加工、3D打印领域。

背景技术

目前，3D打印技术涉及的领域越来越广泛，随着社会的发展，急需开展相关的教学工作，但是3D打印、激光切割、焊接等机器设备均是独立的，且价格昂贵，学校有限的教学经费难以备齐所有相关设备。

而选择性激光熔融(Selective laser melting，SLM)和选择性激光烧结(Selective laser Sintering，SLS)是两种最广泛的激光3D打印技术，主要为金属(不锈钢、钛合金、高温合金)和高分子(陶瓷、尼龙、PS、PE)等材料进行3D打印。SLM与SLS的理论教学实验、研究显得非常重要，在教学研究领域急需一款性价比高的机器设备供教学研究所用。

实用新型内容

本申请实施例提供一种激光制造教学机，用以解决现有技术中各种3D打印技术、激光焊接切割技术无法集成于同一设备的问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

一种激光制造教学机，包括壳体、安装于所述壳体内的支架系统、安装于所述支架系统上的3D打印模块与激光加工模块，所述3D打印模块包括激光振镜扫描装置、位于所述激光振镜扫描装置下方的盖体、位于所述盖体内的成型腔、及位于所述成型腔下方的工作缸、控制系统、铺粉装置，所述成型腔采用保温密封板制成且所述成型腔内设置有加热设备以使所述成型腔可供选择性激光烧结与选择性激光熔融两种3D打印技术共用。

优选地，所述盖体的顶部设有连接外置管道推拉式落粉装置的落粉口，所述落粉口通过管道连接至所述成型腔内并与所述铺粉装置连接。

优选地，所述激光加工模块用于激光焊接与切割，包括安装固定于所述支架系统上的底板、平面运动系统、连接所述平面运动系统与所述底板的若干导杆与升降系统、及安装于所述平面运动系统下方的激光头。

优选地，所述平面运动系统包括中间设有开孔的基板、分别设于所述开孔四个侧边处的一对X轴光杆、一对Y轴光杆、可于所述X轴光杆上滑动的X轴滑动组件、可于所述Y轴光杆上滑动的Y轴滑动组件、设于所述基板上的驱动组件、及连接所述X轴滑动组件与所述Y轴滑动组件的吊装组件。

优选地，所述吊装组件包括滑动块、设于所述滑动块上用于固定安装所述激光头的吊装支架，所述滑动块在Z轴的不同高度设有分别沿X轴与Y轴贯穿的贯穿孔，所述X轴滑动杆与所述Y轴滑动杆分别穿设于所述贯穿孔内。

优选地，所述X轴滑动组件包括X轴滑动杆、及分别固定于所述X轴滑动杆两端的第一连接座，所述第一连接座套设于所述X轴光杆上并可在所述X轴光杆上滑动；所述Y轴滑动组件包括Y轴滑动杆、及分别固定于所述Y轴滑动杆两端的第二连接座，所述第二连接座套设于所述Y轴光杆上并可在所述Y轴光杆上滑动。

优选地，所述驱动组件包括驱动电机、由所述驱动电机带动的传动皮带，所述传动皮带位于所述X轴光杆、与所述Y轴光杆外侧，所述X轴滑动组件的一个第一连接座、所述Y轴滑动组件的一个第二连接座分别被两个驱动组件的两个传动皮带带动以驱使位于所述X轴滑动组件与所述Y轴滑动组件交接处的激光头在XY平面上移动。

优选地，所述升降系统包括固定于所述基板外侧的副螺母、上端螺合所述副螺母的滚珠丝杆、设于所述滚珠丝杆下端的联轴器、连接所述滚珠丝杆下端部的电机、及用于将所述电机固定于所述底板下部的固定件，所述滚珠丝杆在所述电机的驱动下旋转，所述滚珠丝杆相对于固定在基板上的副螺母旋转以使所述平面运动系统在Z轴方向运动以改变所述激光头的加工高度。

优选地，所述支架系统至少为两层架构，包括底架、及位于所述底架上方的顶架、位于所述底架与所述顶架之间的中架，所述底架的底部还安装有若干滑轮用以移动所述激光制造教学机。

本申请在一台设备上同时集成了激光焊接与切割、3D打印的功能，而所述3D打印通过将成型腔设置成密封结构并在成型腔内设置加热装置，使选择性激光烧结与选择性激光熔融这两种3D打印技术融合于一个设备上的同时，降低了产品成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请激光制造教学机的立体组装图；

图2为本申请激光制造教学机去除壳体后的立体图；

图3为本申请激光制造教学机的激光加工模块的立体图；

图4为本申请激光制造教学机的激光加工模块另一角度的立体图；

图5为本申请激光制造教学机的升降系统的立体图；

图6为本申请激光制造教学机的3D打印模块的立体图；

图7为本申请激光制造教学机的3D打印模块的剖视图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

请参阅图1-3所示，本申请激光制造教学机包括壳体10、安装于所述壳体10底部的支架系统20、安装于所述支架系统20上的3D打印模块40与激光加工模块30。

所述壳体10的外侧面设有若干门结构11用于打开设备进行加工操作。

所述支架系统20至少为两层架构，包括底架21、及位于所述底架21上方的顶架23，所述支架系统20还包括位于所述底架21与所述顶架23之间的中架22。所述底架21的底部还安装有若干滑轮24用以移动所述激光制造教学机。

请参阅图2-4所示，所述激光加工模块30包括安装固定于所述顶架23上的底板31、平面运动系统32、连接于所述平面运动系统32与所述底板31之间的若干导杆33与升降系统34、及安装于所述平面运动系统32下方的激光头36。所述平面运动系统32可在所述升降系统34的作用下在Z轴方向上下移动。

所述平面运动系统32包括中间设有开孔3210的基板321、分别设于所述开孔3210四个侧边处的一对X轴光杆322、一对Y轴光杆323、可于所述X轴光杆322上滑动的X轴滑动组件324、可于所述Y轴光杆323上滑动的Y轴滑动组件325、设于所述基板321上的驱动组件326、及连接所述X轴滑动组件324与所述Y轴滑动组件325的吊装组件328。

所述开孔3210大致呈矩形结构，所述X轴光杆322与所述Y轴光杆323分别固定于所述开孔3210在X轴的两个侧边与在Y轴的两个侧边处。所述X轴光杆322与所述Y轴光杆323通过若干支撑座327固定，两个X轴光杆322相互平行，两个Y轴光杆323相互平面，所述X轴光杆322与所述Y轴光杆323垂直。

所述X轴滑动组件324包括X轴滑动杆3241、及分别固定于所述X轴滑动杆3241两端的第一连接座3242，所述第一连接座3242套设于所述X轴光杆322上并可在所述X轴光杆322上滑动。所述Y轴滑动组件325包括Y轴滑动杆3251、及分别固定于所述Y轴滑动杆3251两端的第二连接座3252，所述第二连接座3252套设于所述Y轴光杆323上并可在所述Y轴光杆323上滑动。所述吊装组件328包括滑动块3281、设于所述滑动块3281上用于固定安装所述激光头36的吊装支架3284。所述滑动块3281在Z轴的不同高度设有分别沿X轴与Y轴贯穿的贯穿孔3283,3284，所述X轴滑动杆3241与所述Y轴滑动杆3251分别穿设于所述贯穿孔3282与贯穿孔3283内。

所述驱动组件326包括驱动电机3261、由所述驱动电机3261带动的传动皮带3262。所述传动皮带3262位于所述X轴光杆322、与所述Y轴光杆323外侧，所述X轴滑动组件324的一个第一连接座3242、所述Y轴滑动组件325的一个第二连接座3252分别有两个驱动组件326的两个传动皮带3262带动以驱使位于所述X轴滑动组件324与所述Y轴滑动组件325交接处的激光头36在XY平面上移动。

所述平面运动系统32的基板321外侧通过所述导杆33与升降系统34与所述底板31连接。所述升降系统34控制所述平面运动系统32整体在Z轴方向的位移，所述平面运动系统32控制位于所述平面运动系统32上的激光头36在X轴与Y轴方向的运动。从而使所述激光头36在立体空间可以随意移动，并进行激光焊接、切割等工艺加工。

请参阅图5所示，所述升降系统34包括固定于所述基板321外侧的副螺母345、上端螺合所述副螺母的滚珠丝杆341、设于所述滚珠丝杆341下端的联轴器342、连接所述滚珠丝杆341下端部的电机344、及用于将所述电机344固定于所述底板31下部的固定件343。所述滚珠丝杆341在所述电机344的驱动下旋转，所述滚珠丝杆341相对于固定在基板321上的副螺母345旋转以使所述平面运动系统32在Z轴方向运动以改变所述激光头36的加工高度。

请参阅图6、7所示，所述3D打印模块40包括激光振镜扫描装置41、位于所述激光振镜扫描装置41下方的盖体42、位于所述盖体42内的成型腔44、及位于所述成型腔44下方的工作缸43、控制系统(未图示)、铺粉装置(未图示)、外置管道推拉式落粉装置(未图示)。

所述盖体42的顶部设有连接所述外置管道推拉式落粉装置的落粉口421，所述落粉口421通过管道连接至所述成型腔33内并与所述铺粉装置连接。所述成型腔44由保温密封板构成、且在成型腔44内设置多组加热灯管，使成型腔里面既可以加热以实现选择性激光烧结(SLS)的预热功能，又实现选择性激光熔融(SLM)所需求的充填保护惰性气体保护的功能要求。

本申请在一台设备上同时集成了激光焊接与切割、3D打印的功能，而所述3D打印通过将成型腔44设置成密封结构并在成型腔44内设置加热装置，使选择性激光烧结与选择性激光熔融这两种3D打印技术融合于一个设备上的同时，降低了产品成本。

本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种激光制造教学机，其特征在于，包括壳体、安装于所述壳体内的支架系统、安装于所述支架系统上的3D打印模块与激光加工模块，所述3D打印模块包括激光振镜扫描装置、位于所述激光振镜扫描装置下方的盖体、位于所述盖体内的成型腔、及位于所述成型腔下方的工作缸、控制系统、铺粉装置，所述成型腔采用保温密封板制成且所述成型腔内设置有加热设备以使所述成型腔可供选择性激光烧结与选择性激光熔融两种3D打印技术共用。

2.如权利要求1所述的激光制造教学机，其特征在于，所述盖体的顶部设有连接外置管道推拉式落粉装置的落粉口，所述落粉口通过管道连接至所述成型腔内并与所述铺粉装置连接。

3.如权利要求1所述的激光制造教学机，其特征在于，所述激光加工模块用于激光焊接与切割，包括安装固定于所述支架系统上的底板、平面运动系统、连接所述平面运动系统与所述底板的若干导杆与升降系统、及安装于所述平面运动系统下方的激光头。

4.如权利要求3所述的激光制造教学机，其特征在于，所述平面运动系统包括中间设有开孔的基板、分别设于所述开孔四个侧边处的一对X轴光杆、一对Y轴光杆、可于所述X轴光杆上滑动的X轴滑动组件、可于所述Y轴光杆上滑动的Y轴滑动组件、设于所述基板上的驱动组件、及连接所述X轴滑动组件与所述Y轴滑动组件的吊装组件。

5.如权利要求4所述的激光制造教学机，其特征在于，所述吊装组件包括滑动块、设于所述滑动块上用于固定安装所述激光头的吊装支架，所述滑动块在Z轴的不同高度设有分别沿X轴与Y轴贯穿的贯穿孔，所述X轴滑动杆与所述Y轴滑动杆分别穿设于所述贯穿孔内。

6.如权利要求5所述的激光制造教学机，其特征在于，所述X轴滑动组件包括X轴滑动杆、及分别固定于所述X轴滑动杆两端的第一连接座，所述第一连接座套设于所述X轴光杆上并可在所述X轴光杆上滑动；所述Y轴滑动组件包括Y轴滑动杆、及分别固定于所述Y轴滑动杆两端的第二连接座，所述第二连接座套设于所述Y轴光杆上并可在所述Y轴光杆上滑动。

7.如权利要求6所述的激光制造教学机，其特征在于，所述驱动组件包括驱动电机、由所述驱动电机带动的传动皮带，所述传动皮带位于所述X轴光杆、与所述Y轴光杆外侧，所述X轴滑动组件的一个第一连接座、所述Y轴滑动组件的一个第二连接座分别被两个驱动组件的两个传动皮带带动以驱使位于所述X轴滑动组件与所述Y轴滑动组件交接处的激光头在XY平面上移动。

8.如权利要求4所述的激光制造教学机，其特征在于，所述升降系统包括固定于所述基板外侧的副螺母、上端螺合所述副螺母的滚珠丝杆、设于所述滚珠丝杆下端的联轴器、连接所述滚珠丝杆下端部的电机、及用于将所述电机固定于所述底板下部的固定件，所述滚珠丝杆在所述电机的驱动下旋转，所述滚珠丝杆相对于固定在基板上的副螺母旋转以使所述平面运动系统在Z轴方向运动以改变所述激光头的加工高度。

9.如权利要求1所述的激光制造教学机，其特征在于，所述支架系统至少为两层架构，包括底架、及位于所述底架上方的顶架、位于所述底架与所述顶架之间的中架，所述底架的底部还安装有若干滑轮用以移动所述激光制造教学机。