CN209811231U - 一种调平装置和3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种调平装置和3D打印机，包括：成型基板、底板、调距螺栓以及固定螺钉；调距螺栓用于调节成型基板与底板之间的距离，成型基板上开设有至少三个第一螺纹孔，至少有三个第一螺纹孔不在同一直线上，调距螺栓的支撑端穿过第一螺纹孔后将成型基板支撑在的底板上，且调距螺栓的头部端的端面低于成型基板的工作面，或者，调距螺栓的头部端的端面与成型基板的工作面处于同一水平面内，固定螺钉用于将成型基板与底板固定。应用本技术方案能够解决现有技术中3D打印机调平装置因结构复杂、操作繁琐造成调平精度不高的问题。

Description

一种调平装置和3D打印机

技术领域

本实用新型属于3D打印机领域，尤其涉及一种调平装置和3D打印机。

背景技术

金属激光3D打印又叫作增材制造、快速成型，其成型原理是将3D数据作为模板，首先在成型基板上均匀铺一层金属粉末，利用高能激光束根据成型零件截面数据熔化金属粉末，接着在成型基板上再铺下一层金属粉末，再根据下一层成型零件截面数据熔化金属粉末并与上一层连接在一起，如此逐层打印叠加而得到致密的三维实体零件。该技术可以制备出结构复杂、致密度高、强度大、精度高的三维零件，被广泛应用在航空航天、医疗、模具、汽车等领域。

金属激光3D打印是一个快速熔化和凝固的过程，在成型过程会产生较大的热应力，容易造成零件翘曲变形，因此，需要将零件成型在基板上。首层成型的质量对整个零件的成型尤为关键，成型前需将基板调水平，保证第一层粉末厚度的均匀性，使得激光熔化第一层金属粉末时能够完全熔透，并与基板冶金结合。如果成型基板没有水平，会导致刮刀碰到成型基板，甚至可能刮坏已经成型部分零件，导致成型零件失败；再者，导致部分粉末不能完全熔透在基板上，从而不能对成型零件形成很好的支撑，可能造成零件坍塌和失败。所以，成型基板的调平对整个成型过程至关重要。

现在金属激光3D打印基板的调平技术主要通过千分表测量，根据测量在基板较低一侧的下面加间隙片来调平基板；另一种基板调平技术是在基板下面安装电机，通过千分表测量，调节电机运动，保证成型基板水平。可见现有技术中的调平装置结构复杂，过程繁琐，精度不高。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于提供一种调平装置和3D打印机，以解决现有技术中3D打印机的调平装置因结构复杂、操作繁琐造成精度不高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种调平装置，包括:成型基板、底板、调距螺栓以及固定螺钉；所述调距螺栓用于调节所述成型基板与所述底板之间的距离，所述成型基板上开设有至少三个第一螺纹孔，至少有三个所述第一螺纹孔不在同一直线上，所述调距螺栓的支撑端穿过所述第一螺纹孔后将所述成型基板支撑在所述的底板上，且所述调距螺栓的头部端的端面低于所述成型基板的工作面，或者，所述调距螺栓的头部端的端面与所述成型基板的工作面处于同一水平面内，所述固定螺钉用于将所述成型基板与底板固定。

进一步地，所述底板上开设有与所述第一螺纹孔一一相对应的凹槽，所述调距螺栓的支撑端穿过所述第一螺纹孔后放置在所述底板的凹槽上。

进一步地，所述第一螺纹孔为三个，三个所述第一螺纹孔呈等边三角形设置。

进一步地，其特征在于，所述调距螺栓上开设有第二螺纹孔，所述固定螺钉通过所述第二螺纹孔将所述成型基板固定在所述底板上。

进一步地，所述调距螺栓为内六角螺栓，所述固定螺钉为内六角螺钉。

进一步地，所述调平装置还包括用于检验所述成型基板的水平精度的水平仪。

进一步地，一种3D打印机，所述3D打印机包括工作平台、成型缸体、丝杆，其特征在于，所述3D打印机还包括如前所述的调平装置；所述丝杆用于调节所述调平装置工作时下降的位移；所述调平装置的底板固定连接在所述成型缸体内，且位于所述工作平台的下方。

进一步地，所述调平装置还包括高度测量仪，所述高度测量仪用于测量所述调平装置中每个调距螺栓处所述成型基板面与所述工作平台之间的距离。

应用本实用新型的技术方案，通过调节调距螺栓来改变成型基板与底板之间的距离，使得成型基板达到所要求的水平状态，最后通过固定螺钉将成型基板与底板固定。该技术方案利用不在同一直线上的三点能够确定一个平面的原理，即不在同一直线上的至少三个第一螺纹孔能够确定成型基板的水平面，通过调节各个第一螺纹孔中的调距螺栓来控制成型基板的升降进而实现调平效果，本实用新型在将调平装置简单化的同时提高了调平精准度，有利于提高成型产品的质量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的一种调平装置的实施例的整体结构图；

图2示出了本实用新型的一种调平装置的实施例的剖面图；

图3示出了本实用新型的一种调平装置的实施例的俯视图；

图4示出了本实用新型的一种3D打印机的实施例的整体结构图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、成型基板；20、底板；30、调距螺栓；40、固定螺钉；50、工作平台；60、成型缸体；70、丝杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实施例中，如图1-图3所示，调平装置包括：成型基板10、底板20、调距螺栓30以及固定螺钉40；调距螺栓30用于调节成型基板10与底板20之间的距离，成型基板10上开设有至少三个第一螺纹孔，至少有三个第一螺纹孔中不在同一直线上，调距螺栓30的支撑端穿过第一螺纹孔后将成型基板10支撑在的底板20上，且调距螺栓30的头部端的端面低于成型基板10的工作面,或者,调距螺栓30的头部端的端面与成型基板10的工作面处于同一水平面内，固定螺钉40用于成型基板10与底板20固定。

如图2所示，底板20上开设有与第一螺纹孔一一对应的凹槽，第一螺纹孔为三个，三个第一螺纹孔不在同一直线上，优选地，三个第一螺纹孔呈等边三角形设置。调距螺栓30的支撑端穿过第一螺纹孔后放置在底板20的凹槽上，即将成型基板10固定放置在底板20上，初步稳定成型基板10，方便后续的调节工作。

进一步地，为了将成型基板10固定在底板20上，固定螺钉40可均匀设置在调距螺栓30的周边，穿过成型基板10并将其固定在底板20上。或者固定螺钉40与调距螺栓30同轴设置，此时，调距螺栓30上开设有用于固定螺钉40穿过的通孔，进一步地，该通孔设置成第二螺纹孔，固定螺钉40通过第二螺纹孔将成型基板10与底板20固定，通过固定螺钉40与第二螺纹孔在调距螺栓30中配合螺接固定成型基板10与底板20，使得连接更加契合，稳定。

优选地，调距螺栓30为粗牙内六角螺栓，固定螺钉40为细牙内六角螺钉，细牙内六角螺钉的自锁性能好，抗振动防松能力强，可以有效抵抗成型过程产生的热应力，稳定成型基板10。

调平装置还包括水平仪(图中未示出)，用于检验成型基板10是否水平，优选地，选用现有技术中常用的电子式水平仪，电子式水平仪可用于高精度的测量，灵敏度高。通过水平仪测量成型基板10平面是否水平，再通过调距螺栓30进行精调使成型基板10处于水平状态。

本实用新型利用不在同一直线上三点能够确定一个平面的原理，即不在同一直线上的至少三个第一螺纹孔能够确定成型基板10的水平面，通过调节各个第一螺纹孔中的调距螺栓30来控制成型基板10的升降，使得成型基板10达到所要求的水平状态，最后通过固定螺钉40将成型基板10与底板20固定。该技术方案将调平装置的结构、操作简单化，同时也提高了调平精度。

图4为将本实用新型的调平装置应用到3D打印机的示意图，将调平装置安装在3D打印机的成型缸体60内，通过丝杆70调节调平装置每次下降的高度，再运用调距螺栓30对成型基板10进行调平。

调平装置还包括高度测量仪(图中未示出)，用于测量三个第一螺纹孔处的成型基板10面与工作平台50之间的高度距离，优选地，高度测量仪为深度尺。通过高度测量仪分别测量三个第一螺纹孔处的成型基板10面距离工作平台50的高度，将高度距离值最小的一组对应的调距螺栓30固定，计算另外两组数值的平均值及两组数值与平均值之间的距离偏差，测算需要旋转多少圈调节螺栓，距离偏差在可容许范围内，最后通过固定螺钉40将成型基板10固定在底板20上。

下面是对本实用新型的调平装置的操作方法说明：

(1)设最终调平目标可容许的距离误差为δ，成型过程打印的层厚为Δh，且δ与Δh满足条件：δ≤Δh；

(2)用深度尺测量三个第一螺纹孔处的成型基板10面与工作平台50之间的高度距离，依次为H1、H2、H3，将其中高度距离为最小值(例如H1)的调距螺栓30固定，并计算H2与H3的平均值，即H＝(H2+H3)/2；

(3)判断∣H-H2∣及∣H-H3∣是否小于δ/2；

(4)如果∣H-H2∣及∣H-H3∣不小于δ/2，根据∣H-H2∣及∣H-H3∣的数值大小，测算需要旋转多少圈调距螺栓30，调节数值H2、H3相对应的调距螺栓30，直至偏差距离∣H-H2∣及∣H-H3∣均小于δ/2；

(5)判断∣H-H1∣的数值大小是否小于δ/2，如果∣H-H1∣不小于δ/2，测算需要旋转多少圈调距螺栓30，调节数值H1相对应的调距螺栓30，直至偏差距离∣H-H1∣小于δ/2。

应用本实用新型的技术方案，调节调距螺栓30来改变成型基板10与底板20之间的距离，通过改变成型基板10与底板20之间的距离来改变成型基板10与工作平台50之间的高度，使成型基板10处于水平状态，最后通过固定螺钉40将成型基板10与底板20固定。该技术方案利用三点确定一个平面的原理，通过调节三个调距螺栓30来控制成型基板的升降进而实现调平效果，本实用新型在将调平装置简单化的同时，提高了调平精准度，有利于保证3D打印机的铺粉质量，提高打印质量。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种调平装置，其特征在于，包括：成型基板(10)、底板(20)、调距螺栓(30)以及固定螺钉(40)；

所述调距螺栓(30)用于调节所述成型基板(10)与所述底板(20)之间的距离，所述成型基板(10)上开设有至少三个第一螺纹孔，至少有三个所述第一螺纹孔不在同一直线上，所述调距螺栓(30)的支撑端穿过所述第一螺纹孔后将所述成型基板(10)支撑在所述的底板(20)上，且所述调距螺栓(30)的头部端的端面低于所述成型基板(10)的工作面，或者，所述调距螺栓(30)的头部端的端面与所述成型基板(10)的工作面处于同一水平面内，所述固定螺钉(40)用于将所述成型基板(10)与所述底板(20)固定。

2.根据权利要求1所述的调平装置，其特征在于，所述底板(20)上开设有与所述第一螺纹孔一一相对应的凹槽，所述调距螺栓(30)的支撑端穿过所述第一螺纹孔后放置在所述底板(20)的凹槽上。

3.根据权利要求2所述的调平装置，其特征在于，所述第一螺纹孔为三个，三个所述第一螺纹孔呈等边三角形设置。

4.根据权利要求3所述的调平装置，其特征在于，所述调距螺栓(30)上开设有第二螺纹孔，所述固定螺钉(40)通过所述第二螺纹孔将所述成型基板(10)固定在所述底板(20)上。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的调平装置，其特征在于，所述调距螺栓(30)为内六角螺栓，所述固定螺钉(40)为内六角螺钉。

6.根据权利要求5所述的调平装置，其特征在于，所述调平装置还包括用于检验所述成型基板(10)的水平精度的水平仪。

7.一种3D打印机，所述3D打印机包括工作平台(50)、成型缸体(60)、丝杆(70)，其特征在于，所述3D打印机还包括如权利要求1-5任意一项所述的调平装置；

所述丝杆(70)用于调节所述调平装置工作时下降的位移；

所述调平装置的底板(20)固定连接在所述成型缸体(60)内，且位于所述工作平台(50)的下方。

8.根据权利要求7所述的3D打印机，其特征在于，所述调平装置还包括高度测量仪；

所述高度测量仪用于测量所述调平装置中的每个调距螺栓(30)处所述成型基板(10)面与所述工作平台之间的距离。