CN214814822U - 一种用于刀模制备的桌面级3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于刀模制备的桌面级3D打印设备，包括：3D打印设备主体、水冷装置、送粉装置、激光发射装置、控制装置和处理装置，3D打印设备主体包括主体外壳、过渡室、真空室、激光熔覆头、三轴悬臂装置和旋转装置，过渡室和真空室设置在主体外壳内，激光熔覆头、三轴悬臂装置和旋转装置设置在真空室内，水冷装置通过输水管道与激光熔覆头和激光发射装置相连接，送粉装置通过送粉管道与激光熔覆头相连接，激光发射装置通过激光线与激光熔覆头相连接，控制装置通过数控线路与激光熔覆头、三轴悬臂装置、旋转装置、水冷装置、送粉装置以及激光发射装置相连接，处理装置通过处理数据线与控制装置相连接。

Description

一种用于刀模制备的桌面级3D打印设备

技术领域

本实用新型涉及雕刻刀模成型制造技术领域，特别涉及一种用于刀模制备的桌面级3D打印设备。

背景技术

刀模在模切行业中是一种比较常用的产品，一般用于冲压出所需的模切产品的形状。传统刀模制备方式属于减材增材，整个制备工艺流程复杂，包含切割初胚、表面打磨、粗加工、细加工、热处理、精加工等18道工序。采用传统方式制备刀模产品不仅加工周期长，对生态环境也有一定的污染。

金属3D打印技术作为“第三次工业革命”的代表之一，因其良好的冶金结合，高精度，高效率，成型件性能相当于锻件性能，已在航空航天、医疗、模具等领域广泛应用。目前，主要的金属3D打印技术包括：选区激光熔化成型技术(SLM)、电子束熔化技术(EBM)、激光熔覆成型技术(LENS)。对于前两种成型技术来说，采用铺粉方式成型，且成型空间小，并不适用于大尺寸和滚刀模具的制备。LENS采用同轴或旁轴送粉的方式进行成型，且成型空间大，适用于平刀模具和滚刀模具的制备。

目前，LENS设备通常采用数控机床配合激光熔覆系统实现打印件的成型。但LENS设备通常存在体积大，费用昂贵等缺点。由于设备体积大较难实现真空状态，并且密封效果较差，通常采用持续通氩气的方式排出成型室内的空气，增加了一定的后期运营成本。

因此，发明一种体积小、密封性高，且能够在真空状态下打印的用于刀模制备的桌面级3D打印设备成为本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于刀模制备的桌面级3D打印设备，采用三轴悬臂装置配合旋转装置，合理应用空间，大大减小了设备的体积，实现了桌面级3D打印，大大减小了设备成本。由于体积的减小，可提高成型室的密封性，实现真空状态打印，降低了后期运营成本，实现一种低成本、高效率制备平刀模具以及滚刀模具。为了解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型的一种用于刀模制备的桌面级3D打印设备，所述3D打印设备包括：3D打印设备主体、水冷装置、送粉装置、激光发射装置、控制装置和处理装置。所述3D打印设备主体包括主体外壳、过渡室、真空室、激光熔覆头、三轴悬臂装置和旋转装置，所述过渡室和所述真空室设置在所述主体外壳内，所述过渡室伸出至所述主体外壳一侧壁外，所述主体外壳上设置有开关门和数显装置，所述激光熔覆头、所述三轴悬臂装置和所述旋转装置设置在所述真空室内，所述激光熔覆头设置在所述三轴悬臂装置上，所述三轴悬臂装置用于带动所述激光熔覆头沿X轴、Y轴、Z轴方向运动；所述水冷装置通过输水管道与所述激光熔覆头和所述激光发射装置相连接，所述送粉装置通过送粉管道与所述激光熔覆头相连接，所述激光发射装置通过激光线与所述激光熔覆头相连接，所述控制装置通过数控线路与所述激光熔覆头、所述三轴悬臂装置、所述旋转装置、所述水冷装置、所述送粉装置以及所述激光发射装置相连接，所述处理装置通过处理数据线与所述控制装置相连接。

其中，所述三轴悬臂装置包括X轴运动装置、Y轴运动装置和Z轴运动装置。所述X轴运动装置包括X轴风琴罩、X轴滑块和X轴伺服电机，所述X轴风琴罩用于防止打印过程中金属粉末进入所述X轴运动装置内部，所述X轴滑块和所述X轴伺服电机用于驱动所述X轴运动装置沿X轴运动；所述Y轴运动装置包括Y轴风琴罩、Y轴滑块和Y轴伺服电机，所述Y轴风琴罩用于防止打印过程中金属粉末进入所述X轴运动装置内部，所述Y轴滑块和所述Y轴伺服电机用于驱动所述Y轴运动装置沿Y轴运动；所述Z轴运动装置包括Z轴风琴罩、Z轴滑块和Z轴伺服电机，所述Z轴风琴罩用于防止打印过程中金属粉末进入所述Z轴运动装置内部，所述Z轴滑块和所述Z轴伺服电机用于驱动所述Z轴运动装置沿Z轴运动；所述Z轴运动装置垂直设置于所述X轴滑块上，所述Z轴运动装置随着所述X轴运动装置沿X轴运动，所述Y轴运动装置垂直设置于所述Z轴滑块上，所述Y轴运动装置随着所述Z轴运动装置沿Z轴运动。

进一步地，所述旋转装置包括主动装置和从动装置，所述主动装置与所述从动装置相对设置；所述主动装置包括旋紧装置和减速电机，所述旋紧装置设置在所述减速电机的与所述从动装置相对的侧壁上。

进一步地，所述激光熔覆头为三通道或者四通道同轴送粉熔覆头，当所述激光熔覆头为三通道同轴送粉熔覆头时，其中，两通道为送粉通道，另一条通道为保护气通道；当所述激光熔覆头为四通道同轴送粉熔覆头时，其中，两通道为送粉通道，另两通道为保护气通道；所述送粉装置为两通道送粉装置。

进一步地，所述处理装置为计算机处理系统，所述处理装置用于向所述控制装置发送指令以及处理所述控制装置反馈的数据。

本实用新型提供的用于刀模制备的桌面级3D打印设备的有益效果是：

通过采用三轴悬臂装置，可减少设备的占用面积，因其具有旋转装置，可实现平刀模具和滚刀模具的同时制备，因其具桌面级，可大大减小了气氛室的用气量，由于桌面级可实现良好的密封性，可实实现负压状态下打印，减小成本。因其三轴悬臂装置，旋转装置，送粉装置和激光发射装置是可控制的，故可利用计算机实现本设备远程控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的主要构成以及装配关系示意图；

图2是本实用新型实施例中的三轴悬臂装置和旋转装置结构示意图；

图3是图2的右视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参考图1、图2和图3，本实施例的一种用于刀模制备的桌面级3D打印设备，该3D打印设备包括：3D打印设备主体1、水冷装置2、送粉装置3、激光发射装置4、控制装置5和处理装置6。3D打印设备主体1包括主体外壳11、过渡室12、真空室13、激光熔覆头14、三轴悬臂装置15和旋转装置16，过渡室12和真空室13设置在主体外壳11内，过渡室12伸出至主体外壳11一侧壁外，主体外壳11上设置有开关门111和数显装置112，激光熔覆头14、三轴悬臂装置15和旋转装置16设置在真空室13内，激光熔覆头14设置在三轴悬臂装置15上，三轴悬臂装置15用于带动激光熔覆头14沿X轴、Y轴、Z轴方向运动；水冷装置2通过输水管道21与激光熔覆头14和激光发射装置4相连接，送粉装置3通过送粉管道31与激光熔覆头14相连接，激光发射装置4通过激光线41与激光熔覆头14相连接，控制装置5通过数控线路51与激光熔覆头14、三轴悬臂装置15、旋转装置16、水冷装置2、送粉装置3以及激光发射装置4相连接，处理装置6通过处理数据线61与控制装置5相连接。

其中，三轴悬臂装置15包括X轴运动装置151、Y轴运动装置152和Z轴运动装置153。X轴运动装置151包括X轴风琴罩1511、X轴滑块1512和X轴伺服电机1513，X轴风琴罩1511用于防止打印过程中金属粉末进入X轴运动装置151内部，X轴滑块1512和X轴伺服电机1513用于驱动X轴运动装置151沿X轴运动。Y轴运动装置152包括Y轴风琴罩1521、Y轴滑块1522和Y轴伺服电机1523，Y轴风琴罩1521用于防止打印过程中金属粉末进入X轴运动装置151内部，Y轴滑块1522和Y轴伺服电机1523用于驱动Y轴运动装置152沿Y轴运动。Z轴运动装置153包括Z轴风琴罩1531、Z轴滑块1532和Z轴伺服电机1533，Z轴风琴罩1531用于防止打印过程中金属粉末进入Z轴运动装置153内部，Z轴滑块1532和Z轴伺服电机1533用于驱动Z轴运动装置153沿Z轴运动。Z轴运动装置153垂直设置于X轴滑块1512上，Z轴运动装置153随着X轴运动装置151沿X轴运动，Y轴运动装置152垂直设置于Z轴滑块1532上，Y轴运动装置152随着Z轴运动装置153沿Z轴运动。

其中，旋转装置16包括主动装置161和从动装置162，主动装置161与从动装置162相对设置；主动装置161包括旋紧装置1611和减速电机1612，旋紧装置1611设置在减速电机1612的与从动装置162相对的侧壁上。

作为优选的实施方式，激光熔覆头14为三通道或者四通道同轴送粉熔覆头，当激光熔覆头14为三通道同轴送粉熔覆头时，其中，两通道为送粉通道，另一条通道为保护气通道；当激光熔覆头14为四通道同轴送粉熔覆头时，其中，两通道为送粉通道，另两通道为保护气通道；送粉装置3为两通道送粉装置。

进一步优选地，处理装置6为计算机处理系统，处理装置6用于向控制装置5发送指令以及处理控制装置5反馈的数据。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于刀模制备的桌面级3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备包括：3D打印设备主体(1)、水冷装置(2)、送粉装置(3)、激光发射装置(4)、控制装置(5)和处理装置(6)，

所述3D打印设备主体(1)包括主体外壳(11)、过渡室(12)、真空室(13)、激光熔覆头(14)、三轴悬臂装置(15)和旋转装置(16)，所述过渡室(12)和所述真空室(13)设置在所述主体外壳(11)内，所述过渡室(12)伸出至所述主体外壳(11)一侧壁外，所述主体外壳(11)上设置有开关门(111)和数显装置(112)，所述激光熔覆头(14)、所述三轴悬臂装置(15)和所述旋转装置(16)设置在所述真空室(13)内，所述激光熔覆头(14)设置在所述三轴悬臂装置(15)上，所述三轴悬臂装置(15)用于带动所述激光熔覆头(14)沿X轴、Y轴、Z轴方向运动；

所述水冷装置(2)通过输水管道(21)与所述激光熔覆头(14)和所述激光发射装置(4)相连接，所述送粉装置(3)通过送粉管道(31)与所述激光熔覆头(14)相连接，所述激光发射装置(4)通过激光线(41)与所述激光熔覆头(14)相连接，所述控制装置(5)通过数控线路(51)与所述激光熔覆头(14)、所述三轴悬臂装置(15)、所述旋转装置(16)、所述水冷装置(2)、所述送粉装置(3)以及所述激光发射装置(4)相连接，所述处理装置(6)通过处理数据线(61)与所述控制装置(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述三轴悬臂装置(15)包括X轴运动装置(151)、Y轴运动装置(152)和Z轴运动装置(153)，

所述X轴运动装置(151)包括X轴风琴罩(1511)、X轴滑块(1512)和X轴伺服电机(1513)，所述X轴风琴罩(1511)用于防止打印过程中金属粉末进入所述X轴运动装置(151)内部，所述X轴滑块(1512)和所述X轴伺服电机(1513)用于驱动所述X轴运动装置(151)沿X轴运动；

所述Y轴运动装置(152)包括Y轴风琴罩(1521)、Y轴滑块(1522)和Y轴伺服电机(1523)，所述Y轴风琴罩(1521)用于防止打印过程中金属粉末进入所述X轴运动装置(151)内部，所述Y轴滑块(1522)和所述Y轴伺服电机(1523)用于驱动所述Y轴运动装置(152)沿Y轴运动；

所述Z轴运动装置(153)包括Z轴风琴罩(1531)、Z轴滑块(1532)和Z轴伺服电机(1533)，所述Z轴风琴罩(1531)用于防止打印过程中金属粉末进入所述Z轴运动装置(153)内部，所述Z轴滑块(1532)和所述Z轴伺服电机(1533)用于驱动所述Z轴运动装置(153)沿Z轴运动；

所述Z轴运动装置(153)垂直设置于所述X轴滑块(1512)上，所述Z轴运动装置(153)随着所述X轴运动装置(151)沿X轴运动，所述Y轴运动装置(152)垂直设置于所述Z轴滑块(1532)上，所述Y轴运动装置(152)随着所述Z轴运动装置(153)沿Z轴运动。

3.根据权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于，所述旋转装置(16)包括主动装置(161)和从动装置(162)，所述主动装置(161)与所述从动装置(162)相对设置；

所述主动装置(161)包括旋紧装置(1611)和减速电机(1612)，所述旋紧装置(1611)设置在所述减速电机(1612)的与所述从动装置(162)相对的侧壁上。

4.根据权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于，所述激光熔覆头(14)为三通道或者四通道同轴送粉熔覆头，当所述激光熔覆头(14)为三通道同轴送粉熔覆头时，其中，两通道为送粉通道，另一条通道为保护气通道；当所述激光熔覆头(14)为四通道同轴送粉熔覆头时，其中，两通道为送粉通道，另两通道为保护气通道；

所述送粉装置(3)为两通道送粉装置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的3D打印设备，其特征在于，所述处理装置(6)为计算机处理系统，所述处理装置(6)用于向所述控制装置(5)发送指令以及处理所述控制装置(5)反馈的数据。

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