一种3D打印与磨料水射流抛光一体机的制作方法

本实用新型涉及智能制造装备技术领域，具体是一种3D打印与磨料水射流抛光一体机。

背景技术：

3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。3D打印机的分辨率对某些应用来说已经足够，但是所打印零部件的弯曲表面可能会比较粗糙，像图像上的锯齿一样，要获得更高分辨率的零部件，还需要一些后续工艺，或打磨，或烧结，或组装，或切割，这些过程通常需要大量的手工工作，或换用不同装置，进行加工处理，影响了3D打印加工生产的效率。

磨料水射流抛光是利用由喷嘴小孔高速喷出的混有细小磨料粒子的抛光液作用于工件表面，通过磨料粒子的高速碰撞剪切作用达到磨削去除材料，通过控制抛光液喷射时的压力、角度及喷射时间等工艺参数来定量修正工件表面粗糙度的抛光加工工艺。

针对3D打印的零部件在打印之后还需要打磨处理等后续工艺的问题，为了提高生产效率，基于3D打印和磨料水射流抛光技术的特点，研制一种3D打印与磨料水射流抛光一体机，实现3D打印得到的零部件能够直接进行快速高效地抛光处理，具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种3D打印与磨料水射流抛光一体机，克服了现有技术的困难，将3D打印和磨料水射流抛光相结合，提高成型尺寸精度和工件表面光洁度，弥补单一的熔融沉积技术在此方面的缺陷，增强3D打印零部件的精确度，提高生产加工的效率。

按照本实用新型提供的技术方案：所述一种3D打印与磨料水射流抛光一体机包括底座、外壳、换位滑台、换位导轨、换位导轨左侧固定端、换位电动机、换位导轨右侧固定端、换位滑台丝杆、换位支撑件、换位工作台、基台、基台升降导轨、基台升降电动机、基台升降丝杆、基台升降丝杆固定端、基台升降导轨固定块、基台限位块、喷嘴、喷嘴第一转轴、喷嘴第二转轴、喷嘴第三转轴、喷嘴连接曲梁、喷嘴导轨滑块、喷嘴Y向运动导轨、喷嘴Y向运动同步齿形带、喷嘴Y向运动电动机、水射流导轨支撑架、3D打印喷头、风扇、打印机模块、打印机X向运动电动机、同步齿形带I、同步齿形带转轴、同步齿形带II、打印机X向滑块、打印机支撑架、打印机Y向运动电动机、打印机Y向运动导轨、同步齿形带III；所述换位滑台可沿换位导轨在X方向移动。

作为本实用新型的进一步改进，所述换位导轨左侧固定在换位导轨左侧固定端上，右侧固定在换位导轨右侧固定端上；所述换位电动机置于换位导轨左侧固定端的右面，用于驱动换位滑台丝杆；所述换位支撑件与换位滑台固定，所述换位工作台与换位支撑件固定，所述换位滑台丝杆通过驱动换位滑台进而带着换位工作台沿X向进行移动；所述换位工作台的下表面设有电磁铁，可用于控制与基台进行固定。

作为本实用新型的进一步改进，所述基台设有两个，左右对称放置在换位工作台的下方；所述两个基台上分别开有两个U形槽，用于换位支撑件的嵌入与移出；所述基台由基台升降电动机通过基台升降丝杆进行驱动，可以沿基台升降导轨上下运动；所述基台升降丝杆固定在基台升降丝杆固定端上，所述基台升降导轨固定在基台升降导轨固定块上；所述基台限位块设有接触传感器，用于控制基台的行程不超过一定范围。

作为本实用新型的进一步改进，所述喷嘴由喷嘴连接曲梁固定，喷嘴运动的三个自由度通过喷嘴第一转轴、喷嘴第二转轴和喷嘴第三转轴控制；所述喷嘴第一转轴、喷嘴第二转轴和喷嘴第三转轴均由对应的电动机驱动控制；所述喷嘴第一转轴经过喷嘴导轨滑块可沿喷嘴Y向运动导轨运动，所述喷嘴导轨滑块的运动由喷嘴Y向运动电动机通过喷嘴Y向运动同步齿形带控制；所述喷嘴Y向运动导轨、喷嘴Y向运动同步齿形带由水射流导轨支撑架进行结构上的支撑固定。

作为本实用新型的进一步改进，所述打印机模块上设有3D打印喷头和风扇；所述打印机X向电动机驱动同步齿形带I运动，并通过同步齿形带转轴把运动传递到同步齿形带II上，进而驱动打印机X向滑块沿X向移动；所述打印机Y向运动电动机、打印机Y向运动导轨和同步齿形带III均由打印机X向滑块支撑，在打印机Y向运动电动机的驱动下，打印机模块由同步齿形带III驱动，沿打印机Y向运动导轨运动，实现打印机模块运动的两个自由度；所述打印机支撑架用于为同步齿形带II和打印机X向滑块提供结构上的力学支撑。

本实用新型与现有技术相比，优点在于：所述一种3D打印与磨料水射流抛光一体机根据了一种全新的理念，将3D打印与磨料水射流抛光在结构上巧妙的进行一体化设计，提高成型尺寸精度和工件表面光洁度，弥补单一的熔融沉积技术在此方面的缺陷，增强3D打印零部件的精确度，改善工件的加工质量。该3D打印与磨料水射流抛光一体机能够提高加工生产的效率，节省加工成本，具有结构合理、操作方便、经济实用等特点。

附图说明

图1为本实用新型公开的一种3D打印与磨料水射流抛光一体机的结构示意图。

图2为本实用新型公开的一种3D打印与磨料水射流抛光一体机的结构的主视图。

图3为本实用新型公开的一种3D打印与磨料水射流抛光一体机的结构的俯视图。

附图标记说明：1-底座、2-外壳、3-换位滑台、4-换位导轨、5-换位导轨左侧固定端、6-换位电动机、7-换位导轨右侧固定端、8-换位滑台丝杆、9-换位支撑件、10-换位工作台、11-基台、12-基台升降导轨、13-基台升降电动机、14-基台升降丝杆、15-基台升降丝杆固定端、16-基台升降导轨固定块、17-基台限位块、18-喷嘴、19-喷嘴第一转轴、20-喷嘴第二转轴、21-喷嘴第三转轴、22-喷嘴连接曲梁、23-喷嘴导轨滑块、24-喷嘴Y向运动导轨、25-喷嘴Y向运动同步齿形带、26-喷嘴Y向运动电动机、27-水射流导轨支撑架、28-3D打印喷头、29-风扇、30-打印机模块、31-打印机X向运动电动机、32-同步齿形带I、33-同步齿形带转轴、34-同步齿形带II、35-打印机X向滑块、36-打印机支撑架、37-打印机Y向运动电动机、38-打印机Y向运动导轨、39-同步齿形带III。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细的说明，以使本实用新型的特性和优点更为明显。

根据附图，本实用新型提供了一种3D打印与磨料水射流抛光一体机，该3D打印与磨料水射流抛光一体机包括底座1、外壳2、换位滑台3、换位导轨4、换位导轨左侧固定端5、换位电动机6、换位导轨右侧固定端7、换位滑台丝杆8、换位支撑件9、换位工作台10、基台11、基台升降导轨12、基台升降电动机13、基台升降丝杆14、基台升降丝杆固定端15、基台升降导轨固定块16、基台限位块17、喷嘴18、喷嘴第一转轴19、喷嘴第二转轴20、喷嘴第三转轴21、喷嘴连接曲梁22、喷嘴导轨滑块23、喷嘴Y向运动导轨24、喷嘴Y向运动同步齿形带25、喷嘴Y向运动电动机26、水射流导轨支撑架27、3D打印喷头28、风扇29、打印机模块30、打印机X向运动电动机31、同步齿形带I32、同步齿形带转轴33、同步齿形带II34、打印机X向滑块35、打印机支撑架36、打印机Y向运动电动机37、打印机Y向运动导轨38、同步齿形带III39；所述换位滑台3可沿换位导轨4在X方向移动。所述换位导轨4左侧固定在换位导轨左侧固定端5上，右侧固定在换位导轨右侧固定端7上；所述换位电动机6置于换位导轨左侧固定端5的右面，用于驱动换位滑台丝杆8；所述换位支撑件9与换位滑台3固定，所述换位工作台10与换位支撑件9固定，所述换位滑台丝杆8通过驱动换位滑台3进而带着换位工作台10沿X向进行移动；所述换位工作台10的下表面设有电磁铁，可用于控制与基台11进行固定。所述基台11设有两个，左右对称放置在换位工作台10的下方；所述两个基台11上分别开有两个U形槽，用于换位支撑件9的嵌入与移出；所述基台11由基台升降电动机13通过基台升降丝杆14进行驱动，可以沿基台升降导轨12上下运动；所述基台升降丝杆14固定在基台升降丝杆固定端15上，所述基台升降导轨12固定在基台升降导轨固定块16上；所述基台限位块17设有接触传感器，用于控制基台11的行程不超过一定范围。所述喷嘴18由喷嘴连接曲梁22固定，喷嘴18运动的三个自由度通过喷嘴第一转轴19、喷嘴第二转轴20和喷嘴第三转轴21控制；所述喷嘴第一转轴19、喷嘴第二转轴20和喷嘴第三转轴21均由对应的电动机驱动控制；所述喷嘴第一转轴19经过喷嘴导轨滑块23可沿喷嘴Y向运动导轨24运动，所述喷嘴导轨滑块23的运动由喷嘴Y向运动电动机26通过喷嘴Y向运动同步齿形带25控制；所述喷嘴Y向运动导轨24、喷嘴Y向运动同步齿形带25由水射流导轨支撑架27进行结构上的支撑固定。所述打印机模块30上设有3D打印喷头28和风扇29；所述打印机X向电动机31驱动同步齿形带I32运动，并通过同步齿形带转轴33把运动传递到同步齿形带II34上，进而驱动打印机X向滑块35沿X向移动；所述打印机Y向运动电动机37、打印机Y向运动导轨38和同步齿形带III39均由打印机X向滑块35支撑，在打印机Y向运动电动机37的驱动下，打印机模块30由同步齿形带III39驱动，沿打印机Y向运动导轨38运动，实现打印机模块30运动的两个自由度；所述打印机支撑架36用于为同步齿形带II34和打印机X向滑块35提供结构上的力学支撑。

具体应用时，如附图所示，接通该3D打印与磨料水射流抛光一体机装置的电源，首先进行3D打印的加工，通过控制面板，控制基台升降电动机13，带动基台升降丝杆14，将基台11沿着基台升降导轨12移动到最低端，基台11接触到带有接触传感器的基台限位块17，自动停止移动；控制换位电动机6的运转，带动换位滑台丝杆8，将换位工作台10由初始位置的最右端移动到左侧的基台11的正上方，开启换位工作台10的电磁铁装置，使换位工作台10固定在左侧的基台11上。控制开启打印机模块30的运作，由控制电路根据预设模型进行3D打印的加工，其中，风扇29具有为打印机模块30提供散热的功能，打印机模块30的运动具有两个自由度，打印机X向电动机31驱动同步齿形带I32运动，并通过同步齿形带转轴33把运动传递到同步齿形带II34上，进而驱动打印机X向滑块35沿X向移动；在打印机Y向运动电动机37的驱动下，打印机模块30由同步齿形带III驱动，沿打印机Y向运动导轨38运动；基台11的升降由基台升降电动机13控制。完成了3D打印的加工之后，控制基台升降电动机13，带动基台升降丝杆14，将基台11沿着基台升降导轨12移动到最低端，基台11接触到带有接触传感器的基台限位块17，自动停止移动；关闭换位工作台10的电磁铁装置，换位工作台10与基台11的固定连接得到释放；控制换位电动机6的运转，带动换位滑台丝杆8，将换位工作台10移动到右侧的基台11的正上方，开启换位工作台10的电磁铁装置，使换位工作台10固定在右侧的基台11上。控制开启水射流加工模块的运作，喷嘴18运动的三个自由度通过喷嘴第一转轴19、喷嘴第二转轴20和喷嘴第三转轴21控制，结合喷嘴第一转轴19经过喷嘴导轨滑块23可沿喷嘴Y向运动导轨24的运动，以及基台11的升降运动，实现水射流抛光加工的五个自由度。加工结束后，切断所有电源，清理加工现场，对各部分进行清洁、干燥等处理，并定期进行相应的维护和保养，以供下次加工继续使用。本实用新型提出了一种全新的理念，将3D打印与磨料水射流抛光在结构上巧妙的进行一体化设计，提高了加工生产的效率，大大节省了加工成本，具有明显的优点。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。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。