一种基轴式SLM金属打印机的制作方法

一种基轴式slm金属打印机
技术领域
1.本实用新型涉及slm打印设备技术领域，具体涉及一种基轴式slm金属打印机。


背景技术：

2.slm即selective laser melting，选择性激光熔化，是3d打印的更工业化的方法，移动滚轮将金属颗粒推过打印区域，之后强大的激光将跟踪被打印物体的当前层，根据设计的模型选择性的将部分颗粒融合在一起，一旦当前层完成，滚轮再次来回移动，带来一层新的金属颗粒，当使用slm时，金属颗粒实际上是完全熔化的，并且它们更加牢固地融合在一起，形成了极其坚固的物体，这些部件也可以作为一个整体进行印刷，而不需要组装不同的部件，这进一步降低了组装过程中出现故障或错误的可能性，基于这种设方法的好处，它们被用于容错性非常低的行业，例如航空航天，主要用于3d打印小型航空发动机的零部件，多为旋转部件，能够缩短新型航空航天装备的研发周期，优化零件结构，减轻重量，减少应力集中，增加使用寿命，也能够用于零件的修复成形，以及与传统制造技术相配合，互通互补。
3.2019.01.18公开的一件公开号为cn109226762a，名称为“一种金属3d打印设备”的专利，该专利公开了一种金属3d打印设备，包括工作舱、加工台、铺粉系统、烧结系统和气体循环系统，铺粉系统包括铺粉头和补粉机构，铺粉头包括壳体、振动电机、筛网和动力机构，加工台上设置有轨道，轨道上设置有起点和终点，壳体内设置有储存空间，壳体上开设有补粉口和朝下设置的出粉口，当壳体位于起点时，补粉机构通过补粉口向储存空间内输送粉体，出粉口上设置有启闭装置，启闭装置包括启闭电机、挡板和传动机构，启闭电机固定在壳体上，挡板滑移设置在壳体上，传动机构连接启闭电机与挡板，以在启闭电机转动时带动挡板运动，从而关闭或开启出粉口。将金属粉分次输送铺设，减少单次运输金属粉的量，从而减少运输金属粉所需的能量，节约能源。
4.但是，目前所使用的slm金属打印机还存在以下问题：
5.1、须要设置铺粉装置和刮粉装置等复杂机构部件；
6.2、无法满足一些旋转部件的加工对称等的要求；
7.3、无法保证打印加工产品的质量，打印中的工件温度应力不受控，容易造成应力集中等缺陷。
8.4、现有的部分基轴式slm金属打印机用的基轴驱动装置结构简单，无法实现基轴的转动和上下移动，进而无法满足实际使用中的更多需求，产品的体验感较差，实用性有待提高。有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种可以有效解决上述问题的基轴式slm金属打印机用的基轴驱动装置。
9.基于上述情况，本实用新型提出了一种基轴式slm金属打印机，可有效解决以上问题。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的在于提供一种基轴式slm金属打印机。本实用新型的基轴式slm金属打印机结构简单，使用方便，省去了铺粉装置和刮粉装置等复杂构件，在现有成熟的slm原理上，采用长条形的基轴作为打印基台，工件的成型是从内向外，每一层都在同一半径上，激光扫描只在轴向选择性进行，工件在同一半径时打印一条线后旋转一条线宽度对应的角度，完成同一半径的整圈打印后下沉一个切片厚度，继续重复上述过程，完成整个工件的制造；很好地满足了一些旋转部件的加工对称等的要求，保证了打印加工产品的质量，打印中的工件温度应力受控。
11.本实用新型通过下述技术方案实现：
12.一种基轴式slm金属打印机，包括机架；
13.所述机架的中部设置有粉缸；
14.所述粉缸呈圆柱体状，其延伸方向与水平面平行；
15.所述粉缸内设置有基轴驱动装置；
16.所述基轴驱动装置两侧的安装板分别与粉缸的内侧上表面可拆卸固定连接；
17.所述基轴驱动装置用于驱动基轴进行转动和/或上下移动；
18.所述基轴的延伸方向与所述粉缸的延伸方向相同；
19.所述粉缸位于所述基轴上方的位置对应设置有长条形开口，所述长条形开口延伸方向的两侧均连接有夹缝片，两所述夹缝片之间形成缝隙；
20.所述机架顶部且位于所述缝隙正上方的位置设置有激光器；
21.所述缝隙下方一侧设置有刮粉滚筒，所述刮粉滚筒与粉缸的内侧壁可拆卸固定连接；
22.所述粉缸内还设置有用于往所述基轴与所述刮粉滚筒之间补充金属粉末的补粉机构。
23.进一步的：所述基轴驱动装置，包括两个安装板，两个所述安装板的底部均固定安装有壳体，其中一个所述壳体的内部固定安装有第一蜗杆和两个第一导向杆，两个所述第一导向杆的外表面均套设有凸形块，两个所述凸形块之间转动安装有第二蜗杆，其中一个所述凸形块的侧壁固定安装有底板，所述底板的顶部固定安装有电机，其中另一个所述壳体的内部固定安装有第二导向杆，所述第二导向杆的外表面套设有移动块，所述移动块的侧壁通过轴承转动安装有支杆，所述第二蜗杆和支杆的外表面均套设有套块，所述第二蜗杆和支杆的相对一侧均开设有放置槽，所述放置槽的内部设置有限位组件，两个所述限位组件之间设置有基轴。
24.进一步的：所述粉缸外侧设置有用于给所述粉缸加热的加热器。
25.进一步的：所述第二蜗杆与第一蜗杆传动连接，所述第二蜗杆与电机的输出轴固定连接。
26.进一步的：两个所述壳体的相对一侧均开设有滑槽，所述壳体的内部对称开设有导向槽，两个所述导向槽均与滑槽对应接通，两个所述导向槽之间卡接有弹性膜，所述弹性膜的一端与滑槽的槽壁固定连接，所述弹性膜的另一端与套块的表面固定连接。
27.进一步的：两个所述安装板的表面均贯穿开设有若干个限位孔。
28.进一步的：所述基轴的两侧侧壁均开设有方形槽，所述限位组件通过方形槽与基
轴对应卡接。
29.进一步的：所述限位组件包括挡片，所述挡片的一侧固定安装有矩形卡块，所述挡片的另一侧固定安装有若干个弹簧。
30.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
31.本实用新型的基轴式slm金属打印机结构简单，使用方便，省去了铺粉装置和刮粉装置等复杂构件，在现有成熟的slm原理上，采用长条形的基轴作为打印基台，工件的成型是从内向外，每一层都在同一半径上，激光扫描只在轴向选择性进行，工件在同一半径时打印一条线后旋转一条线宽度对应的角度，完成同一半径的整圈打印后下沉一个切片厚度，继续重复上述过程，完成整个工件的制造；很好地满足了一些旋转部件的加工对称等的要求，保证了打印加工产品的质量，打印中的工件温度应力受控。
32.打印时，将粉缸一次性充满(或至少充值没过基轴直径的1/3以上)，基轴在旋转件(工件)"生长"成型过程中在金属粉中旋转下沉；工件"生长"成型过程中是轴向一条线一条线沿圆弧拼接成弧面，但是，"线"是没有宽度的，实际上是一条条"窄"面的拼接，窄面的宽度就是slm熔池的直径，实际上圆弧面的生成是用多边形去拼接圆弧；
33.因为粉的流动性，基轴下沉过程中粉会自动填充因凝固而出现的空隙。由于基轴在旋转，也会搅动粉缸里的粉，有助于填充空隙。
34.因为成长中的结构件被金属粉包围，可以通过加温粉缸保持结构件的温度场受控，使相关的温度应力受控。
35.本实用新型所述基轴驱动装置通过第一蜗杆、第二蜗杆、凸形块和第一导向杆等之间的配合，既实现了基轴的快速转动，也实现了基轴的上下往复移动，进而可以更好的配合打印加工，满足了实际使用中的更多需求。
36.1、与现有技术相比，通过第一蜗杆、第二蜗杆、凸形块和第一导向杆等之间的配合，既实现了基轴的快速转动，也实现了基轴的上下往复移动，进而可以更好的配合打印加工，满足了实际使用中的更多需求，实用性更高。
37.2、与现有技术相比，通过放置槽、限位组件和方形槽等之间的配合，实现了基轴的快速安装和拆卸，进而为后期基轴的检修和更换提供了很大便利，同时操作简单省时省力，产品的体验感更好，适用性更强。
附图说明
38.图1为本实用新型的结构示意图(省略了工件)；
39.图2为本实用新型图1中c处的局部放大图(省略了工件)；
40.图3为本实用新型图1中h
‑
h处的截面结构示意图(未省略工件)；
41.图4为本实用新型所述基轴驱动装置的整体结构示意图；
42.图5为本实用新型所述基轴驱动装置的滑槽、导向槽和弹性膜俯视图；
43.图6为本实用新型所述基轴驱动装置的限位组件结构示意图。
44.图中：4141、工件；5、机架；400、基轴驱动装置；7、粉缸；8、夹缝片；81、缝隙；6、激光器；；61、激光扫描范围；；9、刮粉滚筒；10、补粉机构；82、长条形开口；
45.41、安装板；42、壳体；43、第一蜗杆；44、第一导向杆；45、凸形块；46、第二蜗杆；47、底板；48、电机；49、第二导向杆；410、移动块；411、支杆；412、套块；413、弹性膜；414、基轴；
415、滑槽；416、限位孔；417、放置槽；418、限位组件；419、方形槽；420、导向槽；41801、挡片；41802、矩形卡块；41803、弹簧。
具体实施方式
46.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
47.实施例1：
48.如图1至6所示，一种基轴式slm金属打印机，包括机架；
49.所述机架的中部设置有粉缸；
50.所述粉缸呈圆柱体状，其延伸方向与水平面平行；
51.所述粉缸内设置有基轴驱动装置；
52.所述基轴驱动装置两侧的安装板分别与粉缸的内侧上表面可拆卸固定连接；
53.所述基轴驱动装置用于驱动基轴进行转动和/或上下移动；
54.所述基轴的延伸方向与所述粉缸的延伸方向相同；
55.所述粉缸位于所述基轴上方的位置对应设置有长条形开口，所述长条形开口延伸方向的两侧均连接有夹缝片，两所述夹缝片之间形成缝隙；
56.所述机架顶部且位于所述缝隙正上方的位置设置有激光器；
57.所述缝隙下方一侧设置有刮粉滚筒，所述刮粉滚筒与粉缸的内侧壁可拆卸固定连接；
58.所述粉缸内还设置有用于往所述基轴与所述刮粉滚筒之间补充金属粉末的补粉机构。
59.实施例2：
60.如图1至6所示，一种基轴式slm金属打印机，包括机架；
61.所述机架的中部设置有粉缸；
62.所述粉缸呈圆柱体状，优选为圆柱体，其延伸方向(轴线方向)与水平面平行；
63.所述粉缸内设置有基轴驱动装置；
64.所述基轴驱动装置两侧的安装板分别与粉缸的内侧上表面可拆卸固定连接；
65.所述基轴驱动装置用于驱动基轴进行转动和/或上下移动；
66.所述基轴的延伸方向与所述粉缸的延伸方向相同；
67.该基轴用作打印基台，在其表面进行打印，得到旋转的工件。
68.所述粉缸位于所述基轴上方的位置对应设置有长条形开口，所述长条形开口延伸方向的两侧均连接有夹缝片，两所述夹缝片之间形成缝隙；
69.所述机架顶部且位于所述缝隙正上方的位置设置有激光器；
70.所述缝隙下方一侧设置有刮粉滚筒，所述刮粉滚筒与粉缸的内侧壁可拆卸固定连接；
71.所述粉缸内还设置有用于往所述基轴与所述刮粉滚筒之间补充金属粉末的补粉
机构。
72.所述粉缸外侧设置有用于给所述粉缸加热的加热器。
73.如图4
‑
6所示，本实用新型所述基轴驱动装置包括两个安装板，两个安装板的底部均固定安装有壳体，其中一个壳体的内部固定安装有第一蜗杆和两个第一导向杆，两个第一导向杆的外表面均套设有凸形块，两个凸形块之间转动安装有第二蜗杆，第二蜗杆与电机的输出轴固定连接，第二蜗杆与第一蜗杆传动连接，其中一个凸形块的侧壁固定安装有底板，底板的顶部固定安装有电机，其中另一个壳体的内部固定安装有第二导向杆，第二导向杆的外表面套设有移动块，移动块的侧壁通过轴承转动安装有支杆，第二蜗杆和支杆的外表面均套设有套块，第二蜗杆和支杆的相对一侧均开设有放置槽，放置槽的内部设置有限位组件，两个限位组件之间设置有基轴。其中，电机具有正反转的功能；使用时启动电机，在第二蜗杆、支杆、放置槽和限位组件等结构的配合下，带动第二蜗杆和基轴开始转动，在第一蜗杆、第一导向杆、凸形块和底板等结构的配合下，还实现了电机、第二蜗杆和基轴的上下往复移动，进而可以更好的配合打印加工，满足了实际使用中的更多需求。
74.具体的，两个壳体的相对一侧均开设有滑槽，壳体的内部对称开设有导向槽，两个导向槽均与滑槽对应接通，两个导向槽之间卡接有弹性膜，弹性膜的一端与滑槽的槽壁固定连接，弹性膜的另一端与套块的表面固定连接。当第二蜗杆发生移动时，套块也同步移动，在滑槽、导向槽和弹性膜等结构的配合下，可以实现对壳体内部的有效密封，进而大大减少金属粉末进入其中的可能性，保证了加工的顺利进行。
75.具体的，两个安装板的表面均贯穿开设有若干个限位孔。通过安装板、限位孔和螺栓等结构的配合，便于快速的将本装置与外部设备固定连接。
76.具体的，基轴的两侧侧壁均开设有方形槽，限位组件通过方形槽与基轴对应卡接。限位组件包括挡片，挡片的一侧固定安装有矩形卡块，挡片的另一侧固定安装有若干个弹簧。使用时通过方形槽、矩形卡块和弹簧等结构的配合，可以实现对基轴的有效限位，同时配合放置槽和弹簧等结构还可以实现基轴的快速拆卸，进而为后期基轴的检修和更换提供了很大便利，整体操作更加简单和省时省力。
77.本实用新型所述基轴驱动装置的具体工作原理及使用方法为：
78.使用时首先启动电机，在第二蜗杆、支杆、放置槽和限位组件等结构的配合下，带动第二蜗杆和基轴开始转动，在第一蜗杆、第一导向杆、凸形块和底板等结构的配合下，还实现了电机、第二蜗杆和基轴的上下往复移动，进而可以更好的配合打印加工；当第二蜗杆发生移动时，套块也同步移动，在滑槽、导向槽和弹性膜等结构的配合下，可以实现对壳体内部的有效密封，进而大大减少金属粉末进入其中的可能性，保证了加工的顺利进行；而通过方形槽、矩形卡块和弹簧等结构的配合，可以实现对基轴的有效限位，同时配合放置槽和弹簧等结构还可以实现基轴的快速拆卸，进而为后期基轴的检修和更换提供了很大便利，整体操作更加简单和省时省力，产品的体验感更好，实用性更高。
79.本实用新型一个实施例的工作原理/使用方法如下：
80.一种基轴式slm金属打印机，使用时，基轴在基轴驱动装置的带动下，转动并周期性下降，最终(最远/低)到粉缸轴线的位置(或称中心位置)；
81.在实际应用中，粉缸的(直径)大小根据旋转的工件大小进行选择，对于本领域技术人员来说均是可以理解的。
82.打印前，将粉缸内充满金属粉末，或至少充值没过基轴直径的1/3以上；
83.基轴转动过程中即自行粘附金属粉末在打印中的工件表面，刮粉滚筒作为刮粉装置，省去了铺粉装置和刮粉装置，刮粉滚筒与基轴表面之间的距离即为单位打印厚度；作为补充，采用补粉机构进行金属粉末的补充，以便金属粉末减少后，解决导致打印中的工件表面金属粉末不均匀、不平整、不严实等问题；
84.激光源发出的激光穿过夹缝，对打印中的工件表面逐步进行激光烧结(打印)。
85.依据本实用新型的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本实用新型的基轴式slm金属打印机，并且能够产生本实用新型所记载的积极效果。
86.如无特殊说明，本实用新型中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本实用新型中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
87.除非另有明确的规定和限定，本实用新型中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
88.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。