一种激光烧结3D打印机的制作方法

【技术领域】

本发明涉及增材制造领域，具体涉及一种激光烧结3d打印机。

背景技术：

随着3d打印技术的发展，对激光烧结技术的研究越来越深入。激光烧结加工零件的过程是供粉铺粉装置将一定量的粉末铺在工作台上，再由刮平器将粉末刮平，随后激光头对当层粉末进行烧结，加工完成之后，再由供粉铺粉装置铺粉，继续刮平，重复这一过程，将得到需要的零件。

在3d打印技术中，尤其在激光烧结技术中，对成型室的密封条件要求很高，目前的技术大多集中在研究如何利用外部条件来实现成型室的密封状态，如在成型室外部设置真空泵，利用真空来实现密封；或是如何设计一种更好的密封零件或材料来实现工作台与成型缸壁之间的密封，但上述现有的技术都不能达到比较理想的密封效果，有的还因为磨损而使密封效果越来越差，导致由于需要经常更换密封件而带来一系列维修问题，更为重要的是，导致成型零件的质量不满足要求；除此之外，目前的这些技术并不能解决清洗问题，当需要在同一个成型缸内打印多种粉末时，对成型缸的清洗就比较重要。

现有的铺粉装置，有定量铺粉和不定量铺粉，定量铺粉可在打印过程中节省材料，打印完成后的粉末回收中节省人力物力。现有的定量铺粉有机械定量和电动定量，机械定量的定量方式只适用于一种材料的3d打印机，不适用不同材料，不同量的铺粉；电动定量可以适用不同的材料，不同量的定量，但是结构复杂，设备要求高。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供一种激光烧结3d打印机。

本发明提供了一种可解决密封问题的可伸缩式成型缸，由于工作台与成型缸之间为无缝连接，可很好的解决清洗问题。同时，本发明还提供了一种定量铺粉装置，实现粉末的定量供给，防止多余打印粉末堆积，设备简洁，成本低。

本发明的具体技术方案为：

本发明包括成型缸、工作台滚珠丝杠副和铺粉装置，还包括用于安装所述成型缸的机架，所述成型缸置于机架中，所述成型缸包括上缸体、下缸体和伸缩结构，上缸体固定连接在机架的上部，下缸体通过竖直滚珠丝杠副和机架底部活动连接，所述上缸体和下缸体通过伸缩结构连接，上缸体和下缸体通过伸缩结构构成密闭空腔。所述工作台位于下缸体内部，且与下缸体固定连接。

所述机架的底部相对的两侧设置有稳固导轨，所述下缸体外壁和稳固导轨相对应的位置固定设置有滑块，滑块和稳固导轨滑动连接在滑块和稳固导轨的配合下，下缸体沿稳固导轨上下运动。

所述铺粉装置包括水平滚珠丝杠副、连接柱、供粉槽、铺粉辊和刮平板，所述连接柱为四个，所述连接柱的顶端两两对应的固定安装在上缸体的内部顶端，所述连接柱的底端固定安装有丝杠轴承支撑座，所述丝杠轴承支撑座上安装有丝杠轴承。所述水平滚珠丝杠副为两副，在水平面上相互平行安装。所述水平滚珠丝杠副的滚珠丝杠的安装在所述滚珠丝杠轴承中。所述滚珠丝杠的一端通过联轴器连接一个直流减速电机，所述直流减速电机通过电机安装座和丝杠轴承支撑座固定连接，所述滚珠丝杠上安装有丝杠螺母。

所述供粉槽的底部成圆弧状，弧顶向上，所述供粉槽的圆弧状底部沿供粉槽轴向方向上开有漏粉口；所述供粉槽的两端均固定连接有支撑板，所述支撑板远离供粉槽的一端和所述滚珠丝杠副上的丝杠螺母固定连接。

所述铺粉辊设置在所述供粉槽的底部，所述铺粉辊的两端设置有滚动转轴，所述支撑板的底部固定设置有转轴支撑件，所述滚动转轴通过转轴支撑件和支撑板转动连接。所述铺粉辊的直径和所述供粉槽的圆弧状底部的直径相同，在转轴支撑件的作用下，铺粉辊和供粉槽的底部吻合，二者密封连接。所述铺粉辊沿轴向方向上开有与所述漏粉口对应的铺粉通道。所述支撑板的上部安装有铺粉电机，所述铺粉辊一端的滚动转轴通过带轮组件和铺粉电机连接，在铺粉电机的带动下，滚动转轴带动铺粉辊转动。

所述供粉槽两端的支撑板底部的两侧均安装有刮平板卡槽，每一侧刮平板卡槽的槽口向对，所述刮平板卡槽中安装有刮平板，刮平板卡槽和刮平板设置在铺粉辊的两侧。

在成型缸中，所述连接柱的长度使伸缩结构未伸展的情况下，所述刮平板靠近打印平台一层粉末的距离。

作为改进，所述供粉槽的圆弧状底部和铺粉辊之间安装有密封垫。

实际使用时：在打印工作开始前，伸缩结构未伸展，铺粉装置在打印平台上铺粉刮平，激光头打印，完成一层打印后，滚珠丝杠带动下缸体下降一层，伸缩结构拉伸，铺粉装置再次铺粉，激光头再次打印，重复上述过程，直至完成打印。

本发明的有益效果是：

本发明公开的3d打印机，利用整个缸体得升降代替原有的打印平台的升降，减少了打印平台和缸体得配合，同时利用整个缸体代替打印室，与现有技术相比本发明具有密封简单、清洗方便等特点。所用铺粉刮平装置结构简单，可同时实现定量供粉与防止多余打印粉末堆积。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明的具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域的技术人员来说在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图得到其他附图。

图1为本发明的正视图的剖视图。

图2为本发明的铺粉装置附视图。

图3为本发明的部分放大图。

图4为本发明的铺粉装置部分放大图。

图5为本发明的铺粉装置部分放大图。

图6为本发明的铺粉装置垂直轴向剖视图。

图中数字所表示的相应部件名称：

1、机架2、成型缸2-1、上缸体2-2、下缸体2-3、伸缩结构3、竖直滚珠丝杠副4、稳固导轨4-1、滑块5、工作台6、连接柱7、滚珠丝7-1、滚珠丝杠7-2、滚珠丝杠8、丝杠轴承支撑座8-1、丝杠轴承支撑座8-2、丝杠轴承支撑座8-3、丝杠轴承支撑座8-4、丝杠轴承支撑座9、铺粉装置9-1、供粉槽9-11、漏粉口9-2、铺粉辊9-21、铺粉通道9-3、铺粉电机9-4a、支撑板9-4b、支撑板9-5、滚动转轴9-5a、滚动转轴9-5b、滚动转轴9-6、转轴支撑件9-6a、转轴支撑件9-6b、转轴支撑件9-7、带轮组件9-8、刮平板9-8a、刮平板9-8b、刮平板9-9、刮平板卡槽9-9a、刮平板卡槽9-9b、刮平板卡槽9-9c、刮平板卡槽9-9d、刮平板卡槽10、直流减速电机11、联轴器12、电机安装座13、丝杠螺母14-1、丝杠轴承14-2、丝杠轴承14-3、丝杠轴承14-4、丝杠轴承

【具体实施方式】

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性的劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介连接，也可以是两个原件内部联通。对于本领域的普通技术人员来说，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：参照图1至图6

一种激光烧结3d打印机，包括机架1、成型缸2、激光头5和铺粉装置9，成型缸2安装在机架1中，成型缸2包括上缸体2-1和下缸体2-2。工作台(5)位于下缸体(2-2)内部，且与下缸体(2-2)固定连接。

上缸体2-1固定连接在机架1的上部，下缸体2-2通过竖直滚珠丝杠副3和机架1底部活动连接，下缸体2-2在竖直滚珠丝杠副3的带动下在机架1中做升降运动。上缸体2-1和下缸体2-2通过伸缩结构2-3连接，上缸体2-1和下缸体2-2通过伸缩结构2-3构成密闭空腔。机架的底部一侧设置有稳固导轨4，所述下缸体2-2和稳固导轨4相对应的位置固定设置有滑块4-1，滑块4-1和稳固导轨4滑动连接，在滑块4-1和稳固导轨4的配合下，下缸体2-2在升降运动时平稳运行。

铺粉装置9包括水平滚珠丝杠副、连接柱6、供粉槽9-1、铺粉辊9-2和刮平板9-8。连接柱6分别为连接柱6-1、连接柱6-2、连接柱6-3和连接柱6-4，所述连接柱(6)的顶端两两对应的固定安装在上缸体2-1的内部顶端。连接柱6-1的底端固定安装有丝杠轴承支撑座8-1，连接柱6-2的底端固定安装有丝杠轴承支撑座8-2，连接柱6-3的底端固定安装有丝杠轴承支撑座8-3，连接柱6-4的底端固定安装有丝杠轴承支撑座8-4。丝杠轴承支撑座8-1上安装有丝杠轴承14-1，丝杠轴承支撑座8-2上安装有丝杠轴承14-2，丝杠轴承支撑座8-3上安装有丝杠轴承14-3，丝杠轴承支撑座8-4上安装有丝杠轴承14-4。两副滚珠丝杠7，第一幅水平滚珠丝杠副的滚珠丝杠7-1的一端安装在滚珠丝杠轴承14-1中，另一端安装在相对的另一个滚珠丝杠轴承14-2中；第二幅水平滚珠丝杠副的滚珠丝杠7-2的一端安装在滚珠丝杠轴承14-4中，另一端安装在相对的另一个滚珠丝杠轴承14-3中。滚珠丝杠7-1的一端通过联轴器11-1连接直流减速电机10-1，直流减速电机10-1通过电机安装座12-1和丝杠轴承支撑座8-2固定连接；滚珠丝杠7-2的一端通过联轴器11-2连接直流减速电机10-2，直流减速电机10-2通过电机安装座12-2和丝杠轴承支撑座8-3固定连接，两副滚珠丝杠副平行安装在连接柱6的底端。滚珠丝杠7-1上安装有丝杠螺母13-1；滚珠丝杠7-2上安装有丝杠螺母13-2。丝杠螺母13-1和丝杠螺母13-2的之间安装有铺粉装置9，在相互平行的丝杠螺母13-1和丝杠螺母13-2的带动下，铺粉装置9可沿滚珠丝杠7-1和滚珠丝杠7-2在打印平台上水平移动。

铺粉装置9包括供粉槽9-1、铺粉辊9-2和刮平板9-8。供粉槽9-1的横截面为倒梯形，供粉槽9-1的底部为圆弧状，弧顶朝上。供粉槽9-1的两端安装有支撑板9-4a和支撑板9-4b，支撑板9-4a远离供粉槽9-1的一端和丝杠螺母13-1固定连接，支撑板9-4b远离供粉槽9-1的一端和丝杠螺母13-2固定连接。支撑板9-4b的上部安装有铺粉电机9-3，支撑板9-4a的底部安装有转轴支撑件9-6a，支撑板9-4b的底部安装有转轴支撑件9-5b；支撑板9-4a的底部一侧安装有刮平板卡槽9-9a，另一侧安装有刮平板卡槽9-9b，支撑板9-4b的底部一侧安装有刮平板卡槽9-9c，另一侧安装有刮平板卡槽9-9d。刮平板卡槽9-9a和刮平板卡槽9-9b的槽口向对，刮平板卡槽9-9c和刮平板卡槽9-9d的槽口向对，刮平板9-8a的一端安装在刮平板卡槽9-9a,另一端安装在刮平板卡槽9-9c中，刮平板9-8b的一端安装在刮平板卡槽9-9b中，另一端安装在刮平板卡槽9-9d中。供粉槽9-1的底部开有矩形漏粉口9-11。

刮平板9-8a可在刮平板卡槽9-9a和刮平板9-9c中上下移动,以调节平板9-8a的高度，刮平板9-8b可在刮平板卡槽9-9b和刮平板9-9d中上下移动,以调节平板9-8b的高度。

铺粉辊9-2的一端固定安装有滚动转轴9-5a，另一端安装有滚动转轴9-5b，滚动转轴9-5a安装在转轴支撑件9-6a中，和转轴支撑件9-6a转动连接，滚动转轴9-5b安装在转轴支撑件9-6b中，和转轴支撑件9-6b转动连接。滚动转轴9-5b伸出转轴支撑件9-6b的一端通过带轮组件9-7和铺粉电机9-3连接，铺粉电机9-3通过带轮组件9-7带动滚动转轴9-5a和滚动转轴9-5b转动，从而带动铺粉辊9-2转动。铺粉辊9-2上开有铺粉通道9-21，铺粉通道9-21从铺粉辊9-2的一侧柱面延伸到另一侧柱面。铺粉辊9-2的直径和供粉槽9-1圆弧状的底部的直径相同，在转动支撑件9-6a和转动支撑件9-6b的作用下铺粉辊9-2和供粉槽9-1的圆弧状底部密封连接，铺粉辊9-2可相对供粉槽9-2的底部转动。

在铺粉辊9-2相对供粉槽9-1的底部转动的过程中，铺粉通道9-21直接和漏粉口9-11相对，使得粉末从漏粉口9-11之间通过铺粉通道9-21铺粉，或者铺粉通道9-21的一部分和漏粉口9-11相对，改变漏粉口9-11开口大小，从而改变漏粉口9-11单位时间内的漏粉量。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于，供粉槽9-1的圆弧状底部和铺粉辊9-2之间安装有密封垫，其他结构及连接方式、工作方式均同实施例1。

上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制。本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示意的准确结构，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出的各种改变和变形，都应当视为属于本发明的保护范围。