一种应用于3D打印机的可调悬臂式刮料装置的制作方法

本发明属于3d打印设备技术领域，尤其涉及一种应用于3d打印机的可调悬臂式刮料装置。

背景技术：

光固化3d打印常用成型方式为基于分层制造原理，对光敏材料进行层层固化，叠加成型。光固化成型所需要的浆料通常是盛在底部可透光的旋转料盒内，成像光源位于料盒下方，其成型固化面正好位于旋转料盒底部光学玻璃之上，因此刮料机构位于光学玻璃之上进行刮料，实现浆料的平铺。不同成型材料的最佳固化层厚不同，但是现阶段对铺料层厚的精确控制方法较少，一些控制调整方式保持性较差且调整方式复杂、精度不高。所以在光固化3d打印过程中常常因为层铺不均匀、铺料厚度不精确导致打印产品的精度和结构性能较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种应用于3d打印机的可调悬臂式刮料装置，解决在3d打印过程中因打印材料不同、刮料装置不精确而导致固化层厚与均匀性无法保证的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，提供一种应用于3d打印机的可调悬臂式刮料装置，包括：螺旋微调装置及设置在所述螺旋微调装置上用于将浆料刮涂在光学玻璃上表面的刮刀；所述螺旋微调装置包括：悬臂安装支座及旋转螺母，所述刮刀安装在所述悬臂安装支座上；所述悬臂安装支座的座身上开设与所述旋转螺母相配合的细牙螺纹，所述旋转螺母套在所述悬臂安装支座的座身上，使得当转动所述旋转螺母时所述悬臂安装支座带动所述刮刀沿轴向移动。

在一些可选的实施例中，所述螺旋微调装置还包括：悬臂及伞状螺栓，所述刮刀通过所述悬臂安装在所述悬臂安装支座上；所述悬臂的安装端开设通孔，所述悬臂安装支座顶部开设螺栓孔，所述伞状螺栓将所述悬臂的安装端固定在所述悬臂安装支座的顶部；所述刮刀设置在所述悬臂的刮料端。

在一些可选的实施例中，所述悬臂的安装端的顶部开设平滑面，所述悬臂的平滑面与所述伞状螺栓的头部的底面相贴合。

在一些可选的实施例中，所述悬臂安装支座的顶面开设凹槽以形成第一v型靠面，所述第一v型靠面由第一平面及位于所述第一平面两侧的第一倾斜面组成；所述悬臂的安装端的底部设置与所述凹槽适配的凸起部以形成第二v型靠面，所述第二v型靠面由第二平面及位于所述第二平面两侧的第二倾斜面组成；当所述凸起部嵌置在所述凹槽内时，所述第一平面贴合于所述第二平面，所述第一倾斜面贴合于所述第二倾斜面。

在一些可选的实施例中，所述螺旋微调装置还包括：固定底座以及通过螺纹与所述固定底座连接的旋转螺母端盖；所述固定底座上开设圆角矩形通道，所述悬臂安装支座的底端设置与所述圆角矩形通道适配的圆角矩形凸台。

在一些可选的实施例中，所述悬臂的刮料端设置刀具安装面，所述刮刀通过螺钉固定在所述悬臂的刮料端的刀具安装面上。

在一些可选的实施例中，所述刮刀的材质为陶瓷材料。

本发明所带来的有益效果：螺旋微调装置各构件稳定配合，使刮刀在刮料过程中具备高稳定性、高精度，从而使每层刮料厚度均匀一致且层厚精确可控，提高成型产品精度与表面质量，改善结构性能，可解决在3d打印过程中材料不均匀或打印层厚不精确而导致的成型工件的成型效果不佳、精度较低等问题。

附图说明

图1是本发明应用于的3d打印机的结构示意图；

图2是本发明可调悬臂式刮料装置的结构示意图；

图3是本发明可调悬臂式刮料装置的爆炸结构示意图；

图4是本发明悬臂、悬臂安装支座与伞状螺栓的配合安装示意图；

图5是本发明主体结构的结构示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。

在一些说明性的实施例中，如图1所示，本发明所提出的可调悬臂式刮料装置作为刮料机构400应用于3d打印机。3d打印机包括：投影系统100、打印平台200、料盒300、主体结构500以及本发明的刮料机构400。

刮料机构400包括：刮刀406及螺旋微调装置。如图1、2、3所示，螺旋微调装置用于调整刮刀406与料盒300内的光学玻璃之间的距离，刮刀406设置在螺旋微调装置上，用于将浆料刮涂在光学玻璃的上表面。

螺旋微调装置包括：悬臂405、伞状螺栓404、悬臂安装支座403及旋转螺母402，刮刀406安装在悬臂安装支座403上且位于料盒300的打印腔内。悬臂安装支座403的座身上开设与旋转螺母402相配合的细牙螺纹413，旋转螺母402套在悬臂安装支座405的座身上。当转动旋转螺母402时，悬臂安装支座403沿其轴向移动，从而带动刮刀406沿悬臂安装支座403的轴向移动，从而实现刮刀406与光学玻璃之间距离的调整，通过调节螺旋微调装置，来实现刮料层厚的精准控制。优选的，可以在悬臂安装支座403上标有刻度尺寸线，使用者在进行刮刀高度调整时，实现调节高度可视化。

刮刀406通过悬臂405安装在悬臂安装支座403上。伞状螺栓404将悬臂405的安装端405a固定在悬臂安装支座403的顶部，刮刀406设置在悬臂405的刮料端405b，悬臂的刮料端405b伸入料盒的打印腔内，螺旋微调装置大部分位于料盒300之外，便于刮料且便于调整刮刀406的位置。

悬臂的安装端405a的顶部开设平滑面405c，伞状螺栓404的头部的底面为一平面，当伞状螺栓404将悬臂的安装端405a拧合在悬臂安装支座403顶端时，悬臂的平滑面405c与伞状螺栓404的头部的底面相贴合，使得连接的更加紧固、稳定。

如图4所示，悬臂安装支座403的顶面开设凹槽以形成第一v型靠面408，第一v型靠面408由第一平面408a及位于第一平面408a两侧的第一倾斜面408b组成。悬臂的安装端405a的底部设置与凹槽适配的凸起部410以形成第二v型靠面409，第二v型靠面409由第二平面409a及位于第二平面409a两侧的第二倾斜面409b组成。当伞状螺栓404将悬臂的安装端405a拧合在悬臂安装支座403顶端时，凸起部410嵌置在凹槽内，第一平面408a贴合于第二平面409a，第一倾斜面408b贴合于第二倾斜面409b。

悬臂405侧的机械靠面为三个正交平面，即指相互垂直的第二平面409a与两个第二倾斜面409b；悬臂安装支座403侧的机械靠面为三个正交平面，即指相互垂直的第一平面408a与两个第一倾斜面408b。伞状螺栓404通过面接触将悬臂405固定于悬臂安装支座403上，悬臂405与悬臂安装支座403之间依据两个机械靠面为面接触，三个正交平面使悬臂405具备高稳定性。

螺旋微调装置还包括：固定底座401以及通过螺纹与固定底座401连接的旋转螺母端盖407。固定底座401上开设圆角矩形通道411，悬臂安装支座403的底端设置与圆角矩形通道411适配的圆角矩形凸台412。旋转螺母端盖407将悬臂安装支座403与旋转螺母402的底部封盖在固定底座401内，固定底座401设置在主体结构500上，圆角矩形凸台412嵌置在圆角矩形通道411内，限制悬臂安装支座403的旋转自由度。旋转螺母端盖407与固定支座401配合后，可限定旋转螺母402的5个自由度，保留一个旋转自由度用以轴向微调。

悬臂的刮料端405b设置刀具安装面405d，刮刀406通过螺钉固定在悬臂刮料端的刀具安装面405d上，减少刀具安装变形。悬臂的刀具安装面405d为精加工平面，可减少因安装对陶瓷等材料刮刀的损坏。降低生产成本，提高刀具使用率。刮刀406的材质为陶瓷材料，具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。旋转螺母402如同滚珠丝杆中的滚珠，悬臂安装支座403如同滚珠丝杆中的丝杆，将回转运动转换为直线运动。

刮料机构400通过与旋转的料盒300配合使用对料盒300内浆料进行平铺，便于固化。刮料机构400刮料层厚可调并具备高稳定性，刮料机构400为悬臂式，通过机械靠面与悬臂安装底座403配合，具备高稳定性。通过螺旋调节，对刮料层厚进行调节，调节高度精准可控。

主体结构500，用以承载3d打印机所有系统及机构，如图5所示，具体包括：背板501、上板502及箱体503，上板502设置在箱体503顶部，背板501设置在上板502的上表面，背板501垂直于上板502。

背板501与上板502由铝材加工而成，重量轻。箱体503为钣金材质，用于承载电气元件以及为投影系统100提供充足的高度与空间，保持整体结构稳定性，减少打印过程中机械共振影响。

打印平台200通过线性导轨安装在背板501上，打印平台200通过线性导轨实现在背板501上的上下移动。打印平台200通过传动机构设置在主体结构500上，传动机构包括：丝杆504以及驱动丝杆转动的电机。当电机驱动丝杆504正转/翻转时，打印平台200沿线性导轨上下往复移动。打印平台200通过两组线性导轨与丝杆使自身沿线性导轨方向于料盒300的打印腔内进行往复运动，使固化后材料粘接在打印平台200底部叠加成型。打印平台200如同滚珠丝杆中的滚珠，将回转运动转换为直线运动。

背板501右侧设置光栅尺505，通过光栅尺505对打印平台200进行位置检测控制，保证打印层厚一致性。背板501左侧上下各有一个机械限位506，两个机械限位506中间安装有光电开关，辅助光栅尺505进行位置监测。保证打印机工作过程中具备高可靠性，防止打印平台200压坏料盒300底部的光学玻璃。

螺旋微调装置的固定底座401通过螺纹连接固定于上板502上，投影系统100设置在箱体503内。上板502开设圆形镂空槽507，料盒300设置在圆形镂空槽507内。投影系统100位于光学玻璃的下方，由下至上进行投影，随着打印平台200逐渐上升，刮料机构400完成刮料后，投影系统100发出的光束透过光学玻璃，将光学玻璃上表面的浆料逐层固化在打印平台200的打印台面上。

投影系统100通过数字式投影仪实现光束的照射。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。