金属熔化三维打印高刚度铺粉装置及其铺粉系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开金属熔化三维打印高刚度铺粉装置及其铺粉系统。该系统包括铺粉动力系统和铺粉机械系统。铺粉动力系统包括伺服电机、减速器和滚珠丝杠。减速器和伺服电机和滚珠丝杠连接。电机驱动减速器转动。减速器转动而带动滚珠丝杠转动。铺粉机械系统包括直线运动机械系统和压粉辊系统，直线运动机械系统包括直线导轨和驱动板。驱动板连接于滚珠丝杠且和直线导轨连接，在滚珠丝杠的驱动下沿着直线导轨运动。压粉辊系统包括压粉辊、轴承组件和两个支架。压粉辊的每端通过一个轴承组件连接于一个支架。每个支架连接于驱动板。由于压粉辊系统沿着直线导轨做直线运动且由压粉辊对粉层施加压力，所以，粉层不会凹凸不平。
【专利说明】金属熔化三维打印高刚度铺粉装置及其铺粉系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及铺粉装置，尤其涉及金属熔化三维打印高刚度铺粉装置及该装置的铺粉系统。
【背景技术】
[0002]金属熔化三维打印技术是将三维模型降为系列二维平面，然后利用金属粉末逐层堆积，自下而上“生长”成具有任意复杂结构的三维产品，该工艺可有效克服传统工艺难以加工的复杂结构及工艺复杂等缺陷，同时也大大改变了产品设计理念。如传统需分体制造的复杂产品现在可以实现整体一次性制造，这样可以大大改善产品性能。
[0003]金属熔化三维打印设备成型金属零件的关键指标主要包括致密度、精度与表面粗糙度，而铺粉质量将会对致密度和表面粗糙度产生非常重要的影响。所以说，铺粉装置是设备的核心部件。但是，现有的铺粉装置产生的铺粉平面存在凹凸不平的问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型解决的问题是铺粉装置的铺粉平面凹凸不平的问题。
[0005]为解决上述问题，本实用新型提供一种金属熔化三维打印高刚度铺粉系统，该铺粉系统包括铺粉动力系统和铺粉机械系统，其中，所述铺粉动力系统包括伺服电机、减速器和滚珠丝杠，该减速器和伺服电机和滚珠丝杠连接，电机驱动减速器转动，减速器转动而带动滚珠丝杠转动；所述铺粉机械系统包括直线运动机械系统和压粉辊系统，其中，所述直线运动机械系统包括直线导轨和驱动板，该驱动板连接于所述滚珠丝杠且和直线导轨连接，在滚珠丝杠的驱动下沿着直线导轨运动；所述压粉辊系统包括压粉辊、轴承组件和两个支架，压粉辊的每端通过一个轴承组件连接于一个支架，每个所述支架连接于所述驱动板。
[0006]在进一步方案中，所述直线导轨有两根且平行设置于驱动板的相对两端。
[0007]在进一步方案中，每个所述轴承组件包括用于固定轴承内圈一侧的挡圈、用于轴承内圈另一侧的内压紧螺母和用于固定轴承外圈的外压紧螺母。
[0008]在进一步方案中，所述系统还包括由连接臂和位于该连接臂相对两端的支撑臂构成的连接板，支撑臂和连接臂呈U形，所述每个所述支架连接于所述驱动板具体是每个支架连接于一个支撑臂，连接臂连接于所述驱动板。
[0009]本实用新型还公开金属熔化三维打印高刚度铺粉装置，该装置包括供粉系统、成型系统和前述任何一种金属熔化三维打印高刚度铺粉系统，该铺粉系统的伺服电机带动减速器转动而带动滚珠丝杠转动；滚珠丝杠转动而带动连接于驱动板上的铺粉机械系统沿着直线导轨运动，铺粉机械系统的压粉辊对供粉系统提供的粉末平铺至成型系统中。
[0010]在进一步方案中，所述装置包括装置底座、安装于装置底座的装置下支撑和安装于装置下支撑的装置上支撑；所述供粉系统包括伺服电机、减速器、第一减速齿轮、第二减速齿轮、供粉齿轮、左轴承座组件、供粉滚珠丝杠、供粉支撑套筒、设置于该供粉支撑套筒顶部的供粉活塞和安装于所述装置上支撑且容纳所述供粉活塞的供粉缸；所述伺服电机连接于所述减速器；所述第一减速齿轮连接于减速器，第一减速齿轮和第二减速齿轮啮合，第二减速齿轮通过齿轮支撑座安装于装置底座且和供粉齿轮啮合，所述左轴承座组件安装于装置下支撑，供粉滚珠丝杠的一端部连接于所述供粉齿轮且穿过所述左轴承座组件而通过螺纹连接于所述供粉支撑套筒，供粉支撑套筒伸入所述供粉缸；所述伺服电机转动带动减速器转动，减速器转动而带动所述供粉齿轮转动，供粉齿轮转动而带动所述滚珠丝杠转动，滚珠丝杠转动而推动所述供粉套筒向上运动，供粉套筒向上运动而带动所述供粉活塞在供粉缸内向上运动而供粉。
[0011]在进一步方案中，所述成型系统包括成型齿轮、右轴承座组件、成型滚珠丝杠、成型支撑套筒、成型缸和成型活塞，其中，所述成型齿轮与第二减速齿轮啮合，右轴承座组件安装于装置下支撑，成型滚珠丝杠的一端部连接于成型齿轮并穿过右轴承座组件而通过螺纹连接于所述成型支撑套筒，所述成型支撑套筒伸入所述成型缸，所述成型缸安装于装置上支撑，所述成型活塞位于成型缸内且连接于所述成型支撑套筒的顶部；所述伺服电机转动带动成型齿轮转动，成型齿轮转动带动成型滚珠丝杠转动，成型滚珠丝杠转动带动成型支撑套筒向下运动，成型支撑套筒向下运动而带动成型活塞向下运动。
[0012]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0013]由于本实用新型的铺粉机械系统包括直线运动机械系统和压粉辊系统，压粉辊系统沿着直线导轨做直线运动且由压粉辊对粉层施加压力，所以，粉层不会凹凸不平，可以实现粉末对激光的稳定吸收，降低粉末熔化效果的差异性，提高金属熔化三维打印成型构件的成型质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型金属熔化三维打印高刚度铺粉装置的结构示意图；
[0015]图2是图1所述的铺粉装置的铺粉系统的结构示意图；
[0016]图3是图2所述的铺粉系统的铺粉动力系统的结构示意图；
[0017]图4a和图4b是图2所示的铺粉系统的铺粉机械系统的俯视图和左视图；
[0018]图5是图2所示的铺粉系统的压粉辊系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
[0020]请参阅图1，本实用新型金属熔化三维打印高刚度铺粉装置包括装置底座5、装置下支撑9、装置上支撑14、供粉系统、成型系统和铺粉系统19。所述供粉系统包括伺服电机
2、减速器1、第一减速齿轮3、第二减速齿轮6、供粉齿轮7、左轴承座组件8、供粉滚珠丝杠10、供粉支撑套筒11、设置于该供粉支撑套筒11顶部的供粉活塞12和安装于所述装置上支撑14且容纳所述供粉活塞12的供粉缸41。所述伺服电机2连接于所述减速器I。所述第一减速齿轮3连接于减速器1，第一减速齿轮3和第二减速齿轮6啮合。第二减速齿轮6通过齿轮支撑座4安装于装置底座5且和供粉齿轮7啮合。所述左轴承座组件8安装于装置下支撑9。供粉滚珠丝杠10的一端部连接于所述供粉齿轮7且穿过所述左轴承座组件8而通过螺纹连接于所述供粉支撑套筒11。供粉支撑套筒11伸入所述供粉缸41。为了防止供粉支撑套筒11旋转，将插销13安装于装置上支撑14上，并且插入所述供粉支撑套筒11的槽内。
[0021]请继续参阅图1，所述成型系统包括成型齿轮16、右轴承座组件15、成型滚珠丝杠17、成型支撑套筒18、成型缸42和成型活塞40。所述成型齿轮16与第二减速齿轮3啮合。右轴承座组件15安装于装置下支撑9。成型滚珠丝杠17的一端部连接于成型齿轮16并穿过右轴承座组件15而通过螺纹连接于所述成型支撑套筒18。所述成型支撑套筒18伸入所述成型缸42，所述成型缸42安装于装置上支撑14，所述成型活塞40位于成型缸42内且连接于所述成型支撑套筒18的顶部。
[0022]请参阅图1至图5,所述铺粉系统19包括铺粉动力系统20和铺粉机械系统21,如图2所示。所述铺粉动力系统20包括伺服电机24、减速器23、用于承载减速器23的减速器支撑板22、联轴器27、第一轴承座25、第二轴承座28和滚珠丝杠26。该减速器23和伺服电机24和滚珠丝杠26连接，具体的，滚珠丝杆26通过联轴器27连接于所述减速器23且安装于第一轴承座25和第二轴承座28，如图3所示。所述铺粉机械系统21包括直线运动机械系统和压粉辊系统，其中，所述直线运动机械系统包括直线导轨29和驱动板32，该驱动板32连接于所述滚珠丝杠26且和直线导轨29连接，在滚珠丝杠26的驱动下沿着直线导轨29运动，如图3、图4a和图4b所示。在本实施方式中，直线导轨29有两根且平行设置于驱动板32的相对两端。所述压粉辊系统包括压粉辊34、轴承组件和两个支架36。压粉辊34的每端通过一个轴承组件连接于一个支架36，具体的，每个所述轴承组件包括用于固定轴承35内圈一侧的挡圈37、用于轴承35内圈另一侧的内压紧螺母38和用于固定轴承35外圈的外压紧螺母39。每个所述支架36连接于所述驱动板32，在本实施方式中，所述系统还包括由连接臂和位于该连接臂相对两端的支撑臂构成的连接板33，支撑臂和连接臂呈U形，每个支架36连接于一个支撑臂，连接臂连接于所述驱动板32而使得支架36连接于驱动板32。
[0023]请参阅图1至图5，本实用新型的工作过程简述如下:
[0024]步骤一:将供粉缸41用金属粉末填满，如图1所示；
[0025]步骤二:伺服电机2通过减速器1驱动第一减速齿轮3转动；
[0026]步骤三:第一减速齿轮3带动第二减速齿轮6转动，第二减速齿轮6带动供粉齿轮7转动，供粉齿轮7驱动供粉滚珠丝杠10向上运动，由于供粉支撑套筒11下端与供粉滚珠丝杠10连接，供粉支撑套筒11上端与供粉活塞12连接，这样，供粉丝杠10转动会带动供粉支撑套筒11向上运动，供粉支撑套筒11向上运动而使得供粉活塞12向上运动，从而，供粉活塞12将供粉缸41内的粉末推出供粉缸41而实现供粉；
[0027]步骤四:步骤三开始工作的同时，第一减速齿轮3驱动成型齿轮16，成型齿轮驱动16驱动成型滚珠丝杠17转动，由于成型支撑套筒18下端与成型滚珠丝杠17连接以及成型支撑套筒18上端与成型活塞40连接，这样，成型滚珠丝杠17转动将带动成型支撑套筒18向下运动，成型支撑套筒18向下运动而带动成型活塞40向下运动，由此，运动实现成型构件的向下运动；
[0028]步骤五:在步骤三完成后，供粉系统向工作平台提供了一定厚度的粉层；通过铺粉系统19将粉末平铺到成型系统中；铺粉系统的工作过程如下:
[0029]在有一定厚度的粉层后，伺服电机24转动而使得滚珠丝杠26转动，滚珠丝杠26转动而使得驱动板32沿着直线导轨29直线运动，由于铺粉机械系统21安装于驱动板32上，将使得铺粉机械系统21沿着直线导轨29直线运动，在沿着直线导轨29运动过程中，压粉辊34压紧粉层并绕着轴承35转动，比如，铺粉机械系统21从图4a的图面的左侧运动至右侧而将粉末平铺至成型系统中。
[0030]综上所述，由于本实用新型的铺粉机械系统包括直线运动机械系统和压粉辊系统，压粉辊系统沿着直线导轨做直线运动且由压粉辊对粉层施加压力，所以，粉层不会凹凸不平，可以实现粉末对激光的稳定吸收，降低粉末熔化效果的差异性，提高金属熔化三维打印成型构件的成型质量。
【权利要求】
1.金属熔化三维打印高刚度铺粉系统，其特征是:该铺粉系统包括铺粉动力系统和铺粉机械系统，其中， 所述铺粉动力系统包括伺服电机、减速器和滚珠丝杠，该减速器和伺服电机和滚珠丝杠连接，电机驱动减速器转动，减速器转动而带动滚珠丝杠转动； 所述铺粉机械系统包括直线运动机械系统和压粉辊系统，其中，所述直线运动机械系统包括直线导轨和驱动板，该驱动板连接于所述滚珠丝杠且和直线导轨连接，在滚珠丝杠的驱动下沿着直线导轨运动；所述压粉辊系统包括压粉辊、轴承组件和两个支架，压粉辊的每端通过一个轴承组件连接于一个支架，每个所述支架连接于所述驱动板。
2.如权利要求1所述金属熔化三维打印高刚度铺粉系统，其特征是:所述直线导轨有两根且平行设置于驱动板的相对两端。
3.如权利要求1所述金属熔化三维打印高刚度铺粉系统，其特征是:每个所述轴承组件包括用于固定轴承内圈一侧的挡圈、用于轴承内圈另一侧的内压紧螺母和用于固定轴承外圈的外压紧螺母。
4.如权利要求1所述金属熔化三维打印高刚度铺粉系统，其特征是:所述系统还包括由连接臂和位于该连接臂相对两端的支撑臂构成的连接板，支撑臂和连接臂呈U形，所述每个所述支架连接于所述驱动板具体是每个支架连接于一个支撑臂，连接臂连接于所述驱动板。
5.金属熔化三维打印高刚度铺粉装置，该装置包括供粉系统和成型系统，其特征是:还包括权利要求1至4中任何一项所述的金属熔化三维打印高刚度铺粉系统，该铺粉系统的伺服电机带动减速器转动而带动滚珠丝杠转动；滚珠丝杠转动而带动连接于驱动板上的铺粉机械系统沿着直线导轨运动，铺粉机械系统的压粉辊对供粉系统提供的粉末平铺至成型系统中。
6.如权利要求5所述金属熔化三维打印高刚度铺粉装置，其特征是:所述装置包括装置底座、安装于装置底座的装置下支撑和安装于装置下支撑的装置上支撑； 所述供粉系统包括伺服电机、减速器、第一减速齿轮、第二减速齿轮、供粉齿轮、左轴承座组件、供粉滚珠丝杠、供粉支撑套筒、设置于该供粉支撑套筒顶部的供粉活塞和安装于所述装置上支撑且容纳所述供粉活塞的供粉缸； 所述伺服电机连接于所述减速器；所述第一减速齿轮连接于减速器，第一减速齿轮和第二减速齿轮啮合，第二减速齿轮通过齿轮支撑座安装于装置底座且和供粉齿轮啮合，所述左轴承座组件安装于装置下支撑，供粉滚珠丝杠的一端部连接于所述供粉齿轮且穿过所述左轴承座组件而通过螺纹连接于所述供粉支撑套筒，供粉支撑套筒伸入所述供粉缸； 所述伺服电机转动带动减速器转动，减速器转动而带动所述供粉齿轮转动，供粉齿轮转动而带动所述滚珠丝杠转动，滚珠丝杠转动而推动所述供粉支撑套筒向上运动，供粉支撑套筒向上运动而带动所述供粉活塞在供粉缸内向上运动而供粉。
7.如权利要求6所述金属熔化三维打印高刚度铺粉装置，其特征是:所述成型系统包括成型齿轮、右轴承座组件、成型滚珠丝杠、成型支撑套筒、成型缸和成型活塞，其中， 所述成型齿轮与第二减速齿轮啮合，右轴承座组件安装于装置下支撑，成型滚珠丝杠的一端部连接于成型齿轮并穿过右轴承座组件而通过螺纹连接于所述成型支撑套筒，所述成型支撑套筒伸入所述成型缸，所述成型缸安装于装置上支撑，所述成型活塞位于成型缸内且连接于所述成型支撑套筒的顶部； 所述伺服电机转动带动成型齿轮转动，成型齿轮转动带动成型滚珠丝杠转动，成型滚珠丝杠转动带动成型支撑套筒向下运动，成型支撑套筒向下运动而带动成型活塞向下运动。
【文档编号】B22F3/105GK204035563SQ201420127405
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】王联凤, 朱小刚, 刘杰, 乔凤斌, 郭立杰 申请人:上海航天设备制造总厂