一种高质量高精度3D金属粉末打印机的制作方法

本发明属于增材制造技术领域，特别是涉及一种高质量高精度3d金属粉末打印机。

背景技术：

目前，以3d金属粉末打印机为例，其在增材制造领域发展迅速，3d金属粉末打印机的适用范围已经遍及军工和民用领域。但是，传统的3d金属粉末打印机仍然存在一些不足之处，从而制约了3d金属粉末打印机的高质量高精度发展。

由于传统的3d金属粉末打印机普遍采用单激光器作为照射源，金属粉末熔化不充分，打印质量不能得到有效保证，难以同时完成不同种类金属粉末的混合打印，从而限制了3d金属粉末打印机的适用范围。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高质量高精度3d金属粉末打印机，配备了多个副激光器作为联合照射源，能够多方位的对金属粉末进行照射，可使金属粉末充分熔化，有效提高打印质量；本发明的储粉箱内配备有多间独立的储粉隔间，每间储粉隔间内的金属粉末种类各不相同，不同种类的金属粉末在输粉主管完成混合，以满足不同种类金属粉末的混合打印需要，有效提高了3d金属粉末打印机的适用范围。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高质量高精度3d金属粉末打印机，包括机身、储粉箱、三坐标移动机构、打印头机构及工作台；所述储粉箱位于机身侧部；所述工作台位于机身内部底端；所述三坐标移动机构位于机身内部，所述打印头机构安装在三坐标移动机构上，所述储粉箱通过输粉主管与打印头机构相连，储粉箱用于为打印头机构提供金属粉末。

所述三坐标移动机构包括x向导轨、y向横梁、y向滑座及z向伸缩式立柱；所述x向导轨的数量为两根，两根x向导轨平行且水平固装在机身内部上端，所述y向横梁安装在两根x向导轨之间，y向横梁与x向导轨相垂直；在所述y向横梁的两端分别安装有伺服行走轮，y向横梁通过伺服行走轮在x向导轨上进行移动；在所述y向横梁上开设有y向导轨，y向导轨与x向导轨相垂直；所述y向滑座位于y向导轨上，y向滑座上安装有伺服行走轮，y向滑座通过伺服行走轮在y向导轨上进行移动；所述z向伸缩式立柱竖直设置，z向伸缩式立柱顶端固连在y向滑座上，所述打印头机构安装在z向伸缩式立柱底端，通过z向伸缩式立柱对打印头机构的高度位置进行调整。

所述打印头机构包括打印头基体、主激光器、副激光器及喷粉管；所述打印头基体的顶端与z向伸缩式立柱的底端相连，所述主激光器位于打印头基体的底端；在所述主激光器周向的打印头基体均布若干喷粉管；在所述打印头基体上沿周向均布有若干副激光器安装架，每一个副激光器安装架上均设置有一个副激光器；所述副激光器安装架包括径向导杆及轴向伸缩杆，径向导杆水平固连在打印头基体上，所述轴向伸缩杆顶端连接在径向导杆上，轴向伸缩杆顶端安装有伺服行走轮，轴向伸缩杆通过伺服行走轮在径向导杆进行移动；所述副激光器通过电动关节与轴向伸缩杆底端相连，通过电动关节对副激光器的照射方向进行调整，通过轴向伸缩杆对副激光器的高度位置进行调整。

所述储粉箱内设有若干相互独立的储粉隔间，每个储粉隔间的金属粉末的种类各不相同，每个储粉隔间均连接有一根输粉支管，全部的输粉支管均汇接到输粉主管上，每个储粉隔间均配有一台金属粉末输送气泵，不同种类的金属粉末在输粉主管内进行混合。

所述喷粉管采用可更换式结构，根据金属粉末的属性和质量密度的不同，配备相应型号的喷粉管；所述喷粉管选用带加压功能的喷粉管，用于调整金属粉末的喷粉量和喷速。

本发明的有益效果：

本发明的高质量高精度3d金属粉末打印机，配备了多个副激光器作为联合照射源，能够多方位的对金属粉末进行照射，可使金属粉末充分熔化，有效提高打印质量；本发明的储粉箱内配备有多间独立的储粉隔间，每间储粉隔间内的金属粉末种类各不相同，不同种类的金属粉末在输粉主管完成混合，以满足不同种类金属粉末的混合打印需要，有效提高了3d金属粉末打印机的适用范围。

附图说明

图1为本发明的一种高质量高精度3d金属粉末打印机的结构示意图；

图2为本发明的打印头机构的结构示意图；

图中，1—机身，2—储粉箱，3—x向导轨，4—y向横梁，5—y向滑座，6—z向伸缩式立柱，7—输粉主管，8—工作台，9—打印头基体，10—主激光器，11—副激光器，12—喷粉管，13—径向导杆，14—轴向伸缩杆，15—电动关节，16—输粉支管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2所示，一种高质量高精度3d金属粉末打印机，包括机身1、储粉箱2、三坐标移动机构、打印头机构及工作台8；所述储粉箱2位于机身1侧部；所述工作台8位于机身1内部底端；所述三坐标移动机构位于机身1内部，所述打印头机构安装在三坐标移动机构上，所述储粉箱2通过输粉主管7与打印头机构相连，储粉箱2用于为打印头机构提供金属粉末。

所述三坐标移动机构包括x向导轨3、y向横梁4、y向滑座5及z向伸缩式立柱6；所述x向导轨3的数量为两根，两根x向导轨3平行且水平固装在机身1内部上端，所述y向横梁4安装在两根x向导轨3之间，y向横梁4与x向导轨3相垂直；在所述y向横梁4的两端分别安装有伺服行走轮，y向横梁4通过伺服行走轮在x向导轨3上进行移动；在所述y向横梁4上开设有y向导轨，y向导轨与x向导轨3相垂直；所述y向滑座5位于y向导轨上，y向滑座5上安装有伺服行走轮，y向滑座5通过伺服行走轮在y向导轨上进行移动；所述z向伸缩式立柱6竖直设置，z向伸缩式立柱6顶端固连在y向滑座5上，所述打印头机构安装在z向伸缩式立柱6底端，通过z向伸缩式立柱6对打印头机构的高度位置进行调整。

所述打印头机构包括打印头基体9、主激光器10、副激光器11及喷粉管12；所述打印头基体9的顶端与z向伸缩式立柱6的底端相连，所述主激光器10位于打印头基体9的底端；在所述主激光器10周向的打印头基体9均布若干喷粉管12；在所述打印头基体9上沿周向均布有若干副激光器安装架，每一个副激光器安装架上均设置有一个副激光器11；所述副激光器安装架包括径向导杆13及轴向伸缩杆14，径向导杆13水平固连在打印头基体9上，所述轴向伸缩杆14顶端连接在径向导杆13上，轴向伸缩杆14顶端安装有伺服行走轮，轴向伸缩杆14通过伺服行走轮在径向导杆13进行移动；所述副激光器11通过电动关节15与轴向伸缩杆14底端相连，通过电动关节15对副激光器11的照射方向进行调整，通过轴向伸缩杆14对副激光器11的高度位置进行调整。

所述储粉箱2内设有若干相互独立的储粉隔间，每个储粉隔间的金属粉末的种类各不相同，每个储粉隔间均连接有一根输粉支管16，全部的输粉支管16均汇接到输粉主管7上，每个储粉隔间均配有一台金属粉末输送气泵，不同种类的金属粉末在输粉主管7内进行混合。

所述喷粉管12采用可更换式结构，根据金属粉末的属性和质量密度的不同，配备相应型号的喷粉管12；所述喷粉管12选用带加压功能的喷粉管，用于调整金属粉末的喷粉量和喷速。

本实施例中，副激光器11共设置为6个，喷粉管12共设置为4个，储粉箱2内共设有4个储粉隔间，每个储粉隔间的金属粉末各部相同。

根据打印任务的不同，可以选择一种金属粉末或多种金属粉末进行打印，当选择一种金属粉末时，只需启动其中一个储粉隔间内的金属粉末输送气泵即可，该种类的金属粉末将依次通过输粉支管16、输粉主管7及喷粉管12被输送到照射位置；当多种金属粉末时，对应储粉隔间内的金属粉末输送气泵同时启动，将多种金属粉末同时泵入输粉主管7中完成混合，混合后的金属粉末再通过喷粉管12被输送到照射位置。

在打印过程中，为了保证金属粉末能够充分熔化，需要由6个副激光器11提供额外的激光束进行照射，在打印前的准备阶段，先通过副激光器安装架自动调整副激光器11的位置，然后再通过电动关节15对副激光器11的照射方向进行调整，保证6个副激光器11的激光束与主激光器10的激光束准确交汇在照射点。在准备工作结束后，启动打印机，按照程序执行零件打印任务，便可高质量高精度的完成打印工作。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。