一种具有沉降工作台的龙门式金属增材打印装置的制作方法

本发明涉及金属增材设备技术领域，具体涉及一种具有沉降工作台的龙门式金属增材打印装置。

背景技术：

增材制造技术(也称“3d打印”)是基于计算机三维cad模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法，增材制造技术可以在一台设备快速精密的制造出任意复杂形状和结构的零部件，从而实现“自由制造”；这些技术面向航空航天、武器制造、汽车、模具以及生物医疗等高端制造领域，直接制造三维复杂结构，解决传统制造工艺难以甚至无法加工制造难题。

然而在进行金属增材制造时，金属增材打印装置中的工作台一般都是固定不动的，这种工作台随着打印产品高度的递增，打印枪头也需要跟着调高，这就造成了打印枪头行程过长，重心也随着增高，刚性会有所下降，影响产品质量；并且打印高度的递增，也不利于操作人员对工作台上的废渣进行清理，非常麻烦。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出一种具有沉降工作台的龙门式金属增材打印装置，可以让工作台会随着打印产品高度的递增而下降，始终将打印面保持在设定高度，不仅利于操作人员操作，也利于清理废渣。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有沉降工作台的龙门式金属增材打印装置，包括机架、龙门架、打印枪头和工作台，所述机架上设有两平行的导轨，所述龙门架设于所述导轨上并可在所述导轨上移动，所述打印枪头设于所述龙门架上并可在所述龙门架上移动；所述机架包括底座和设于底座两侧的第一支柱、第二支柱，所述第一支柱、所述第二支柱的内侧各设有升降丝杆，所述升降丝杆上设有与所述工作台相固定的滑块；打印枪头每在金属增材上打印完一层后，均通过控制驱动电机驱动升降丝杆转动从而使工作台下降一个打印厚度。

进一步的，所述工作台的四个角落分别设有导向孔，所述第一支柱、所述第二支柱的内侧还分别设有导柱，所述导柱分别穿过所述导向孔以为所述工作台升降时提供导向。

进一步的，所述升降丝杆有两根，分别设于第一支柱、第二支柱的内侧；所述升降丝杆的底部分别设有从动锥齿轮；所述底座上设有所述驱动电机，所述驱动电机通过驱动分别设于升降丝杆底部的从动锥齿轮相啮合的主动锥齿轮转动，从而使所述升降丝杆转动。

进一步的，还包括冷却机构，所述冷却机构包括冷却水箱和喷淋管，所述冷却水箱密封式焊接于所述工作台的底部，所述喷淋管固定于所述冷却水箱内；所述喷淋管采用三通式结构，所述喷淋管上均匀设有多个喷孔，所述喷孔面向所述工作台；所述冷却水箱上设有与外部水箱相连通的出水口；所述喷淋管的一端与外部水箱相连通，另外两端密封；在水压作用下，外部水箱中的水进入喷淋管，并从喷孔喷向工作台的底部以降温。

进一步的，所述冷却水箱的内部设有加强钢板，所述喷淋管通过所述加强钢板固定于所述冷却水箱内。

进一步的，所述加强钢板均匀分布于所述冷却水箱内，使所述冷却水箱被分成九宫格；所述加强钢板上分别设有通孔，使九宫格内的水相互流通。

进一步的，所述喷淋管均匀分布于所述冷却水箱内。

进一步的，所述喷淋管呈回字形分布在所述冷却水箱内。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过在机架上设置沉降式的工作台，通过控制驱动电机工作，使得当打印枪头每在打印工件上打印完一层或者打印完一道后，工作台可以自动下降一个打印厚度，使打印工件平面一直与初始打印平面高度保持一致，不仅利于操作人员操作，而且也方便清理废渣。

由于本发明在打印过程中，打印工件平面一直与初始打印平面高度保持一致，因此避免了需要将打印枪头调高的情况，使打印枪头的重心始终在初始位置或较低的位置，提高了打印枪头的使用寿命。

本发明还在工作台的下方设置水冷式的冷却机构，以提高工作台的冷却效果。具体的，冷却机构包括冷却水箱和喷淋管，喷淋管设置在冷却水箱内，并且喷淋管上的喷孔面向工作台，外部水箱的水进入喷淋管后，在水压的作用下，会从喷孔喷出，并直接喷向工作台底部；打印过程中产生的热量会传到工作台上，而喷淋在工作台上的水则会带走工作台的热量，从而达到冷却的效果。通过水冷方式带走工作台热量，提高了工作台的冷却效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有沉降工作台的龙门式金属增材打印装置的结构示意图；

图2为机架第一视角的结构示意图；

图3为图2中的a-a的放大图；

图4为机架第二视角的结果示意图；

图5图4中的b-b的放大图；

图6为冷却机构的结构示意图；

图7为冷却机构的剖面结构示意图；

图8为喷淋管的结构示意图；

图9为冷却机构的透视结构示意图。

附图标识：1机架；101第一支柱；102第二支柱；103底座；2龙门架；3打印枪头；4工作台；401导向孔；5导轨；6升降丝杆；601滑块；602从动锥齿轮；603主动锥齿轮；604传动杆；7驱动电机；8导柱；9冷却机构；901冷却水箱；9011出水口；902喷淋管；9021喷孔；903加强钢板；9031通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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发明中的具体含义。

参见图1-图5，本发明实施方式公开了一种具有沉降工作台的龙门式金属增材打印装置，包括机架1、龙门架2、打印枪头3和工作台4，机架1上设有两平行的导轨5，龙门架2设于导轨5上并可在导轨5上移动，打印枪头3设于龙门架2上并可在龙门架2上移动；机架1包括底座103和设于底座103两侧的第一支柱101、第二支柱102，第一支柱101、第二支柱102的内侧各设有升降丝杆6，升降丝杆6上设有与工作台4相固定的滑块601；打印枪头3每在打印工件上打印完一层(道)后，通过控制驱动电机7驱动升降丝杆6转动从而使工作台4下降一个打印厚度。其中，通过控制龙门架2在导轨5上移动，可以实现打印枪头3在工作台4的y轴上移动；通过控制打印枪头3在龙门架2上横向移动，从而实现打印枪头3在工作台4的x轴上移动。

本发明实施方式中，通过将打印工件放置在工作台4上，龙门架2带动打印枪头3在打印工件上进行打印，当每在打印工件上打印完一层(道)后，通过控制升降丝杆6的转动使工作台4自动下降一个打印厚度，使打印工件平面一直与初始打印平面高度保持一致；当在打印工件上打印下一层(道)时，打印枪头3不需要调高即可在打印工件进行打印，让打印枪头3的重心保持不变，不仅利于操作人员操作，而且也利于人工清理废渣，非常方便。

其中，如图2及图4所示，升降丝杆6有两根，分别设于第一支柱101、第二支柱102的内侧，两根升降丝杆6上均设有滑块601，工作台4的两侧分别与滑块601相固定，通过驱动电机7驱动两升降丝杆6转动，从而实现调节工作台4升降。

具体的，如图3及图5所示，基座上设置驱动电机7和传动杆604，传动杆604的两端设有与从动锥齿轮602相啮合的主动锥齿轮603，通过驱动电机7驱动传动杆转动，从而使主动锥齿轮603驱动从动锥齿轮602转动，使升降丝杆6带动滑块601上升或下降，最终让工作台4可以实现上升或下降。

进一步的，如图1及图7所示，工作台4的四个角落分别设有导向孔401，第一支柱101、第二支柱102的内侧还分别设有导柱8，导柱8分别穿过导向孔401；当驱动电机7驱动工作台4升降时，工作台4的四个角落通过导柱8进行导向。

进一步的，如图6-图9所示，本发明实施方式具有沉降工作台的龙门式金属增材打印装置还包括冷却机构9，冷却机构9包括冷却水箱901和喷淋管902，冷却水箱901密封式焊接于工作台4的底部，喷淋管902固定于冷却水箱901内；如图8所示，喷淋管902采用三通式结构，喷淋管902上均匀设有多个喷孔9021，喷孔9021面向工作台4，以便于当水从喷孔9021喷出时，可以喷向工作台4；冷却水箱901上设有与外部水箱相连通的出水口9011；喷淋管902的一端与外部水箱相连通，其他端密封；在水压作用(如水泵)下，外部水箱中的水进入喷淋管902，并从喷孔9021喷向工作台4的底部以降温。

本发明实施方式中，由于喷淋管902的进水口与外部水箱相连通，而喷淋管902的出水口为喷淋管902上设置的喷孔9021，因此，在水压的作用下，外部水箱的水进入喷淋管902后，会通过喷孔9021直接喷向工作台4的底部；而由于金属增材制造是在工作台4上进行，因此在进行金属增材制造时，打印过程中产生的热量会传递到工作台4上，而喷淋在工作台4底部的水会带走工作台4的热量，从而达到冷却的效果。

喷向工作台4的水会自动直接流入冷却水箱901内，并通过冷却水箱901上设有的出水口9011流入外部水箱中。

进一步的，冷却水箱901的内部设有加强钢板903，喷淋管902通过加强钢板903固定于冷却水箱901内，以稳固喷淋管902。具体的，加强钢板903均匀分布于冷却水箱901内，使冷却水箱901被分成九宫格，然后喷淋管902分别贯穿加强钢板903，既提高了冷却水箱901的稳固性，也可以更好地固定喷淋管902，以避免喷淋管902中的水从喷孔9021喷出时喷淋管902会有所松动；加强钢板903上分别设有通孔9031，使九宫格内的水相互流通，从而让冷却水箱901中的水可以从出水口9011流向外部水箱。

进一步的，通孔9031设于冷却水箱901的底部，同时出水口9011设于冷却水箱901的底部。通过在加强钢板903上设置通孔9031，并且该通孔9031位于冷却水箱901的底部，从而保证了冷却水箱901中的水能够全部从出水口9011流到外部水箱。

本发明实施方式，喷淋管902均匀分布于冷却水箱901内，以便于喷向工作台4的水均匀分布，从而更好地为工作台4散热。

具体的，如图9所示，喷淋管902呈回字形分布在冷却水箱901内。通过将喷淋管902行走于工作台4的四周及中心，从而让喷向工作台4的水均匀分布，从而达到更好的冷却效果。

综上所述，本发明通过在机架1上设置沉降式的工作台4，通过控制驱动电机7工作，使得当打印枪头3每在打印工件上打印完一层(道)后，工作台4可以自动下降一个打印厚度，使打印工件平面一直与初始打印平面高度保持一致，不仅利于操作人员操作，而且也方便清理废渣。

由于本发明在打印过程中，打印工件平面一直与初始打印平面高度保持一致，因此避免了需要将打印枪头3调高的情况，使打印枪头3的重心始终在初始位置或较低的位置，提高了打印枪头3的使用寿命。

另外，在工作台4的下方设置水冷式的冷却机构9，通过水冷方式带走工作台4热量，提高了工作台4的冷却效果。具体的，通过在工作台4的下方设置冷却水箱901，通过在冷却水箱901内设置喷淋管902，并且喷淋管902上的喷孔9021面向工作台4，外部水箱的水进入喷淋管902后，在水压的作用下，会从喷孔9021喷出，并直接喷向工作台4底部，从而带走工作台4的热量，达到冷却的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。