3D打印立车加工装置的制作方法

3d打印立车加工装置
技术领域
1.本实用新型涉及金属3d打印及加工技术领域，特别涉及一种3d打印立车加工装置。


背景技术：

2.3d金属打印机利用激光熔融技术将金属粉末熔化，并形成功能性实体部件的装置，具有快速成型且使用方便的特点。
3.经过3d打印的金属部件，存在表面粗糙的问题，因此，在完成打印之后仍需要进行表面加工以满足装配要求，对于细长的筒体结构产品，其内表面和外表面均需进行加工，若等到产品打印之后再进行表面加工，则会出现刀具无法伸入工件内部的问题，增加了加工难度甚至导致无法完成加工。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提供一种3d打印立车加工装置，旨在提供一种方便金属打印机进行表面加工且提高生产效率的3d打印立车加工装置。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的3d打印立车加工装置，用于工件打印以及表面加工，所述3d打印立车加工装置包括：
6.固定座；
7.打印转盘，所述打印转盘可转动地设于所述固定座；
8.转动驱动装置，用于驱动所述打印转盘转动，所述转动驱动装置设于所述固定座且与所述打印转盘连接；
9.横梁，所述横梁在垂直方向上与所述固定座滑动配合；
10.垂直驱动装置，用于驱动所述横梁移动，所述垂直驱动装置设于所述固定座且与所述横梁连接；
11.水平滑动座，所述水平滑动座在水平方向上与所述横梁滑动配合；
12.水平驱动装置，用于驱动所述水平滑动座移动，所述水平驱动装置设于所述横梁且与所述水平滑动座连接；
13.打印头组件，所述打印头组件设于所述水平滑动座；
14.切削刀组件，所述切削刀组件设于所述水平滑动座，且与所述打印头组件在水平方向上间隔设置。
15.可选地，所述固定座包括：
16.底座，所述打印转盘和所述转动驱动装置设于所述底座；
17.垂直立柱，所述垂直立柱设于所述底座的顶部，所述横梁在垂直方向上与所述垂直立柱滑动配合，所述垂直驱动装置设于所述垂直立柱的顶部。
18.可选地，所述垂直立柱设有第一导轨，所述横梁设有第一滑块，所述第一滑块与所述第一导轨滑动配合，所述垂直驱动装置采用丝杆传动的方式实现驱动。
19.可选地，所述横梁设有第二导轨，所述水平滑动座设有第二滑块，所述第二滑块与所述第二导轨滑动配合，所述水平驱动装置采用丝杆传动的方式实现驱动。
20.可选地，所述打印头组件包括：
21.安装板，所述安装板在垂直方向上与所述水平滑动座滑动配合；
22.打印头，所述打印头设于所述安装板；
23.驱动组件，用于驱动所述安装板移动，所述驱动组件设于所述水平滑动座且与所述安装板连接。
24.可选地，所述水平滑动座设有第三导轨，所述安装板设有第三滑块，所述第三滑块与所述第三导轨滑动配合，所述驱动组件为驱动气缸，所述驱动气缸设于所述水平滑动座的顶部，所述驱动气缸的活塞杆与所述安装板连接。
25.可选地，所述切削刀组件包括：
26.安装座，所述安装座设于所述水平滑动座；
27.刀具，所述刀具可拆卸地设于所述安装座。
28.可选地，所述安装座开设有安装槽，所述刀具的一端置于所述安装槽内，所述安装槽与所述刀具之间通过螺纹紧固件实现连接。
29.可选地，所述打印转盘包括：
30.轴套，所述轴套设于所述固定座；
31.转动轴，所述转动轴可转动地设于所述轴套的内部；
32.支撑盘，用于放置打印的工件，所述支撑盘设于所述转动轴的一端；
33.驱动齿轮，所述驱动齿轮可转动地设于所述轴套的外部，且所述支撑盘与所述驱动齿轮连接；
34.所述转动驱动装置包括：
35.驱动电机，所述驱动电机设于所述固定座，所述驱动电机的输出轴设有第一同步轮；
36.传动组件，所述传动组件可转动地设于所述固定座，所述传动组件的一端设有第二同步轮，所述传动组件的另一端设有传动齿轮，所述第一同步轮与所述第二同步轮通过同步带实现连接，所述传动齿轮与所述驱动齿轮啮合连接。
37.可选地，所述支撑盘设有圆环形的凹槽，所述固定座设有圆环形的导向部，所述导向部伸入所述凹槽内部且转动配合。
38.本实用新型技术方案包括固定座、打印转盘、转动驱动装置、横梁、垂直驱动装置、水平滑动座、水平驱动装置、打印头组件和切削刀组件，打印头组件和切削刀组件均设于水平滑动座上，在水平驱动装置的带动下实现水平移动，且垂直驱动装置的带动下实现垂直移动，打印转盘在转动驱动装置的带动下实现转动，以配合打印工序或者切削工序，由于采用了打印头组件和切削刀组件设于水平滑动座且交替工作的技术手段，所以，有效解决了现有技术中产品打印之后再进行表面加工存在的刀具无法伸入工件内部以及加工难度大的技术问题，进而实现了方便金属打印机进行表面加工且提高生产效率的技术效果。
附图说明
39.图1为本实用新型3d打印立车加工装置一实施例的结构示意图；
40.图2为本实用新型3d打印立车加工装置放置有工件的结构示意图；
41.图3为图2的俯视示意图；
42.图4为图3中沿a-a线的剖视图；
43.图5为本实用新型3d打印立车加工装置省略底座的结构示意图；
44.图6为本实用新型3d打印立车加工装置的局部结构示意图；
45.附图标号说明：
46.3d打印立车加工装置100；固定座10；底座11；垂直立柱12；打印转盘20；轴套21；转动轴22；支撑盘23；驱动齿轮24；转动驱动装置30；驱动电机31；第一同步轮311；传动组件32；第二同步轮321；传动齿轮322；横梁40；垂直驱动装置50；水平滑动座60；水平驱动装置70；打印头组件80；安装板81；打印头82；切削刀组件90；安装座91；刀具92；工件200。
具体实施方式
47.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
48.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
49.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
50.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
51.本实用新型提出一种3d打印立车加工装置100，用于工件200打印以及表面加工，该3d打印立车加工装置100采用交替工作的方式完成打印工序和切削工序，即工件200打印至一定高度的时候，便切换至切削工序，对工件200的内外表面进行加工，在内外面完成切削工序之后再切换至打印工序，如此反复完成细长筒体结构产品的打印以及表面加工。
52.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
53.在本实用新型的实施例中，如图1和图2所示，该3d打印立车加工装包括固定座10、打印转盘20、转动驱动装置30、横梁40、垂直驱动装置50、水平滑动座60、水平驱动装置70、打印头组件80和切削刀组件90，其中，打印转盘20可转动地设于固定座10；转动驱动装置30
用于驱动打印转盘20转动，转动驱动装置30设于固定座10且与打印转盘20连接；横梁40在垂直方向上与固定座10滑动配合；垂直驱动装置50用于驱动横梁40移动，垂直驱动装置50设于固定座10且与横梁40连接；水平滑动座60在水平方向上与横梁40滑动配合；水平驱动装置70用于驱动水平滑动座60移动，水平驱动装置70设于横梁40且与水平滑动座60连接；打印头组件80设于水平滑动座60；切削刀组件90设于水平滑动座60，且与打印头组件80在水平方向上间隔设置。
54.可以理解地，3d金属打印是由下至上分层进行打印，对于细长筒体结构且内外表面均需进行加工的工件200而言，若在完成工件200打印之后再进行内外表面加工，则会出现刀具92无法伸入工件200内部的问题，且刀具92在进行外部表面加工时也容易产生干涉，即内外侧表面的大部分区域均无法进行切削，得到的工件200无法满足装配要求。本实用新型将用于打印的打印头组件80以及用于表面加工的切削刀组件90均设于水平滑动座60上，由同一水平驱动装置70实现水平移动，且由同一垂直驱动装置50实现垂直移动，减少了误差，且在切换工序时不需要重新定位，打印转盘20用于承载和固定打印的工件200，该打印转盘20在转动驱动装置30的带动下实现转动，以配合打印工序以及切削工序。垂直驱动装置50驱动水平滑动座60向下移动，并在水平驱动装置70的带动下，使得打印头组件80靠近并位于打印转盘20的上方，打印头组件80工作并在打印转盘20上打印出工件200，在打印过程中，转动驱动组件驱动打印转盘20转动，水平驱动装置70驱动水平滑动座60进而带动打印头组件80水平移动，垂直驱动装置50驱动水平滑动座60进而带动打印头组件80垂直移动，三者共同配合，在打印转盘20上形成需打印的工件200，打印头组件80为分层打印，在打印至一定高度之后，打印头组件80停止打印，水平驱动装置70和垂直驱动装置50调整水平滑动座60的位置，使得切削刀组件90靠近已完成打印的工件200，采用分层切削的方式，且在打印转盘20的配合下，完成工件200的内外表面加工，以上为第一阶段的打印及表面加工工序，随后重复上述工序，分阶段进行，即打印工序和切削工序交替进行的方式，直至工件200的打印尺寸以及表面精度均符合加工要求，即完成了工件200的打印以及加工。
55.本实用新型技术方案包括固定座10、打印转盘20、转动驱动装置30、横梁40、垂直驱动装置50、水平滑动座60、水平驱动装置70、打印头组件80和切削刀组件90，打印头组件80和切削刀组件90均设于水平滑动座60上，在水平驱动装置70的带动下实现水平移动，且垂直驱动装置50的带动下实现垂直移动，打印转盘20在转动驱动装置30的带动下实现转动，以配合打印工序或者切削工序，由于采用了打印头组件80和切削刀组件90设于水平滑动座60且交替工作的技术手段，所以，有效解决了现有技术中产品打印之后再进行表面加工存在的刀具92无法伸入工件200内部以及加工难度大的技术问题，进而实现了方便金属打印机进行表面加工且提高生产效率的技术效果。
56.在本实用新型的实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，固定座10包括底座11和垂直立柱12，其中，打印转盘20和转动驱动装置30设于底座11；垂直立柱12设于底座11的顶部，横梁40在垂直方向上与垂直立柱12滑动配合，垂直驱动装置50设于垂直立柱12的顶部。在本实用新型中，垂直立柱12与底座11之间为焊接连接或者通过螺纹紧固件的方式进行连接。
57.在本实用新型的实施例中，如图1和图2所示，垂直立柱12设有第一导轨，横梁40设有第一滑块，第一滑块与第一导轨滑动配合，垂直驱动装置50采用丝杆传动的方式实现驱
动。第一导轨有两个且间隔设置，垂直立柱12的顶部位置设有第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴连接有第一丝杆，横梁40设有第一螺纹座，第一丝杆与第一螺纹座螺纹配合，第一丝杆可转动地设于垂直立柱12且位于两个第一导轨之间，第一伺服电机驱动第一丝杆转动，使得横梁40沿着第一导轨的方向滑动，从而实现横梁40的垂直移动。
58.在本实用新型的实施例中，如图1和图2所示，横梁40设有第二导轨，水平滑动座60设有第二滑块，第二滑块与第二导轨滑动配合，水平驱动装置70采用丝杆传动的方式实现驱动。第二导轨有两个且间隔设置，横梁40的一端设有第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴连接有第二丝杆，水平滑动座60设有第二螺纹座，第二丝杆与第二螺纹座螺纹配合，第二丝杆可转动地设于横梁40且位于两个第二导轨之间，第二伺服电机驱动第二丝杆转动，使得水平滑动座60沿着第二导轨的方向滑动，从而实现水平滑动座60的水平移动。
59.在本实用新型的实施例中，如图1、图2和图6所示，打印头组件80包括安装板81、打印头82和驱动组件，其中，安装板81在垂直方向上与水平滑动座60滑动配合；打印头82设于安装板81；驱动组件用于驱动安装板81移动，驱动组件设于水平滑动座60且与安装板81连接。可以理解地，打印头组件80与切削刀组件90均设于水平滑动座60上，为了避免在进行打印工序时切削刀组件90对工件200产生干涉，或者在进行切削工序时打印头组件80对工件200产生干涉，因此，增加一个驱动组件以控制打印头82的伸出或者缩回，在进行打印工序时，则驱动组件驱动安装板81和打印头82同步向下移动，使得打印头组件80的最低点低于切削刀组件90的最低点，即切削刀组件90不会与打印过程中的工件200接触，在进行切削工序时，则驱动组件驱动安装板81和打印头82同步向上移动，使得打印头组件80的最低点高于切削刀组件90的最低点，即打印头组件80不会与切削过程中的工件200接触。
60.在本实用新型的实施例中，如图6所示，水平滑动座60设有第三导轨，安装板81设有第三滑块，第三滑块与第三导轨滑动配合，驱动组件为驱动气缸(图中未示出)，驱动气缸设于水平滑动座60的顶部，驱动气缸的活塞杆与安装板81连接。第三导轨有两个且间隔设于水平滑动座60，通过驱动气缸的驱动使得安装板81沿着第三导轨的方向上下移动。
61.在本实用新型的实施例中，如图1、图2和图6所示，切削刀组件90包括安装座91和刀具92，其中，安装座91设于水平滑动座60；刀具92可拆卸地设于安装座91。刀具92采用可拆卸连接的方式，方便维护和更换。
62.在本实用新型的实施例中，安装座91开设有安装槽，刀具92的一端置于安装槽内，安装槽与刀具92之间通过螺纹紧固件实现连接。
63.在本实用新型的实施例中，如图4和图5所示，打印转盘20包括轴套21、转动轴22、支撑盘23和驱动齿轮24，其中，轴套21设于固定座10；转动轴22可转动地设于轴套21的内部；支撑盘23用于放置打印的工件200，支撑盘23设于转动轴22的一端；驱动齿轮24可转动地设于轴套21的外部，且支撑盘23与驱动齿轮24连接；转动驱动装置30包括驱动电机31和传动组件32，其中，驱动电机31设于固定座10，驱动电机31的输出轴设有第一同步轮311；传动组件32可转动地设于固定座10，传动组件32的一端设有第二同步轮321，传动组件32的另一端设有传动齿轮322，第一同步轮311与第二同步轮321通过同步带实现连接，传动齿轮322与驱动齿轮24啮合连接。
64.在本实用新型中，转动轴22与轴套21之间通过轴承实现转动配合，驱动齿轮24设于轴套21的外部，驱动齿轮24与轴承之间也通过轴承实现转动配合，当驱动电机31启动时，
则带动第一同步轮311和第二同步轮321同步转动，传动齿轮322带动驱动齿轮24，从而带动支撑盘23转动，在支撑盘23转动的过程中，转动轴22相对于轴套21转动，通过上述传动结构，使得打印转盘20具有较高的转动精度，且在转动过程中不容易产生晃动。
65.在本实用新型中，如图4所示，底座11形成安装腔，轴套21、转动轴22、驱动齿轮24、第一同步轮311、第二同步轮321、传动齿轮322以及同步带等部件位于该安装腔内，起到防护作用。
66.在本实用新型的实施例中，支撑盘23设有圆环形的凹槽，固定座10设有圆环形的导向部，导向部伸入凹槽内部且转动配合。通过导向部与凹槽配合的方式，可以对打印转盘20的转动起到导向作用，从而提高打印精度和切削精度。
67.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。