一种SLM设备的打印装置的制作方法

本发明涉及slm设备技术领域，具体涉及一种slm设备的打印装置。

背景技术：

激光选区熔化金属3d打印技术(selectivelasermelting,slm)采用精密聚焦光斑快速熔化预置铺好的一层层金属粉末，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。致密度可达到近乎100％，是一种极具发展前景的快速成型技术，尤其在航空航天、医疗、汽车、模具等领域有着极为重要的应用前景。slm工艺存在铺粉流程，即粉末由送粉机构送至粉末床后，由铺粉装置铺平，此流程直接影响打印结果。

3d打印即快速成型技术的一种，也称增材制造。与传统切削加工的“减法制造”不同，它是将所需成形工件的复杂三维形体通过切片处理转化为简单的二维截面的组合。其中以激光选区熔化(slm)的3d打印机采用粉末为原材料进行逐层打印，分层堆积，自下而上“生长”成具有任意复杂形状结构的三维产品。该类型3d打印机在其主工作区包含一个送粉缸、一个收粉缸和一个工作平台。金属粉末装在送粉缸内，每当打印完一层后，送粉缸往上上升多于一个层厚的高度，同时工作平台下降一个层厚的高度，然后刮刀将这高出来的金属粉末刮向工作平台和收粉缸。当刮刀刮过工作平台时，金属粉末能比较均匀地散落于工作平台，并在其上铺上一个层厚的粉末供一层截面形状的激光选区熔化；但是现有技术中刮粉到依次需要刮除的粉末较多，极易造成粉层厚度不一；同时刀具安装完成后就不能调节位置，而只能通过升降装置进行大范围的调节，其调节精度不够，刀具高度调节困难。

此外，现有的slm设备的打印装置还存在下列问题：

1、现有的slm设备的打印装置，一般只能上下移动，逐层打印，对于一些旋转部件在加工时很难满足轴对称的要求，导致加工产品不合格。

2、现有的slm设备的打印装置，加工过程中多余的粉末，一般堆积在台面需要工作人员进行清理，非常麻烦。

基于上述情况，本发明提出了一种slm设备的打印装置，可有效解决以上问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种slm设备的打印装置。本发明的slm设备的打印装置，解决了现有技术旋转部件在加工时很难满足轴对称和需要工作人员清理多余粉末的问题；此外本发明所述刮粉装置通过多次刮粉的方式提高刮粉的均匀度，同时还可以根据实际情况调整刮粉刀片的高度，实现粉层厚度的精确调节。

本发明通过下述技术方案实现：

一种slm设备的打印装置，包括基板、工作台、打印圆台；

所述基板的上表面四个边角处固定连接有支撑柱，所述工作台固定连接在支撑柱的上表面，所述工作台的上表面中间开设有圆形通孔，所述工作台上表面位于圆形通孔的右侧开设有漏料孔，所述基板的上表面右侧固定连接有集料箱，所述漏料孔通过导料斗与集料箱相连通，所述基板的上表面中间固定连接有液压缸，所述液压缸的输出端固定连接有液压杆，所述液压杆的上端固定连接有载物板，所述载物板的上表面固定安装有电机，所述电机的输出端固定连接有圆柱轴，所述打印圆台设置在圆柱轴的上表面，所述圆柱轴的上表面等间距固定连接有固定柱，所述工作台的左侧前后两端设置有滑轨，所述滑轨的上方滑动连接有滑板，所述滑板的上表面固定连接有铺粉装置，所述铺粉装置的上方设置有进粉口，所述滑板的右端固定连接有刮料板，所述刮料板与工作台的上表面滑动连接，所述工作台上表面左右两侧固定连接有固定板，所述工作台左侧固定板的上表面固定安装有第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的末端与滑板的左侧面固定连接，所述工作台右侧固定板的上表面固定安装有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的末端固定连接有刮粉装置；

所述刮粉装置包括安装架和刮粉刀，所述安装架左右两侧沿水平方向设置有多组相对应的滑槽，滑槽内滑动设置有调节板；所述安装架顶部固定设置有多个电动推杆，电动推杆与调节板固定相连；所述调节板底部设置有刮粉刀，且沿刮粉装置的前进方向，各刮粉刀的高度逐渐降低。

本发明的slm设备的打印装置通过在载物板上安装电机，利用电机带动打印台转动，同时利用刮粉装置沿着打印台的径向进行刮粉，工件在同一半径时经过激光器打印一条线后旋转一条线宽度对应的角度，完成同一半径的整圈打印后移动一个厚度继续加工，解决了大型旋转件尺寸带来的slm问题，同时提升了轴对称结构件的材料和结构力学性能，值得普遍应用与推广。

本发明所述刮粉装置通过按照一定梯度设置多把刮粉刀的方式将一定厚度的粉层按照由上到下的顺序划分为多个刮粉层次，从而降低单个刮粉刀的刮粉厚度，进而保证刮粉刀能够将粉体均匀的分布于各个区域；同时位于后方的刮粉刀能够对前一刮粉刀刮粉不均匀的部位进行再次刮粉，进一步确保粉末分布的均匀性，提高刮粉质量。

优选的，所述安装架上还固定设置有控制器，各电动推杆分别与控制器相连；所述调节板上还设置有与控制器相连的红外线传感器；

所述滑槽的上下两侧均设置有与控制器相连的微动开关。

优选的，所述调节板的两侧设置有橡胶滚轮，所述滑槽内设置有与橡胶滚轮适配的限位槽。

优选的，所述调节板与刮粉刀之间设置有相互配合的连接槽和连接块，所述连接槽内设置有多个连接孔，连接孔内设置有紧固螺栓。

优选的，所述刮粉刀横截面呈中部高，两侧低的弧形设置。

优选的，所述滑槽底部通过连接螺栓固定连接有限位块。

优选的，所述圆形通孔的孔壁光滑，所述圆柱轴表面与圆形通孔的孔壁滑动连接。

优选的，所述集料箱的底端固定连接有出料斗，所述出料斗为锥形。

优选的，所述工作台的上表面右侧固定安装有激光器，所述激光器的输出端与刮粉装置的刮粉刀底部所在平面相平行。

优选的，所述打印圆台的底面等间距开设有安装槽，所述固定柱与安装槽位置相对，大小相配合。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1、本发明的slm设备的打印装置结构简单，使用方便，通过在载物板上安装电机，利用电机带动打印台转动，同时利用刮粉装置沿着打印台的径向进行刮粉，工件在同一半径时经过激光器打印一条线后旋转一条线宽度对应的角度，完成同一半径的整圈打印后移动一个厚度继续加工，解决了大型旋转件尺寸带来的slm问题，同时提升了轴对称结构件的材料和结构力学性能。

2、本发明的slm设备的打印装置，通过在滑板的右侧设置刮料板，在工作台上设置漏料孔，并将漏料孔通过导料斗与集料箱连接，加工过程中多余的金属粉末被刮料板送到漏料孔中，而不会在工作台上堆积，值得普遍应用与推广。

3、本发明所述刮粉装置包括安装架和刮粉刀，在安装架上设置有多组滑槽，并在滑槽内滑动设置有调节板，同时将刮粉刀固定于调节板上；在安装架顶部固定设置有多个电动推杆，各电动推杆与调节板一一对应，并与其固定相连；同时沿刮粉装置的运动方向，各刮粉刀的高度逐渐降低；

本发明所述刮粉装置通过按照一定梯度设置多把刮粉刀的方式将一定厚度的粉层按照由上到下的顺序划分为多个刮粉层次，从而降低单个刮粉刀的刮粉厚度，进而保证刮粉刀能够将粉体均匀的分布于各个区域；同时位于后方的刮粉刀能够对前一刮粉刀刮粉不均匀的部位进行再次刮粉，进一步确保粉末分布的均匀性，提高刮粉质量；

同时本发明所述刮粉装置通过电动推杆的伸缩带动调节板在竖直方向上滑动，进而实现对刮粉刀高度的调节，其能够根据需要自由调节刮粉刀的位置，相邻两刮粉刀的高度差可以相等也可以不等，从而使刮粉刀的位置与粉末颗粒的大小及其他理化性质匹配，进一步提高刮粉的均匀度。

4、本发明所述刮粉装置在安装架上还设置有控制器，电动推杆与控制器相连，同时调节板上还设置有与控制器相连的红外线传感器，通过红外线传感器精确监控刮粉刀的位置，进而提高对刮粉刀位置调节的精度。

5、本发明所述刮粉装置在调节板的两侧设置有橡胶滚轮，滑槽内设置有与橡胶滚轮适配的限位槽，通过橡胶滚轮一方面能够降低调节板和滑槽之间的运动磨损，延长设备的使用寿命，同时也能够降低运动阻力，设备的运行更加顺畅，且橡胶滚轮能够有效降低设备调节过程中的震动，避免震动对设备精度造成的不良影响；同时本发明通过限位槽对橡胶滚轮进行限位，避免调节板在水平方向上产生滑动，进而影响刮粉刀的垂直度和调节精度。

6、本发明所述刮粉装置的调节板与刮粉刀之间设置有相互配合的连接槽和连接块，同时调节板与刮粉刀之间通过紧固螺栓实现固定连接，连接槽和连接块设置能够保证快速将调节板和刮粉刀组装在一起，并使相应的连接孔对应设置，降低装配难度，提高装配效率，同时装配的精度也能够有效保证。

7、本发明所述刮粉装置的所述刮粉刀的横截面呈中间高、两侧低的弧形设置，此种设置能够将因放料管释放位置而堆积于中部的粉末尽量扩散到四周，从而保证整个粉层的均匀性，提高刮粉质量。

8、本发明所述刮粉装置在滑槽底部设置有限位块，同时在滑槽的上下两侧均设置有与控制器相连的微动开关，通过限位块限定调节板运动的极限位置，同时通过微动开关感知调节板是否运动到位于上下两侧的极限位置，从而通过控制器及时控制电动推杆刹车，避免出现过载。

附图说明

图1为本发明主体俯视结构示意图；

图2为本发明主体正面结构示意图；

图3为本发明所述打印圆台底面结构示意图；

图4为本发明所述刮粉装置的结构示意图；

图5为本发明图4中沿a-a线剖视结构示意图；

图6为本发明所述刮粉装置的另一实施方式的结构示意图；

图7为本发明所述刮粉装置的另一实施方式的仰视图。

图中：21、基板；22、工作台；23、打印圆台；24、支撑柱；25、圆形通孔；26、漏料孔；27、集料箱；28、导料斗；29、液压缸；210、液压杆；211、载物板；212、电机；213、圆柱轴；214、固定柱；215、滑轨；216、滑板；217、铺粉装置；218、进粉口；219、刮料板；220、固定板；221、第一电动伸缩杆；222、第二电动伸缩杆；223、刮粉装置；224、出料斗；225、激光器；226、安装槽；

91、安装架，92、刮粉刀，93、滑槽，94、调节板，95、电动推杆，96、控制器，97、红外线传感器，98、橡胶滚轮，99、限位槽，910、连接槽，911、连接块，912、连接孔，913、紧固螺栓，914、连接螺栓，915、限位块，916、微动开关。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明中所述铺粉装置等技术特征(本发明的组成单元/元件)，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制得，其具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明的创新点所在，对于本领域技术人员来说，是可以理解的，本发明专利不做进一步具体展开详述。

实施例1：

如图1至7所示，一种slm设备的打印装置，包括基板、工作台、打印圆台；

所述基板的上表面四个边角处固定连接有支撑柱，所述工作台固定连接在支撑柱的上表面，所述工作台的上表面中间开设有圆形通孔，所述工作台上表面位于圆形通孔的右侧开设有漏料孔，所述基板的上表面右侧固定连接有集料箱，所述漏料孔通过导料斗与集料箱相连通，所述基板的上表面中间固定连接有液压缸，所述液压缸的输出端固定连接有液压杆，所述液压杆的上端固定连接有载物板，所述载物板的上表面固定安装有电机，所述电机的输出端固定连接有圆柱轴，所述打印圆台设置在圆柱轴的上表面，所述圆柱轴的上表面等间距固定连接有固定柱，所述工作台的左侧前后两端设置有滑轨，所述滑轨的上方滑动连接有滑板，所述滑板的上表面固定连接有铺粉装置，所述铺粉装置的上方设置有进粉口，所述滑板的右端固定连接有刮料板，所述刮料板与工作台的上表面滑动连接，所述工作台上表面左右两侧固定连接有固定板，所述工作台左侧固定板的上表面固定安装有第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的末端与滑板的左侧面固定连接，所述工作台右侧固定板的上表面固定安装有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的末端固定连接有刮粉装置；

所述刮粉装置包括安装架和刮粉刀，所述安装架左右两侧沿水平方向设置有多组相对应的滑槽，滑槽内滑动设置有调节板；所述安装架顶部固定设置有多个电动推杆，电动推杆与调节板固定相连；所述调节板底部设置有刮粉刀，且沿刮粉装置的前进方向，各刮粉刀的高度逐渐降低。

实施例2：

如图1至7所示，一种slm设备的打印装置，包括基板、工作台、打印圆台，基板的上表面四个边角处固定连接有支撑柱，工作台固定连接在支撑柱的上表面，工作台的上表面中间开设有圆形通孔，工作台上表面位于圆形通孔的右侧开设有漏料孔，基板的上表面右侧固定连接有集料箱，漏料孔通过导料斗与集料箱相连通，基板的上表面中间固定连接有液压缸，液压缸的输出端固定连接有液压杆，液压杆的上端固定连接有载物板，载物板的上表面固定安装有电机，电机的输出端固定连接有圆柱轴，打印圆台设置在圆柱轴的上表面，圆柱轴的上表面等间距固定连接有固定柱，工作台的左侧前后两端设置有滑轨，滑轨的上方滑动连接有滑板，滑板的上表面固定连接有铺粉装置，铺粉装置的上方设置有进粉口，滑板的右端固定连接有刮料板，刮料板与工作台的上表面滑动连接，工作台上表面左右两侧固定连接有固定板，工作台左侧固定板的上表面固定安装有第一电动伸缩杆，第一电动伸缩杆的末端与滑板的左侧面固定连接，工作台右侧固定板的上表面固定安装有第二电动伸缩杆，第二电动伸缩杆的末端固定连接有刮粉装置，即第二电动伸缩杆的末端与刮粉装置的安装架固定连接。

具体的，所述刮粉装置，具体结构如图4和图5所示，包括安装架和刮粉刀，所述安装架呈u形结构，其顶部固定设置有多台电动推杆，其两内侧面之间设置有多组相互对应的滑槽，所述安装架上还设置有调节板，所述调节板的两侧插入到一组对应的滑槽内，滑槽底部的开口端通过连接螺栓固定的限位块密封；同时位于安装架顶部的多台电动推杆分别与各调节板固定相连；装配完成后，沿刮粉装置的前进方向，各刮粉刀的高度逐渐降低；

所述调节板的下端面设置有连接槽，刮粉刀的顶面则设置有与连接槽适配的连接块，同时在连接槽与连接块之间设置有多组相对应的连接孔，安装时连接块插入到连接槽内，同时连接孔相对应，并通过设置于连接孔内的紧固螺栓实现刮粉刀与调节板之间的固定相连；同时在安装架上还设置有控制器，所述控制器采用plc控制器，在调节板固定位置设置有红外线传感器，所述红外线传感器与控制器的信号输入端相连，控制器的信号输出端则与各个电动推杆相连，同时控制器通过总线与相应的总控设备相连。

进一步地，在另一个实施例中，其在前述刮粉装置的基础上公开了一种刮粉装置，具体结构如图6和图7所示，包括安装架和刮粉刀，所述安装架上沿水平方向设置有多组相对应的滑槽，所述滑槽的底面设置有限位槽，在两相对应的滑槽之间设置有调节板，调节板的两侧设置有与限位槽适配的橡胶滚轮，所述橡胶滚轮卡入到限位槽内；同时滑槽的底部通过限位块密封；且在限位块的顶面和滑槽的顶面之间设置有微动开关，所述微动开关与控制器的信号输入端相连；

所述刮粉刀的横截面为弧形，且其中部向刀具前进一侧突出。

本发明使用时通过控制器控制电动推杆伸出或收回，从而带动调节板上下滑动，进而调节刮粉刀的高度，通过红外线传感器精确监控刮粉刀与工作台面之间的距离，同时通过对刀具高度的梯级设置能够将一定厚度的粉层按照由上到下的顺序划分为多个刮粉层次，从而降低单个刮粉刀的刮粉厚度，进而保证刮粉刀能够将粉体均匀的分布于各个区域；同时位于后方的刮粉刀能够对前一刮粉刀刮粉不均匀的部位进行再次刮粉，进一步确保粉末分布的均匀性，提高刮粉质量；

同时本发明通过电动推杆的伸缩带动调节板在竖直方向上滑动，进而实现对刮粉刀高度的调节，其能够根据需要自由调节刮粉刀的位置，相邻两刮粉刀的高度差可以相等也可以不等，从而使刮粉刀的位置与粉末颗粒的大小及其他理化性质匹配，进一步提高刮粉的均匀度。

本实施例中，液压缸工作时能带动圆柱轴上下移动，第一电动伸缩杆能够带动滑板移动，刮料板将多余的金属粉末推到漏料孔中，刮粉装置沿着打印圆台的径向进行刮粉。

具体的，圆形通孔的孔壁光滑，圆柱轴表面与圆形通孔的孔壁滑动连接。

本实施例中，圆柱轴在液压杆的带动下可以在圆形通孔的内部上下移动，以便于向打印圆台上添加金属粉末。

具体的，集料箱的底端固定连接有出料斗，出料斗为锥形。

本实施例中，出料斗为锥形可以在下料时更加均匀，同时可以防止金属粉末飞溅。

具体的，工作台的上表面右侧固定安装有激光器，激光器的输出端与刮粉装置的刮粉刀底部所在平面相所在平面(即，单个或多个刮粉刀底部最低处所在的平面，一般为平行于工作台的平面/水平面)相平行。

本实施例中，刮粉装置将打印圆台上的金属粉末刮到指定得厚度后，激光器投放激光，融化粉末进行加工。

具体的，打印圆台的底面等间距开设有安装槽，固定柱与安装槽位置相对，大小相配合。

本实施例中，将打印圆台底面的安装槽对准固定柱可以将打印圆台安装到圆柱轴得上方。

本发明的工作原理及使用流程：

该slm设备的打印装置在使用时，先将打印圆台底面的安装槽对准固定柱，将打印圆台安装到圆柱轴的上方，液压缸带动圆柱轴向下移动，第一电动伸缩杆将铺粉装置送到圆形通孔的上方，向打印圆台上添加金属粉末，第二电动伸缩杆带动刮粉装置沿着打印圆台的径向进行刮粉，工件在同一半径时经过激光器打印一条线后旋转一条线宽度对应的角度，完成同一半径的整圈打印后移动一个厚度继续加工，直到加工完成，解决了大型旋转件尺寸带来的slm问题，同时提升了轴对称结构件的材料和结构力学性能。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的slm设备的打印装置，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“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。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。