一种紫外光固化3D打印机的制作方法

一种紫外光固化3d打印机
技术领域
1.本实用新型属于3d打印设备技术领域，具体而言，涉及的是一种紫外光固化3d打印机。


背景技术：

2.工业领域中，3d打印技术是一种无需开模就可以批量加工特型零部件的智能化加工设备，常用的3d打印设备当中，热熔式3d打印设备的技术最为成熟，因此应用范围最广，从小型化的到大型的都有所涉及，基本原理都是将原料经过高温融化后，一层一层地堆叠成型，但这种加工方式有明显缺点，就是一台设备通常只能加工1个零部件，效率较差。
3.因此，利用光敏树脂作为加工原料的光固化3d打印技术成为了选择，与热熔式的不同，所有的原料一开始都处于液态，利用特定波长的光线按照零部件的轮廓进行照射后，将承载的液位板一层层下降，直至完全成型，用于照射的光源可以一次性扫描多个零部件的轮廓，因此实现了一台设备的多零部件同时加工的功能。
4.但是目前的光固化3d打印机，整体的部件的协同性还较低，尤其是作为原材料基床的原料槽，其中的光敏树脂液会随着打印的进行而缓慢减少，而液位往往不能及时恢复默认水平面，产生诸如气泡、液位不平、液位较低等问题，此外还有光源模块调焦速度较低的情况，导致填充物部分不能快速打印，均会影响打印部件部分位置的强度，导致整体不合格品的诞生，长此以往就会造成经济损失，因此仍需要有能系统性解决整体零部件协同性的新型结构光固化打印机来解决这一技术问题。


技术实现要素：

5.针对背景技术中存在的技术缺陷，本实用新型提出一种紫外光固化3d打印机，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：
6.一种紫外光固化3d打印机，包括机架以及设于机架外侧的操作装置，所述机架的顶端设有双透镜打印光源装置，所述机架内设有打印物料槽，所述打印物料槽的底部一侧竖直设有立柱架；所述立柱架靠近打印物料槽的一侧设有沿立柱架上下运动的托料板装置，所述立柱架的另一侧设有与打印物料槽相通的液位调节槽，且同一侧的立柱架上还设有液位调节装置，该液位调节装置沿着立柱架上下运动并穿插于液位调节槽中；所述打印物料槽的上端面还设有沿水平面来回运动的真空刮刀装置；所述打印物料槽与液位调节槽的上方设有盖板。
7.作为本实用新型进一步的技术方案，所述双透镜打印光源装置包括沿光路方向依次连接的紫外光源、光斑大小调节机构、xy反射镜机构以及镜头，所述光斑大小调节机构包括调焦壳体，所述调焦壳体平行于光路方向的一侧壁固定有调焦伺服电机，所述调焦伺服电机的输出端固定有转轮，所述转轮的端面设有偏心轴，所述调焦壳体沿着光路方向设有平行的滑轨，所述滑轨上活动连接有处于光路上的凸透镜架，所述凸透镜架的一侧设有与偏心轴配合且方向竖直向下的滑槽，所述凸透镜架平行于光路方向连接有与调焦壳体内壁
固定连接的预紧装置，所述调焦壳体在光路上还设有固定凹透镜。
8.作为本实用新型进一步的技术方案，所述预紧装置为连接于所述调焦壳体的内壁与凸透镜架之间、平行于滑轨方向的拉簧。
9.作为本实用新型进一步的技术方案，所述xy反射镜机构包括与所述调焦壳体连接的透镜机壳，该透镜机壳的内部设有相互垂直的x轴反射镜伺服电机以及y轴反射镜伺服电机，并分别于各自的输出端连接有反射镜。
10.作为本实用新型进一步的技术方案，所述托料板装置包括设于立柱架端部的托料伺服电机，该托料伺服电机的输出端通过丝杆传动机构固定连接有托料固定板，所述托料固定板的上方水平设有托料板，该托料板的表面均匀设有小直径的透料网孔。
11.作为本实用新型进一步的技术方案，所述液位调节装置包括设于立柱架上端部的液位调节伺服电机，该液位调节伺服电机的输出端通过丝杆传动机构连接有竖直向下的液位调节块，所述液位调节块的轮廓与所述液位调节槽一致，尺寸略小，且为实心结构，所述液位调节槽的两侧对称设有与立柱架与盖板的端面固定连接的支撑肋板。
12.作为本实用新型进一步的技术方案，所述真空刮刀装置包括设于所述盖板下方的打印物料槽端面两侧的水平轨道，所述水平轨道上活动架设有真空刮刀，所述真空刮刀的两端均固定在平行于水平轨道设置的传动带上，所述传动带的一端套设有驱动轴，所述驱动轴连接有固定在机架内的刮刀伺服电机。
13.本实用新型具有的有益效果在于：本实用新型采用了液位补偿、液位平整功能联动的方式，并且打印照射用的紫外光与液面光斑大小快速调节，处理填充部分，多方面配合下可以最大限度避免因液位问题造成的打印质量不均的情况，有效提高了打印件的合格率，保证了生产质量，对生产效率的提升起到了很大帮助，同时也客观上降低了操作者的工作量。
附图说明
14.图1为本实用新型的正视结构示意图。
15.图2为本实用新型的后视结构示意图。
16.图3为双透镜打印光源装置3的结构示意图。
17.图4为双透镜打印光源装置3的剖视图。
18.图5为托料板装置6的配合结构图。
19.图6为液位调节装置8配合结构图。
20.图7为真空刮刀装置9的配合结构图。
21.其中：机架1、操作装置2、双透镜打印光源装置3、紫外光源30、光斑大小调节机构31、调焦壳体310、调焦伺服电机311、转轮312、偏心轴313、滑轨314、凸透镜架315、滑槽316、预紧装置317、固定凹透镜318、xy反射镜机构32、透镜机壳320、x轴反射镜伺服电机321、y轴反射镜伺服电机322、反射镜323、镜头33、打印物料槽4、立柱架5、托料板装置6、托料伺服电机60、托料固定板61、托料板62、液位调节槽7、液位调节装置8、液位调节伺服电机80、液位调节块81、真空刮刀装置9、水平轨道90、真空刮刀91、传动带92、驱动轴93、刮刀伺服电机94、盖板10、丝杆传动机构11、支撑肋板12。
具体实施方式
22.下面结合附图与相关实施例对本实用新型的实施方式进行说明，需要指出的是，以下相关实施例仅是为了更好说明本实用新型本身而举的优选实施例，而本实用新型的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本实用新型涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语
ꢀ“
横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”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，仅是为了使子描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
24.结合图1和图2所示，一种紫外光固化3d打印机，包括机架1以及设于机架1外侧的操作装置2，所述机架1的顶端设有双透镜打印光源装置3，所述机架内设有打印物料槽4，所述打印物料槽4的底部一侧竖直设有立柱架5；所述立柱架5靠近打印物料槽4的一侧设有沿立柱架5上下运动的托料板装置6，所述立柱架5的另一侧设有与打印物料槽4相通的液位调节槽7，且同一侧的立柱架5上还设有液位调节装置8，该液位调节装置8沿着立柱架5上下运动并穿插于液位调节槽7中；所述打印物料槽4的上端面还设有沿水平面来回运动的真空刮刀装置9；所述打印物料槽4与液位调节槽7的上方设有盖板10。
25.本实用新型的主要实施过程在于：用户首先将打印物料槽4以及连通的液位调节槽7注满光敏树脂液，并保证两者之间的液面在同一水平高度上，优选的，所述打印物料槽4以及液位调节槽7的上端面平齐，方便进行液位操作，然后，用户再将打印的零部件的数据信息录入操作装置2中，该操作装置2一般为支持常用操作系统的电脑，以支持cam为基本条件。
26.然后，操作装置2通过控制双透镜打印光源装置3、托料板装置6、液位调节装置8、真空刮刀装置9进行紫外光固化3d打印过程，整个过程中，所述液位调节装置8以及托料板装置8设于同1个立柱架5中，部件之间的安装位置更为紧密，可以高效地安排布线以及操控，并且联动能力好，尤其是打印物料槽4与液位调节槽7相通，因此当打印物料槽4内的光敏树脂液液位变化时，液位调节装置8对液位调节槽7的操作可以很快地反馈至打印物料槽4中，两者的工作从而产生了联动，这种动态调节方式保证了液位的稳定，确保了打印过程的一致性。
27.而所述双透镜打印光源装置3采用了双透镜调节结构，使得打印用的光源在经过xy轴偏转出想要的轨迹时，双透镜调节结构就相当于光斑大小调节装置，使其可以在最短时间内调整好光斑尺寸，这样在处理完轮廓部分后，部件的中间填充部分可以最大效率地进行扫描，避免了小光斑逐行扫描的低效率问题，实现了加工提速的效果，因此也就使得同时打印的物件数量增加，并提高了加工的效率。
28.具体结合图1至图4所示，本实用新型其中一种较优的实施例，所述双透镜打印光源装置3包括沿光路方向依次连接的紫外光源30、光斑大小调节机构31、xy反射镜机构32以及镜头33，所述光斑大小调节机构31包括调焦壳体310，所述调焦壳体310平行于光路方向的一侧壁固定有调焦伺服电机311，所述调焦伺服电机311的输出端固定有转轮312，所述转轮312的端面设有偏心轴313，所述调焦壳体310沿着光路方向设有平行的滑轨314，所述滑轨314上活动连接有处于光路上的凸透镜架315，所述凸透镜架315的一侧设有与偏心轴313
配合且方向竖直向下的滑槽316，所述凸透镜架315平行于光路方向连接有与调焦壳体310内壁固定连接的预紧装置317，所述调焦壳体310在光路上还设有固定凹透镜318。
29.利用调焦伺服电机311带动凸透镜架315在滑轨314上来回高速移动，偏心轴313与滑槽316的配合确保了传动的精确与稳定，再辅助预紧装置317，因此凸透镜架315与固定凹透镜318之间的距离可以迅速改变，因此就能够令焦距快速变化，从而快速改变光斑的大小，其中，凸透镜架315内应当设有与凹透镜配合的凸透镜；而预紧装置317的作用是让凸透镜架315可以更加紧密地与滑轨314接触，尤其是至少有一边会全程与滑轨314贴紧，起到参照基准的效果；接着由xy反射镜机构32以及镜头33将紫外光源30的光按照需要的轨迹扫描经过光敏树脂液进行打印。
30.参照图3和图4所示，本实用新型其中一种较优的实施例，所述预紧装置317为连接于所述调焦壳体310的内壁与凸透镜架315之间、平行于滑轨314方向的拉簧。
31.拉簧结构较为简单且可靠，可以很好地将凸透镜架315与滑轨314的贴合变得更加紧密，起到了预紧力的作用，保证凸透镜架315处于一个具有稳定参照基准的状态，确保了光斑大小调节的精确和快速。
32.参照图4所示，本实用新型其中一种较优的实施例，所述xy反射镜机构32包括与所述调焦壳体连接的透镜机壳320，该透镜机壳320的内部设有相互垂直的x轴反射镜伺服电机321以及y轴反射镜伺服电机322，并分别于各自的输出端连接有反射镜323。
33.上述xy反射镜机构32为常规的光固化3d打印机构常用的镜头控制装置，也是控制激光光路的常用技术方案，本实用新型沿用了现有结构，因此可靠性得以保证。
34.参照图5所示，本实用新型其中一种较优的实施例，所述托料板装置6包括设于立柱架5端部的托料伺服电机60，该托料伺服电机60的输出端通过丝杆传动机构11固定连接有托料固定板61，所述托料固定板61的上方水平设有托料板62，该托料板62的表面均匀设有小直径的透料网孔。
35.丝杆传动机构11在托料伺服电机60的驱动下可以很精准地进行快速而精密的移动，带动托料固定板61按照加工循环在液位上下运动，而托料板62则可以作为加工件的承载板，为了显示简化，附图中并未表示处透料网孔的具体形状，但是应当理解表面布满了透料网孔，利用透料网孔可以令光敏树脂液可以不断地透过托料板快速地进行照射加工。
36.参照图6所示，本实用新型其中一种较优的实施例，所述液位调节装置8包括设于立柱架5上端部的液位调节伺服电机80，该液位调节伺服电机80的输出端通过丝杆传动机构11连接有竖直向下的液位调节块81，所述液位调节块81的轮廓与所述液位调节槽7一致，尺寸略小，且为实心结构，所述液位调节槽7的两侧对称设有与立柱架5与盖板10的端面固定连接的支撑肋板12。
37.该液位调节装置8中，液位调节块81通过改变与液位调节槽7内的浸入体积，从而改变液位调节槽7内溢出的光敏树脂液量至打印物料槽4内以平衡打印消耗，优选的所述液位调节槽7应当尽可能多的渠道与打印物料槽4相通，并设有液位传感器以反馈精确量至操控装置2中，支撑肋板12既可以起到稳定立柱架5的作用，也能起到一定的阻挡隔绝效果，防止溢出的光敏树脂液流到其他位置。
38.参照图7所示，本实用新型其中一种较优的实施例，所述真空刮刀装置9包括设于所述盖板10下方的打印物料槽4端面两侧的水平轨道90，所述水平轨道90上活动架设有真
空刮刀91，所述真空刮刀91的两端均固定在平行于水平轨道90设置的传动带92上，所述传动带92的一端套设有驱动轴93，所述驱动轴93连接有固定在机架1内的刮刀伺服电机94。
39.该真空刮刀装置9的页面平整原理与现有技术相同，本申请中，采用的是刮刀伺服电机94两端驱动真空刮刀91在滑轨上移动，而真空刮刀91利用自身两侧的刮刀以及中部的内腔，将液面吸起并抹平，很好地平整了液面，并且消除了液面表面的气泡，确保打印质量。
40.本实用新型具有的有益效果在于：本实用新型采用了液位补偿、液位平整功能联动的方式，并且打印照射用的紫外光与液面光斑大小快速调节，处理填充部分，多方面配合下可以最大限度避免因液位问题造成的打印质量不均的情况，有效提高了打印件的合格率，保证了生产质量，对生产效率的提升起到了很大帮助，同时也客观上降低了操作者的工作量。
41.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。