一种3d打印机及其铺料方法
阅读说明：本技术 一种3d打印机及其铺料方法 (3D printer and material paving method thereof ) 是由 陈敏生 刘杰 范彦斌 郑泽锦 亢志颖 朱涛 黎泳怡 于 2020-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种3D打印机,包括铺料臂、刮刀组件和至少两个调节器；至少两个调节器沿所述刮刀组件的长度方向设置；所述调节器包括外壳、连接轴和轴承套；所述外壳与所述刮刀组件连接；所述轴承套固定连接于所述外壳内,所述连接轴依次穿过所述铺料臂和所述外壳并插接于所述轴承套内,所述连接轴与所述铺料臂螺纹连接。本发明有效改善了刮刀组件的刮料块的铺粉效果,减缓了刮刀组件的刮料块的磨损速度,进而节约了打印成本,且本发明具有操作简单且调节精度高,大大地提高了铺粉精度,进而提升了打印精度,使得成型的金属零件质量更高的优点。本发明还提供了一种基于3D打印机的铺料方法。(The invention provides a 3D printer which comprises a material spreading arm, a scraper component and at least two regulators, wherein the material spreading arm is connected with the scraper component; at least two adjusters are arranged along the length of the doctor assembly; the regulator comprises a shell, a connecting shaft and a bearing sleeve; the housing is connected with the scraper assembly; the bearing sleeve is fixedly connected in the shell, the connecting shaft sequentially penetrates through the material spreading arm and the shell and is inserted in the bearing sleeve, and the connecting shaft is in threaded connection with the material spreading arm. The powder spreading device effectively improves the powder spreading effect of the scraper block of the scraper assembly, slows down the abrasion speed of the scraper block of the scraper assembly, and further saves the printing cost. The invention further provides a paving method based on the 3D printer.)
技术领域
本发明涉及3D打印机技术领域，具体而言，涉及一种3D打印机及其铺料方法。
背景技术
激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术是一种能直接成型出接近完全致密度、力学性能良好金属零件的3D打印技术。目前SLM型金属3D打印机在执行打印操作时先通过铺料装置上的刮刀在成型平台铺上一层金属粉末，利用刮刀进行刮粉和铺粉。当刮刀使用一定时间后会产生磨损，导致铺粉层厚精度降低，进而降低了打印精度。
目前解决激光选区熔化SLM设备刮刀磨损问题的方法有两种。根据刮刀的磨损程度，当刮刀磨损严重时，采用第一种方法：直接换一把刮刀。即是拆卸下刮刀夹板里的刮刀，然后更换一把新刮刀。而当刮刀磨损程度较轻微时，刮刀底面会比铺粉平面高上一点距离，使得部分该被铺粉的金属粉末，刮刀“够不着”，这时则可以采用第二种方法：目前技术的应对方法是松开刮刀夹板，降低刮刀夹板的高度，从而弥补刮刀的磨损量，使得刮刀能够较好地与铺粉平面接触，位置调整好后拧紧定位压紧板上的螺丝，固定刮刀夹板。刮刀夹板装夹着的刮刀也处于了合适的高度。
现有技术缺点：第一：采用上述方法手动调节铺料装置上刮刀的高度，调节精度低，调节步骤繁琐，而且考验操作者的技术，不利于普及化。第二：刮刀的磨损并非均匀磨损，刮刀夹板高度的调节是调节刮刀夹板的调节接触面，而调节接触面又是水平的，所以调节后刮刀底面依旧不能有效地与铺粉平面接触。
发明内容
基于此，为了解决传统的铺料装置的刮刀调节精度低、调节步骤繁琐和s的问题，本发明提供了一种3D打印机，其具体技术方案如下：
一种3D打印机，包括
成型室，所述成型室具有供激光穿过的打印口；
铺料装置，所述铺料装置用于铺料，所述铺料装置位于所述成型室内且可相对所述成型室往复运动，所述铺料装置包括
铺料臂；
刮刀组件；
至少两个调节器，至少两个调节器沿所述刮刀组件的长度方向设置；所述调节器包括外壳、连接轴和轴承套；所述外壳与所述刮刀组件连接；所述轴承套固定连接于所述外壳内，所述连接轴依次穿过所述铺料臂和所述外壳并插接于所述轴承套内，所述连接轴与所述铺料臂螺纹连接。
上述3D打印机，针对刮刀组件的磨损不均匀的问题，通过设置有至少两个调节器，通过至少两个调节器实现不同步调节，从而有效改善了刮刀组件的铺粉效果，减缓了刮刀组件的磨损速度，进而节约了打印成本；进一步的，通过旋转连接轴从而实现刮刀组件的升降调节，操作简单且调节精度高，大大地提高了铺粉精度，进而提升了打印精度，使得成型的金属零件质量更高。
进一步地，所述打印机本体包括激光打印装置、储料缸和成型缸；所述储料缸用于储存原料且推送所述原料至所述成型室；所述成型缸包括与所述成型室连通的缸体以及用于承托所述原料的成型平台，所述成型平台位于所述缸体内且可相对所述缸体升降运动；所述铺料装置用于将所述储料缸推送至所述成型室的所述原料推送至所述成型平台上。
进一步地，所述铺料臂包括连杆块和与所述连接轴螺纹连接的调节块；所述连杆块上沿其长度方向设置有至少两个第一通孔，所述调节块固设于所述第一通孔内。
进一步地，所述调节块设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔同轴设置，所述第二通孔内设有内螺纹；所述连接轴的外表面设有与所述内螺纹啮合的外螺纹，所述连接轴插接于所述第二通孔内。
进一步地，所述刮刀组件包括夹板和刮料块，所述夹板设有与所述调节器一一对应的延伸块，所述延伸块通过第一螺栓与所述外壳连接。
进一步地，所述夹板远离所述外壳的一端面上设有用于安装所述刮料块的安装槽。
进一步地，所述外壳包括第一半壳体和与所述第一半壳体配合的第二半壳体，所述第一半壳体与所述第二半壳体通过第二螺栓连接。
进一步地，所述外壳上设有开口，所述外壳内设有呈上下布置且互相连通的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体靠近于所述开口设置，且所述第一腔体于与所述开口连通；所述轴承套位于所述第一腔体内，所述连接轴依次穿过所述开口和所述第一腔体并延伸至所述第二腔体。
进一步地，还包括定位销，所述第一腔体和所述第二腔体之间形成有台阶部，所述定位销横向穿过所述连接轴并与所述台阶部抵接。
进一步地，所述铺料臂呈水平方向设置，所述连接轴呈竖直方向设置，所述刮刀组件位于所述铺料臂的下方。
本发明还提供了一种基于3D打印机的铺料方法，其具体技术方案包括如下步骤：
所述成型平台相对所述缸体下降，且所述成型平台与所述缸体的端口处之间形成有空间；
所述储料缸推送至所述原料进入所述成型室，且所述原料的体积等于所述空间的体积；
所述铺料装置将所位于所述成型室的所述原料推送至所述空间内并刮平；
所述激光打印装置基于预设扫描路径扫描熔化所述原料，直至路径扫描熔化完成；
重复以上步骤，直至工件成型。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明一实施例所述的3D打印机的铺料装置结构示意图之一；
图2是本发明一实施例所述的3D打印机的铺料装置结构示意图之二；
图3是本发明一实施例所述的3D打印机的调节器的结构示意图；
图4是本发明一实施例所述的3D打印机的调节器的俯视结构示意图；
图5是图4中A-A的剖视结构示意图；
图6是本发明一实施例所述的3D打印机的结构示意图。
附图标记说明：
1-铺料臂；2-夹板；3-刮料块；4-连接轴；5-调节块；6-外壳；61-第一腔体；62-第二腔体；7-轴承套；8-第一螺栓；9-第二螺栓；10-安装槽；11-定位销；12-台阶部；13-成型室；14-缸体；15-成型平台；16-储料缸；17-铺料装置；18-激光打印装置；19-原料；20-工件。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
如图1、图5和图6所示，本发明一实施例中的一种3D打印机，包括成型室13和铺料装置17；成型室13具有供激光穿过的打印口；铺料装置17包括铺料臂1、刮刀组件和两个调节器；两个调节器沿刮刀组件的长度方向间隔设置；调节器包括外壳6、连接轴4和轴承套7；外壳6与刮刀组件连接；轴承套7固定连接于外壳6内，连接轴4依次穿过铺料臂1和外壳6并插接于轴承套7内，连接轴4与铺料臂1螺纹连接。
上述3D打印机，针对刮刀组件的磨损不均匀的问题，通过设置有两个调节器，通过两个调节器实现不同步调节，从而有效改善了刮刀组件的铺粉效果，减缓了刮刀组件的磨损速度，进而节约了打印成本；进一步的，通过旋转连接轴4来实现刮刀组件的升降调节，操作简单且调节精度高，大大地提高了铺粉精度，进而提升了打印精度，使得成型的金属零件质量更高。
进一步地，如图1和图2所示，两个调节器位于刮刀组件的两端。
在其中一个实施例中，如图6所示，打印机本体包括激光打印装置18、储料缸16和成型缸；储料缸16用于储存原料19且推送原料19至成型室13；成型缸包括与成型室13连通的缸体14以及用于承托原料19的成型平台15，成型平台15位于缸体14内且可相对缸体14升降运动；铺料装置17用于将储料缸16推送至成型室13的原料19推送至成型平台15上。其中，原料19具体为金属粉末。
在其中一个实施例中，如图1所示，铺料臂1包括连杆块和与连接轴4螺纹连接的调节块5；连杆块上沿其长度方向设置有至少两个第一通孔，调节块5固设于第一通孔内；调节块5设有第二通孔，第一通孔与第二通孔同轴设置，第二通孔内设有内螺纹；连接轴4的外表面设有与内螺纹啮合的外螺纹，连接轴4插接于第二通孔内。如此，通过设置调节块5与连杆块可拆装连接，从而便于运输、拆装和更换零配件。
在其中一个实施例中，如图1和2所示，刮刀组件包括夹板2和刮料块3，夹板2设有与调节器一一对应的延伸块，延伸块通过第一螺栓8与外壳6连接。如此，保证了夹板2与外壳6的可拆装连接，从而便于运输、拆装和更换零配件。
其中，刮料块3的材质为柔性材质制成。
进一步地，如图2所示，夹板2远离外壳6的一端面上设有用于安装刮料块3的安装槽10。如此，便于耗材刮料块3的更换。
在其中一个实施例中，如图3～5所示，外壳6包括第一半壳体和与第一半壳体配合的第二半壳体，第一半壳体与第二半壳体通过第二螺栓9连接。进一步地，外壳6上设有开口，外壳6内设有呈上下布置且互相连通的第一腔体61和第二腔体62，第一腔体61靠近于开口设置，且第一腔体61于与开口连通；轴承套7位于第一腔体61内，连接轴4依次穿过开口和第一腔体61并延伸至第二腔体62。如此，减少了轴承套7的安装难度，提高了高度调节的精度。
在其中一个实施例中，如图3和图5所示，还包括定位销11，第一腔体61和第二腔体62之间形成有台阶部12，定位销11横向穿过连接轴4并与台阶部12抵接。如此，实现限制了连接轴4相对外壳6的升降运动。
在其中一个实施例中，铺料臂1呈水平方向设置，连接轴4呈竖直方向设置，刮刀组件位于铺料臂1的下方。
在其中一个实施例中，调节块5具体为螺母，轴承套7具体为角接触球轴承。
本发明一实施例中的一种基于上述3D打印机的铺料方法，其包括如下步骤：
S1：成型平台15相对缸体14下降，且成型平台15与缸体14的端口处之间形成有空间，即激光选区熔化SLM设备工作时，成型平台15下降一个铺粉层厚高度；
S2：储料缸16推送至所述原料19进入成型室13，且原料19的体积等于S2中的空间的体积，即装满已被铺平金属粉末的储料缸16上升一个铺粉层厚高度；
S3：铺料装置17将所位于成型室13的原料19推送至空间内并刮平，即处于原点位置的铺料装置17将一个铺粉层厚高度的金属粉末铺到成型平台15上，其中刮料块3对金属粉末进行刮平；
S4：激光打印装置18基于预设扫描路径扫描熔化原料19，直至路径扫描熔化完成，激光打印装置18按照切片路径扫描熔化金属粉末，直至路径扫描熔化完成后，激光打印装置18停止发射激光；紧接着，成型平台15下降一个铺粉层厚高度，铺料装置17回到原点，储料缸16上升一个铺粉层厚高度，铺料装置17将粉末铺在成型平面上，即叠加在上一层金属粉末上。
S5：重复以上步骤，直至工件20成型。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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