一种液面环境3D打印机构制造技术

本发明专利技术属于机械加工技术领域，具体涉及一种液面环境3D打印机构，包括工作液槽、升降台、驱动装置、作业装置、铺粉装置，升降台包括位于工作液槽内的工作台面，工作组件上设置有激光加工头和放电加工头，工作液槽内注入绝缘加工液，驱动装置驱动升降台相对工作液槽上下移动使激光加工头的激光加工界面保持在液面下方。3D打印机构的工作环境为液面环境，可以防止加工过程中由于激光照射金属粉末，致使其温度升高而被氧化；可以快速散热；同时绝缘加工液为放电讲过提供液体介质，另外，本发明专利技术集成了金属激光3D打印、放电加工、激光切割、激光焊接功能于激光加工头和放电加工头，从而实现了一种机构进行多种加工模式的可能性。

A 3D Printer for Liquid Level Environment

【技术实现步骤摘要】
一种液面环境3D打印机构
本专利技术属于机械加工
，具体涉及一种液面环境3D打印机构。
技术介绍
传统的金属激光3D打印机在空气中加工零部件成型，无法避免可能出现的由于激光照射金属粉末使得其温度过高而被氧化，影响工件的精度。另外传统的金属激光3D打印机只有3D打印单一功能，无法对工件进行后续精加工。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种液面环境3D打印机构。本专利技术所采取的技术方案如下：一种液面环境3D打印机构，包括工作液槽、升降台、驱动装置、作业装置、铺粉装置，所述升降台包括位于工作液槽内的工作台面，所述工作组件上设置有激光加工头和放电加工头，所述铺粉装置相对工作台面位移并向工作台面铺送原料粉末，所述工作液槽内注入绝缘加工液，所述驱动装置驱动升降台相对工作液槽上下移动使激光加工头的激光加工界面保持在液面下方。所述作业装置包括底座、连接在底座上的多自由度机械臂，所述激光加工头和放电加工头设置在多自由度机械臂端部，所述底座与工作液槽的上边缘连接且与之滑移配合。所述作业装置设有两个或三个，分别设置在工作液槽的两个或三个上边缘。所述铺粉装置包括与工作液槽插接的由透明材质制成的铺粉工作面、铺粉小车、设置在铺粉小车上的铺粉器，所述铺粉工作面上设有若干通孔，所述铺粉小车设置在铺粉工作面上自由移动，所述铺粉器通过通孔向工作台面铺送原料粉末。所述作业装置包括位于工作液槽两侧外的X轴滑轨、与X轴滑轨滑移配合的X轴滑块、与X轴滑块固定连接的Y轴滑轨、与Y轴滑轨滑移配合的Y轴滑块、与Y轴滑块连接的Z轴驱动装置，所述工作液槽两侧侧壁设有供Y轴滑轨穿过的滑槽，所述Y轴滑块、Z轴驱动装置均位于工作液槽内，激光加工头和放电加工头设置在Z轴驱动装置的下端部。所述作业装置设有至少两个且上下设置。所述铺粉装置包括位于工作液槽两侧外的X轴滑轨、与X轴滑轨滑移配合的X轴滑块、与X轴滑块固定连接的Y轴滑轨、与Y轴滑轨滑移配合的Y轴滑块、与Y轴滑块连接的铺粉器，所述工作液槽两侧侧壁设有供Y轴滑轨穿过的滑槽，所述Y轴滑块、铺粉器均位于工作液槽内，所述铺粉装置设置在作业装置下方。本专利技术的有益效果如下：3D打印机构的工作环境为绝缘加工液液面环境中被加工成型，可以防止加工过程中由于激光照射金属粉末，致使其温度升高而被氧化；而且能够通过与工作液的接触快速散热；同时绝缘加工液为放电讲过提供液体介质，另外，本专利技术集成了金属激光3D打印、放电加工、激光切割、激光焊接功能于激光加工头和放电加工头，从而实现了一种机构进行多种加工模式的可能性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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，根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。图1为实施例1的结构示意图；图2为实施例1中工作液槽的结构示意图；图3为升降台的结构示意图；图4为单轴单任务的流程示意图；图5为单轴多任务的流程示意图；图6为多轴单任务的流程示意图；图7为多轴多任务的流程示意图；图8为实施例2的俯视图；图9为实施例2中工作液槽的侧视图；图中，1，工作液槽；101，滑槽；102，缺口；2，升降台；201，工作台面；202，连接板；203，驱动连接部；3，驱动装置；4，作业装置；401，底座；402，多自由度机械臂；6，铺粉装置；601，铺粉工作面；602，通孔；603，铺粉小车；604，铺粉器；7，激光加工头；8，放电加工头；9，X轴滑轨；10，X轴滑块；11，Y轴滑轨；12，Y轴滑块；13，Z轴驱动装置；14，脉冲电源。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。本专利技术所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本专利技术，而非对本专利技术保护范围的限制。实施例1：如图1所示，一种液面环境3D打印机构，包括以下结构：工作液槽1，为一方形容器，其内注有绝缘加工液，为激光3D打印、放电加工、激光切割、激光焊接提供液体工作环境；升降台2，如图3所示，包括工作台面201、驱动连接部203以及连接工作台面201和驱动连接部203的连接板202，工作台面201位于工作液槽1内，驱动连接部203位于工作液槽1上方侧边，驱动连接部203连接驱动装置3，通过驱动装置3驱动使工作台面201可相对工作液槽1上下位移；作业装置4，包括两组，分布在工作液槽1的两个侧边缘每组包括底座401、多自由度机械臂402，多自由度机械臂402端部设置有激光加工头7和放电加工头8，多自由度机械臂402由多个臂部依次连接构成，臂部之间的通过防水旋转关节结构连接，形成多自由度的机械臂结构。其中，多自由度机械臂402中臂部之间的防水旋转关节结构可以采用专利CN201720400385.X中所公开的关节组部分的结构，实现自由转动且具有液面下工作的能力；多自由度机械臂402中的其中一个或多个臂部可以采用伸缩结构的液压缸，便于调节姿态使激光加工头7和放电加工头8沿目标路径加工；铺粉装置6，包括与工作液槽1插接的由透明材质制成的铺粉工作面601、铺粉小车603、设置在铺粉小车603上的铺粉器，所述铺粉工作面601上设有若干通孔602，所述铺粉小车603设置在铺粉工作面601上自由移动，所述铺粉器通过通孔602向工作台面201铺送原料粉末。铺粉装置6可根据零件形状均匀铺设金属粉末。铺粉工作面601为铺粉小车的运动界面，也是3D打印的成形界面；脉冲电源14，正级连接至工作台面201，负极连接至放电加工头8，实现放电加工时，作业装置4移动使放电加工头8移动至对应位置，即放电加工头8与工件维持很小的放电间隙，脉冲电源施加电压加到两极之间，将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中，放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，可用于3D打印成型的金属工件中型孔、型腔的精确加工。绝缘加工液可以为去离子水、煤油、矿物油等具有一定绝缘强度的液体介质（10~107Ω·m）。工作液槽1可以连接净化装置，其内设置多孔吸附材料，在放电加工过程中或者放电加工后使绝缘加工液流经净化装置。驱动装置3采用螺纹升降的结构，也可以采用液压升降的结构。激光加工时，铺粉工作面601插设在工作液槽1的缺口102处，升降台运动到指定高度，接着铺粉小车在铺粉工作面上沿着零件实体的位置运动，均匀铺上金属粉末，机械臂的激光加工头调整到合适位置持续发射特定波长紫外光若干时间，使得金属粉末融化烧结成形并冷却。放电加工时，将铺粉工作面601抽离工作液槽1，将升降台和机械臂均调整到合适位置，使放电加工头与3D打印好的工件的对应位置尽可能靠近，并持续放射一段时间的电流。激光切割与焊接功能的加工流程与放电头工作流程类似。两组作业装置4在协调运作下可以实现四种加工方式：单轴单任务、单轴多任务、多轴单任务、多轴多任务，即两组作业装置4可以同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液面环境3D打印机构，其特征在于：包括工作液槽（1）、升降台（2）、驱动装置（3）、加工组件（4）、铺粉装置（6），所述升降台（2）包括位于工作液槽（1）内的工作台面（201），所述工作组件（4）上设置有激光加工头（7）和放电加工头（8），所述铺粉装置相对工作台面（201）位移并向工作台面（201）铺送原料粉末，所述工作液槽（1）内注入绝缘加工液，所述驱动装置（3）驱动升降台（2）相对工作液槽（1）上下移动使激光加工头（7）的激光加工界面保持在液面下方。

【技术特征摘要】
1.一种液面环境3D打印机构，其特征在于：包括工作液槽（1）、升降台（2）、驱动装置（3）、加工组件（4）、铺粉装置（6），所述升降台（2）包括位于工作液槽（1）内的工作台面（201），所述工作组件（4）上设置有激光加工头（7）和放电加工头（8），所述铺粉装置相对工作台面（201）位移并向工作台面（201）铺送原料粉末，所述工作液槽（1）内注入绝缘加工液，所述驱动装置（3）驱动升降台（2）相对工作液槽（1）上下移动使激光加工头（7）的激光加工界面保持在液面下方。2.根据权利要求1所述的液面环境3D打印机构，其特征在于：所述作业装置（4）包括底座（401）、连接在底座（401）上的多自由度机械臂（402），所述激光加工头（7）和放电加工头（8）设置在多自由度机械臂（402）端部，所述底座（401）与工作液槽（1）的上边缘连接且与之滑移配合。3.根据权利要求2所述的液面环境3D打印机构，其特征在于：所述作业装置（4）设有两个或三个，分别设置在工作液槽（1）的两个或三个上边缘。4.根据权利要求2所述的液面环境3D打印机构，其特征在于：所述铺粉装置包括与工作液槽（1）插接的由透明材质制成的铺粉工作面（601）、铺粉小车（603）、设置在铺粉小车（603）上的铺粉器，所述铺粉工作面（601）上设有若干通孔（602），所述铺粉小车（603）设置在铺粉工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢兆贤，倪建成，乔鑫，林莉莎，陆思诺，高峰，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37