多扫描头顺序扫描装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术设计的多扫描头顺序扫描装置，由机座、导轨、丝杠导轨副、滑块、喷头、升降台组成。导轨固定在机座上，丝杠导轨副通过滑块与导轨连接，丝杠通过螺母与丝杠导轨副联动，丝杠导轨副上设有喷头支架，喷头设在喷头支架上。本装置利用多扫描头进行顺序扫描，满足原型或零件制造中对不同部位材料、功能、精度等要求，使原型或零件的各个部位具有更加合理的材质和精度分布。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本技术涉及一种多扫描头顺序扫描装置，属制造成型
在已有的制造成型
中，一般都采用单扫描头进行一次扫描，完成层面加工。扫描头或者固化液体材料，或者喷射液体材料固化成形，或者粘接(或烧结)固体粉末(或颗粒态材料)，或者进行切割加工，使层面成形。例如美国麻省理工学院(M.I.T.)开发的三维打印成形(3DP，Three-DimensionalPrinting)工艺，采用硅胶粘结陶瓷粉末而成三维实体，粘结剂(硅胶)是一种材料，只用一种喷头同时进行扫描即可；美国Stratasys公司的熔融沉积制造(FDM,Fused Deposition Manufacturing)工艺中，是采用单喷头喷射熔融态的蜡丝、尼龙或塑料来完成堆积成形；在美国3D System公司的立体光刻(SLA,Stereolithography Apparatus)工艺中，采用单激光头进行扫描，使光敏树脂固化，完成原型制造；美国Helisys公司的分层实体制造(LOM,Laminated ObjectManufacturing)工艺中，也是利用单激光头进行扫描，切割片材(涂敷纸、陶瓷片材等)粘接成形；在美国DTM公司的选择性激光烧结(SLS,Selected LaserSintering)工艺中，同样也是利用单激光头进行扫描，烧结蜡粉、铁粉或低熔点合金粉末来完成原型或零件的制造。用单扫描头进行一次扫描，不仅难以保证对成形件不同部位不同的材料、精度、功能或工艺要求，而且也无法实现某些特殊的加工工艺。例如医学中利用快速原型技术制作人体器官模型时，要求不同部位具有不同材料和功能，这样才能逼真地模拟人体器官的功能和行为。这就要求多个(同种或不同种)喷头顺序进行多次扫描，依次喷射不同材料，来达到预定要求。而在无模铸型制造(PCM,Patternless Casting Molding)工艺中，则要求粘接剂和催化剂两种不同材料共同作用，发生胶联反应，将固体粉末或者颗粒态材料粘接起来，完成铸型的制造。而在该工艺的不同部位，由于填充方式的不同，又要求不同管径的喷头顺序扫描喷射，来形成不同直径和精度的凝聚体。本技术的目的是设计一种多扫描头顺序装置，克服目前这种利用单扫描头进行一次扫描来完成层面加工的扫描方式的缺点，利用多扫描头进行顺序扫描，满足原型或零件制造中对原型或零件不同部位不同的材料、功能、精度或工艺要求，从而使原型或零件的各个部位具有更加合理的材质和精度分布、更丰富多样的功能和更佳的工艺性能，以便更好地满足人们对原型或零件的要求。本技术设计的多扫描头顺序扫描装置，由机座、导轨、丝杠导轨副、滑块、喷头、升降台组成。导轨固定在机座上，丝杠导轨副通过滑块与导轨连接，丝杠通过螺母与丝杠导轨副联动，丝杠导轨副上设有喷头支架，喷头设在喷头支架上。升降台与丝杠相联动，丝杠通过轴承固定在机座上。本技术设计的多扫描头顺序扫描装置，采用多个相同种类或不同种类的扫描头，依照预定的动作次序和运行轨迹，顺序进行扫描，或喷射不同种类的材料，或进行不同方式的加工，来完成层面加工。扫描头或者固化液体材料，或者喷射液体材料固化成形，或者粘接(或烧结)固体粉末(或颗粒态材料)，或者进行切割加工，使层面成形。多个(多种)扫描头顺序扫描，不仅可以保证原型或零件不同部位对材质、精度、功能和性能的不同要求，而且也使某些特殊加工工艺的顺利实现成为可能。多扫描头顺序扫描，不仅使原型或零件的材质和精度分布更加合理化，功能和性能更加多样化，而且使一些特殊的新工艺得以实现，从而更好地满足人们对原型或零件的要求。多次实验和实际应用都证明，这项先进技术的效果非常好，有着巨大的潜力和极为广阔的应用前景。以无模铸型制造(PCM,Patternless Casting Molding)工艺为例。首先，该工艺要求粘结剂与催化剂两种材料共同作用，发生胶联反应，一层层固化型砂而堆积成形。因此，粘接剂和催化剂的喷射需要两种喷头。同时，由于这两种液体的扩散速度和固化速度不同，又要求它们的喷射次序不同，才能保证两种材料扩散、混合、固化的均匀一致，保证型砂凝聚体的尺寸精度和铸型的最终精度。另外，该工艺要求两喷头的扫描路径完全相同。如果采用双喷头同时扫描，分别喷射粘结剂与催化剂，因为喷头本身总有一定大小，两喷头之间偏置距离的存在，喷射时两喷头必须对称斜置，这就为喷头的精确控制带来了极大的困难，而且也会因此使型砂凝聚体内部粘结剂与催化剂分布不均，从而严重影响了型砂凝聚体的强度和精度，进而也影响了铸型的最终强度和精度。为了满足以上要求，只能采用双喷头顺序扫描装置。在计算机的控制下，第一个喷头在每一层铺好压实的型砂上精确地喷射粘接剂完之后，第二个喷头再沿同样的路径喷射催化剂，粘结剂与催化剂扩散混合均匀后发生胶联反应，一层层固化型砂而堆积成形。 附图说明图1是本技术的结构示意图。以下结合附图，介绍本技术的内容。图1中，1是机座，2是电机，3是导轨，4是轴承，5是丝杠导轨副，6是滑块，7是丝杠，8是丝杠螺母，9是轴承，10是喷头1,11是继电器1,12是喷头2,13是继电器，214是滑块，15是电机，16是当前层，17是已成形部分，18是升降台，19是轴承，20是丝杠，21是轴承，22是电机。如图1所示，本技术设计的多扫描头顺序扫描装置，该扫描装置由机座1、导轨3、丝杠导轨副5、滑块6、喷头10和12、升降台18组成。导轨3固定在机座1上，丝杠导轨副5通过滑块6与导轨3连接，丝杠7通过螺母8与丝杠导轨副5联动，丝杠导轨副5上设有喷头支架，喷头设在喷头支架上。升降台18与丝杠20相联动，丝杠20通过轴承21固定在机座1上。下面介绍本技术的工作过程工作开始时，预先在升降台18上铺好一层材料，升降台18由Z轴丝杠20带动，下降一段距离。由X轴导轨2和Y轴丝杠导轨副5联动，带动喷头支架14作二维平面扫描运动。第一次扫描开始时，继电器11依控制信号动作，开启喷头10，沿预定路径喷射粘接剂。扫描结束时，继电器11动作，关闭喷头10，停止喷射。第二次扫描开始时，继电器13依信号动作，开启喷头12，沿预定路径喷射催化剂。扫描结束时，继电器13动作，关闭喷头12，停止喷射。至此，第一层加工完毕。以后，每层的制造过程都与第一层类似，也是由送料-升降台下降-第一次扫描-第二次扫描等几个部分组成，只不过具体的扫描路径可能会有差异。这种周期性循环一直进行到整个成形过程结束为止。本技术设计的扫描装置中，扫描机构的实现可以是丝杠+电机，也可以是同步传动系统+电机，或者是钢丝运动系统+电机等二维平面扫描机构的任何实现方式。扫描头的数目可以是两个，也可以是三个或更多；扫描头的种类也没有限定，可以是相同种类的，也可以是不同类型的。进行层面制造时，扫描的次数可以是两次，也可以是三次或更多。扫描头可以是激光束，可以是切割刀具或工具，也可以是任何形式和形状的喷头或喷嘴等。扫描头在一次扫描中的动作可以是激光束的开关，可以是切割刀具或工具的进刀、切割和退刀，也可以是喷头或喷嘴的启闭等。一次扫描中动作的扫描头可以是一个，可以是两个，也可以是扫描头中部分之任意组合。扫描头所加工(或传输)的材料可以是任何状态的，如固态(包括粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多扫描头顺序扫描装置，其特征在于该扫描装置由机座、导轨、丝杠导轨副、滑块、喷头、升降台组成，所述的导轨固定在机座上，丝杠导轨副通过滑块与导轨连接，丝杠通过螺母与丝杠导轨副联动，丝杠导轨副上设有喷头支架，喷头设在喷头支架上，所述的升降台与丝杠相联动，丝杠通过轴承固定在机座上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多扫描头顺序扫描装置，其特征在于该扫描装置由机座、导轨、丝杠导轨副、滑块、喷头、升降台组成，所述的导轨固定在机座上，丝杠导轨副通过滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜永年，杜昭辉，徐丹，戴志煌，
申请(专利权)人：清华大学，北京殷华激光快速成形与模具技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]