一种基于打印头扫描运动的SLM设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于打印头扫描运动的SLM设备，包括底座和龙门模块，所述底座上设有用于驱动龙门模块直线运动的第一驱动模块，所述龙门模块包括第一基座、激光模块以及用于驱动激光模块直线运动的第二驱动模块，所述激光模块包括第三基座、激光头以及用于驱动激光头直线运动的第四驱动模块。本实用新型专利技术结构紧凑，设备的操作适用性高,且打印尺寸和扫描范围不受到激光头结构限制，降低制造成本。降低制造成本。降低制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于打印头扫描运动的SLM设备


[0001]本技术涉及增材制造领域，具体涉及一种基于打印头扫描运动的SLM设备。

技术介绍

[0002]SLM:Selective laser melting(选择性激光熔化),是金属材料增材制造中的一种主要技术途径。该技术选用激光作为能量源，按照三维CAD切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描，扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得模型所设计的金属零件。
[0003]SLM技术克服了传统技术制造具有复杂形状的金属零件带来的困扰。它能直接成型出近乎全致密且力学性能良好的金属零件。金属增材制造技术根据其原料供给的方式不同，简单分为两个大类：铺粉式的增材制造技术和送粉送丝式的增材制造技术。
[0004]目前，铺粉型激光金属3d打印设备通常采用振镜扫描方式。然而，采用的扫描振镜结构是通过电机驱动反射镜偏转角度来实现，然后通过场镜或动态聚焦来实现不同位置聚焦效果一致。当偏转角度超过设计值，聚焦效果将无法保证一致，打印尺寸和扫描范围受到限制。同时，由于激光扫描振镜的光学结构复杂且属于专用机构，造价高，不利于市场推广。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于而提供一种提高激光扫描范围且降低制造成本的基于打印头扫描运动的SLM设备。
[0006]本技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0007]一种基于打印头扫描运动的SLM设备，包括底座和龙门模块，所述底座上设有用于驱动龙门模块直线运动的第一驱动模块，所述龙门模块包括第一基座、激光模块以及用于驱动激光模块直线运动的第二驱动模块，所述激光模块包括第三基座、激光头以及用于驱动激光头直线运动的第四驱动模块。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述第一驱动模块包括第一电机、第一螺纹杆以及两个第一滑动杆，第一电机固定安装于底座上，第一电机的输出轴与第一螺纹杆的一端固定连接，第一螺纹杆的另一端与底座转动连接，第一基座开设有螺纹孔，第一螺纹杆与第一基座螺纹配合，第一滑动杆分别位于第一螺纹杆的两侧，第一滑动杆固定连接于底座上，第一基座滑动连接于第一滑动杆上。通过第一电机带动第一螺纹杆转动，从而使得第一基座在第一滑动杆上直线运动，实现对龙门模块在水平x轴方向上直线运动的控制，并以此达到控制切削头和激光头在水平x轴方向上的直线移动的目的。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述第二驱动模块包括第二电机、第一齿轮组、第二转轴、第二槽柱以及第二单向轴承，第二电机固定连接于第一基座上，所述第一齿轮组包括第一齿轮和第三齿轮，第一齿轮固定连接于第二电机的输出轴上，第三齿轮与第二转轴的一端固定连接，第三齿轮与第一齿轮啮合，第二转轴的另一端与第一基座转动连接，第二槽柱转动连接于第二转轴上，第二单向轴承的内圈与第二转轴固定连接，第二单向轴承
的外圈与第二槽柱的右端固定连接，所述第三基座上一体式连接有滑动销，第二槽柱上开设有导向槽，滑动销的一端位于第二槽柱的导向槽内以使得第二槽柱转动时第二槽柱驱动第三基座滑动。第二电机转动时，第二槽柱转动并带动第三基座在第一基座上直线往复运动，实现对激光模块在水平y轴方向上进行直线移动的控制，并以此达到控制激光头在水平y轴方向上的直线移动的目的。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，第四驱动模块包括第三电机、第二齿轮组以及第二螺纹杆，第三电机固定连接于第三基座上，所述第二齿轮组包括第四齿轮和第五齿轮，第四齿轮固定连接于第三电机的输出轴上，第五齿轮与第二螺纹杆的一端固定连接，第四齿轮与第五齿轮啮合，第二螺纹杆的另一端转动连接于第三基座上，所述激光头开设有螺纹孔，激光头与第二螺纹杆螺纹配合。通过第三电机转动带动第二齿轮组转动，使得第二螺纹杆转动，从而使得激光头在第三基座上直线移动，达到控制激光头在竖直z轴方向上的直线移动的目的。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，所述激光头包括镜筒、准直镜、聚焦镜、保护镜以及保护罩，准直镜、聚焦镜以及保护镜依次从上往下安装固定于镜筒内，通过设置保护镜，避免操作过程中产生喷溅的熔渣与金属熏烟污染到光学镜组，进而降低光学镜组被损毁的机率，降低制作成本，保护罩安装固定于镜筒的底端，所述准直镜和聚焦镜均为凸透镜，所述镜筒的底端侧面开设有第一进气口，第一进气口与镜筒的内部空间连通，所述保护罩上开设有第二进气口，第二进气口与保护罩的内部空间连通，保护罩的底端为圆环结构，保护罩的底端开设有若干出气孔。由于在打印过程中激光会产生大量热量，容易引起底座造成热变形，通过第一进气口往镜筒内添加惰性气体以及通过第二进气口往保护罩内添加惰性气体，从而在激光的照射氛围内形成惰性气体保护圈，用于防止氧化和氮化，避免部件损伤。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，还包括铺粉模块，所述铺粉模块位于底座与龙门模块之间，铺粉模块包括第四基座、成型模块、送粉模块、安装有刮刀的滑条以及用于驱动滑条直线运动的第五驱动模块，所述成型模块包括成型基板和用于驱动成型基板直线运动的第六驱动模块，送粉模块包括送粉基板和用于驱动送粉基板直线运动的第七驱动模块。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，所述第五驱动模块包括第四电机、锥齿轮组、第三螺纹杆以及第二滑动杆，第四电机固定连接于第四基座上，所述锥齿轮组包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮固定连接于第四电机的输出轴上，第二锥齿轮固定连接于第三螺纹杆上，第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合，第三螺纹杆转动连接于第四基座上，所述滑条的一端开设有螺纹孔，滑条的一端与第三螺纹杆螺纹配合，滑条的另一端开设有穿孔，第二滑动杆穿过穿孔以使得滑条的另一端滑动连接于第二滑动杆上，第二滑动杆与第四基座固定连接。通过第五电机转动带动锥齿轮组转动，使得第三螺纹杆转动，从而使得滑条在第四基座上直线运动，滑条上的刮刀将送粉基板上的金属粉推到成型基板上，达到成型基板上自动铺粉的目的。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述第六驱动模块与第七驱动模块结构相同，第六驱动模块和第七驱动模块均包括第五电机、第四螺纹杆、第一滑块、第二滑块以及剪叉机构，第五电机固定连接于第四基座上，第五电机的输出轴与第四螺纹杆的一端固定连接，
第四螺纹杆的另一端与第四基座转动连接，所述第一滑块与第四基座滑动连接，第一滑块上开设有螺纹孔，第一滑块与第四螺纹杆螺纹配合，剪叉机构底端的一端与第一滑块铰接，剪叉机构底端的另一端与第四基座铰接，所述第六驱动模块的第二滑块与成型基板滑动连接，第七驱动模块的第二滑块与送粉基板滑动连接，剪叉机构顶端的一端与第二滑块铰接，所述第六驱动模块的剪叉机构顶端的另一端与成型基板铰接，第七驱动模块的剪叉机构顶端的另一端与送粉基板铰接。通过第五电机转动使得第一滑块滑动，从而使得剪叉机构发生形变，实现对剪叉机构高度的控制，并以此达到升降成型基板和送粉基板的目的。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进，所述第五驱动模块包括第六电机、同步带轮组、第五螺纹杆以及第三滑动杆，第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于打印头扫描运动的SLM设备，其特征在于：包括底座(1)和龙门模块(2)，所述底座(1)上设有用于驱动龙门模块(2)直线运动的第一驱动模块(11)，所述龙门模块(2)包括第一基座(21)、激光模块(23)以及用于驱动激光模块(23)直线运动的第二驱动模块(24)，所述激光模块(23)包括第三基座(231)、激光头(232)以及用于驱动激光头(232)直线运动的第四驱动模块(233)。2.根据权利要求1所述的基于打印头扫描运动的SLM设备，其特征在于：所述第一驱动模块(11)包括第一电机(111)、第一螺纹杆(112)以及两个第一滑动杆(113)，第一电机(111)固定安装于底座(1)上，第一电机(111)的输出轴与第一螺纹杆(112)的一端固定连接，第一螺纹杆(112)的另一端与底座(1)转动连接，第一基座(21)开设有螺纹孔，第一螺纹杆(112)与第一基座(21)螺纹配合，第一滑动杆(113)分别位于第一螺纹杆(112)的两侧，第一滑动杆(113)固定连接于底座(1)上，第一基座(21)滑动连接于第一滑动杆(113)上。3.根据权利要求1所述的基于打印头扫描运动的SLM设备，其特征在于：所述第二驱动模块(24)包括第二电机(241)、第一齿轮组(242)、第二转轴(246)、第二槽柱(247)以及第二单向轴承(248)，第二电机(241)固定连接于第一基座(21)上，所述第一齿轮组(242)包括第一齿轮(2421)和第三齿轮(2423)，第一齿轮(2421)固定连接于第二电机(241)的输出轴上，第三齿轮(2423)与第二转轴(246)的一端固定连接，第三齿轮(2423)与第一齿轮(2421)啮合，第二转轴(246)的另一端与第一基座(21)转动连接，第二槽柱(247)转动连接于第二转轴(246)上，第二单向轴承(248)的内圈与第二转轴(246)固定连接，第二单向轴承(248)的外圈与第二槽柱(247)的右端固定连接，所述第三基座(231)上一体式连接有滑动销(4)，第二槽柱(247)上开设有导向槽(5)，滑动销(4)的一端位于第二槽柱(247)的导向槽(5)内以使得第二槽柱(247)转动时第二槽柱(247)驱动第三基座(231)滑动。4.根据权利要求1所述的基于打印头扫描运动的SLM设备，其特征在于：第四驱动模块(233)包括第三电机(25)、第二齿轮组(26)以及第二螺纹杆(27)，第三电机(25)固定连接于第三基座(231)上，所述第二齿轮组(26)包括第四齿轮(261)和第五齿轮(262)，第四齿轮(261)固定连接于第三电机(25)的输出轴上，第五齿轮(262)与第二螺纹杆(27)的一端固定连接，第四齿轮(261)与第五齿轮(262)啮合，第二螺纹杆(27)的另一端转动连接于第三基座(231)上，所述激光头(232)开设有螺纹孔，激光头(232)与第二螺纹杆(27)螺纹配合。5.根据权利要求1所述的基于打印头扫描运动的SLM设备，其特征在于：所述激光头(232)包括镜筒(2321)、准直镜(2322)、聚焦镜(2323)、保护镜(2324)以及保护罩(2325)，准直镜(2322)、聚焦镜(2323)以及保护镜(2324)依次从上往下安装固定于镜筒(2321)内，保护罩(2325)安装固定于镜筒(2321)的底端，所述准直镜(2322)和聚焦镜(2323)均为凸透镜，所述镜筒(2321)的底端侧面开设有第一进气口(23211)，第一进气口(23211)与镜筒(2321)的内部空间连通，所述保护罩(2325)上开设有第二进气口(23251)，第二进气口(23251)与保护罩(2325)的内部空间连通，保护罩(2325)的底端为圆环结构，保护罩(2325)的底端开...

【专利技术属性】
技术研发人员：于宝海，朱波，李梅，刘占奇，毛欣，王宁，边明江，林倩如，贾东斌，孙伟，
申请(专利权)人：沈阳金锋特种刀具有限公司，
类型：新型
国别省市：