一种3D激光快速成型机制造技术

本发明专利技术公开了一种3D激光快速成型机，涉及无模成型领域，其包括控制器、物料盘、工作台、光源、竖直升降机构、水平横向移动机构和水平纵向移动机构，所述工作台位于所述物料盘正上方，所述光源位于所述物料盘正下方，所述水平纵向移动机构连接在所述水平横向移动机构上部，所述光源连接在水平纵向移动机构上部；本发明专利技术由物料盘内底面固化成型工件的结构，降低了对工作环境要求；并通过竖直、水平横纵的三轴控制实现工件成型轮廓提升了无模成型的速度与精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及快速成型领域，尤其涉及一种用于无模成型的3D激光快速成型机。
技术介绍
随着快速成型/3D打印技术的革新及快速发展，完整的一套快速成型机/3D快速成型机的工作处理机制基本包括:数据处理、数据调用、信号转换、机械控制、光固化成型。其中，3D激光快速成型技术，采用液态光敏树脂为原料。其工艺过程是:首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。3D激光快速成型技术，加工速度快、产品生产周期短、无需切削工具与模具；在传统工艺上取代了手工雕刻起版、精雕起版的第一母版制作，直接无模成型节约人力物力；但是也存在以下缺陷:1.系统造价高昂，使用和维护成本过高，难以实现普及化；2.系统是要对液体进行操作的精密设备，对工作环境要求苛刻；3.CAD数据调用过程中，各厂商都利用其捆绑的软件进行设备的研发，对数据进行多次的整合及转换，过程比较繁琐，软件系统操作复杂，入门困难；使用的文件格式不为广大设计人员熟悉；4.立体光固化成型技术被国外单一公司所垄断。
技术实现思路
本专利技术要解决的主要技术问题是，提供一种3D激光快速成型机，其能降低对工作环境要求，提升无模成型的速度与精度。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种3D激光快速成型机，包括用于起总控作用的控制器，还包括用于容置光敏树脂的物料盘、底面用于连接成型工件的工作台、用于驱使光敏树脂固化的光源、用于驱动所述工作台升降的竖直升降机构，以及用于驱动所述光源水平横向和纵向移动的水平横向移动机构，和水平纵向移动机构；所述工作台位于所述物料盘正上方，所述光源位于所述物料盘正下方，所述水平纵向移动机构连接在所述水平横向移动机构上部，所述光源连接在水平纵向移动机构上部。所述物料盘包括底面和侧壁，其中所述底面呈透明的圆形体。所述物料盘包括底面与所述光源的照射方向垂直，与所述工作台底面平行。所述物料盘包括底面上部覆盖有隔离胶层，隔离胶层为固化的透明胶体。3D激光快速成型机还包括平行设置的机座与平衡托板，所述平衡托板位于机座上方，平衡托板上设有加热所述物料盘的加热板，平衡托板中部设有与所述物料盘形状适配的圆形缺口 ；所述水平横向移动机构和水平纵向移动机构设置在机座上，所述物料盘设置在平衡托板上。所述控制器包括电源、CPU主控板、对应控制所述物料盘内温度的温控仪、连接控制光源的光源控制器、连接控制竖直升降机构、水平横向移动机构和水平纵向移动机构的三轴运行控制器；所述CPU主控板分别与所述电源、光源控制器和三轴运行控制器连接。所述控制器还包括连接向所述CPU主控板传递数据及控制指令的个人电脑及控制界面。所述CPU主控板内设置有STM32F407主控芯片。所述光源为40mw的紫外光微型激光器。所述光源采用二级定时/计数器串联控制结构。本专利技术的有益效果是:一种3D激光快速成型机，包括控制器、物料盘、工作台、光源、竖直升降机构、水平横向移动机构和水平纵向移动机构，所述工作台位于所述物料盘正上方，所述光源位于所述物料盘正下方，所述水平纵向移动机构连接在所述水平横向移动机构上部，所述光源连接在水平纵向移动机构上部；本专利技术由物料盘内底面固化成型工件的结构，降低了对工作环境要求；并通过竖直、水平横纵的三轴控制实现工件成型轮廓提升了无模成型的速度与精度。进一步的，物料盘底面采用圆形结构，延长了物料盘的使用寿命，降低了产品的使用成本。附图说明图1为本专利技术一种实施例在工作起始状态的剖视结构示意 图2为图1所述实施例在工作结束状态的剖视结构示意 图3为图1所述实施例的立体结构爆炸 图4为图1所述实施例完成工件成型后的立体结构爆炸 图5为图1所述实施例设备倾斜工作状态的局部放大结构示意 图6为图1所述实施例的控制及电路原理示意 图7本专利技术步进电机的曲线控制下的加减速处曲线； 图8本专利技术步进电机的曲线控制下的加减速处曲线； 图9本专利技术步进电机的曲线控制下的加减速处曲线； 图10本专利技术步进电机的曲线控制下的加减速处曲线。具体实施例方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术利用三轴(Z轴:竖直升降机构1，Y轴:水平横向移动机构2，X轴:水平纵向移动机构3)原理，精确的控制系统控制一个光源8，对CAD软件制的分层进用调用，固定于三轴上的光源8发出的光点对光敏树脂10进行扫描填充，逐层实现固化，从而实现3D打印/快速成型。设备属于低功耗、高精度、易学习操作(参照图4)。如图1-6所示的一种3D激光快速成型机，包括用于起总控作用的控制器9，还包括:用于容置光敏树脂的物料盘4、底面用于连接成型工件I的工作台7、用于驱使光敏树脂固化的光源8、用于驱动所述工作台7升降的竖直升降机构I (Z轴)，以及用于驱动所述光源8水平横向和纵向移动的水平横向移动机构2 (Y轴)，和水平纵向移动机构3 (X轴);所述工作台7位于所述物料盘4正上方，所述光源8位于所述物料盘4正下方，所述水平纵向移动机构3连接在所述水平横向移动机构2上部，所述光源8连接在水平纵向移动机构3上部(参照图1-4)。实施时，所述竖直升降机构1、水平横向移动机构2、水平纵向移动机构3均通过步进电机驱动。例如竖直升降机构1，通过设置在丝杆滑块机构下方的步进电机1.1驱动。控制器9读取加工路径，将其转换为对应三个步进电机的控制曲线，实现光源8的激光头的加工路径控制(参照图4)。实施时，所述物料盘4包括底面和侧壁，其中所述底面呈透明的圆形体(参照图3)。实施时，对应物料盘4的透明特性，光源8的光从底部照射，所以实施时，物料盘4底面必须为透明，侧壁则可用任何材料制作进行粘接或焊接或螺丝固定。对应物料盘4的形状，假如采用常规的方形物料盘，在工作时只能用四个对应工作台的面，加上每次固化时间均在几小时长时间受光强的照射极易老化，每次老化后就不能使用只有更换另一面，那么也只能有四面。加上物料盘造价昂贵，所以直接造成利用率降低及成本的提高。而本专利技术采用圆形设计在工作时可以360度旋转使用在方形的4次使用上提高了至少10倍，极大降低了成本、人力、物力，生产力得以显著提高(参照图3、4)。实施时，所述物料盘4包括底面与所述光源8的照射方向垂直，与所述工作台7底面平行(参照图1、2)。实施时，所述物料盘4包括底面上部覆盖有隔离胶层，隔离胶层为固化的透明胶体。以减少树脂与底部物体的粘贴。而工作台7实施时，可采用一般的金属材质如铝、铜、不锈钢等，保证与工件11见有合适大小的粘接性(参照图1)。实施时，物料盘4的圆周壁(侧壁)可以为金属物体制作如:金、银、铜、铁、招、等等；也可以用非金属材料如:pvc、铁弗龙、工程塑料、尼龙、有机玻璃、PP、电木、固态娃胶等等。物料盘4底部为透明物体制作如:玻璃、有机玻璃、pvc、工程透明塑料、透明树脂固体、硬质透明薄膜等等。实施时，3D激光快速成型机还包括平行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D激光快速成型机，包括用于起总控作用的控制器（9），其特征在于还包括：用于容置光敏树脂的物料盘（4）、底面用于连接成型工件（1）的工作台（7）、用于驱使光敏树脂固化的光源（8）、用于驱动所述工作台（7）升降的竖直升降机构（1），以及用于驱动所述光源（8）水平横向和纵向移动的水平横向移动机构（2），和水平纵向移动机构（3）；所述工作台（7）位于所述物料盘（4）正上方，所述光源（8）位于所述物料盘（4）正下方，所述水平纵向移动机构（3）连接在所述水平横向移动机构（2）上部，所述光源（8）连接在水平纵向移动机构（3）上部。

【技术特征摘要】
1.一种3D激光快速成型机，包括用于起总控作用的控制器(9)，其特征在于还包括:用于容置光敏树脂的物料盘(4)、底面用于连接成型工件(I)的工作台(7)、用于驱使光敏树脂固化的光源(8)、用于驱动所述工作台(7)升降的竖直升降机构(1)，以及用于驱动所述光源(8)水平横向和纵向移动的水平横向移动机构(2)，和水平纵向移动机构(3);所述工作台(7)位于所述物料盘(4)正上方，所述光源(8)位于所述物料盘(4)正下方，所述水平纵向移动机构(3 )连接在所述水平横向移动机构(2 )上部，所述光源(8 )连接在水平纵向移动机构(3)上部。2.如权利要求1所述的3D激光快速成型机，其特征在于，所述物料盘(4)包括底面和侧壁，其中所述底面呈透明的圆形体。3.如权利要求2所述的3D激光快速成型机，其特征在于，所述物料盘(4)包括底面与所述光源(8)的照射方向垂直，与所述工作台(7)底面平行。4.如权利要求2所述的3D激光快速成型机，其特征在于，所述物料盘(4)包括底面上部覆盖有隔离胶层，隔离胶层为固化的透明胶体。5.如权利要求1-4任一项所述的3D激光快速成型机，其特征在于，还包括平行设置的机座(6 )与平衡托板(5 ),所述平衡托板(5 )位于机座(6 )上方,平衡托板(5 )上设有加热所述物料盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建中，
申请(专利权)人：深圳诚一信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：