一种3D打印工艺智能锻铸锤及3D打印机 |
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| 申请号 | CN201710923157.5 | 申请日 | 2017-09-30 | 公开(公告)号 | CN107521095A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 窦鹤鸿; | 发明人 | 窦鹤鸿; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及3D打印技术领域，公开一种3D打印工艺智能锻铸锤及3D 打印机 。本发明的 实施例 提供的3D打印工艺智能锻铸锤，驱动装置与旋转臂连接，以使 机械臂 相对固定座旋转、伸缩。第一转动装置与机械臂连接，用于驱动机械臂相对旋转臂转动，以使机械臂相对固定座垂直转动。第一转动装置带动机械臂相对固定座垂直转动，使得机械臂带动锻铸锤伸离或缩向固定座。实现机械臂带动锻铸锤对 3D打印机 制造的产品进行锻铸加工，这种锻铸加工工艺的运用可大幅提高产品内部结构的密实度，同时消除产品内部的应 力 反应，提高产品 质量 。本发明的实施例中提供的3D打印机，由于包括上述的3D打印工艺智能锻铸锤，因此也具有上述的有益效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种3D打印工艺智能锻铸锤，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 一种3D打印工艺智能锻铸锤及3D打印机技术领域背景技术[0002] 3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种以数字模型文件(CAD)为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维物体的技术。现阶段三维打印机被用来制造产品。一些系统使用“激光烧结”的技术，以粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被铺设在铸模托盘上形成一定厚度的粉末层，被激光熔铸成指定形状。然而，当粉末层被激光熔铸成指定形状后，存在内部结构相对疏松，密实度不够的问题。同时由于内部应力以及热胀冷缩的作用，产品容易发生翘楚形变。 发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种3D打印工艺智能锻铸锤，其能够解决现有3D打印机制造的产品存在内部结构疏松，不够密实，且容易发生翘楚形变的问题。 [0004] 本发明的另一目的在于提供一种包括上述3D打印工艺智能锻铸锤的3D打印机。 [0005] 本发明的实施例是这样实现的： [0006] 一种3D打印工艺智能锻铸锤，其包括固定座、驱动装置、第一转动装置、旋转臂、机械臂以及锻铸锤。旋转臂的一端与固定座转动连接，另一端与机械臂的一端转动连接。驱动装置与旋转臂连接，用于驱动旋转臂相对固定座转动，以使机械臂相对固定座旋转。第一转动装置与机械臂连接，用于驱动机械臂相对旋转臂转动，以使机械臂相对固定座垂直转动。其中，固定座固定连接在3D打印机的箱体上；锻铸锤与机械臂可拆卸地连接；驱动装置与第一转动装置均与3D打印机的控制系统电连接。 [0007] 在本发明的一种实施例中，上述机械臂包括第一子臂、第二子臂以及第二转动装置。第一子臂与第二子臂转动连接；第二转动装置与第二子臂连接，用于驱动第二子臂相对第一子臂垂直转动；第二转动装置与3D打印机的控制系统电连接。第一转动装置与第一子臂连接，用于驱动第一子臂相对旋转臂垂直转动。 [0008] 在本发明的一种实施例中，上述机械臂还包括第三子臂；第三子臂的一端与第二子臂的一端连接；第三子臂上用于安装锻铸锤。 [0009] 在本发明的一种实施例中，上述机械臂还包括第三转动装置；第三子臂的一端与第二子臂的一端转动连接；第三转动装置与第三子臂连接，用于驱动第三子臂相对第二子臂转动；第三转动装置用于与3D打印机的控制系统电连接。 [0010] 在本发明的一种实施例中，上述驱动装置设置为驱动电机，驱动装置的壳体与固定座连接，驱动装置的驱动部与旋转臂连接。 [0011] 在本发明的一种实施例中，上述第一转动装置包括转动电机、转轴、固定设置在转动电机上的主动齿轮、固定设置在转轴上的从动齿轮，转轴转动穿设在旋转臂伸离固定座的一端，机械臂的一端与转轴固定连接；转动电机设置在机械臂上，主动齿轮与从动齿轮啮合。 [0012] 在本发明的一种实施例中，上述转轴的外壁上，沿转轴的周向方向，依次间隔设置有多个固定凸起；机械臂的一端设置有连接筒；连接筒的内壁上，沿连接筒的周向，依次间隔地设置有多个与固定凸起相配合的固定凹槽。 [0013] 在本发明的一种实施例中，上述旋转臂的一端间隔设置有两个固定片；每个固定片上均设置有穿设转轴的通孔；固定凸起与连接筒均位于两个固定片之间。 [0014] 在本发明的一种实施例中，上述第二转动装置与第一转动装置的结构形式相同。 [0015] 一种3D打印机，其包括任意一项上述的3D打印工艺智能锻铸锤。 [0016] 本发明实施例的有益效果是： [0017] 本发明的实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤，驱动装置与旋转臂连接，用于驱动旋转臂相对固定座转动，以使机械臂相对固定座旋转。第一转动装置与机械臂连接，用于驱动机械臂相对旋转臂转动，以使机械臂相对固定座垂直转动。第一转动装置带动机械臂相对固定座垂直转动，使得机械臂带动锻铸锤伸离或缩向固定座。从而能够实现机械臂带动锻铸锤实现对3D打印机制造的产品进行锻铸，使产品内部结构更加密实，进而大大降低由于热胀冷缩带来的体积变化。进一步的，通过锻铸锤对产品进行锻铸，能够大幅度消除产品内部应力，进而使产品不容易因内部应力产生翘楚形变，大大提高了产品质量。 [0018] 本发明的实施例中提供的3D打印机，由于包括上述的3D打印工艺智能锻铸锤，因此也可使产品内部结构更加密实，进而大大降低由于热胀冷缩带来的体积变化。进一步的，通过锻铸锤对产品进行锻铸，能够大幅度消除产品内部应力，进而使产品不容易因内部应力产生翘楚形变，大大提高了产品质量。附图说明 [0019] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。 [0020] 图1为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤的整体结构示意图； [0021] 图2为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤的旋转臂与机械臂的局部结构示意图； [0022] 图3为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤的转轴的结构示意图； [0023] 图4为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤的连接筒的结构示意图； [0024] 图5为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤的驱动装置的俯视图； [0025] 图6为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤的转轴和固定片的结构示意图。 [0026] 图标：100-3D打印工艺智能锻铸锤；110-固定座；120-旋转臂；122-固定片；130-机械臂；132-第一子臂；133-连接件；134-第二子臂；136-第三子臂；137-第一连接部；138-连接筒；139-固定凹槽；140-转轴；142-主动齿轮；144-从动齿轮；146-固定凸起；150-驱动电机；152-第一齿轮；153-固定轴；154-第二齿轮；160-锻铸锤；162-第二连接部；170-铜套。 具体实施方式[0027] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 [0028] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0029] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 [0030] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0031] 在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。 [0032] 实施例1： [0033] 图1为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤100的整体结构示意图。请参照图1，本实施例提供一种3D打印工艺智能锻铸锤100，其包括固定座110、驱动装置、第一转动装置、旋转臂120、机械臂130以及锻铸锤160。旋转臂120的一端与固定座110转动连接，另一端与机械臂130的一端转动连接。驱动装置与旋转臂120连接，用于驱动旋转臂120相对固定座110转动，以使机械臂130相对固定座110旋转。第一转动装置与机械臂130连接，用于驱动机械臂130相对旋转臂120转动，以使机械臂130相对固定座110垂直转动。其中，固定座110固定连接在3D打印机的箱体上；锻铸锤160与机械臂130可拆卸地连接；驱动装置与第一转动装置均与3D打印机的控制系统电连接。 [0034] 在本实施例中，锻铸锤160与机械臂130可拆卸地连接，便于根据用户不同的需求，安装不同类型的锻铸锤160，同时，便于用户在使用过程中，更换或维修锻铸锤160。 [0035] 在实施例中，对锻铸锤160的类型并不限制，可以根据用户的需求，在不同的使用环境中，采用不同形状的锻铸锤160，进而提高3D打印工艺智能锻铸锤100使用范围。 [0036] 本发明的实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤100，驱动装置与旋转臂120连接，用于驱动旋转臂120相对固定座110转动，以使机械臂130相对固定座110旋转。第一转动装置与机械臂130连接，用于驱动机械臂130相对旋转臂120转动，以使机械臂130相对固定座110垂直转动。第一转动装置带动机械臂130相对固定座110垂直转动，使得机械臂130带动锻铸锤160伸离或缩向固定座110。从而能够实现机械臂130带动锻铸锤160实现对3D打印机制造的产品进行锻铸，使产品内部结构更加密实，进而大大降低由于热胀冷缩带来的体积变化。进一步的，通过锻铸锤160对产品进行锻铸，能够大幅度消除产品内部应力，进而使产品不容易因内部应力产生翘楚形变，大大提高了产品质量。 [0037] 在本实施例中，机械臂130包括第一子臂132、第二子臂134以及第二转动装置。第一子臂132与第二子臂134转动连接；第二转动装置与第二子臂134连接，用于驱动第二子臂134相对第一子臂132垂直转动；第二转动装置与3D打印机的控制系统电连接。第一转动装置与第一子臂132连接，用于驱动第一子臂132相对旋转臂120垂直转动。将机械臂130设置为第一子臂132和第二子臂134，驱动装置带动旋转臂120旋转，第一转动装置带动第一子臂 132转动，第二转动装置带动第二子臂134转动，从而使得第一子臂132和第二子臂134垂直转动，锻铸锤160设置在第二子臂134上，这样可使得锻铸锤160垂直转动。 [0038] 本实施例中，通过第一子臂132和第二子臂134的同时配合使用，可使机械臂130垂直转动的范围更大，使得锻铸锤160移动的位置范围更广，加大锤击的力度。 [0039] 可选地，第一子臂132和第二子臂134之间可通过连接件133转动连接。 [0040] 在本实施例中，机械臂130还包括第三子臂136；第三子臂136的一端与第二子臂134的一端连接；第三子臂136上用于安装锻铸锤160。将锻铸锤160安装在第三子臂136上，不妨碍第二子臂134的转动和移动，方便安装和使用。 [0041] 需要说明的是，在本实施例中，将锻铸锤160安装在第三子臂136上，不妨碍第二子臂134的转动和移动，方便安装和使用。可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，在本实施例中，不设置第三子臂136。 [0042] 在本实施例中，机械臂130还包括第三转动装置；第三子臂136的一端与第二子臂134的一端转动连接；第三转动装置与第三子臂136连接，用于驱动第三子臂136相对第二子臂134转动；第三转动装置用于与3D打印机的控制系统电连接。将第三子臂136与第二子臂 134转动连接，当第三子臂136移动至预设位置后，可将第三子臂136相对第二子臂134转动，调整锻铸锤160锤击的角度，也即对锻铸锤160的位置进行微调，使得锻铸位置更加精准。其中，第三转动装置的结构形式可以与第一转动装置的结构形式相同。 [0043] 可选地，在本实施例中，驱动装置设置为驱动电机150，驱动装置的壳体与固定座110连接，驱动装置的驱动部与旋转臂120连接。驱动装置设置为驱动电机150，由于驱动电机150目前已普遍使用，在驱动装置出现损坏时，便于更换与维修，增加3D打印工艺智能锻铸锤100的匹配性，降低成本。 [0044] 需要说明的是，在本实施例中，驱动装置设置为驱动电机150，由于驱动电机150目前已普遍使用，在驱动装置出现损坏时，便于更换与维修，增加3D打印工艺智能锻铸锤100的匹配性，降低成本。可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，将驱动装置采用其他机构。 [0045] 在本实施例中，第三子臂136远离第二子臂134的一端设置有第一连接部137，锻铸锤160设置有与第一连接部137相配合的第二连接部162，第三子臂136与锻铸锤160通过第一连接部137以及第二连接部162连接。 [0046] 图2为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤100的旋转臂120与机械臂130的局部结构示意图，图3为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤100的转轴140的结构示意图。请参照图2并结合图3，在本实施例中，第一转动装置包括转动电机、转轴140、固定设置在转动电机上的主动齿轮142、固定设置在转轴140上的从动齿轮144。转轴140转动穿设在旋转臂120伸离固定座110的一端，机械臂130的一端与转轴140固定连接；转动电机设置在机械臂130上，主动齿轮142与从动齿轮144啮合。转动电机带动主动齿轮142转动，主动齿轮142带动从动齿轮144转动，从动齿轮144带动转轴140以及机械臂130相对旋转臂120转动，结构简单，方便安装使用。 [0047] 需要说明的是，在本实施例中，转动电机带动主动齿轮142转动，主动齿轮142带动从动齿轮144转动，从动齿轮144带动转轴140以及机械臂130相对旋转臂120转动，结构简单，方便安装使用。可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，将第一转动装置设置为其他形式。 [0048] 图4为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤100的连接筒138的结构示意图。请参照图4，在本实施例中，转轴140的外壁上，沿转轴140的周向方向，依次间隔设置有多个固定凸起146；机械臂130的一端设置有连接筒138；连接筒138的内壁上，沿连接筒138的周向，依次间隔地设置有多个与固定凸起146相配合的固定凹槽139。通过固定凸起146与固定凹槽139相配合的方式将机械臂130与转轴140固定连接，结构简单，方便安装。同时，多个固定凸起146与多个固定凹槽139配合，使得机械臂130与转轴140固定更加牢靠稳定。 [0049] 需要说明的是，在本实施例中，通过固定凸起146与固定凹槽139相配合的方式将机械臂130与转轴140固定连接，结构简单，方便安装。同时，多个固定凸起146与多个固定凹槽139配合，使得机械臂130与转轴140固定更加牢靠稳定。可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，采用其他结构实现机械臂130与转轴140固定更加牢靠稳定。 [0050] 可选地，在本实施例中，固定凹槽139和固定凸起146分别为四个，四个固定凸起146均匀间隔地分布在转轴140的周壁上，四个固定凹槽139均匀间隔地分布在连接筒138的周壁上，四个固定凸起146分别与四个固定凹槽139一一对应卡接，这样使得转轴140和连接筒138受力均衡，增强两者连接的稳固性，同时，可避免转轴140和连接筒138局部受力过大受损，延长转轴140和连接筒138的使用寿命。 [0051] 在本实施例中，旋转臂120的一端间隔设置有两个固定片122；每个固定片122上均设置有穿设转轴140的通孔；固定凸起146与连接筒138均位于两个固定片122之间。转轴140穿设在两个固定片122的通孔内，固定凸起146和连接筒138位于两个固定片122之间，从而将转轴140与旋转臂120转动连接，也使得转轴140受力平衡。 [0052] 图5为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤100的驱动装置的俯视图。请参照图5，在本实施例中，驱动装置的结构形式可以为多种，例如，驱动装置包括驱动电机150、固定轴153、第一齿轮152以及与第一齿轮152相啮合的第二齿轮154，固定轴153转动穿设在固定座110上，第二齿轮154固定设置在固定轴153上，驱动电机150固定设置在固定座110上，第一齿轮152设置在驱动电机150动力输出轴上，旋转臂120与固定轴153固定连接。启动驱动电机150，驱动电机150带动第一齿轮152转动，第一齿轮152带动第二齿轮154转动，第二齿轮154带动固定轴153和旋转臂120转动，进而使得机械臂130前后移动。 [0053] 图6为本发明实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤100的转轴140和固定片122的结构示意图。请参照图6，在本实施例中，3D打印工艺智能锻铸锤100还包括两个铜套170，两个铜套170套设在转轴140上，两个铜套170位于固定凸起146的两侧，且位于固定凸起146与固定片122之间，铜套170的厚度与固定凸起146的高度相同，也即，铜套170的厚度与转轴140半径之和等于固定片122上通孔的半径。 [0054] 在本实施例中，第二转动装置与第一转动装置的结构形式相同。 [0055] 综上，本发明的实施例提供的3D打印工艺智能锻铸锤100，驱动装置与旋转臂120连接，用于驱动旋转臂120相对固定座110转动，以使机械臂130相对固定座110旋转。第一转动装置与机械臂130连接，用于驱动机械臂130相对旋转臂120转动，以使机械臂130相对固定座110垂直转动。第一转动装置带动机械臂130相对固定座110垂直转动，使得机械臂130带动锻铸锤160伸离或缩向固定座110。从而能够实现机械臂130带动锻铸锤160实现对3D打印机制造的产品进行锻铸，使产品内部结构更加密实，进而大大降低由于热胀冷缩带来的体积变化。进一步的，通过锻铸锤160对产品进行锻铸，能够大幅度消除产品内部应力，进而使产品不容易因内部应力产生形变，大大提高了产品质量。 [0056] 需要进一步说明的是，可以对激光选区3D打印工艺智能锻铸锤100进行智能化的控制。根据锻铸件的形状，使锻铸锤160以不同的力度和角度进行锻铸，同时也可以控制锻铸锤160在锻铸件不同部位的锻铸次数。通过锻铸锤160对锻铸件进行锻铸时，首先确定锻铸锤160的类型(例如锻铸锤160的尺寸、锻铸锤160的形状、锻铸锤160的重量等)，然后确定锻铸件上需要锻铸的表面范围，进一步的，控制锻铸锤160对锻铸件上需要锻铸的表面进行锻铸。在锻铸的过程中，锻铸件的需要锻铸的表面上的各个锤击面(即锻铸锤160与锻铸件表面碰撞的面)之间无缝衔接且不重合。针对每个锤击面，根据锤击面的表面形状，控制锻铸锤160的锻铸力度、角度和次数。这样，实现了3D打印工艺智能锻铸锤100的智能化控制，提高了生产效率和产品质量。 [0057] 实施例2： [0058] 本发明的实施例中还提供一种3D打印机，3D打印机包括上述的3D打印工艺智能锻铸锤100。 [0059] 在本实施例中，3D打印工艺智能锻铸锤100安装在3D打印机的壳体内部，在实施过程中，在3D打印机的壳体内部的进行产品烧结或熔化时，驱动装置驱动旋转臂120相对固定座110转动，以使机械臂130相对固定座110旋转至伸离产品位置处。第一转动装置驱动机械臂130相对旋转臂120转动，以使机械臂130相对固定座110垂直转动，使机械臂130带动锻铸锤160伸向正在加工的产品。待3D打印机的激光装置加工一定层厚的构件层数后，启动3D打印工艺智能锻铸锤100，此时锻铸锤160伸向正在加工的产品对其进行锻铸。 [0060] 3D打印机对产品的加工过程如下： [0061] 首先通过3D打印机的铺粉装置在3D打印机的加工台面上铺设一层粉末层，铺粉装置平整粉末层。然后通过3D打印机的激光系统对该粉末层进行加工。加工完成后，铺粉装置铺上另一层粉末层。在加工了数层粉末层后，激光系统工作暂停，启动3D打印工艺智能锻铸锤100，对已加工了一定厚度的构型件进行锻铸加工，需要说明的是，锻铸锤160是根据加工构件的材料、形状、激光光斑质量、作业温度等多种因素，决定的加工多少层，启动锻铸加工程序的。当前锻铸层锻铸加工完成后，锻铸锤160会自动离开工作面上方，缩回到作业室中的设定位置；此时铺粉系统会平整工作面；主系统会根据下一加工层的厚度，利用构件活塞调整作业基板与工作台面的高度，以此来抵消锻铸锤160加工时构件高度发生的变化，再由铺粉系统铺设好下一加工层厚度的粉末，然后激光系统进行再加工；如此往复，直至产品加工完成。 [0062] 在本实施例中，3D打印机的内部可选择地安装不同数量的3D打印工艺智能锻铸锤100，可根据作业面规模，设置相应数量的锻铸锤160。 [0063] 当设置多个锻铸锤160时，各个锻铸锤160的类型(例如锻铸锤160的尺寸、锻铸锤160的形状、锻铸锤160的重量等)可以不同，也可随时更换不同的锤头，这样，能够对锻铸件上需要锻铸的表面进行更加精细化的锻铸，适用于表面形状复杂的锻铸件。例如，首先利用大尺寸的锻铸锤160对锻铸件上需要锻铸的表面进行初步锻铸，然后利用小尺寸的锻铸锤 160进行更加精细化的锻铸，如此提高锻铸件的表面精度。另外，设置多个锻铸锤160，能够对锻铸件各个部位进行同时锻铸，提高锻铸效率。 [0064] 本发明的实施例中提供的3D打印机，由于包括上述的3D打印工艺智能锻铸锤100，因此也可使产品内部结构更加密实，进而大大降低由于热胀冷缩带来的体积变化。同时能够大幅度消除产品内部应力，进而使产品不容易因内部应力产生形变，大大提高了产品质量。 [0065] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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