CN112024884A - 一种金属铺粉激光增材制造slm工艺用3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，包括机架，所述机架的中部具有可供打印基台在其中活动的打印基台活动腔体，所述打印基台活动腔体上方具有操作空间，所述操作空间的底部为操作台，所述操作台中部具有与所述打印基台延伸方向相同的缝隙，所述操作台位于缝隙的左右两侧分别设置有夹缝片，两夹缝片形成与所述打印基台延伸方向相同的夹缝。本发明工件的成型是从内向外，每一层都在同一半径上，激光扫描只在轴向选择性进行，工件在同一半径时打印一条线后旋转一条线宽度对应的角度，完成同一半径的整圈打印后下沉一个切片厚度，继续重复上述过程，完成整个工件的制造。

Description

一种金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备

技术领域

本发明涉及SLM设备技术领域，具体涉及一种金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备。

背景技术

激光选区熔化金属3D打印技术(Selective laser melting,SLM)采用精密聚焦光斑快速熔化预置铺好的一层层金属粉末，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。致密度可达到近乎100％，是一种极具发展前景的快速成型技术，尤其在航空航天、医疗、汽车、模具等领域有着极为重要的应用前景。

中国发明专利号CN201720583224.9提供了一种SLM设备基台快速调平装置，其基轴可上下移动，但其加工工艺采用从上往下，逐层打印，但大多数旋转部件目前的SLM制造都是沿轴向生长，受到直径尺寸的限制。更不利的是这些零部件在轴向的几何变化增添了大量的支撑要求。从旋转件的工作状态和结构的受载情况都需要符合轴对称的特点在径向等直径上满足轴对称的要求，包括制造工艺。

对航空发动机等旋转机械，不少关键零部件都是轴对称形状，尤其是叶轮机械。大多数旋转部件目前的SLM制造都是沿轴向生长，受到直径尺寸的限制。更不利的是这些零部件在轴向的几何变化增添了大量的支撑要求。从旋转件的工作状态和结构的受载情况都需要符合轴对称的特点在径向等直径上满足轴对称的要求，包括制造工艺等。

但是，目前的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，还存在以下问题：

1、打印基台一般只能上下移动，逐层打印，对于一些旋转部件在加工时很难满足轴对称的要求，导致加工产品不合格；

2、缺少适合自由度打印基台的驱动装置，现有的驱动装置只适用于平台型打印基台，无法满足一些长条状(或称长形)打印基台的打印需求。

基于上述情况，本发明提出了一种金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，可有效解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备。本发明的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备结构简单，使用方便，在现有成熟的SLM原理上，采用长条形(或称长形基轴作为)打印基台，工件的成型是从内向外，每一层都在同一半径上，激光扫描只在轴向选择性进行，工件在同一半径时打印一条线后旋转一条线宽度对应的角度，完成同一半径的整圈打印后下沉一个切片厚度，继续重复上述过程，完成整个工件的制造；

驱动装置采用旋转驱动机构和升降驱动机构的巧妙结合，不但可以上下移动，还可以旋转，很好地满足了一些旋转部件的加工对称等的要求，保证了加工产品的质量；且适用于长条状(或称长形)打印基台的打印需求。

本发明的所述旋转驱动机构，通过设置支架板、双向丝杆、旋钮、横杆、竖板、连接杆和弧形板，可以较为方便快捷的将长条状(或称长形)打印基台固定在第二圆盘上，通过设置支撑板、转杆、第一圆盘、从动齿轮、伺服电机、主动齿轮和立柱，可以带动第二圆盘转动，从而可以实现打印基台的转动，很好地满足了一些旋转部件的加工对称等的要求，保证了加工产品的质量；且适用于长条状(或称长形)打印基台的打印需求。

本发明通过下述技术方案实现：

一种金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，包括机架，

所述机架的中部具有可供打印基台在其中活动的打印基台活动腔体，所述打印基台活动腔体上方具有操作空间，所述操作空间的底部为操作台，所述操作台中部具有与所述打印基台延伸方向相同的缝隙，所述操作台位于缝隙的左右两侧分别设置有夹缝片，两夹缝片形成与所述打印基台延伸方向相同的夹缝；

所述夹缝的正上方设置有激光器，所述打印基台活动腔体内，且位于所述夹缝的正下方设置有打印基台；

所述打印基台的一端与驱动装置连接，所述驱动装置包括旋转驱动机构和升降驱动机构；

所述操作台上设置有铺粉装置，且铺粉装置的铺粉辊位于所述夹缝的上方一侧。

优选的，所述打印基台包括基台连接部和基台本体；所述基台连接部起连接固定作用；所述基台本体呈长条状延伸，其延伸方向的周向表面为打印支撑面；

所述旋转驱动机构与所述基台连接部连接，用于驱动所述打印基台旋转；

所述升降驱动机构的上部与所述旋转驱动机构连接，且所述升降驱动机构的升降方向与所述所述旋转驱动机构的转杆的轴向互相垂直；

所述旋转驱动机构包括底板，所述底板的顶部四角均固定有支撑腿，所述底板的上方设置有支撑板，所述支撑腿的顶部均与支撑板的底部固定连接，所述底板的顶部通过轴承转动连接有转杆，所述转杆的顶端贯穿支撑板的顶部并固定有第一圆盘，所述转杆的顶端通过轴承与支撑板转动连接，所述转杆的表面套设固定有从动齿轮，所述底板的顶部固定有伺服电机，所述伺服电机的输出轴固定有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合连接，所述第一圆盘的顶部对称固定有四个立柱，所述第一圆盘的上方设置有第二圆盘，所述立柱的顶部均与第二圆盘的底部固定连接，所述第一圆盘的顶部对称固定有支架板，所述第一圆盘的上方设置有双向丝杆，所述双向丝杆的两端均通过轴承分别与相邻支架板的一侧壁转动连接，所述双向丝杆的一端贯穿相邻支架板的一侧壁并固定有旋钮，所述双向丝杆的下方设置有横杆，所述横杆的两端分别与相邻支架板的一侧壁固定连接，所述双向丝杆的两端外侧壁均通过螺纹连接有竖板，所述竖板均滑动连接在横杆的表面，所述第二圆盘的顶部开设有条形通口，所述竖板的顶端均贯穿条形通口，所述竖板的一侧壁均固定有连接杆，所述连接杆的一端均固定有弧形板。

本发明的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备结构简单，使用方便，在现有成熟的SLM原理上，采用长条形(或称长形基轴作为)打印基台，工件的成型是从内向外，每一层都在同一半径上，激光扫描只在轴向选择性进行，工件在同一半径时打印一条线后旋转一条线宽度对应的角度，完成同一半径的整圈打印后下沉一个切片厚度，继续重复上述过程，完成整个工件的制造；

本发明的所述旋转驱动机构，通过设置支架板、双向丝杆、旋钮、横杆、竖板、连接杆和弧形板，可以较为方便快捷的将长条状(或称长形)打印基台固定在第二圆盘上，通过设置支撑板、转杆、第一圆盘、从动齿轮、伺服电机、主动齿轮和立柱，可以带动第二圆盘转动，从而可以实现打印基台的转动，很好地满足了一些旋转部件的加工对称等的要求，保证了加工产品的质量；且适用于长条状(或称长形)打印基台的打印需求。

优选的，所述打印基台(2)的延伸方向与所述铺粉辊(801)的延伸方向相互平行。

优选的，所述升降驱动机构包括从上到下依次设置的L型固定板、液压杆和液压缸；

所述L型固定板的水平部与所述液压杆的上端连接，竖直部与所述旋转驱动机构的底板连接，且所述弧形板的延伸方向与所述液压杆的延伸方向垂直。

本发明的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备结构简单，使用方便，驱动装置采用旋转驱动机构和升降驱动机构的巧妙结合，不但可以上下移动，还可以旋转，很好地满足了一些旋转部件的加工对称等的要求，保证了加工产品的质量；且适用于长条状(或称长形)打印基台的打印需求。

优选的，所述基台本体呈长条状延伸，且其延伸方向任意位置的截面(轮廓)均呈圆形。

优选的，所述基台本体呈圆柱状延伸。

优选的，所述基台连接部呈原筒状。

优选的，所述第一圆盘的底部对称固定有四个滑块，所述支撑板的顶部开设有环形滑槽，四个所述滑块均滑动连接在环形滑槽内。

优选的，所述双向丝杆的两端螺纹方向相反，两个所述竖板的一侧壁分别开设有与双向丝杆两端螺纹相对应的螺纹孔，所述双向丝杆的两端分别与相对应竖板的螺纹孔螺纹连接，所述竖板的一侧壁均开设有滑孔，所述横杆贯穿滑孔。

优选的，所述旋钮的表面设置有防滑纹。

优选的，所述弧形板远离连接杆的表面均固定有防滑橡胶垫。

优选的，所述铺粉装置与SLM设备用金属粉处理系统相连，所述SLM设备用金属粉处理系统包括粉缸和送粉装置，所述粉缸、送粉装置和铺粉装置通过送粉管依次连通；

所述粉缸包括第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块，所述第一粉缸块包括第一耐磨层、强度层和第二耐磨层，所述第一耐磨层的内壁与强度层的表面固定连接，所述强度层的内壁与第二耐磨层的表面固定连接，两个所述第一粉缸块与第三粉缸块的一侧均固定连接有密封板，所述密封板的一侧固定连接有密封块，所述第二粉缸块的两侧均开设有密封槽，所述密封板的表面与密封槽的内壁滑动连接，所述密封槽的内壁固定连接有定位杆，所述定位杆的表面与密封板的底部贯穿，所述密封槽的内壁开设有定位槽，所述定位槽的内壁与密封块的表面滑动连接，所述定位槽的内壁开设有螺纹槽，所述密封块的内部贯穿有丝杆，所述丝杆的表面与螺纹槽的内壁螺纹连接；

所述送粉装置包括暂存箱和控制器，所述暂存箱上分别设置有进料管和出料管，进料管和出料管分别连接粉料存放装置和用粉装置；所述进料管和出料管上分别设置有第一单向阀和第二单向阀，且所述第一单向阀和第二单向阀均向粉料输出端开启；所述暂存箱内还滑动设置有滑动活塞，所述滑动活塞的背面连接有驱动其运动的伸缩电机，所述伸缩电机与控制器相连；所述暂存箱上还设置有用于检测滑动活塞位置的位移传感器，位移传感器与控制器相连。

本发明的SLM设备用金属粉处理系统结构简单，使用方便，可通过送粉装置将粉缸内的(金属)粉稳定地定量输送至铺粉装置，由铺粉装置进行稳定、高效率的铺粉，实现了自动进料，精准进料；提高了SLM设备的打印成型效率和打印成品的质量。

优选的，两个所述第一耐磨层与第二耐磨层均为喷涂层，所述强度层为高韧性复合砂浆层。

优选的，两个所述第一粉缸块与第三粉缸块的形状大小均相同，两个所述第一粉缸块与第三粉缸块分别设置在第二粉缸块的两侧。

优选的，所述密封板的表面直径大小与密封槽的表面直径大小相适配，所述密封块的表面直径大小与密封槽的表面直径大小相适配。

优选的，所述密封板的底壁开设有定位孔，所述定位孔的内壁与定位杆的表面滑动连接；

优选的，所述密封块的内部开设有限位孔，所述限位孔的内部与丝杆的表面贯穿。

优选的，滑动活塞包括金属阀芯和橡胶密封套，所述橡胶密封套将金属阀芯包裹，金属阀芯后端面通过连接套筒丝扣连接有伸缩杆，所述伸缩杆的另一端通过连接头与伸缩电机相连。

优选的，橡胶密封套的外表面还设置有多道密封槽。

优选的，暂存箱的尾端还设置有与控制器相连的行程开关。

优选的，暂存箱上还设置有用于观测箱内情况的观测窗。

优选的，控制器采用PLC控制器；

优选的，进料管和出料管均设置于暂存箱的端面。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备结构简单，使用方便，在现有成熟的SLM原理上，采用长条形(或称长形基轴作为)打印基台，工件的成型是从内向外，每一层都在同一半径上，激光扫描只在轴向选择性进行，工件在同一半径时打印一条线后旋转一条线宽度对应的角度，完成同一半径的整圈打印后下沉一个切片厚度，继续重复上述过程，完成整个工件的制造；

驱动装置采用旋转驱动机构和升降驱动机构的巧妙结合，不但可以上下移动，还可以旋转，很好地满足了一些旋转部件的加工对称等的要求，保证了加工产品的质量；且适用于长条状(或称长形)打印基台的打印需求。

本发明的所述旋转驱动机构，通过设置支架板、双向丝杆、旋钮、横杆、竖板、连接杆和弧形板，可以较为方便快捷的将长条状(或称长形)打印基台固定在第二圆盘上，通过设置支撑板、转杆、第一圆盘、从动齿轮、伺服电机、主动齿轮和立柱，可以带动第二圆盘转动，从而可以实现打印基台的转动，很好地满足了一些旋转部件的加工对称等的要求，保证了加工产品的质量；且适用于长条状(或称长形)打印基台的打印需求。

此外，

本发明的SLM设备用金属粉处理系统结构简单，使用方便，可通过送粉装置将粉缸内的(金属)粉稳定地定量输送至铺粉装置，由铺粉装置进行稳定、高效率的铺粉，实现了自动进料，精准进料；提高了SLM设备的打印成型效率和打印成品的质量。

本发明所述的粉缸，通过第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块的使用，是为了将该粉缸拆分成三部分，可以通过铣削加工的方式更精密地加工粉缸的内壁，并且使粉缸可以更好地满足尺寸精度和密封性等加工要求，通过密封槽、密封板、定位槽、密封块、丝杆和螺丝之间的使用，是为了便于对第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块进行组装，在对该粉缸的内壁加工时较为方便，同时也减轻了工作人员的劳动量。

本发明所述的粉缸，通过第一耐磨层、强度层和第二耐磨层之间的使用，是为了增强该粉缸的强度和耐磨性能，当粉缸在进行使用时，可以减少该粉缸内壁的磨损，提高了该设备的打印精度，同时也延长了该粉缸的使用寿命。

本发明所述的送粉装置包括暂存箱和控制器，其中暂存箱上设置有进料管和出料管，且进料管和出料管上分别设置有第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀和第二单向阀均向物料输出方向打开，同时在暂存箱内还滑动设置有滑动活塞，滑动活塞与伸缩电机固定相连，所述控制器控制伸缩电机动作，并通过位移传感器监测滑动活塞的位置；

本发明所述的送粉装置由于第一单向阀和第二单向阀均向物料输出方向打开，因此在伸缩电机带动滑动活塞向外运动时，第一单向阀处于开启状态，而第二单向阀则处于关闭状态，此时将粉体抽入到暂存箱内；当伸缩电机带动滑动活塞向内运动时则第一单向阀关闭，第二单向阀开启，此时将暂存箱内的粉体输出；由于暂存箱的截面积恒定，因此通过测量滑动活塞的位移长度即可准确控制抽入和压出的粉体的量，从而实现粉体的精确输送；

本发明所述的送粉装置与现有技术相比，本发明通过简单的结构设计实现了向3D打印机的定量送粉，保证了送粉的均匀性，降低了原材料的浪费率；同时本发明所述结构简单、可靠，大大降低了设备的维护难度。

本发明所述的送粉装置本发明包括金属阀芯和橡胶密封台，橡胶密封套将金属阀芯包裹，采用金属阀芯能够有效提高整个滑动活塞的刚度，保证在伸缩电机带动其滑动的过程中不会发生形变而影响送粉精度和暂存箱的密闭性，也不会因为过度变形而影响伸缩杆与滑动活塞之间的连接性能；同时通过橡胶密封套的柔性结构提高滑动活塞与暂存箱之间的密闭性，其能够有效兼顾刚度与柔性特征；

本发明所述的送粉装置同时金属阀芯通过后端的连接套筒连接有伸缩杆，所述伸缩杆通过连接头与伸缩电机相连，其能够实现伸缩杆的快速拆卸与安装，降低了设备的维护难度。

本发明所述的送粉装置的橡胶密封套外表面设置有多道密封槽，一方面降低橡胶套与暂存箱内表面的摩擦，从而不但能够降低磨损，同时也能够降低对伸缩电机的要求；同时多道密封槽能够将对进入到橡胶密封套与暂存箱内壁缝隙之间的粉体进行缓冲，避免其继续向外扩散，从而提高整套设备的密闭性。

本发明所述的送粉装置在暂存箱的尾端设置有行程开关，通过行程开关控制滑动活塞的行程，避免其被伸缩电机拔出暂存箱，提高设备的稳定性和可靠性。

本发明所述的送粉装置的暂存箱上还设置有观测窗，工作人员通过观测窗能够有效查看箱体内的粉体量及暂存箱的内部情况，从而判定箱内工况，降低设备的维修保养难度，避免设备出现空转。

本发明所述的送粉装置的进料管和出料管均设置于暂存箱的端面，设置于同一端面的进料管和出料管能够最大限度的延长滑动活塞的形成，实现对暂存箱的最大限度的利用，同时避免粉体存放于暂存箱而影响其质量。

附图说明

图1为本发明的局部结构示意图(省略部分零部件)；

图2为本发明图1中A-A的截面结构示意图(打印过程工件逐渐变大)；

图3为本发明图2中D区域的局部放大结构示意图；

图4为本发明图1中B-B的截面结构示意图；

图5为本发明所述打印基台、旋转驱动机构和升降驱动机构的结构示意图；

图6为本发明所述旋转驱动机构和升降驱动机构的结构示意图；

图7为本发明所述旋转驱动机构的整体结构示意图；

图8为本发明所述支撑板俯视结构示意图；

图9为本发明所述第一圆盘仰视结构示意图；

图10为本发明所述竖板侧视结构示意图。

图11为本发明所述升降驱动机构的结构示意图；

图12为本发明所述粉缸、送粉装置和铺粉装置的结构示意图；

图13为本发明所述粉缸的结构示意图；

图14为本发明所述第一粉缸块的结构示意图；

图15为本发明所述第二粉缸块的结构示意图；

图16为本发明图15中A处放大图；

图17为本发明图13中B处放大图；

图18为本发明图14中C处放大图；

图19为本发明所述第一粉缸块的剖视图；

图20为本发明所述送粉装置的结构示意图；

图21为本发明所述送粉装置的内部结构示意图。

图中：100、旋转驱动机构；200、升降驱动机构；2、打印基台；201、基台连接部；202、和基台本体；2021、打印支撑面；3、机架；301、打印基台活动腔体；302、操作空间；303、操作台；3031、缝隙；5、工件；6、夹缝片；4、激光器；401、激光扫描范围；801、铺粉辊；

11、底板；12、支撑腿；13、支撑板；14、转杆；15、第一圆盘；16、从动齿轮；17、伺服电机；18、主动齿轮；19、立柱；110、第二圆盘；111、支架板；112、双向丝杆；113、旋钮；114、横杆；115、竖板；116、条形通口；117、连接杆；118、弧形板；119、滑块；120、环形滑槽；121、螺纹孔；122、滑孔；123、防滑橡胶垫；

211、L型固定板；210、液压杆；29、液压缸；2111、水平部；2112、竖直部；

10、粉缸；700、送粉装置；800、铺粉装置；1、送粉管；

01、第一粉缸块；0101、第一耐磨层；0102、强度层；0103、第二耐磨层；02、第二粉缸块；03、第三粉缸块；04、密封板；05、密封块；06、密封槽；07、定位杆；08、定位槽；09、螺纹槽；010、丝杆；011、定位孔；012、限位孔；

71、暂存箱，72、控制器，73、进料管，74、出料管，75、第一单向阀，76、第二单向阀，77、滑动活塞，78、伸缩电机，79、位移传感器，710、行程开关，711、观测窗，771、金属阀芯，772、橡胶密封套，773、连接套筒，774、伸缩杆，775、连接头,776、密封槽。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明中所述铺粉装置等技术特征(本发明的组成单元/元件)，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制得，其具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明的创新点所在，对于本领域技术人员来说，是可以理解的，本发明专利不做进一步具体展开详述。

实施例1：

如图1至11所示，一种金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，包括机架，

所述机架的中部具有可供打印基台在其中活动的打印基台活动腔体，所述打印基台活动腔体上方具有操作空间，所述操作空间的底部为操作台，所述操作台中部具有与所述打印基台延伸方向相同的缝隙，所述操作台位于缝隙的左右两侧分别设置有夹缝片，两夹缝片形成与所述打印基台延伸方向相同的夹缝；

所述夹缝的正上方设置有激光器，所述打印基台活动腔体内，且位于所述夹缝的正下方设置有打印基台；

所述打印基台的一端与驱动装置连接，所述驱动装置包括旋转驱动机构和升降驱动机构；

所述操作台上设置有铺粉装置，且铺粉装置的铺粉辊位于所述夹缝的上方一侧。

实施例2：

如图1至11所示，一种金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，包括机架，

所述机架的中部具有可供打印基台在其中活动的打印基台活动腔体，所述打印基台活动腔体上方具有操作空间，所述操作空间的底部为操作台，所述操作台中部具有与所述打印基台延伸方向相同的缝隙，所述操作台位于缝隙的左右两侧分别设置有夹缝片，两夹缝片形成与所述打印基台延伸方向相同的夹缝；

这里的打印基台活动腔体可根据打印基台的形状及结合待打印的工件的形状进行设置，优选的设置成一个呈圆柱状的空腔；

这里的操作空间用于根据实际需要设置铺粉装置、刮粉装置等结构，还用于作为人工操作空间，其可以是封闭的空间，也可以是具有可开合窗口的封闭的空间(需要加设抽真空装置)；

在实际应用中可选择所述操作台作为基准面；

夹缝片可以是固定设置，也可以是可拆卸设置，优选为可调节夹缝宽度的可拆卸设置(便于调节或更换)，具体可根据实际需要进行选择设置方式及结构；

对于本领域技术人员来说均是可以理解的。

所述夹缝的正上方设置有激光器，所述打印基台活动腔体内，且位于所述夹缝的正下方设置有打印基台；

所述打印基台的一端与驱动装置连接，所述驱动装置包括旋转驱动机构和升降驱动机构；

所述操作台上设置有铺粉装置，且铺粉装置的铺粉辊位于所述夹缝的上方一侧。

铺粉辊和打印基台反向旋转进行铺粉。本领域技术人员来也根可以根据需要给所述铺粉装置加装X和/或Y轴驱动装置等，使所述铺粉装置能根据需要移动到相应的位置。

本领域技术人员来也根可以根据需要加装其他功能结构，以在本发明的基础上实现其他所需的功能。

所述打印基台包括基台连接部和基台本体；所述基台连接部起连接固定作用；所述基台本体呈长条状延伸，其延伸方向的周向表面为打印支撑面；

所述旋转驱动机构与所述基台连接部连接，用于驱动所述打印基台旋转；

所述升降驱动机构的上部与所述旋转驱动机构连接，且所述升降驱动机构的升降方向与所述所述旋转驱动机构的转杆的轴向互相垂直；

所述旋转驱动机构，请参阅图7至10，包括底板，底板的顶部四角均固定有支撑腿，底板的上方设置有支撑板，支撑腿的顶部均与支撑板的底部固定连接，底板的顶部通过轴承转动连接有转杆，转杆的顶端贯穿支撑板的顶部并固定有第一圆盘，转杆的顶端通过轴承与支撑板转动连接，转杆的表面套设固定有从动齿轮，底板的顶部固定有伺服电机，伺服电机的输出轴固定有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合连接，第一圆盘的顶部对称固定有四个立柱，第一圆盘的上方设置有第二圆盘，立柱的顶部均与第二圆盘的底部固定连接，第一圆盘的顶部对称固定有支架板，第一圆盘的上方设置有双向丝杆，双向丝杆的两端均通过轴承分别与相邻支架板的一侧壁转动连接，双向丝杆的一端贯穿相邻支架板的一侧壁并固定有旋钮，双向丝杆的下方设置有横杆，横杆的两端分别与相邻支架板的一侧壁固定连接，双向丝杆的两端外侧壁均通过螺纹连接有竖板，竖板均滑动连接在横杆的表面，第二圆盘的顶部开设有条形通口，竖板的顶端均贯穿条形通口，竖板的一侧壁均固定有连接杆，连接杆的一端均固定有弧形板。

本实施方案中，通过设置支架板、双向丝杆、旋钮、横杆、竖板、连接杆和弧形板，可以较为方便快捷的将长条状(或称长形)打印基台固定在第二圆盘上，通过设置支撑板、转杆、第一圆盘、从动齿轮、伺服电机、主动齿轮和立柱，可以带动第二圆盘转动，从而可以实现打印基台的转动，很好地满足了一些旋转部件的加工对称等的要求，保证了加工产品的质量；且适用于长条状(或称长形)打印基台的打印需求。

具体的，所述打印基台的延伸方向与所述铺粉辊的延伸方向相互平行。

请参阅图11，所述升降驱动机构包括从上到下依次设置的L型固定板、液压杆和液压缸；

所述L型固定板的水平部与所述液压杆的上端连接，竖直部与所述旋转驱动机构的底板连接，且所述弧形板的延伸方向与所述液压杆的延伸方向垂直。

本实施例中，液压缸工作时能带动液压杆和L型固定板上下移动。

具体的，第一圆盘的底部对称固定有四个滑块，支撑板的顶部开设有环形滑槽，四个滑块均滑动连接在环形滑槽内。

本实施例中，通过在第一圆盘的底部对称固定四个滑块，在支撑板的顶部开设环形滑槽，可以使第一圆盘稳定的在支撑板上转动。

具体的，双向丝杆的两端螺纹方向相反，两个竖板的一侧壁分别开设有与双向丝杆两端螺纹相对应的螺纹孔，双向丝杆的两端分别与相对应竖板的螺纹孔螺纹连接，竖板的一侧壁均开设有滑孔，横杆贯穿滑孔。

本实施例中，两个竖板的一侧壁分别开设有与双向丝杆两端螺纹相对应的螺纹孔，是为了与双向丝杆配合，通过在竖板的一侧壁均开设有滑孔，是为了使横杆能够顺利的穿过竖板，从而当双向丝杆转动时，可以带动两个竖板往相反的方向运动。

具体的，旋钮的表面设置有防滑纹。

本实施例中，通过在旋钮的表面设置防滑纹，可以起到较好的防滑作用，从而便于人们转动旋钮。

具体的，弧形板远离连接杆的表面均固定有防滑橡胶垫。

本实施例中，通过在弧形板的表面固定防滑橡胶垫，可以起到较好的防滑作用，从而可以将打印基台固定的更稳固。

所述旋转驱动机构使用时，将端部为打印基台(基轴，其外周为环形打印基台)放置在第二圆盘上，使弧形板和防滑橡胶垫位于打印基台的基台连接部内侧，然后转动旋钮，旋钮可以带动双向丝杆转动，双向丝杆可以带动两个竖板往外侧移动，从而可以带动防滑橡胶垫与基台连接部的内壁紧密抵触，所以可以将打印基台固定在第二圆盘上，然后启动伺服电机，伺服电机可以带动主动齿轮转动，主动齿轮可以带动从动齿轮转动，从而可以带动转杆转动，所以可以带动第一圆盘转动，这样打印基台就会旋转，以进行环形打印工作。

具体的，所述铺粉装置与SLM设备用金属粉处理系统相连，所述SLM设备用金属粉处理系统包括粉缸和送粉装置，所述粉缸、送粉装置和铺粉装置通过送粉管依次连通；如图12至21所示；

请参阅图13-19，所述粉缸包括第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块，第一粉缸块包括第一耐磨层、强度层和第二耐磨层，第一耐磨层的内壁与强度层的表面固定连接，强度层的内壁与第二耐磨层的表面固定连接，两个第一粉缸块与第三粉缸块的一侧均固定连接有密封板，密封板的一侧固定连接有密封块，第二粉缸块的两侧均开设有密封槽，密封板的表面与密封槽的内壁滑动连接，密封槽的内壁固定连接有定位杆，定位杆的表面与密封板的底部贯穿，密封槽的内壁开设有定位槽，定位槽的内壁与密封块的表面滑动连接，定位槽的内壁开设有螺纹槽,密封块的内部贯穿有丝杆，丝杆的表面与螺纹槽的内壁螺纹连接。

本实施方案中，通过丝杆的转动，丝杆脱离螺纹槽的内壁时，可以将该密封板从密封槽的内壁取出，是为了便于将第一粉缸块和第三粉缸块从第二粉缸块的两侧拆分，使得该粉缸的内壁在进行加工时更加方便，通过第一耐磨层和第二耐磨层的使用，可以提高该粉缸的耐磨性能，减少了该粉缸内壁的磨损，使得该设备在打印时精度更高。

具体的，两个第一耐磨层与第二耐磨层均为喷涂层，强度层为高韧性复合砂浆层。

本实施例中，通过喷涂层使得该粉缸具有良好的耐磨性能，是为了减少该粉缸内壁的磨损，高韧性复合砂浆层加强了该粉缸的硬度和强度，进而延长了该粉缸的使用寿命。

具体的，两个第一粉缸块与第三粉缸块的形状大小均相同，两个第一粉缸块与第三粉缸块分别设置在第二粉缸块的两侧。

本实施例中，将粉缸拆分成第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块，是为了使得该粉缸内壁在进行加工时更加方便，可以缩短加工周期，降低了加工成本。

具体的，密封板的表面直径大小与密封槽的表面直径大小相适配，密封块的表面直径大小与密封槽的表面直径大小相适配。

本实施例中，密封板在密封槽的内壁滑动，是为了方便第二粉缸块与第一粉缸块和第三粉缸块之间进行卡接，同时也提高了第二粉缸块与第一粉缸块和第三粉缸块之间的密封性能。

具体的，密封板的底壁开设有定位孔，定位孔的内壁与定位杆的表面滑动连接。

本实施例中，通过定位孔和定位杆之间的配合使用，使得该第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块在进行组装时更加方便。

具体的，密封块的内部开设有限位孔，限位孔的内部与丝杆的表面贯穿。

本实施例中，限位孔是为了配合丝杆的使用，使得丝杆便于对螺纹槽进行限位，从而提高了该第一粉缸块、第二粉缸块和第三粉缸块之间组装的稳定性。

本发明的所述粉缸通过第一耐磨层、强度层和第二耐磨层之间的使用，是为了增强该粉缸的强度和耐磨性能，当粉缸在进行使用时，可以减少该粉缸内壁的磨损，提高了该设备的打印精度，同时也延长了该粉缸的使用寿命。

本发明的所述粉缸使用时，首先，对该粉缸进行拆分时，将丝杆扭动脱离螺纹槽的内部，丝杆可以从限位孔的内部取出，然后将第一粉缸块和第三粉缸块通过密封板从密封槽的内壁滑出，使得该第一粉缸块和第三粉缸块能够从第二粉缸块的两侧分别拆分，在对该粉缸的内壁进行加工时会更加方便，并且使得该粉缸可以更好地满足尺寸精度和密封性等加工要求，通过第一耐磨层和第二耐磨层的使用，是为了加强该粉缸的耐磨性能，可以防止该粉缸内壁磨损严重的问题，从而提高了该设备的打印精度。

本发明所述送粉装置，其具体结构如图20和图21所示，包括暂存箱和控制器，所述暂存箱上分别设置有进料管和出料管，根据需要，进料管和出料管可以设置于暂存箱的端面或外圆面，其中以同时设置于端面为最佳；所述进料管的进口端与粉料存放装置密闭连接，出料管的出口端则与用粉装置密闭连接；所述暂存箱箱体上还设置有透明的观察窗，方便工作人员随时观察暂存箱内的情况。

同时在进料管上固定设置有第一单向阀，出料管上设置有第二单向阀，其中第一单向阀向暂存箱一侧为开启状态，第二单向阀向用粉装置一侧为开启状态；

所述暂存箱内活动设置有滑动活塞，所述滑动活塞包括金属阀芯和橡胶密封套，金属阀芯的后端面中心位置一体成型的设置有连接套筒，所述橡胶密封套将整个金属阀芯包裹，其连接套筒穿过橡胶密封套并通过丝扣连接的方式与伸缩杆固定相连，伸缩杆的另一端通过连接头与伸缩电机的输出轴固定相连；伸缩电机以采用电动推杆，以降低整套设备的体积；同时在橡胶密封套的外圆周上均匀分布有多道环形的密封槽；

所述暂存箱箱体上还设置有位移传感器，控制器采用PLC控制器，所述位移传感器采用红外线传感器，其信号输出端与PLC控制器的信号输入端相连；同时所述暂存箱的尾端还设置有行程开关，所述行程开关与PLC控制器的信号输入端相连，PLC控制器的信号输出端则与伸缩电机相连。

本发明在需要送粉时，通过伸缩电机带动滑动活塞向外运动，在暂存箱内形成负压，同时由于第一单向阀和第二单向阀开启方向的设置，第一单向阀将处于开启状态，而第二单向阀则处于关闭状态，此时通过负压将粉体抽入到暂存箱内；当伸缩电机带动滑动活塞向内运动时则第一单向阀关闭，第二单向阀开启，此时将暂存箱内的粉体通过送料管输出；同时由于暂存箱的截面积恒定，因此通过测量滑动活塞的位移长度即可准确控制抽入和压出的粉体的量，从而实现粉体的精确输送。

与现有技术相比，本发明通过简单的结构实现了粉体的精确定量输送，其大大提高了向3D打印机的定量送粉，保证了送粉的均匀性，降低了原材料的浪费率；同时本发明所述结构简单、可靠，大大降低了设备的维护难度。

本发明的所述送粉装置通过两个单向阀开口方向的巧妙设置，通过滑动活塞将粉体定量抽取到暂存箱内，再将分体送出，其通过简单的结构设计实现了向3D打印机的定量送粉，保证了送粉的均匀性，降低了原材料的浪费率；同时本发明所述结构简单、可靠，大大降低了设备的维护难度。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“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中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，其特征在于：包括机架(3)，

所述机架(3)的中部具有可供打印基台(2)在其中活动的打印基台活动腔体(301)，所述打印基台活动腔体(301)上方具有操作空间(302)，所述操作空间(302)的底部为操作台(303)，所述操作台(303)中部具有与所述打印基台(2)延伸方向相同的缝隙(3031)，所述操作台(303)位于缝隙(3031)的左右两侧分别设置有夹缝片(6)，两夹缝片(6)形成与所述打印基台(2)延伸方向相同的夹缝；

所述夹缝的正上方设置有激光器(4)，所述打印基台活动腔体(301)内，且位于所述夹缝的正下方设置有打印基台(2)；

所述打印基台(2)的一端与驱动装置连接，所述驱动装置包括旋转驱动机构(100)和升降驱动机构(200)；

所述操作台(303)上设置有铺粉装置，且铺粉装置的铺粉辊(801)位于所述夹缝的上方一侧。

2.根据权利要求1所述的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，其特征在于：所述打印基台(2)包括基台连接部(201)和基台本体(202)；所述基台连接部(201)起连接固定作用；所述基台本体(202)呈长条状延伸，其延伸方向的周向表面为打印支撑面(2021)；

所述旋转驱动机构(100)与所述基台连接部(201)连接，用于驱动所述打印基台(2)旋转；

所述升降驱动机构(200)的上部与所述旋转驱动机构(100)连接，且所述升降驱动机构(200)的升降方向与所述所述旋转驱动机构(100)的转杆(14)的轴向互相垂直；

所述旋转驱动机构(100)包括底板(11)，所述底板(11)的顶部四角均固定有支撑腿(12)，所述底板(11)的上方设置有支撑板(13)，所述支撑腿(12)的顶部均与支撑板(13)的底部固定连接，所述底板(11)的顶部通过轴承转动连接有转杆(14)，所述转杆(14)的顶端贯穿支撑板(13)的顶部并固定有第一圆盘(15)，所述转杆(14)的顶端通过轴承与支撑板(13)转动连接，所述转杆(14)的表面套设固定有从动齿轮(16)，所述底板(11)的顶部固定有伺服电机(17)，所述伺服电机(17)的输出轴固定有主动齿轮(18)，所述主动齿轮(18)与从动齿轮(16)啮合连接，所述第一圆盘(15)的顶部对称固定有四个立柱(19)，所述第一圆盘(15)的上方设置有第二圆盘(110)，所述立柱(19)的顶部均与第二圆盘(110)的底部固定连接，所述第一圆盘(15)的顶部对称固定有支架板(111)，所述第一圆盘(15)的上方设置有双向丝杆(112)，所述双向丝杆(112)的两端均通过轴承分别与相邻支架板(111)的一侧壁转动连接，所述双向丝杆(112)的一端贯穿相邻支架板(111)的一侧壁并固定有旋钮(113)，所述双向丝杆(112)的下方设置有横杆(114)，所述横杆(114)的两端分别与相邻支架板(111)的一侧壁固定连接，所述双向丝杆(112)的两端外侧壁均通过螺纹连接有竖板(115)，所述竖板(115)均滑动连接在横杆(114)的表面，所述第二圆盘(110)的顶部开设有条形通口(116)，所述竖板(115)的顶端均贯穿条形通口(116)，所述竖板(115)的一侧壁均固定有连接杆(117)，所述连接杆(117)的一端均固定有弧形板(118)。

3.根据权利要求2所述的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，其特征在于：所述打印基台(2)的延伸方向与所述铺粉辊(801)的延伸方向相互平行。

4.根据权利要求2所述的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，其特征在于：所述升降驱动机构(200)包括从上到下依次设置的L型固定板(211)、液压杆(210)和液压缸(29)；

所述L型固定板(211)的水平部(2111)与所述液压杆(210)的上端连接，竖直部(2112)与所述旋转驱动机构(100)的底板(11)连接，且所述弧形板(118)的延伸方向与所述液压杆(210)的延伸方向垂直。

5.根据权利要求2所述的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，其特征在于：所述基台本体(202)呈长条状延伸，且其延伸方向任意位置的截面均呈圆形。

6.根据权利要求2所述的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，其特征在于：所述基台本体(202)呈圆柱状延伸。

7.根据权利要求2所述的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，其特征在于：所述基台连接部(201)呈原筒状。

8.根据权利要求2所述的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，其特征在于：所述第一圆盘(15)的底部对称固定有四个滑块(119)，所述支撑板(13)的顶部开设有环形滑槽(120)，四个所述滑块(119)均滑动连接在环形滑槽(120)内。

9.根据权利要求2所述的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，其特征在于：所述双向丝杆(112)的两端螺纹方向相反，两个所述竖板(115)的一侧壁分别开设有与双向丝杆(112)两端螺纹相对应的螺纹孔(121)，所述双向丝杆(112)的两端分别与相对应竖板(115)的螺纹孔(121)螺纹连接，所述竖板(115)的一侧壁均开设有滑孔(122)，所述横杆(114)贯穿滑孔(122)。

10.根据权利要求2所述的金属铺粉激光增材制造SLM工艺用3D打印设备，其特征在于：所述旋钮(113)的表面设置有防滑纹；

所述弧形板(118)远离连接杆(117)的表面均固定有防滑橡胶垫(123)。

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