CN204504219U - 小型金属粉末快速成形牙齿机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型金属粉末快速成形牙齿机，包括机架、控制系统、激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体、上部密封罩和激光器；机架上设有安装基板，控制系统、激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体、上部密封罩和激光器设置在安装基板上；激光振镜扫描装置与激光器之间光学连接，激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体和激光器与控制系统之间电连接；机架下部安装有四套负重轮，负重轮为万向轮。金属牙齿成形工艺简单、材料利用率高、适用性广以及金属牙齿成形效率高。

Description

小型金属粉末快速成形牙齿机

技术领域

本实用新型涉及一种快速成形设备，尤其涉及一种小型金属粉末快速成形牙齿机。

背景技术

尽管选择性激光熔化(SLM)金属粉末快速成形技术在过去十几年中飞速发展，但仍存在一些缺点和不足，如可靠性、稳定性还不能完全满足要求；加工零件的球化效应、翘曲变形及裂纹缺陷严重，需要寻找合适的解决方案；设备成本比较高，限制了SLM技术进一步的推广和应用；可制备零件的尺寸有一定限制，特别是应用在医学金属牙齿的成形上有一定的限制、目前制备小尺寸精细复杂医学牙齿零件的工艺还不成熟；工艺参数较复杂，现有的技术对SLM的作用机理研究不够深入，需要较长时间摸索。另外现有SLM设备的尺寸都比较大，且都是固定的不能移动成形，不利于推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种金属牙齿成形工艺简单、材料利用率高、适用性广以及金属牙齿成形效率高的小型金属粉末快速成形牙齿机。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的小型金属粉末快速成形牙齿机，包括机架、控制系统、激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体、上部密封罩和激光器；

所述机架上设有安装基板，所述控制系统、激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体、上部密封罩和激光器设置在所述安装基板上；

所述激光振镜扫描装置与所述激光器之间光学连接，所述激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体和激光器与所述控制系统之间电连接；

所述机架下部安装有四套负重轮，所述负重轮为万向轮。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的小型金属粉末快速成形牙齿机，由于包括机架、控制系统、激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体、上部密封罩和激光器；机架上设有安装基板，控制系统、激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体、上部密封罩和激光器设置在安装基板上；激光振镜扫描装置 与激光器之间光学连接，激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体和激光器与控制系统之间电连接；机架下部安装有四套负重轮，负重轮为万向轮。金属牙齿成形工艺简单、材料利用率高、适用性广以及金属牙齿成形效率高。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的小型金属粉末快速成形牙齿机的外形结构示意图；

图2a、图2b分别为本实用新型实施例提供的小型金属粉末快速成形牙齿机去掉机柜后的立体和正面结构示意图；

图3a、图3b分别为本实用新型实施例提供的小型金属粉末快速成形牙齿机激光振镜扫描装置的正面和立体结构示意图；

图4a、图4b分别为本实用新型实施例提供的小型金属粉末快速成形牙齿机铺粉装置不同方向的结构示意图；

图5a、图5b分别为本实用新型实施例提供的小型金属粉末快速成形牙齿机三缸成形整体示意图；

图6为本实用新型实施例提供的小型金属粉末快速成形牙齿机上部密封罩示意图。

图中：

1、激光振镜扫描装置，2、成形机架，3、三缸成形整体，4、控制系统，5、铺粉装置，6、安装基板，7、激光器，8、负重轮，9、上部密封轮，10、激光光纤输出头，11、激光扩束镜，12、振镜移动滑轨，13、光路安装座，14、振镜移动滑块，15、齿轮齿条，16、光路移动板，17、振镜，18、蜗轮蜗杆减速器，19、滑台固定板，20、刮板安装座，21、刮板，22、并列双滑轨，23、中间过渡安装座，24、丝杠推动座，25、铺粉移动丝杠，26、伺服电机，27、输出轴同步带轮，28、输入轴同步带轮，29、并列双滑块，30、铺粉移动丝杠螺母，31、底部密封罩，32、左送粉缸，33、送粉缸底板，34、直线导杆，35、移动底板座，36、直线轴承，37、上部移动滑板，38、下部移动滑板，39、滚珠丝杠，40、丝杠螺母副，41、丝杠联轴器，42、减速器，43、中间成形缸，44、右送粉缸，45、成形基板，46、观测保护镜，47、密封保护镜，48、上密封罩体。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

本实用新型的小型金属粉末快速成形牙齿机，其较佳的具体实施方式是：

包括机架、控制系统、激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体、上部密封罩和激光器；

所述机架上设有安装基板，所述控制系统、激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体、上部密封罩和激光器设置在所述安装基板上；

所述激光振镜扫描装置与所述激光器之间光学连接，所述激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体和激光器与所述控制系统之间电连接；

所述机架下部安装有四套负重轮，所述负重轮为万向轮。

所述激光振镜扫描装置包括光路安装底座、滑轨、滑块、光路移动板、振镜、扩束镜、激光光纤输出头和第一驱动装置；

所述光路安装底座固定在所述安装基板上，所述滑轨固定在所述光路安装底座上，所述滑块安装在所述滑轨上、所述光路移动板安装在所述滑块上，所述振镜、扩束镜和所述激光光纤输出头安装在所述光路移动板上；

所述第一驱动装置通过齿轮齿条与所述光路移动板传动连接。

所述第一驱动装置包括涡轮蜗杆减速器。

所示铺粉装置包括滑台固定板、刮板、刮板安装座、中间过渡安装座、丝杠推动座、并列双滑轨、并列双滑块和第二驱动装置；

所述刮板通过所述刮板安装座固定在所述中间过渡安装座上，所述中间过渡安装座安装在所述丝杠推动座上，所述丝杠推动座安装在并列双滑块上，所述并列双滑块安装在所述并列双滑轨上，所述并列双滑轨固定在所述滑轨固定板上，所述滑轨固定板安装在所述安装基板上，所述第二驱动装置通过滚珠丝杠与所述丝杠推动座传动连接。

所述第二驱动装置包括伺服电机、双旋转同步带轮，所述双旋转同步带轮中的一个安装在所述伺服电机输出轴上，另一个安装在所述滚珠丝杠输入轴上，所述双旋转同步带轮用同步带连接。

所述三缸成形整体包括缸底部密封罩、中间成形缸、左送粉缸和右送粉缸，所述中间成形缸内设有沿成形缸壁上下滑动的成形基板，所述左送粉缸和右送粉缸内均设有沿送粉缸壁上下滑动的送粉缸底板，所述缸底部密封罩从下部密封住中间成形缸、左送粉缸和右送粉缸；

所述三缸成形整体还包括第三驱动装置，所述第三驱动装置与所述成形基板和两个所述送粉缸底板连接。

所述第三驱动装置包括滚珠丝杠、螺母副和四套直线移动单元，所述直线移动单元包括直线导杆和直线轴承，所述直线轴承安装在移动固定板上，所述移动固定板安装在所述三缸成形整体上；

所述直线导杆顶部安装在上部移动滑板上，直线导杆底部安装在下部移动滑板上，所述滚珠丝杠的两个轴端分别安装在所述上部移动滑板和下部移动滑板上，所述螺母副安装在所述移动固定板上。

所述成形基板和两个所述送粉缸底板安装在所述上部移动滑板上。

所述上部密封罩包括上部密封罩体、密封保护镜、观测保护镜，所述密封保护镜、观测保护镜均安装在所述密封罩体上。

所述控制系统包括工控机和显示器，所述显示器与所述工控机之间电连接。

本实用新型的小型金属粉末快速成形牙齿机，是一种金属牙齿成形工艺简单、材料利用率高、适用性广以及金属牙齿成形效率高的快速成形设备。

本实用新型的有益效果可以总结如下：

本实用新型主要应用选择性激光熔化(SLM)快速成形技术来快速成形金属牙齿，它结合了CAD/CAM、数控、光学及材料科学等技术，以各种纯金属或合金粉末材料作为加工原料，采用中小功率激光器快速、完全熔化选择性金属粉末后，结合快速冷却凝固技术，可以获得非平衡态过饱和固溶体及金相组织均匀细小的金属牙齿，其成形金属牙齿致密度近乎100％，强度与硬度性能与人体本身牙齿相当。选择性激光熔化(SLM)快速成形牙齿技术可以根据3D模型直接制造出各种复杂的金属牙齿，能显著降低金属牙齿的加工周期和成本，缩短人体义齿的加工工序，缩短医学牙齿的制造周期，十分适应现代医学牙齿加工的快速化、个性化、柔性化发展的需求，在生物医学等制造领域将具有广阔的应用前景。

本实用新型中成形缸、送粉缸、铺粉系统三大运动部件，全部采用大功率伺服电机+减速器控制，相对于同类产品采用步进电机+伺服电机结构具有更高的运动精度，误差低于0.01mm；此外，设备启动扭矩更高，运动过程更平稳，有力避免振动误差；设备所有运动维度中，除依靠伺服电机的自身编码器反馈外，加入其他传感器精确测量成形缸、送粉缸、铺粉系统的运动量，实时且更精确控制运动；实时测量光学畸变和零点漂移，保证零件扫描图形精度和扫描原点精度；双成形基板保证移动直线度，提高防侧撞能力。

具体实施例： 

如图1至图6所示的一种小型金属粉末快速成形牙齿机，包括机架、控制系统、激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸本体、上部密封罩和激光器，所述控制系统、所述激光振镜扫描装置、所述铺粉装置、所述三缸本体、所述上部密封罩和所述激光器均设置在所述机架上，所述激光振镜扫描装置和所述激光器之间光学连接，所述激光振镜扫描装置、所述铺粉装置、所述三缸成形整体和所述激光器均连接到所述控制系统。

在更加优选的实施例中，所述激光振镜扫描装置包括光路安装座、振镜移动滑轨、振镜移动滑块、光路移动板、振镜、激光扩束镜、激光光纤输出头和振镜移动驱动机构；所述光路安装座固定在所述上部密封罩上；所述振镜移动滑轨固定在所述光路连接座上，所述振镜移动滑块上安装所述光路移动板，由所述振镜移动滑块带动所述光路移动板沿所述振镜移动滑轨上下移动，所述光路移动板上安装所述振镜、激光扩束镜、以及所述激光光纤输出头；所述振镜移动驱动机构通过齿轮齿条与所述光路移动板传动连接。所述振镜移动驱动机构包括齿条和涡轮蜗杆减速器。

在更加优选的实施例中，所示铺粉装置包括滑台固定板、刮板、刮板安装座、中间过渡安装座、丝杠推动座、并列双滑轨、并列双滑块和铺粉移动驱动机构；所述刮板通过所述刮板安装座固定在所述中间过渡安装座上、所述中间过渡安装座固定在所述丝杠推动座上，所述丝杠推动座固定在并列双滑块上，所述并列双滑块沿着所述并列双滑轨移动，所述并列双滑轨固定在所述滑台固定板上，所述滑台固定板安装在所述机架上。所述驱动机构由伺服电机、输出轴同步带轮、输入轴同步带轮、铺粉移动丝杠、铺粉移动丝杠螺母副组成。所述输出轴同步带轮安装在伺服电机输出轴端上，输入轴同步带轮安装在铺粉移动丝杠轴端上，铺粉移动丝杠螺母副安装在铺粉移动丝杠上，输出轴同步带轮和输入轴同步带轮用同步带连接。伺服电机轴旋转带动输出轴同步带轮旋转，输出轴同步带轮旋转通过同步带带动，输入轴同步带轮旋转带动铺粉移动丝杠旋转，铺粉移动丝杠旋转，再推动铺粉移动丝杠螺母副移动，铺粉移动丝杠螺母副和丝杠推动座固定，带动丝杠推动座移动，进而推动刮刀座移动。实现刮刀的移动。

在更加优选的实施例中，所述三缸成形整体包括缸底部密封罩、中间成形缸、左送粉缸和右送粉缸组成，所述中间成形缸内设有沿成形缸壁上下滑动的成形基板，所述左送粉缸和所述右送粉缸内均设有沿送粉缸壁上下滑动的送粉缸底板；所述三缸成形整体还包括有驱动所述成形基板以及左右两个所述送粉缸底板上下滑动的工作缸驱动装置，所述工作缸驱动装置通过四个直线导杆上下移动，四个直线导杆安装在移动底座板上， 所述移动底座板安装在三缸成形整体上。

在更加优选的实施例中，所述控制系统包括工控机和显示器，所述显示器与所述工控机之间电连接。

在某个具体的实施例中：

如图2a、图2b至图5a、图5b所示新型金属粉末熔化快速成形机包括有机架、激光器、工控机；在机架上设有安装基板，安装基板上安装有上部密封罩、激光振镜扫描装置、铺粉装置以及三缸成形整体，所述三缸成形整体包括缸底座平板，成形缸、左送粉缸、右送粉缸组成，成形缸内设有沿成形缸壁上下滑动的成形基板，左右两个送粉缸内均设有沿送粉缸壁上下滑动的送粉缸底板；还包括有可驱动成形基板以及左右两个送粉缸底板上下滑动的工作缸驱动装置。

如图3a、图3b所示激光振镜扫描装置，包括光路安装支架和光路连接架，所述光路安装支架固定在安装基板上，所述光路连接架与光路安装支架相连；还包括振镜移动滑轨与振镜移动滑块，所述振镜移动滑轨固定在光路连接架上，所述振镜移动滑块上安装光路移动板，由振镜移动滑块带动光路移动板沿振镜移动滑轨上下移动，所述光路移动板上安装振镜、扩束镜以及激光光纤输出头；驱动机构采用齿条+涡轮蜗杆减速器，齿条固定在光路移动板上，齿轮固定在涡轮蜗杆减速器上，蜗杆旋转带动涡轮转动，涡轮转动带动齿轮旋转，齿条和齿轮啮合，齿轮的转动即可带动齿条上下移动，从而实现光路移动板上下移动。

如图4a、图4b所示铺粉装置包括滑台固定板、刮板、刮板安装座、中间过渡安装座、丝杠推动座、并列双滑轨、并列双滑块和铺粉移动驱动机构，所述刮板通过刮板安装座固定在中间过渡安装座上，所述中间过渡安装座固定在所述丝杠推动座上，所述丝杠推动座固定在并列双滑块上，所述并列双滑块沿着所述并列双滑轨移动，所述并列双滑轨固定在滑台固定板上，所述滑台固定板安装在安装基板上，驱动机构采用伺服电机、输出轴同步带轮、输入轴同步带轮、铺粉移动丝杠、铺粉移动丝杠螺母副组成。所述输出轴同步带轮安装在伺服电机输出轴端上，输入轴同步带轮安装在铺粉移动丝杠轴端上，铺粉移动丝杠螺母副安装在铺粉移动丝杠上，输出轴同步带轮和输入轴同步带轮用同步带连接。伺服电机轴旋转带动输出轴同步带轮旋转，输出轴同步带轮旋转通过同步带带动，输入轴同步带轮旋转带动铺粉移动丝杠旋转，铺粉移动丝杠旋转，再推动铺粉移动丝杠螺母副移动，铺粉移动丝杠螺母副和丝杠推动座固定，带动丝杠推动座移 动，进而推动刮刀座移动。实现刮刀的移动。

如图5a、图5b所示三缸成形整体示意图，所述可驱动成形基板上下滑动的驱动装置包括有第三伺服电机以及减速器、联轴器。驱动装置通过四套直线移动单元上下移动，四套直线移动单元包括直线导杆和直线轴承，直线导杆可沿直线轴承上下移动，四个直线轴承安装在移动固定板上，所述移动固定板安装在三缸成形整体上。四套直线导杆顶部安装在上部移动滑板上，四套直线导杆底部也安装在下部移动滑板上，滚珠丝杠的两个轴端分别安装在所述上部移动滑板和下部移动滑板上，滚珠丝杠螺母副安装在移动固定板上。当滚珠丝杠旋转时螺母副固定不动，丝杠在旋转的同时丝杠本身也上下移动，这样就带动移动滑板上下移动，移动滑板上下移动的同时由直线导杆固定也带动直线导杆上下移动，直线导杆上下移动均沿直线轴承轴向方向移动，这样就可以保证移动滑板的移动方向与丝杠的上下移动方向一致又保证移动滑板不会前后和左右幌动。所述成形基板安装在所述上部移动滑板上，这样上部移动滑板的上下移动即可带动成形基板的上下移动。

参考图5a、图5b，本小型金属粉末快速成形牙齿机的成形工艺过程如下：成形开始，根据要加工牙齿的尺寸大小在成形基板上手动安装牙齿加工基座并手动调平，成形基板上升到指定高度，向左右两个送粉缸、手动添加金属粉末，送粉完毕后，将送粉缸底板上升到指定高度，铺粉装置开始工作，左右两个送粉缸交替送粉，将金属粉末均匀铺到中间成形缸的成形基板上，当铺粉装置在成形基板上铺好所需厚度的金属粉末后，在控制系统的控制下，控制激光振镜扫描装置对成形基板上的金属粉末进行扫描，被扫描区域的金属粉末烧结固化，形成零件的一个薄层，扫描完第一层后，中间成形缸伺服电机通过减速器带动滚珠丝杠转动，与滚珠丝杠相配合的丝杠向下移动，根据前述三缸成形整体运动说明，成形基板也随着下降一个层厚的距离，再在固化好的薄层表面铺上一层新的金属粉末，进行下一次的扫描加工，如此反复加工，直到整个牙齿制造完毕。当中间成形缸的成形基板位于中间成形缸底部时，中间成形缸伺服电机反向转动，即可将成形基板上升到成形缸上端，取出已加工金属牙齿。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种小型金属粉末快速成形牙齿机，其特征在于，包括机架、控制系统、激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体、上部密封罩和激光器；

所述机架上设有安装基板，所述控制系统、激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体、上部密封罩和激光器设置在所述安装基板上；

所述激光振镜扫描装置与所述激光器之间光学连接，所述激光振镜扫描装置、铺粉装置、三缸成形整体和激光器与所述控制系统之间电连接；

所述机架下部安装有四套负重轮，所述负重轮为万向轮。

2.根据权利要求1所述的小型金属粉末快速成形牙齿机，其特征在于，所述激光振镜扫描装置包括光路安装底座、滑轨、滑块、光路移动板、振镜、扩束镜、激光光纤输出头和第一驱动装置；

所述光路安装底座固定在所述安装基板上，所述滑轨固定在所述光路安装底座上，所述滑块安装在所述滑轨上、所述光路移动板安装在所述滑块上，所述振镜、扩束镜和所述激光光纤输出头安装在所述光路移动板上；

所述第一驱动装置通过齿轮齿条与所述光路移动板传动连接。

3.根据权利要求2所述的小型金属粉末快速成形牙齿机，其特征在于，所述第一驱动装置包括涡轮蜗杆减速器。

4.根据权利要求1所述的小型金属粉末快速成形牙齿机，其特征在于，所示铺粉装置包括滑台固定板、刮板、刮板安装座、中间过渡安装座、丝杠推动座、并列双滑轨、并列双滑块和第二驱动装置；

所述刮板通过所述刮板安装座固定在所述中间过渡安装座上，所述中间过渡安装座安装在所述丝杠推动座上，所述丝杠推动座安装在并列双滑块上，所述并列双滑块安装在所述并列双滑轨上，所述并列双滑轨固定在所述滑轨固定板上，所述滑轨固定板安装在所述安装基板上，所述第二驱动装置通过滚珠丝杠与所述丝杠推动座传动连接。

5.根据权利要求4所述的小型金属粉末快速成形牙齿机，其特征在于，所述第二驱动装置包括伺服电机、双旋转同步带轮，所述双旋转同步带轮中的一个安装在所述伺服电机输出轴上，另一个安装在所述滚珠丝杠输入轴上，所述双旋转同步带轮用同步带连接。

6.根据权利要求1所述的小型金属粉末快速成形牙齿机，其特征在于，所述三缸成形 整体包括缸底部密封罩、中间成形缸、左送粉缸和右送粉缸，所述中间成形缸内设有沿成形缸壁上下滑动的成形基板，所述左送粉缸和右送粉缸内均设有沿送粉缸壁上下滑动的送粉缸底板，所述缸底部密封罩从下部密封住中间成形缸、左送粉缸和右送粉缸；

所述三缸成形整体还包括第三驱动装置，所述第三驱动装置与所述成形基板和两个所述送粉缸底板连接。

7.根据权利要求6所述的小型金属粉末快速成形牙齿机，其特征在于，所述第三驱动装置包括滚珠丝杠、螺母副和四套直线移动单元，所述直线移动单元包括直线导杆和直线轴承，所述直线轴承安装在移动固定板上，所述移动固定板安装在所述三缸成形整体上；

所述直线导杆顶部安装在上部移动滑板上，直线导杆底部安装在下部移动滑板上，所述滚珠丝杠的两个轴端分别安装在所述上部移动滑板和下部移动滑板上，所述螺母副安装在所述移动固定板上；

所述成形基板和两个所述送粉缸底板安装在所述上部移动滑板上。

8.根据权利要求1所述的小型金属粉末快速成形牙齿机，其特征在于，所述上部密封罩包括上部密封罩体、密封保护镜、观测保护镜，所述密封保护镜、观测保护镜均安装在所述密封罩体上。

9.根据权利要求1至8任一项所述的小型金属粉末快速成形牙齿机，其特征在于，所述控制系统包括工控机和显示器，所述显示器与所述工控机之间电连接。