一種可變臺面範圍的工作缸體以及臺面變化方法與流程
2023-12-10 04:56:16
本發明屬於slm3d列印技術領域，具體涉及一種可變臺面範圍的工作缸體以及臺面變化方法。
背景技術：
1995年，德國fraunhofer雷射器研究所(fraunhoferinstituteforlasertechnology，ilt)最早提出了選擇性雷射熔融技術(selectivelasermelting，slm)。slm是利用金屬粉末在雷射束的熱作用下完全熔化、經冷卻凝固而成型的一種技術，slm能直接成型出接近完全緻密度的金屬零件。目前，國外應用slm技術可製造模具、工具、生物移植物等金屬零件，但是，現有的slm裝置，普遍具有以下問題：其工作檯面大小固定，如果為小工作檯面，則只能列印小零件，無法列印大零件；而如果為大工作檯面，雖然能夠同時列印小零件和大零件，但是，當採用大工作檯面列印小零件時，會浪費大量鋪粉。因此，開發一種可同時列印大零件和小零件，並且，當列印小零件時，不會浪費鋪粉的缸體，是目前迫切需要解決的事情。
技術實現要素：
針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種可變臺面範圍的工作缸體以及臺面變化方法，可有效解決上述問題。
本發明採用的技術方案如下：
本發明提供一種可變臺面範圍的工作缸體，包括缸體(1)、大臺面工作單元(2)、小臺面工作單元(3)和固定底板座(4)；
其中，所述大臺面工作單元(2)包括：第一升降機構(2.1)、第一升降機構基板(2.2)、第一升降機構中間層板(2.3)、第一升降機構上安裝底板(2.4)和第一升降機構下安裝底板(2.5)；其中，所述第一升降機構(2.1)為雙絲槓多導柱式傳動機構，包括左側絲槓傳動機構、右側絲槓傳動機構和第一升降機構導柱(2.6)；
所述固定底板座(4)的上方設置所述第一升降機構基板(2.2)，所述第一升降機構基板(2.2)的底面通過所述第一升降機構中間層板(2.3)與所述第一升降機構上安裝底板(2.4)固定到一起；並且，固定到一起的所述第一升降機構基板(2.2)、所述第一升降機構中間層板(2.3)和所述第一升降機構上安裝底板(2.4)的中心開設有通孔(2.7)；
所述第一升降機構下安裝底板(2.5)設置於所述固定底板座(4)的下方；所述第一升降機構導柱(2.6)的底端與所述第一升降機構下安裝底板(2.5)固定安裝，所述第一升降機構導柱(2.6)的頂端貫穿所述固定底板座(4)並與所述第一升降機構上安裝底板(2.4)固定到一起；
所述固定底板座(4)的左右兩側對稱安裝所述左側絲槓傳動機構和所述右側絲槓傳動機構；所述左側絲槓傳動機構和所述右側絲槓傳動機構同時用於帶動所述第一升降機構下安裝底板(2.5)進行上下直線移動；當所述第一升降機構下安裝底板(2.5)上下移動時，帶動所述第一升降機構導柱(2.6)上下移動；當所述第一升降機構導柱(2.6)上下移動時，帶動所述第一升降機構上安裝底板(2.4)在缸體(1)的內部上下移動，當所述第一升降機構上安裝底板(2.4)在所述缸體(1)的內部上下移動時，帶動所述第一升降機構基板(2.2)在所述缸體(1)的內部上下移動；
所述小臺面工作單元(3)包括第二升降機構(3.1)、第二升降機構基板(3.2)、第二升降機構基板上頂安裝平板(3.3)、第二升降機構安裝側板(3.4)、第二升降機構安裝座(3.5)；其中，所述第二升降機構(3.1)為單絲槓多導柱式傳動機構，包括單絲槓傳動機構和第二升降機構導柱(3.6)；
所述第二升降機構安裝座(3.5)的四周固定安裝所述第二升降機構安裝側板(3.4)；所述第二升降機構安裝座(3.5)位於所述大臺面工作單元(2)的內部，並且，所述第二升降機構安裝側板(3.4)與所述大臺面工作單元(2)的第一升降機構上安裝底板(2.4)固定連接；因此，當所述大臺面工作單元(2)的第一升降機構基板(2.2)進行升降運動時，通過所述第二升降機構安裝側板(3.4)而帶動所述第二升降機構安裝座(3.5)進行同步運動；
所述第二升降機構安裝座(3.5)的上面設置所述第二升降機構基板(3.2)，所述第二升降機構基板(3.2)的形狀與所述大臺面工作單元(2)的所述通孔(2.7)的形狀相適配，所述第二升降機構基板(3.2)的底面固定所述第二升降機構基板上頂安裝平板(3.3)；所述第二升降機構導柱(3.6)的頂部與所述第二升降機構基板上頂安裝平板(3.3)的下表面固定連接；所述第二升降機構導柱(3.6)的底部穿設所述第二升降機構安裝座(3.5)；
所述單絲槓傳動機構用於帶動所述第二升降機構基板上頂安裝平板(3.3)沿所述第二升降機構導柱(3.6)進行上下直線移動；當所述第二升降機構基板上頂安裝平板(3.3)進行上下直線移動時，帶動所述第二升降機構基板(3.2)進行上下直線移動。
優選的，所述左側絲槓傳動機構和所述右側絲槓傳動機構的結構相同，均包括：第一升降機構絲槓(2.7)、第一升降機構絲槓螺母(2.8)、第一升降機構絲槓支撐座(2.9)、第一升降機構電機座(2.10)、第一升降機構減速器(2.11)和第一升降機構電機(2.12)；
所述第一升降機構絲槓支撐座(2.9)固定安裝於所述固定底板座(4)上；所述第一升降機構絲槓(2.7)設置在所述第一升降機構絲槓支撐座(2.9)中；所述第一升降機構絲槓支撐座(2.9)上固定安裝第一升降機構電機座(2.10)；所述第一升降機構電機(2.12)通過所述第一升降機構減速器(2.11)設置於所述第一升降機構電機座(2.10)中；所述第一升降機構絲槓(2.7)的頂部通過所述第一升降機構減速器(2.11)與所述第一升降機構電機(2.12)連接；所述第一升降機構絲槓(2.7)的底部穿過所述第一升降機構下安裝底板(2.5)，並在所述第一升降機構絲槓(2.7)的底部安裝所述第一升降機構絲槓螺母(2.8)；因此，所述第一升降機構電機(2.12)通過所述第一升降機構減速器(2.11)驅動所述第一升降機構絲槓(2.7)轉動，所述第一升降機構絲槓(2.7)轉動時，帶動所述第一升降機構絲槓螺母(2.8)沿所述第一升降機構絲槓(2.7)上下移動；又由於所述第一升降機構絲槓螺母(2.8)和所述第一升降機構下安裝底板(2.5)固定連接，因此，所述第一升降機構下安裝底板(2.5)隨著所述第一升降機構絲槓螺母(2.8)的上下移動而實現上下移動。
優選的，所述大臺面工作單元(2)還包括光柵尺(2.13)；所述光柵尺(2.13)垂直設置，所述光柵尺(2.13)的頂部與所述固定底板座(4)的下表面固定連接。
優選的，所述第二升降機構(3.1)的所述單絲槓傳動機構包括：第二升降機構絲槓(3.7)、第二升降機構電機(3.8)、第二升降機構絲槓螺母(3.9)和第二升降機構絲槓螺母套筒(3.10)；
所述第二升降機構絲槓(3.7)通過絲槓軸承固定在所述第二升降機構安裝座(3.5)上；所述第二升降機構電機(3.8)設置於所述第二升降機構絲槓(3.7)的下面並與所述第二升降機構絲槓(3.7)的底端聯動；所述第二升降機構絲槓(3.7)的外部套設所述第二升降機構絲槓螺母(3.9)；所述第二升降機構絲槓螺母(3.9)與所述第二升降機構絲槓螺母套筒(3.10)固定連接；所述第二升降機構絲槓螺母套筒(3.10)還與所述第二升降機構基板上頂安裝平板(3.3)固定；
因此，所述第二升降機構電機(3.8)帶動所述第二升降機構絲槓(3.7)運轉，從而帶動所述第二升降機構絲槓螺母(3.9)沿著所述第二升降機構絲槓(3.7)上下移動；當所述第二升降機構絲槓螺母(3.9)上下移動時，由於所述第二升降機構絲槓螺母套筒(3.10)與所述第二升降機構絲槓螺母(3.9)固定，因此，所述第二升降機構絲槓螺母套筒(3.10)隨著所述第二升降機構絲槓螺母(3.9)的上下移動而上下移動；當所述第二升降機構絲槓螺母套筒(3.10)上下移動時，帶動所述第二升降機構基板上頂安裝平板(3.3)上下移動。
優選的，所述小臺面工作單元(3)還包括第二升降機構限位開關(3.11)；所述第二升降機構限位開關(3.11)安裝於所述第二升降機構安裝座(3.5)的下表面，用於實現所述第二升降機構(3.1)的限位。
本發明還提供一種基於可變臺面範圍的工作缸體的臺面變化方法，包括以下步驟：
當需要列印小零件時，首先通過第一升降機構(2.1)驅動第一升降機構基板(2.2)進行上升運動，使第一升降機構基板(2.2)與外部工作檯面平齊；然後，通過第二升降機構(3.1)驅動第二升降機構基板(3.2)進行升降，使第二升降機構基板(3.2)作為鋪粉平臺進行激化融化成形工藝；
當需要列印大零件時，首先通過第二升降機構(3.1)驅動第二升降機構基板(3.2)進行升降運動，調整第二升降機構基板(3.2)的高度，使第二升降機構基板(3.2)與第一升降機構基板(2.2)平齊；此時，由於第二升降機構基板(3.2)位於第一升降機構基板(2.2)所開設的通孔(2.7)中，因此，第二升降機構基板(3.2)和第一升降機構基板(2.2)共同形成一個平面，該平面作為鋪粉平臺；然後，由於包括第一升降機構基板(2.2)的小臺面工作單元(3)固定安裝於大臺面工作單元(2)上，因此，後續過程中，只通過第一升降機構(2.1)驅動第一升降機構基板(2.2)進行升降運動時，可同步帶動第二升降機構基板(3.2)進行升降運動，由此實現第二升降機構基板(3.2)和第一升降機構基板(2.2)形成的整體鋪粉平臺進行升降運動，從而實現激化融化成形工藝。
本發明提供的一種可變臺面範圍的工作缸體以及臺面變化方法具有以下優點：
通過設計兩套升降機構，即第一升降機構和第二升降機構，從而實現可改變工作檯面，其中，第一升降機構實現大臺面工作，第二升降機構實現小臺面工作，當列印小零件時，採用第二升降機構驅動小臺面實現粉末和基板的下降；當列印大零件時，首先使第二升降機構驅動小臺面升降，使小臺面和外圍的大臺面平齊，小臺面和外圍的大臺面共同形成大工作檯面；然後，使第一升降機構驅動大工作檯面實現粉末和基板的下降。因此，可靈活調整工作檯面的面積大小，靈活適應高效的列印小零件和大零件的需求，適用範圍廣，尤其當列印小零件時，可有效節約粉末。
附圖說明
圖1為本發明提供的可變臺面範圍的工作缸體的整體結構示意圖；
圖2為圖1去掉缸體後的結構示意圖；
圖3為大臺面工作單元和小臺面工作單元之間的相對運動示意圖；
圖4為大臺面工作單元的結構示意圖；
圖5為小臺面工作單元的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
本發明提供一種可變臺面範圍的工作缸體，如圖1-5所示，包括缸體1、大臺面工作單元2、小臺面工作單元3和固定底板座4。下面對大臺面工作單元2和小臺面工作單元3分別詳細介紹：
(一)大臺面工作單元
參考圖4，大臺面工作單元2包括：第一升降機構2.1、第一升降機構基板2.2、第一升降機構中間層板2.3、第一升降機構上安裝底板2.4和第一升降機構下安裝底板2.5；其中，第一升降機構2.1為雙絲槓多導柱式傳動機構，包括左側絲槓傳動機構、右側絲槓傳動機構和第一升降機構導柱2.6；
固定底板座4的上方設置第一升降機構基板2.2，第一升降機構基板2.2的底面通過第一升降機構中間層板2.3與第一升降機構上安裝底板2.4固定到一起；並且，固定到一起的第一升降機構基板2.2、第一升降機構中間層板2.3和第一升降機構上安裝底板2.4的中心開設有通孔2.7；
第一升降機構下安裝底板2.5設置於固定底板座4的下方；第一升降機構導柱2.6的底端與第一升降機構下安裝底板2.5固定安裝，第一升降機構導柱2.6的頂端貫穿固定底板座4並與第一升降機構上安裝底板2.4固定到一起；
固定底板座4的左右兩側對稱安裝左側絲槓傳動機構和右側絲槓傳動機構；左側絲槓傳動機構和右側絲槓傳動機構同時用於帶動第一升降機構下安裝底板2.5進行上下直線移動；當第一升降機構下安裝底板2.5上下移動時，帶動第一升降機構導柱2.6上下移動；當第一升降機構導柱2.6上下移動時，帶動第一升降機構上安裝底板2.4在缸體1的內部上下移動，當第一升降機構上安裝底板2.4在缸體1的內部上下移動時，帶動第一升降機構基板2.2在缸體1的內部上下移動。
其中，左側絲槓傳動機構和右側絲槓傳動機構的結構相同，均包括：第一升降機構絲槓2.7、第一升降機構絲槓螺母2.8、第一升降機構絲槓支撐座2.9、第一升降機構電機座2.10、第一升降機構減速器2.11和第一升降機構電機2.12；
第一升降機構絲槓支撐座2.9固定安裝於固定底板座4上；第一升降機構絲槓2.7設置在第一升降機構絲槓支撐座2.9中；第一升降機構絲槓支撐座2.9上固定安裝第一升降機構電機座2.10；第一升降機構電機2.12通過第一升降機構減速器2.11設置於第一升降機構電機座2.10中；第一升降機構絲槓2.7的頂部通過第一升降機構減速器2.11與第一升降機構電機2.12連接；第一升降機構絲槓2.7的底部穿過第一升降機構下安裝底板2.5，並在第一升降機構絲槓2.7的底部安裝第一升降機構絲槓螺母2.8；因此，第一升降機構電機2.12通過第一升降機構減速器2.11驅動第一升降機構絲槓2.7轉動，第一升降機構絲槓2.7轉動時，帶動第一升降機構絲槓螺母2.8沿第一升降機構絲槓2.7上下移動；又由於第一升降機構絲槓螺母2.8和第一升降機構下安裝底板2.5固定連接，因此，第一升降機構下安裝底板2.5隨著第一升降機構絲槓螺母2.8的上下移動而實現上下移動。
大臺面工作單元2還包括光柵尺2.13；光柵尺2.13垂直設置，光柵尺2.13的頂部與固定底板座4的下表面固定連接，通過安裝光柵尺，可實現對第一升降機構的升降長度的測量，實現自動鋪粉過程。
(二)小臺面工作單元
參考圖5，小臺面工作單元3包括第二升降機構3.1、第二升降機構基板3.2、第二升降機構基板上頂安裝平板3.3、第二升降機構安裝側板3.4、第二升降機構安裝座3.5；其中，第二升降機構3.1為單絲槓多導柱式傳動機構，包括單絲槓傳動機構和第二升降機構導柱3.6；
第二升降機構安裝座3.5的四周固定安裝第二升降機構安裝側板3.4；第二升降機構安裝座3.5位於大臺面工作單元2的內部，並且，第二升降機構安裝側板3.4與大臺面工作單元2的第一升降機構上安裝底板2.4固定連接；因此，當大臺面工作單元2的第一升降機構基板2.2進行升降運動時，通過第二升降機構安裝側板3.4而帶動第二升降機構安裝座3.5進行同步運動；
第二升降機構安裝座3.5的上面設置第二升降機構基板3.2，第二升降機構基板3.2的形狀與大臺面工作單元2的通孔2.7的形狀相適配，第二升降機構基板3.2的底面固定第二升降機構基板上頂安裝平板3.3；第二升降機構導柱3.6的頂部與第二升降機構基板上頂安裝平板3.3的下表面固定連接；第二升降機構導柱3.6的底部穿設第二升降機構安裝座3.5；
單絲槓傳動機構用於帶動第二升降機構基板上頂安裝平板3.3沿第二升降機構導柱3.6進行上下直線移動；當第二升降機構基板上頂安裝平板3.3進行上下直線移動時，帶動第二升降機構基板3.2進行上下直線移動。
其中，第二升降機構3.1的單絲槓傳動機構包括：第二升降機構絲槓3.7、第二升降機構電機3.8、第二升降機構絲槓螺母3.9和第二升降機構絲槓螺母套筒3.10；
第二升降機構絲槓3.7通過絲槓軸承固定在第二升降機構安裝座3.5上；第二升降機構電機3.8設置於第二升降機構絲槓3.7的下面並與第二升降機構絲槓3.7的底端聯動；第二升降機構絲槓3.7的外部套設第二升降機構絲槓螺母3.9；第二升降機構絲槓螺母3.9與第二升降機構絲槓螺母套筒3.10固定連接；第二升降機構絲槓螺母套筒3.10還與第二升降機構基板上頂安裝平板3.3固定；
因此，第二升降機構電機3.8帶動第二升降機構絲槓3.7運轉，從而帶動第二升降機構絲槓螺母3.9沿著第二升降機構絲槓3.7上下移動；當第二升降機構絲槓螺母3.9上下移動時，由於第二升降機構絲槓螺母套筒3.10與第二升降機構絲槓螺母3.9固定，因此，第二升降機構絲槓螺母套筒3.10隨著第二升降機構絲槓螺母3.9的上下移動而上下移動；當第二升降機構絲槓螺母套筒3.10上下移動時，帶動第二升降機構基板上頂安裝平板3.3上下移動。
小臺面工作單元3還包括第二升降機構限位開關3.11；第二升降機構限位開關3.11安裝於第二升降機構安裝座3.5的下表面，用於實現第二升降機構3.1的限位。
本發明中，基板即鋪粉臺面，其中，第二升降機構基板為小臺面；第一升降機構基板和第二升降機構基板平齊後共同組成大臺面。
本發明還提供一種基於可變臺面範圍的工作缸體的臺面變化方法，包括以下步驟：
當需要列印小零件時，首先通過第一升降機構2.1驅動第一升降機構基板2.2進行上升運動，使第一升降機構基板2.2與外部工作檯面平齊；然後，通過第二升降機構3.1驅動第二升降機構基板3.2進行升降，使第二升降機構基板3.2作為鋪粉平臺進行激化融化成形工藝；
當需要列印大零件時，首先通過第二升降機構3.1驅動第二升降機構基板3.2進行升降運動，調整第二升降機構基板3.2的高度，使第二升降機構基板3.2與第一升降機構基板2.2平齊；此時，由於第二升降機構基板3.2位於第一升降機構基板2.2所開設的通孔2.7中，因此，第二升降機構基板3.2和第一升降機構基板2.2共同形成一個平面，該平面作為鋪粉平臺；然後，由於包括第一升降機構基板2.2的小臺面工作單元3固定安裝於大臺面工作單元2上，因此，後續過程中，只通過第一升降機構2.1驅動第一升降機構基板2.2進行升降運動時，可同步帶動第二升降機構基板3.2進行升降運動，由此實現第二升降機構基板3.2和第一升降機構基板2.2形成的整體鋪粉平臺進行升降運動，從而實現激化融化成形工藝。
本發明提供的一種可變臺面範圍的工作缸體以及臺面變化方法具有以下優點：
通過設計兩套升降機構，即第一升降機構和第二升降機構，從而實現可改變工作檯面，其中，第一升降機構實現大臺面工作，例如第一升降機構列印範圍設計到500×500mm；第二升降機構實現小臺面工作，例如，第二升降機構列印範圍變小到250×250mm；當列印小零件時，小臺面工作單元固定安裝於大臺面工作單元的安裝板上，因此，首先使大臺面工作單元的第一升降機構基板上升到與外部工作平臺平齊的位置，然後，僅採用第二升降機構驅動小臺面實現粉末和基板的下降，可以節約鋪的粉末量；當列印大零件時，首先使第二升降機構驅動小臺面升降，使小臺面和外圍的大臺面平齊，小臺面和外圍的大臺面共同形成大工作檯面；然後，使第一升降機構驅動小臺面和外圍的大臺面形成的大工作檯面實現粉末和基板的下降。因此，可靈活調整工作檯面的面積大小，靈活適應高效的列印小零件和大零件的需求，適用範圍廣，尤其當列印小零件時，可有效節約粉末。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本發明的保護範圍。