旋轉式砂型三維打印機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種砂型三維打印技術領域的打印機，特別是一種可以使鋪砂、打印和工作臺下降的過程同時進行的旋轉式砂型三維打印機。
【背景技術】
[0002]三維立體打印機，也稱三維打印機是快速成型的一種工藝，采用層層堆積的方式分層制作出三維模型，其運行過程類似于傳統打印機，只不過傳統打印機是把墨水打印到紙質上形成二維的平面圖紙，而三維打印機是把液態光敏樹脂材料、熔融的塑料絲、石膏粉等材料通過噴射粘結劑或擠出等方式實現層層堆積疊加形成三維實體。
[0003]在現有技術中，基于三維打印原理的無模砂型制造技術，其工作方式是，先鋪一層薄薄的砂料，砂料鋪平緊實后，依據砂型截面的輪廓路徑，通過打印頭向砂層選擇性噴出粘結劑，然后工作臺下降一個層高，重復鋪砂和打印過程，一層層堆積形成砂型。這種方法由于每一層的打印都需要鋪砂、打印、工作臺下降這三個過程依次進行，所以打印過程是間歇式的，不是連續性運動，因此具有效率較低的缺點。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種旋轉式砂型三維打印成型機，利用旋轉工作臺的方式，使鋪砂、打印和工作臺下降的過程同時進行，從而節省加工時間，提高效率。
[0005]本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明包括底座、工作缸、軸向接觸軸承、工作臺、連桿機構、絲杠螺母、空心桿、絲杠、鋪砂倉、打印頭運動機構、支架，軸向接觸軸承安裝在底座上，軸向接觸軸承與圓筒狀工作缸連接，圓形工作臺設置在工作缸內部，過絲杠與底座連接;鋪砂倉與打印頭運動機構位于工作缸頂部，通過支架與所述底座固定連接。
[0006]進一步地，在本發明中，工作臺通過絲杠的旋轉驅動，可實現在工作缸內部沿軸向滑動。
[0007]更進一步地，在本發明中，連桿機構連接工作臺底部與工作缸底部，使工作缸和工作臺的繞軸線旋轉運動同步。
[0008]更進一步地，在本發明中，工作缸底部固定連接內齒輪，通過與底座上至少一個內齒輪嚙合連接，由電機驅動繞工作缸軸線旋轉。
[0009]更進一步地，在本發明中，打印頭運動機構包括打印頭和徑向滑軌，打印頭在所述徑向滑軌上移動，徑向滑軌可繞空心桿軸線在40°范圍內旋轉擺動。
[0010]更進一步地，在本發明中，絲杠垂直安裝在底座上，由伺服電機驅動旋轉。
[0011]更進一步地，在本發明中，軸向接觸軸承軸線與絲杠軸線重合，其下部固定連接在底座上，上部固定連接在工作缸底部。
[0012]進一步地，所述絲杠與所述工作缸齒輪傳動機構分別由兩組電機分別驅動，所述電機組設置于所述底座內部。
[0013]與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明解決了【背景技術】中存在的缺陷，本發明設置圓筒狀工作缸和圓形工作臺，工作缸與工作臺同轉速的旋轉過程中，鋪砂倉鋪砂形成環狀砂層，同時處于對稱位置的打印機構可打印粘結劑，同時絲杠可控制工作臺下降，實現了砂型的連續性打印，使鋪砂、打印、工作臺下降同時進行，節約時間，提高效率，尤其適用于空心砂型的制造。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明旋轉式砂型三維打印機的結構示意圖；
[0015]圖2為本發明旋轉式砂型三維打印機的局部剖視結構示意圖；
[0016]圖3為本發明旋轉式砂型三維打印機的打印機構的仰視結構示意圖；
[0017]圖4為本發明旋轉式砂型三維打印機的工作臺與連桿組的連接結構示意圖；
[0018]圖5為本發明旋轉式砂型三維打印機的工作臺與連桿組的連接結構剖視示意圖；
[0019]其中:1、底座，2、空心桿，3、工作缸，4、齒輪盤，5、軸向接觸軸承，6、鋪砂倉，7、多余砂料回收口，8、支架，9、工作臺，10、打印頭運動機構，11、打印頭，12、徑向滑軌，15、主動齒輪，16、絲杠，17、絲杠螺母，20、連桿機構，21、上連桿，22、下連桿，25、含有粘結劑的砂粉，26、未打印粘結劑的原砂。
【具體實施方式】
[0020]下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0021]如圖1和圖2所示，根據本發明的旋轉式砂型三維打印機，其底座I上安裝有軸向接觸軸承5，軸承5上部與圓筒狀工作缸3連接，圓形工作臺9設置在工作缸3內部，一組連桿機構20將工作缸3與工作臺9相連接，裝有絲杠螺母17的空心桿2與工作臺9固定連接，通過絲杠16與底座I連接，鋪砂倉6與打印頭運動機構10位于工作缸3頂部，通過支架8與底座I固定連接。
[0022]如圖2，圖4和圖5所示，由至少三個連桿機構20連接工作臺9與工作缸3底部的齒輪盤4，使工作缸3和工作臺9的繞軸線以相同轉速轉動，且不限制工作臺9沿軸線方向的升降運動的自由度。底座I上的主動齒輪15與齒輪盤4的內齒輪嚙合，主動齒輪15驅動齒輪盤4轉動時，帶動工作缸3與工作臺9以同樣轉速轉動。工作臺9與裝有絲杠螺母17的空心桿2固定連接，絲杠16與工作缸3的轉速之差決定工作臺9的升降方向和速度。當兩者轉速相同時，工作臺9高度靜止，當前者轉速大于后者，工作臺9上升，當前者轉速小于后者，工作臺9下降。工作臺9升降速度與轉速之差成正比。
[0023]如圖3所示，打印頭運動機構10包括打印頭11和徑向滑軌12，打印頭11在徑向滑軌12上移動，移動范圍為從工作缸3半徑到空心桿2半徑之間。徑向滑軌12可繞空心桿2軸線在40°范圍內旋轉擺動。打印頭運動機構10可實現砂層的任意一個扇形區域的打印，由于砂層隨工作缸3轉動而轉動，打印頭11可連續對砂層進行打印。
[0024]本發明工作時，主動齒輪15勻速轉動，驅動齒輪盤4帶動工作缸3和工作臺9勻速轉動。同時，絲杠16勻速轉動，其轉速略小于工作臺9轉速，使得工作臺9和空心桿2—同以很小的速度勻速下降。同時，鋪砂倉6向工作臺9上勻速鋪砂，形成環狀砂層，隨著工作缸3轉動，鋪好的砂層運動到打印頭11下方，打印頭11依據CAD數據生成的砂型截面的輪廓路徑對砂層打印粘結劑，打印一個扇形區域的砂層。隨著工作缸3的繼續轉動，打印頭11緊接著打印砂層的下一個扇形區域，直到工作缸3旋轉360°，此時完成了一層砂層的打印。由于工作缸3勻速轉動時，工作臺9亦在勻速下降，且每轉動360°，工作臺9就下降一個砂層厚度。因此，隨著工作缸3的繼續轉動，可繼續打印第2層，第3層……直到最后一層，砂型打印完成。在整個打印過中，工作臺9相對地面做螺旋運動，砂層是以連續的螺旋形狀堆疊，而不是現有技術中間斷的層層堆疊，其砂層厚度等于螺旋運動螺距，其砂層總層數等于螺旋運動總圈數。取出打印完成后的砂料，清理掉未打印粘結劑的原砂26，留下的含有粘結劑的砂粉25形成的模型，就是最終期望的得到的砂型。
[0025]本發明并不局限于上述實施例，在本發明公開的技術方案的基礎上，本領域的技術人員根據所公開的技術內容，不需要創造性的勞動就可以對其中的一些技術特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種旋轉式砂型三維打印機，包括底座、工作缸、軸向接觸軸承、工作臺，軸向接觸軸承安裝在底座上，軸向接觸軸承與圓筒狀工作缸連接，圓形工作臺設置在工作缸內部，其特征在于，還包括連桿機構、絲杠螺母、空心桿、絲杠、鋪砂倉、打印頭運動機構、支架，一組連桿機構將工作缸與工作臺相連接，裝有絲杠螺母的空心桿與工作臺固定連接，通過絲杠與底座連接;鋪砂倉與打印頭運動機構位于工作缸頂部，通過支架與所述底座固定連接。2.根據權利要求1所述的旋轉式砂型三維打印機，其特征在于所述工作臺通過所述絲杠的旋轉驅動，可實現在所述工作缸內部沿軸向滑動。3.根據權利要求2所述的旋轉式砂型三維打印機，其特征在于所述連桿機構連接所述工作臺底部與所述工作缸底部，使所述工作缸和所述工作臺的繞軸線旋轉運動同步。4.根據權利要求3所述的旋轉式砂型三維打印機，其特征在于所述工作缸底部固定連接內齒輪，通過與所述底座上至少一個內齒輪嚙合連接，由電機驅動繞所述工作缸軸線旋轉。5.根據權利要求4所述的旋轉式砂型三維打印機，其特征在于:所述打印頭運動機構包括打印頭和徑向滑軌，所述打印頭在所述徑向滑軌上移動，所述徑向滑軌可繞所述空心桿軸線在40°范圍內旋轉擺動。6.根據權利要求5所述的旋轉式砂型三維打印機，其特征在于所述絲杠垂直安裝在所述底座上，由伺服電機驅動旋轉。7.根據權利要求6所述的旋轉式砂型三維打印機，其特征在于所述軸向接觸軸承軸線與所述絲杠軸線重合，其下部固定連接在所述底座上，上部固定連接在所述工作缸底部。8.根據權利要求7所述的旋轉式砂型三維打印機，其特征在于所述絲杠與所述工作缸齒輪傳動機構分別由兩組電機分別驅動，所述電機組設置于所述底座內部。
【專利摘要】一種屬于砂型三維打印技術領域的旋轉式砂型三維打印機，包括底座、工作缸、軸向接觸軸承、工作臺、連桿機構、絲杠螺母、空心桿、絲杠、鋪砂倉、打印頭運動機構、支架，一組連桿機構將工作缸與工作臺相連接，裝有絲杠螺母的空心桿與工作臺固定連接，通過絲杠與底座連接；鋪砂倉與打印頭運動機構位于工作缸頂部，通過支架與所述底座固定連接。本發明可以利用旋轉工作臺的方式，使鋪砂、打印和工作臺下降的過程同時進行，從而節省加工時間，提高效率。本發明設計合理，結構簡單，適應于砂型三維打印機的優化設計。
【IPC分類】B22C9/10
【公開號】CN105710309
【申請號】CN201610150660
【發明人】馬志宏, 吳昊, 張執南
【申請人】上海交通大學