一种3D打印装置
技术领域
本实用新型涉及激光技术领域，特别是涉及一种3D打印装置。
背景技术
3D打印设备，一般设置为两片反射镜安装于设备的固定位置，两个反射镜对激光进行反射，实现激光在成型工作面的作用位置沿X和Y轴方向移动。同时，通常在激光进入反射镜反射前设置聚焦镜，而在激光离开反射镜后也设置聚焦镜，这两个聚焦镜可以调节焦距，从而确保激光到达工作面时能量均衡。但这种设计导致经济成本较高，聚焦镜本身的经济成本较高，两个聚焦镜和两个反射镜的设置还会导致设备占地面积较大，占用较多空间资源。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种3D打印装置，能够减少设备占地面积，减少经济成本。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种3D打印装置，包括成型仓、位移机构、激光头、多棱镜、第一驱动装置和聚焦镜；所述成型仓内具有成型工作面；所述位移机构包括位于所述成型工作面上方的箱体和轨道，所述轨道固定连接于所述成型仓上，所述箱体与所述轨道相连接，且所述轨道使所述箱体能够在水平面上沿X轴方向移动；所述多棱镜、所述激光头和所述聚焦镜均安装于所述箱体内部，所述激光头的激光发射方向指向所述多棱镜，所述第一驱动装置用于驱动所述多棱镜旋转，所述多棱镜底面的法线方向与所述X轴方向平行，所述多棱镜位于所述聚焦镜的上方，所述成型工作面位于所述聚焦镜的下方，使得所述激光在所述多棱镜反射后经所述聚焦镜发射至所述成型工作面。
可选的，还包括打磨装置，所述打磨装置包括第一打磨轮和第二驱动装置，所述第一打磨轮安装于所述箱体上，所述第二驱动装置驱动所述第一打磨轮，所述第一打磨轮的打磨工作面与所述成型工作面重合。
可选的，所述打磨装置还包括第二打磨轮，所述第二打磨轮安装于所述箱体上，所述第二驱动装置驱动所述第二打磨轮，所述第二打磨轮与所述第一打磨轮并行设置，所述第二打磨轮的轴向指向Y轴方向，所述第一打磨轮设置于所述激光朝向所述箱体行进方向的一侧，所述第二打磨轮设置于所述激光背离所述箱体行进方向的一侧。
可选的，所述箱体的底部还设有第一刮板，所述第一刮板的底端与所述成型工作面重合，所述第一刮板位于所述第一打磨轮朝向所述箱体行进方向的一侧。
可选的，还包括第一粉仓，所述第一粉仓安装于所述箱体上位于所述箱体朝向其行进方向的一侧，所述第一粉仓的底部设有第一出料口，所述第一出料口位于所述第一刮板朝向所述箱体行进方向的一侧。
可选的，所述第一粉仓上设有第一加热板。
可选的，所述箱体的底部还设有第二刮板，所述第二刮板的底端与所述成型工作面重合，所述第二刮板位于所述第二打磨轮背离所述箱体行进方向的一侧。
可选的，还包括第二粉仓，所述第二粉仓安装于所述箱体上并位于所述箱体背离其行进方向的一侧，所述第二粉仓的底部设有第二出料口，所述第二出料口位于所述第二刮板背离所述箱体行进方向的一侧。
可选的，所述第二粉仓上设有第二加热板。
可选的，所述箱体的底部设有滚轮，所述滚轮能够在所述成型仓的顶部滚动。
本实用新型实施例一种3D打印装置，与现有技术相比，其有益效果在于：
本实用新型实施例的一种3D打印装置，包括成型仓、位移机构、激光头、多棱镜、第一驱动装置和聚焦镜，轨道使箱体能够在水平面上沿X轴方向移动，替代了现有技术中的一片反射镜和一个聚焦镜，设置第一驱动装置驱动多棱镜旋转，替代了现有技术中另一片反射镜，就可实现激光在成型工作面的作用位置沿X和Y轴方向移动；在多棱镜下方设置聚焦镜，确保激光到达成型工作面时能量均衡。本实用新型实施例通过一个多棱镜和一个聚焦镜，替代了现有技术中两片反射镜和两个聚焦镜，便可实现激光在成型工作面的作用位置沿X和Y轴方向移动，并能保证在激光到达成型工作面时能量均衡，这样设置能够减少设备占地面积，减少经济成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
图2是本实用新型实施例箱体内部的部分结构示意图。
图3是本实用新型实施例箱体内部另一角度的部分结构示意图。
图中，1、成型仓；2、激光头；3、多棱镜；4、聚焦镜；5、箱体；6、打磨装置；7、第一粉仓；8、第二粉仓；9、滚轮；51、第一刮板；52、第二刮板；61、第一打磨轮；62、第二打磨轮；63、第二驱动装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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实用新型中的具体含义。
此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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实用新型中的具体含义。
请参照图1和图3，本实用新型实施例优选实施例的一种3D打印装置，包括成型仓1、位移机构、激光头2、多棱镜3、第一驱动装置和聚焦镜4；成型仓1内具有成型工作面；位移机构包括位于成型工作面上方的箱体5和轨道，轨道固定连接于成型仓1上，箱体5与轨道相连接，且轨道使箱体5能够在水平面上沿X轴方向移动；多棱镜3、激光头2和聚焦镜4均安装于箱体5内部，激光头2的激光发射方向指向多棱镜3，第一驱动装置用于驱动多棱镜3旋转，多棱镜3底面的法线方向与X轴方向平行，多棱镜3位于聚焦镜4的上方，成型工作面位于聚焦镜4的下方，使得激光在多棱镜3反射后经聚焦镜4发射至成型工作面。在3D打印装置工作时，粉末铺设在成型仓1里，激光头2发射激光至多棱镜3，多棱镜3将激光反射经聚焦镜4射至成型工作面，在成型工作面上粉末烧结成型。第一驱动装置驱动多棱镜3高速旋转，会导致激光作用点沿Y轴方向移动，改变激光在成型工作面的作用位置。位移机构带动整个箱体5在轨道上相对于成型仓1沿X轴方向移动，自然地就使得激光作用点沿X轴方向移动。聚焦镜4调节激光的焦距，因为多棱镜3反射激光会导致激光在成型工作面上的离焦量产生变化，使得激光能够在到达成型工作面时能量均衡，避免烧结后的产品内部应力不均衡而导致形变。但由于位移机构带动激光作用点移动不会影响激光相对于成型工作面的离焦量的变化，因此无需设置聚焦镜4进行调节。这样设置，就实现了激光在成型工作面的作用位置沿X和Y轴方向移动，并能保证在激光到达成型工作面时能量均衡，这样设置能够减少设备占地面积，减少经济成本。在本实施例中，轨道上设有第四驱动装置、丝杆和螺母，第四驱动装置驱动丝杆转动，螺母套设于丝杆上，螺母与箱体5固定连接，丝杆的延伸方向与X轴方向平行。在丝杆旋转时，螺母带动箱体5沿直线运动，由此实现激光作用点沿X轴方向移动。箱体5的底部设有滚轮9，滚轮9能够在成型仓1的顶部滚动。滚轮9一方面支撑箱体5，另一方面能够便于箱体5的移动，滚轮9的数量可设置为多个。
请参照图2，本实施例的3D打印装置，还包括打磨装置6，打磨装置6包括第一打磨轮61和第二驱动装置63，第一打磨轮61安装于箱体5上，第二驱动装置63驱动第一打磨轮61，第一打磨轮61的打磨工作面与成型工作面重合。在激光烧结粉末后，第二驱动装置63驱动第一打磨轮61旋转，对粉末进行压平。打磨装置6还包括第二打磨轮62，第二打磨轮62安装于箱体5上，第二驱动装置63驱动第二打磨轮62，第二打磨轮62与第一打磨轮61并行设置，第二打磨轮62的轴向指向Y轴方向，第一打磨轮61设置于激光朝向箱体5行进方向的一侧，第二打磨轮62设置于激光背离箱体5行进方向的一侧。第二驱动装置63还驱动第二打磨轮62，第二打磨轮62也用于打磨烧结后的产品，对烧结好的这一层产品进行打磨，使得该层产品平整，为上一层的烧结工作做好准备。这样设置，无论激光作用点沿X轴的哪个方向运动，都能够对产品进行打磨和压平。
箱体5的底部还设有第一刮板51，第一刮板51的底端与成型工作面重合，第一刮板51位于第一打磨轮61朝向箱体5行进方向的一侧。第一刮板51用于在激光烧结前将铺设的粉末刮平，保证产品烧结后的成型质量。本实施例的3D打印装置，还包括第一粉仓7，第一粉仓7安装于箱体5上位于箱体5朝向其行进方向的一侧，第一粉仓7的底部设有第一出料口，第一出料口位于第一刮板51朝向箱体5行进方向的一侧。第一粉仓7装有粉末，在激光烧结前，粉末从第一出料口落下。由于箱体5沿X轴的方向运动，在粉末从第一出料口落下后即铺设在成型仓1内的成型工作面。第一粉仓7上设有第一加热板。第一加热板对第一粉仓7进行加热，能够为粉末预热。
相似地，为了提高打印工作的效率，避免在X轴方向工作行程结束、箱体5返回归位时导致的效率不高，箱体5的底部还设有第二刮板52，第二刮板52的底端与成型工作面重合，第二刮板52位于第二打磨轮62背离箱体5行进方向的一侧。本实施例的3D打印装置，还包括第二粉仓8，第二粉仓8安装于箱体5上并位于箱体5背离其行进方向的一侧，第二粉仓8的底部设有第二出料口，第二出料口位于第二刮板52背离箱体5行进方向的一侧。第二刮板52也同样是激光烧结前将铺设的粉末刮平，保证产品烧结后的成型质量。第二粉仓8和第二出料口的设置，也是便于在成型工作面上铺设粉末。第二粉仓8上设有第二加热板。第二加热板对第二粉仓8进行加热，能够为粉末预热。这样设置，在X轴上行程往返均可进行打印工作，提高打印工作的效率。
本实用新型的工作过程为：为了便于描述，基于图2所示的左右运动为箱体5和激光作用点沿X轴运动。箱体5向右运动时，第一粉仓7中的粉末从第一出料口落下铺粉，第一刮板51将成型面上的粉末刮平，位于激光朝向行进方向的打磨轮61将粉末压平，激光在成型工作面上进行烧结，之后位于激光背离行进方向的打磨轮62进行打磨工作，使得成型工作面上的产品平整，为上一层的打印工作做好准备。与此相似，箱体5向左运动时，第二粉仓8中的粉末从第二出料口落下铺粉，第二刮板52刮平粉末，位于激光朝向行进方向的打磨轮62再将粉末压平，之后进行激光烧结，最后位于激光背离行进方向的打磨轮61进行打磨工作，使得产品平整，为上一层的打印工作做好准备。
综上，本实用新型实施例提供一种3D打印装置，其通过一个多棱镜3和一个聚焦镜4，替代了现有技术中两片反射镜和两个聚焦镜4，便可实现激光在成型工作面的作用位置沿X和Y轴方向移动，并能保证在激光到达成型工作面时能量均衡，这样设置能够减少设备占地面积，减少经济成本；此外，本实施例还能够在X轴上行程往返均可进行打印工作，提高打印工作的效率。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
