[發明專利]一種可自動調焦的3D激光打印加工頭

在審

• 申請號: 201710054530.8
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106584849A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 張建亮;任德財;秦承志
• 申請（專利權）人: 上海普睿瑪智能科技有限公司
• 主分類號: B29C64/153
• 分類號: B29C64/153;B29C64/209;B33Y30/00
• 代理公司: 上海灣谷知識產權代理事務所(普通合伙)31289
• 代理人: 張恒

技術領域

本發明涉及一種3D打印技術，具體涉及一種可自動調焦的3D激光打印加工頭。

背景技術

3D激光打印是激光立體成形技術(Laser Solid Forming，LSF)，其基本原理是：首先在計算機中生成零件的三維CAD模型，然后將該三維CAD模型按一定的厚度分層“切片”，即將零件的三維數據信息轉換成一系列的二維輪廓信息，再采用激光熔覆的方法按照輪廓軌跡逐層堆積材料，最終形成三維實體零件或需進行少量加工的零件毛坯。3D激光打印頭是該技術的關鍵部件之一，它決定了光斑的形狀、光斑的大小以及載氣送粉的方式和送粉的均勻性。而根據3D激光打印工藝要求不同的粉末和不同的出粉速度以及不同的形狀結構需要不同的離焦量和光斑大小，因此需要一種可自動調節離焦量大小的3D激光打印加工頭。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷而提供一種可自動調焦的3D激光打印加工頭，它能滿足不同工藝下對離焦量和光斑大小的需求，大大提高了可加工零件的范圍與加工效率。

本發明的目的是這樣實現的：一種可自動調焦的3D激光打印加工頭，包括光纖標準接口、CCD檢測模塊、準直模塊、保護鏡模塊、氣路保護模塊、送粉模塊和噴嘴；所述光釬標準接口同軸連接在所述準直模塊的上端；所述CCD檢測模塊連接在所述準直模塊的側面；所述加工頭還包括同軸連接在所述準直模塊的下端的焦點位置調節機構；所述保護鏡模塊同軸連接在所述焦點位置調節機構的下端；所述氣路保護模塊同軸連接在所述保護鏡模塊的下端；所述送粉模塊同軸連接在所述氣路保護模塊的下端；所述噴嘴同軸連接在所述送粉模塊的下部；其中，

所述焦點位置調節機構包括同軸連接在所述準直模塊的下端的外殼和均設在外殼內的軸向調節機構和徑向調節機構；

所述軸向調節機構包括電機、小齒輪、大齒輪、聚焦鏡導向套和聚焦鏡；其中，所述電機安裝在所述準直模塊的側面上，所述小齒輪連接在所述電機上并位于所述外殼內；所述大齒輪同軸安裝在所述外殼內并與所述小齒輪嚙合；所述聚焦鏡導向套設在所述大齒輪的內腔并以滾珠絲杠副的方式與所述大齒輪連接；所述聚焦鏡設在所述聚焦鏡導向套的內腔，該聚焦鏡的下端面邊緣為斜面；

所述徑向調節機構包括聚焦鏡外套、螺母固定環、徑向調節螺母和四個徑向調整塊；其中，所述聚焦鏡外套緊固地設在所述聚焦鏡與聚焦鏡導向套之間，該聚焦鏡外套的下端面上均布地開設四個穿孔；所述螺母固定環設在所述聚焦鏡外套的下端并嵌裝在所述聚焦鏡導向套的下部內壁面上；所述徑向調節螺母螺紋連接在所述螺母固定環上，該徑向調節螺母的上端面設有四個嵌槽；所述四個徑向調整塊的上端面為與所述聚焦鏡的下端面邊緣的斜面適配的斜面，該四個徑向調整塊的下部一一對應地嵌裝在所述徑向調節螺母的嵌槽中并從所述聚焦鏡外套上的四個穿孔插入聚焦鏡外套的內腔，使四個徑向調整塊的上端面與聚焦鏡的下端面邊緣接觸。

上述的可自動調焦的3D激光打印加工頭，其中，所述聚焦鏡導向套的上部通過銷釘偏心地連接在所述外殼的上部。

上述的可自動調焦的3D激光打印加工頭，其中，所述軸向調節機構還包括設在所述聚焦鏡外套的內腔中并位于所述聚焦鏡的上端面上的聚焦鏡壓緊環。

上述的可自動調焦的3D激光打印加工頭，其中，所述送粉模塊設有六路送粉接口。

上述的可自動調焦的3D激光打印加工頭，其中，所述保護鏡模塊包括保護鏡外殼和以側向抽屜式結構安裝在保護鏡外殼內的保護鏡。

上述的可自動調焦的3D激光打印加工頭，其中，所述噴嘴的上部為圓筒形，噴嘴的下部呈圓錐形，噴嘴的上部的壁厚與噴嘴的下部的壁厚中間均設有粉末噴腔；噴嘴的上部與噴嘴的下部的連接處均布地開設與粉末噴腔圓形通孔。

上述的可自動調焦的3D激光打印加工頭，其中，所述加工頭還包括同軸連接在所述噴嘴的上部外表面上的水冷保護模塊。

本發明的可自動調焦的3D激光打印加工頭具有以下有益效果：

1)其結構簡單、設計合理、性能可靠、應用效果顯著；

2)保護鏡模塊可進行快速的更換，能減少維修時間；

3)送粉模塊設有六路送粉接口，可使噴嘴噴出的粉末更加均勻，并且可同時接入不同的粉末用于滿足不同的3D激光打印需要；

4)焦點位置調節機構可實現噴嘴位置不動，但聚焦鏡的焦點位置按照程序設定自動上下移動，可滿足不同工藝下對離焦量和光斑大小的需求，并可通過徑向調節機構調節聚焦鏡的徑向位置，使聚焦鏡形成的焦點位置與噴嘴的軸線重合，使打印的中心更加準確。

附圖說明