本實(shí)用新型涉及一種3D打印技術(shù)，具體涉及一種可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭。

背景技術(shù)：

3D激光打印是激光立體成形技術(shù)(Laser Solid Forming，LSF)，其基本原理是：首先在計(jì)算機(jī)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(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)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(shí)體零件或需進(jìn)行少量加工的零件毛坯。3D激光打印頭是該技術(shù)的關(guān)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(jù)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(jié)構(gòu)需要不同的離焦量和光斑大小，因此需要一種可自動(dòng)調(diào)節(jié)離焦量大小的3D激光打印加工頭。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭，它能滿足不同工藝下對(duì)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。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭，包括光纖標(biāo)準(zhǔn)接口、CCD檢測(cè)模塊、準(zhǔn)直模塊、保護(hù)鏡模塊、氣路保護(hù)模塊、送粉模塊和噴嘴；所述光釬標(biāo)準(zhǔn)接口同軸連接在所述準(zhǔn)直模塊的上端；所述CCD檢測(cè)模塊連接在所述準(zhǔn)直模塊的側(cè)面；所述加工頭還包括同軸連接在所述準(zhǔn)直模塊的下端的焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；所述保護(hù)鏡模塊同軸連接在所述焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的下端；所述氣路保護(hù)模塊同軸連接在所述保護(hù)鏡模塊的下端；所述送粉模塊同軸連接在所述氣路保護(hù)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(diǎn)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括同軸連接在所述準(zhǔn)直模塊的下端的外殼和均設(shè)在外殼內(nèi)的軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；

所述軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、小齒輪、大齒輪、聚焦鏡導(dǎo)向套和聚焦鏡；其中，所述電機(jī)安裝在所述準(zhǔn)直模塊的側(cè)面上，所述小齒輪連接在所述電機(jī)上并位于所述外殼內(nèi)；所述大齒輪同軸安裝在所述外殼內(nèi)并與所述小齒輪嚙合；所述聚焦鏡導(dǎo)向套設(shè)在所述大齒輪的內(nèi)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(shè)在所述聚焦鏡導(dǎo)向套的內(nèi)腔，該聚焦鏡的下端面邊緣為斜面；

所述徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括聚焦鏡外套、螺母固定環(huán)、徑向調(diào)節(jié)螺母和四個(gè)徑向調(diào)整塊；其中，所述聚焦鏡外套緊固地設(shè)在所述聚焦鏡與聚焦鏡導(dǎo)向套之間，該聚焦鏡外套的下端面上均布地開設(shè)四個(gè)穿孔；所述螺母固定環(huán)設(shè)在所述聚焦鏡外套的下端并嵌裝在所述聚焦鏡導(dǎo)向套的下部?jī)?nèi)壁面上；所述徑向調(diào)節(jié)螺母螺紋連接在所述螺母固定環(huán)上，該徑向調(diào)節(jié)螺母的上端面設(shè)有四個(gè)嵌槽；所述四個(gè)徑向調(diào)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(gè)徑向調(diào)整塊的下部一一對(duì)應(yīng)地嵌裝在所述徑向調(diào)節(jié)螺母的嵌槽中并從所述聚焦鏡外套上的四個(gè)穿孔插入聚焦鏡外套的內(nèi)腔，使四個(gè)徑向調(diào)整塊的上端面與聚焦鏡的下端面邊緣接觸。

上述的可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭，其中，所述聚焦鏡導(dǎo)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(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭，其中，所述軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括設(shè)在所述聚焦鏡外套的內(nèi)腔中并位于所述聚焦鏡的上端面上的聚焦鏡壓緊環(huán)。

上述的可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭，其中，所述送粉模塊設(shè)有六路送粉接口。

上述的可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭，其中，所述保護(hù)鏡模塊包括保護(hù)鏡外殼和以側(cè)向抽屜式結(jié)構(gòu)安裝在保護(hù)鏡外殼內(nèi)的保護(hù)鏡。

上述的可自動(dòng)調(diào)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(shè)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(shè)與粉末噴腔圓形通孔。

上述的可自動(dòng)調(diào)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(hù)模塊。

本實(shí)用新型的可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭具有以下有益效果：

1)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、性能可靠、應(yīng)用效果顯著；

2)保護(hù)鏡模塊可進(jìn)行快速的更換，能減少維修時(shí)間；

3)送粉模塊設(shè)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(shí)接入不同的粉末用于滿足不同的3D激光打印需要；

4)焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)噴嘴位置不動(dòng)，但聚焦鏡的焦點(diǎn)位置按照程序設(shè)定自動(dòng)上下移動(dòng)，可滿足不同工藝下對(duì)離焦量和光斑大小的需求，并可通過徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)聚焦鏡的徑向位置，使聚焦鏡形成的焦點(diǎn)位置與噴嘴的軸線重合，使打印的中心更加準(zhǔn)確。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭的立體圖；

圖2是本實(shí)用新型的可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭的主視圖；

圖3是圖2中的A-A向視圖；

圖4是本實(shí)用新型的可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭中的焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的軸向剖面圖；

圖5是圖2中的B-B向視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖1至圖5，本實(shí)用新型的可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭，包括光纖標(biāo)準(zhǔn)接口1、CCD檢測(cè)模塊2、準(zhǔn)直模塊3、焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4、保護(hù)鏡模塊5、氣路保護(hù)模塊6、送粉模塊7、水冷保護(hù)模塊8和噴嘴9；其中，

光釬標(biāo)準(zhǔn)接口1采用QBH標(biāo)準(zhǔn)接口并通過螺釘同軸連接在準(zhǔn)直模塊3的上端；

CCD檢測(cè)模塊2連接在準(zhǔn)直模塊3的側(cè)面；

焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4同軸連接在準(zhǔn)直模塊3的下端的；

保護(hù)鏡模塊5固定在焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4的下端；

氣路保護(hù)模塊6同軸連接在保護(hù)鏡模塊5的下端，

送粉模塊7同軸連接在氣路保護(hù)模塊6的下端；

噴嘴9同軸連接在送粉模塊7的下部；噴嘴9的上部為圓筒形，噴嘴9的下部呈圓錐形，噴嘴的上部91的壁厚與噴嘴的下部92的壁厚中間均設(shè)有粉末噴腔；噴嘴的上部91與噴嘴的下部92的連接處均布地開設(shè)與粉末噴腔圓形通孔93。

水冷保護(hù)模塊8同軸連接在噴嘴9的上部外表面上。

焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4包括同軸連接在準(zhǔn)直模塊3的下端的外殼41和均設(shè)在外殼41內(nèi)的軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)42、小齒輪47、大齒輪48、聚焦鏡導(dǎo)向套44、聚焦鏡410和聚焦鏡壓緊環(huán)46；其中，電機(jī)42安裝在準(zhǔn)直模塊3的側(cè)面上，小齒輪47連接在電機(jī)42的輸出軸上并位于外殼41內(nèi)；大齒輪48通過軸承49同軸地安裝在外殼41內(nèi)并與小齒輪47嚙合；聚焦鏡導(dǎo)向套44設(shè)在大齒輪48的內(nèi)腔并以滾珠絲杠副的方式與大齒輪48連接，并且該聚焦鏡導(dǎo)向套44的上部通過銷釘43偏心地連接在外殼41的上部，使聚焦鏡導(dǎo)向套44不能進(jìn)行周向旋轉(zhuǎn)，只能沿軸向移動(dòng)；聚焦鏡410設(shè)在聚焦鏡導(dǎo)向套44的內(nèi)腔，該聚焦鏡410的下端面邊緣為斜面；聚焦鏡壓緊環(huán)46設(shè)在聚焦鏡導(dǎo)向套44的內(nèi)腔中并位于聚焦鏡410的上端面上。小齒輪47由電機(jī)41驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過與小齒輪47嚙合的大齒輪48轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)聚焦鏡導(dǎo)向套44沿軸向上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)聚焦鏡410完成對(duì)焦點(diǎn)位置的改變。

徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括聚焦鏡外套45、螺母固定環(huán)413、徑向調(diào)節(jié)螺母412和四個(gè)徑向調(diào)整塊411；其中，聚焦鏡外套45緊固地設(shè)在聚焦鏡410與聚焦鏡導(dǎo)向套44之間，該聚焦鏡外套45的下端面上均布地開設(shè)四個(gè)穿孔；螺母固定環(huán)413設(shè)在聚焦鏡外套45的下端并嵌裝在聚焦鏡導(dǎo)向套44的下部?jī)?nèi)壁面上；徑向調(diào)節(jié)螺母412螺紋連接在螺母固定環(huán)413上，該徑向調(diào)節(jié)螺母412的上端面設(shè)有四個(gè)嵌槽；四個(gè)徑向調(diào)整塊411的上端面為與聚焦鏡410的下端面邊緣的斜面適配的斜面，該四個(gè)徑向調(diào)整塊411的下部一一對(duì)應(yīng)地嵌裝在徑向調(diào)節(jié)螺母412的嵌槽中并從聚焦鏡外套45上的四個(gè)穿孔插入聚焦鏡外套45的內(nèi)腔，使四個(gè)徑向調(diào)整塊411的上端面與聚焦鏡410的下端面邊緣接觸。通過轉(zhuǎn)動(dòng)徑向調(diào)節(jié)螺母412使四個(gè)徑向調(diào)整塊411上下移動(dòng)，并通過四個(gè)徑向調(diào)整塊411的上部斜面調(diào)節(jié)聚焦鏡410的前后左右位置，使聚焦鏡410形成的焦點(diǎn)位置與噴嘴9的軸線重合。

本實(shí)用新型的可自動(dòng)調(diào)焦的3D激光打印加工頭具有如下特點(diǎn)：

光釬標(biāo)準(zhǔn)接口1可實(shí)現(xiàn)光纖的快速安裝，安裝精度高，通用性好；

CCD檢測(cè)模塊2與光路同軸，能更好的觀察焦點(diǎn)位置與工件的關(guān)系；

保護(hù)鏡模塊5包括同軸連接固定在焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4的下端的保護(hù)鏡外殼61和以側(cè)向抽屜式結(jié)構(gòu)安裝在保護(hù)鏡外殼51內(nèi)的保護(hù)鏡52，可以對(duì)保護(hù)鏡62進(jìn)行快速插拔更換，減少維修時(shí)間；

送粉模塊7設(shè)有六路送粉接口，可使噴嘴9噴出的粉末更加均勻，并且可同時(shí)接入不同的粉末用于滿足不同的3D激光打印需要；

氣路保護(hù)模塊6可使噴嘴9的內(nèi)腔體形成正壓，有效防止加工粉末或煙塵進(jìn)入內(nèi)腔體污染保護(hù)鏡52；

水冷保護(hù)模塊8可有效防止噴嘴9的內(nèi)壁過熱而粘連粉末，從而減少噴嘴9堵塞的幾率。

以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本實(shí)用新型之用，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本實(shí)用新型的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。