本實用新型專利技術涉及一種金屬粉末電子束熔化積層造形工作臺z軸運動系統，屬于三維快速成形制造領域。第二級變速機構頂部與支撐機構固定連接，第一級變速機構與支撐機構固定連接，第一級變速機構的蝸輪與第二級變速機構的下絲杠螺母用鍵連接。優點是結構新穎，采用了伺服電動機、蝸輪蝸桿、滾珠絲杠作為關鍵零部件，使得整個系統的傳動精度相比現有的傳動系統的傳動精度有了顯著的提高，這樣可以減小粉料及工件的振動，提高工件的制造精度，本實用新型專利技術適用于制造較重試件的高精度電子束熔化成形系統。
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于三維快速成形制造領域，具體涉及一種金屬粉末電子束熔化積層造形工作臺Z軸運動系統。
技術介紹
利用電子束的粉末恪化積層造形(Electron Beam Melting，以下簡稱EBM)是一種增材制造(Additive Manufacturing)技術，或稱為基于EBM的3D打印，主要是利用電子束對金屬或陶瓷等粉末材料進行逐層熔化以構筑復雜幾何形體并獲得所需的性態。與基于激光束的3D打印相比，基于EBM的粉末熔化積層造形具有許多突出的優點，例如:能量轉化效率及能量密度高，對粉末材料沒有吸收率和反射率的限制，在真空環境中沒有污染對成形的影響等。正是由于這些突出的優越性，使得基于EBM的粉末熔化積層造形近年來在國內外學術界和工程界受到了高度關注，在醫學醫療、航天航空、汽車等工業領域有著廣泛的應用需求，特別適合制造薄壁件以及復雜結構件，例如人工髖臼、人工膝關節、航空發動機葉片葉輪、汽車增壓渦輪、熱交換器等。基于EBM的金屬粉末熔化積層造形系統，其基本構成主要包括:電子束發射源，電子束磁聚焦及偏轉系統，粉料鋪設系統，造形工作臺z軸運動系統，真空環境系統，粉料回收處理系統等。所述的工作臺沿z軸的運動系統，主要由動力裝置、傳動系統、構筑箱、鋪粉臺等組成，，構筑箱中的鋪粉臺沿Z軸平動以實現逐層鋪粉、預熱以及熔化等成形加工工藝。造形工作臺沿Z軸運動系統是影響電子束粉末熔化積層造形精度的關鍵子系統之一，造形工作臺沿Z軸的運動精度以及穩定性將會影響鋪粉厚度以及粉末層的位置精度，通常粉末厚度小于或等于100 μπι，因此造形工作臺沿ζ軸的運動精度以及穩定性對于提高電子束熔化成形精度至關重要。瑞典阿卡姆公司在技術專利200380106450.9、200380106462.1和01808629.2中提出采用齒輪齒條作為實現造形工作臺升降的傳動機構，主要不足在于:齒輪齒條機構沖擊較大、傳動精度偏低；，而且沒有提及如何對沿ζ軸的運動進行導向，沒有導向機構將降低造形工作臺的運動精度。清華大學在技術專利201410007083.7和200410009948.χ中分別公開了一種用于三維打印系統的粉末混合裝置以及一種電子束選區同步燒結工藝，但沒有涉及造形工作臺運動系統的具體技術方案。中南大學在技術專利201310282818.2中公開了一種基于激光束的陶瓷粉末3D打印系統，提出采用滾珠絲杠螺母副作為傳動系統，但沒有考慮沿ζ軸運動的自鎖問題。鑒于此，本技術旨在提供一種定位精度高、運動平穩、并可實現自鎖的造形工作臺沿ζ軸運動系統，以提高基于EBM的金屬粉末熔化成形的制造精度。
技術實現思路
本技術提供一種金屬粉末電子束熔化積層造形工作臺ζ軸運動系統，以解決現有的造形工作臺ζ軸運動系統定位精度低、響應緩慢、沖擊大、且不能自鎖等問題，是一種定位精度高、運動平穩、并可自鎖的造形工作臺沿Z軸運動系統，用于電子束金屬粉末積層恪化造形。本技術采取的技術方案是:第二級變速機構頂部與支撐機構固定連接，第一級變速機構與支撐機構固定連接，第一級變速機構的蝸輪與第二級變速機構的下絲杠螺母用鍵連接。所述支撐機構的結構是:蝸輪蝸桿減速器外殼安裝在底箱內部的上表面上，四個導套與底箱上部固定連接，圓環座與底箱內部的下表面固定連接，用于容納四個導柱的下端部和絲杠下端部，兩個導軌分別安裝在構筑箱外殼體的內部，伸縮式構筑箱分別與兩個導軌滑動連接，底板通過升降板上兩個燕尾副與升降板滑動連接；所述第一級變速機構的結構是:驅動電機與蝸輪蝸桿減速器外殼外部固定連接，驅動電機軸經過與蝸輪蝸桿減速器外殼固定連接的電機軸軸承與聯軸器一端連接，該聯軸器的另一端與蝸桿軸連接，蝸桿軸軸承一外部套接偏心軸承套一后一起位于蝸輪蝸桿減速器外殼中，蝸桿軸軸承二外部套接偏心軸承套二后一起位于蝸輪蝸桿減速器外殼中，蝸桿軸兩端分別與蝸桿軸軸承一和蝸桿軸軸承二穿接，蝸輪與蝸桿軸嚙合連接；所述第二級變速機構的結構是:絲杠通過錐端緊定螺釘與升降板底部固定連接，法蘭與底箱的上部固定連接，上深溝球軸承和下深溝球軸承位于法蘭底部，上推力球軸承經過襯套位于上深溝球軸承上，下絲杠螺母和上絲杠螺母分別與絲杠螺紋連接，鍵位于下絲杠螺母和上絲杠螺母的鍵槽中，絲杠螺母套筒與下絲杠螺母和上絲杠螺母套接，上圓螺母與上絲杠螺母螺紋連接；蝸輪通過鍵與下絲杠螺母固定連接，蝸輪與法蘭之間有下推力球軸承，下圓螺母與下絲杠螺母螺紋連接。所述驅動電機采用伺服電機。本技術的優點及有益效果:1)采用高精度伺服電機作為驅動電機，高精度伺服電機相比一般的步進電機的定位精度更高，可滿足升降臺的精確的Z向運動；2)采用蝸輪蝸桿作為第一級變速及自鎖機構，可以實現大的減速比，可防止升降臺在重力作用下的自動下移，影響零件的制造精度；3)采用滾珠絲杠傳動副作為第二級變速機構，提高了傳動精度和傳動效率，可將滾珠的旋轉運動轉化為絲杠的Z向直線運動，且傳動十分平穩；4)采用四個平行的導柱作為導向機構，有效提高了升降臺的穩定性；5)蝸桿與蝸輪的中心距可通過修磨兩個偏心軸承套的內圈來調節，從而可消除蝸桿與蝸輪的間隙，提高蝸輪蝸桿傳動精度；6)縮式構筑箱可抽出，以方便取出工件；7)采用了雙螺母調隙式絲杠螺母，絲杠與螺母之間的傳動間隙得以消除，提高了滾珠絲杠傳動副的傳動精度與平穩性；8)兩處采用了雙圓螺母防松，提高了系統的可靠性。綜上本技術采用了伺服電動機、蝸輪蝸桿、滾珠絲杠作為關鍵零部件，使得整個系統的傳動精度相比現有的傳動系統的傳動精度有了顯著的提高，這樣可以減小粉料及工件的振動，提高工件的制造精度。本技術適用于制造較重試件的高精度電子束熔化成形系統。【附圖說明】圖1是本技術的結構示意圖；圖2是本技術去掉底箱的結構示意圖；圖3是本技術去掉底箱的結構示意圖；圖4是本技術去掉底箱的結構示意圖；圖5是本技術去掉底箱的結構示意圖；圖6是本技術的內部結構剖視圖；圖7是本技術的內部結構剖視圖；圖8是本技術的電機、蝸桿軸系三維示意圖；圖9是本技術的電機、蝸桿軸系爆炸圖；圖10是本技術的蝸輪、滾珠絲杠螺母軸系三維示意圖；圖11是本技術的蝸輪、滾珠絲杠螺母軸系的爆炸圖；圖12是本技術的蝸輪蝸桿減速器外殼的三維示意圖；圖13是本技術的蝸輪蝸桿減速器外殼的三維示意圖；圖14是本技術的下絲杠螺母三維示意圖；圖15是本技術之驅動力傳遞示意圖；圖中支撐機構1、第一級變速機構2、第二級變速機構3，底箱101、圓環座102、構筑箱外殼體103、升降板104、伸縮式構筑箱105、底板106、導柱107、導套108、蝸輪蝸桿減速器外殼109、伸縮式構筑箱導軌110 ；驅動電機201、驅動電機軸2001、聯軸器202、蝸桿軸203、電機軸軸承204、蝸桿軸軸承一 205、偏心軸承套一 206、蝸桿軸軸承二 207、偏心軸承套二 208、蝸輪209 ；法蘭301、絲杠螺母套筒302、下絲杠螺母303、上圓螺母304、上絲杠螺母305、下推力球軸承306、下圓螺母307、絲杠當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種金屬粉末電子束熔化積層造形工作臺z軸運動系統，其特征在于：第二級變速機構頂部與支撐機構固定連接，第一級變速機構與支撐機構固定連接，第一級變速機構的蝸輪與第二級變速機構的下絲杠螺母用鍵連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：周曉勤，侯強，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：新型
國別省市：吉林;22
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