[发明专利]一种基于3D打印的金刚石磨轮机构

说明书

一种基于3D打印的金刚石磨轮机构，包括计算机三维建模机、打印机台和激光发生组件，打印机台上设置有铺粉组件，送粉组件和基体工作层；其中，基体工作层为三明治式结构；计算机三维建模机设计出待制品的三维实体模型，并计算出激光发生组件的工作路径；铺粉组件设置在打印机台的一侧、且对基体工作层进行铺粉；送粉组件与铺粉组件配合连接、且对铺粉组件进行送粉操作；激光发生装置设置在打印机台上、且根据工作路径将铺粉组件的铺粉层逐层熔覆。本发明通过上述结构的改良，具有简单合理、性能优异、生产自动化、绿色化、消耗小且安全可靠等特点，实用性强。

技术领域

本发明涉及一种基于3D打印的金刚石磨轮机构。

背景技术

金刚石磨轮主要用于修正瓷砖四边的垂直度并获得设定的尺寸，是各种大规格陶瓷水晶砖、瓷质砖、抛光砖磨边的必需工具。传统金刚石磨轮分为分齿焊接式磨边轮、整体连续式磨边轮，二者在结构上基本相同。

如图3、4所示，分齿焊接式磨边轮是先将金刚石磨料与金属结合剂混合，通过热压烧结制成金刚石节块，然后以一定的排列方式焊接于钢基体平面最外沿的浅槽内，节与节之间设置间隙。这种磨边轮便于排屑，散热良好，但其生产工序繁杂，产品性能稳定性差，较弱的焊接强度不仅严重制约了其在干法高速磨削加工中的应用，还容易造成“飞刀头”伤人事故。

如图5、6所示，整体连续式磨边轮,是将冷压好的金刚石预烧节块，直接排列在钢基体上，模具组装完成后，入炉烧结。此种磨边轮省去了焊接工序，刀头与基体结合强度良好，主要用于墙地砖干法磨边加工。但由于其整体式刀头结构不利于排屑，磨削热难以转移，容易造成烧刀和黑边现象，亦难以满足新型加工技术的要求。近年来，相关研究单位引入易磨损的陶瓷片，主动设计排屑通道，磨轮的排屑、散热性能有了一定提高，但其制造工艺趋于复杂，生产效率低，性价比不高。

为此，相关技术人员研究了快速成形(Rapid Prototyping)技术，该技术兴起于20世纪90年代，是集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体的零件原型制造技术。不同于传统的去除材料制造零件的方法，快速成形技术是依靠CAD软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其离散化成一系列平面几何信息，通过控制激光束或电子束等热源的扫描方向和速度，采用粘结、烧结、聚合或化学与反应等手段逐层有选择的加工原材料，从而快速堆积出实体模型的增材制造方法。目前常用的快速成形方法有：熔融沉积制造(FDM)、光固化成型(SLA)、分层实体制造(LOM)、选区激光熔融烧结(SLS)、三维打印(3DP)。近年来，还出现了LENS技术，它采用中、大功率激光熔化同步供给的金属粉末，按照预设轨道逐层沉积在基本上。费群星等采用LENS工艺获得了无变形的Ni-Cu-Sn合金样，这些方法一般采用光敏树脂、塑料薄膜、尼龙、金属或陶瓷粉末作为成形材料，因此只能制造相应材料的金属或非金属零件，在金属结合剂金刚石制品领域的应用鲜有报道。因此，有必要再进一步改进。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种简单合理、性能优异、生产自动化、绿色化、消耗小且安全可靠的基于3D打印的金刚石磨轮机构，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种基于3D打印的金刚石磨轮机构，包括计算机三维建模机、打印机台和激光发生组件，其特征在于：打印机台上设置有铺粉组件，送粉组件和基体工作层；其中，基体工作层为三明治式结构；计算机三维建模机设计出待制品的三维实体模型，并计算出激光发生组件的工作路径；铺粉组件设置在打印机台的一侧、且对基体工作层进行铺粉；送粉组件与铺粉组件配合连接、且对铺粉组件进行送粉操作；激光发生装置设置在打印机台上、且根据工作路径将铺粉组件的铺粉层逐层熔覆。

所述基体工作层的两外侧为硬度高、耐磨性强的A工作层,两个A工作层之间为耐磨性弱的B工作层，基体工作层的总层数为2N+1层，其中N为奇数。

所述激光发生组件包括激光器和三维偏转镜；其中，激光器设置在打印机台的一侧，三维偏转镜置于基体工作层的上方，并根据工作路径反射激光器产生的激光、且将铺粉组件的铺粉层逐层熔覆。