[发明专利]一种压力铸造极坐标3D打印设备与方法

权利要求书

1.一种压力铸造极坐标3D打印设备，其特征在于，所述打印设备包括：

打印头及送料装置，用于高温熔融状态铝及铝合金的保温、传送及定量挤出；

极坐标运动控制装置，用于实现所述打印设备的工作台在公转半径内的经线方向的运动和工作台的回转曲线运动,所述极坐标运动控制装置包括：工作台、第三电机、第四电机、第三丝杠和极坐标滑块；所述工作台和第四电机安装在极坐标滑块上；所述第三丝杠在第三电机的带动下使工作台整体沿第三丝杠方向直线移动，实现工作台在公转半径内的经线方向运动；同时工作台在第四电机的带动下作旋转运动，实现了工作台的回转曲线运动；

平面坐标运动控制装置，用于和极坐标运动控制装置相配合，实现打印设备的逐层堆积打印制造的过程，并且能够实现打印头经线方向和Z向的运动，所述平面坐标运动控制装置包括：横梁及丝杠螺母、第一电机、第一丝杠、滑块与打印头、第二电机及第二丝杠；所述第一丝杠在第一电机的带动下做旋转运动，并使得所述横梁带动滑块和打印头沿第一丝杠做Z向整体移动，实现逐层堆积打印制造的过程；所述滑块和打印头在第二电机及第二丝杠的带动下做与Z向垂直的X向运动，并与极坐标配合使打印头做经线方向和Z向的运动；

其中，所述第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠均采用滚珠丝杠；

运动控制及工艺控制系统，利用待打印铸件的二维轮廓数据，驱动极坐标运动控制装置、平面坐标运动控制装置和打印头及送料装置，实现铝及铝合金的3D打印。

2.根据权利要求1所述的打印设备，其特征在于,所述打印头及送料装置包括：打印头、输送管、熔化炉及安装在熔化炉内的定量泵；所述输送管一端与熔化炉可操作耦合，另一端与打印头可操作的耦合。

3.根据权利要求1所述的打印设备，其特征在于，所述打印设备还包括第五电机、摇臂与支撑滚轮；

所述工作台在第五电机的带动下，通过摇臂在支撑滚轮的配合下，实现极角θ转动。

4.根据权利要求1所述的打印设备，其特征在于：所述打印头打印出材料的直径由打印时的送料压力、打印的材质及其半熔融状态下的表面张力决定。

5.根据权利要求1所述的打印设备，其特征在于，所述工作台内设置有加热装置，用于确保打印层的起始温度及堆积层温度不得低于175℃。

6.根据权利要求1-5任一项所述的打印设备，其特征在于：所述打印设备的工作环境为密封结构，用于防止层与层之间空气溶入产生气孔及发生氧化；密封工作环境内充满惰性气体。

7.一种压力铸造极坐标3D打印方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S100、利用软件RPData分层处理过的待打印铸件的三维数字模型的数据驱动打印设备；

S200、在第二电机(6)、第三电机(14)、第四电机(12)、第五电机(16)的驱动下，在第二丝杠、第三丝杠、输送管、熔化炉、极坐标滑块、摇臂和支撑滚轮的配合下，打印头沿着每一分层的数据在工作台上做轮廓打印和填充打印；

S300、当一层打印完成后，通过第一电机(3)驱动第一丝杠沿Z轴逐层调整打印头的高度，依照下一层的轮廓及填充数据，依次按照步骤S200完成剩余层的打印，最终形成三维的实物。