[发明专利]一种三维打印设备喷头及数控设备刀具的对中系统及方法

说明书

本发明属于三维打印技术及数控加工领域，公开了一种三维打印设备喷头及数控设备刀具的对中系统及方法，夹具支架通过安装孔装于设备Z轴；设备Z轴通过第二容置孔上的紧定螺栓安装激光器；二维高精密PSD位置传感器固定于设备C轴工作转台中心区域；高精度PSD位置传感器信号采集处理板，用于处理PSD传感器采集到的信号，转化为可识别数字信号，安置于设备平面上分别与二维高精密PSD位置传感器和上位机连接。本发明有效解决3D喷墨打印中存在的打印喷头Z向对中问题以及数控加工中XOY平面中心的标定问题；设计简单、结构精巧、使用效果好、使用寿命长的用于3D喷墨打印喷头Z向对中以及数控加工中XOY平面对刀的PSD对中装置。

技术领域

本发明属于三维打印技术及数控加工领域，尤其涉及一种三维打印设备喷头及数控设备刀具的对中系统及方法。

背景技术

三维打印技术是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着材料科学、激光技术、制造科学和信息技术等有关3D打印技术的发展，3D打印系统及设备越来越完善。在3D打印过程中，影响产品精度的因素很多，如打印机本身的精度、材料的性能、打印过程中的工艺参数设定、制件翘曲等。其中打印机本身的制造和装配精度以及打印喷头的对中问题等都会影响其打印精度。因此3D喷墨打印过程中的对中心的设置问题，对3D喷墨打印质量，尤其是进行曲面打印时，因中心偏移，导致图形部分的曲率不一致，表面的成型精度受到影响，造成打印图形的质量问题。当设备的工作平台可移动或者可拆卸时，工作平台的原点或中心，往往需要多次标定，同时由于打印喷头本身易碎且不能和工件以及转台直接接触的特点，普通对刀仪又无法直接使用。在数控加工领域中，加工工件时，工件装卸，刀具调整等辅助时间，在整个加工过程中占据了很大的比例，其中刀具的调整既费时又费力，又容易产生误差，特别是刀具装好以后需要重新标定坐标中心等，更需要很大的时间和精力。现有的对中方案即为：①在三维打印设备上，目前没有较为规范的对中装置和方法，我们现在使用的方法是：在标定中心位置时，使用功率较大的激光器(约200mW)安装在Z轴上，激光器垂直于C轴工作平台，然后在C轴上平铺一块硬质材料，360°转动C轴，观察激光器在C轴硬质材料上烧结的痕迹，根据烧结轨迹半径，慢慢缩小其半径大小，直至激光器烧结成一点，则达到对中效果，这种方法重复次数多，花费约1个小时的时间，并且激光烧出的轨迹存在较大误差(误差约0.3mm)，既费时费力，精度也不高。②数控加工中，使用偏心棒对毛坯进行分中设置，需要将毛坯在4个方向上，移动，即当偏心棒触碰到毛坯时，方能确定该毛坯边的位置坐标，重复操作四个边后，定出毛坯的中心，这种方法不仅要进行换刀等繁琐步骤，而且耗时比较多；③使用百分表对回转体工件进行对中，在360°的范围内旋转C轴工作转台10，在慢速旋转过程中，每45°记录一个百分表的读数，然后分八个点进行记录，在这个过程，根据数值大小对工件中心进行调整，直到达到加工要求；缺点：使用百分表对中，不仅需要反复来回测量，并且读数麻烦，易读错，花费时间较多，且百分表对中只能针对回转曲面体进行对中。

综上所述，现有技术存在的问题是：①当设备的工作平台可移动或者可拆卸时，工作平台的原点或中心，往往需要多次标定；②现有的激光烧结或者百分表对中方法，操作复杂，不仅要花费大量的时间和精力，精度也不是很高；③同时由于打印喷头本身易碎且不能和工件以及转台直接接触，普通对刀仪又无法直接使用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种三维打印设备喷头及数控设备刀具的对中系统及方法。

本发明是这样实现的，一种三维打印设备喷头及数控设备刀具的对中系统，所述三维打印设备喷头及数控设备刀具的对中系统设置有：

夹具支架；

所述夹具支架通过安装孔装于设备Z轴上；所述设备Z轴通过第二容置孔上的紧定螺栓安装激光器；

二维高精密PSD位置传感器固定于设备C轴工作转台的中心区域，且保证PSD的XOY坐标平面与三维打印设备或数控设备的XOY平面平行；