CN116512132A - 一种利用液体喷砂处理去除3d打印准直器毛刺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，具体包括以下步骤：（1）切割下3D打印件；（2）采用装夹工装竖直装夹3D打印件；（3）配置磨液；（4）对3D打印件的上部进行液体喷砂处理；（5）对3D打印件的下部进行液体喷砂处理；（6）对3D打印件进行清洗、烘干。本发明采用双向液体喷砂处理方式，并保持3D打印件（准直器）呈上下通透设置，在高速射流中的磨料对细长孔的内壁的冲击和切削作用下，能够完好的去除打印过程产生的孔壁毛刺和附着物以及切割产生的切割毛刺，使得毛刺的数量级从几丝米降低到几微米，从而能够快速去除3D打印件的毛刺，简单易操作。
Description
技术领域
本发明涉及医用CT机的准直器制造技术领域，具体是一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法。
背景技术
3D打印技术作为一种快速成型的技术，其应用越来越广泛，对于医用CT机的准直器，由于其尺寸较小，其长、宽、高通常不会超过150mm*150mm*100mm，因此适用于3D打印制造。
现有技术中，采用3D打印的准直器往往具有多孔结构，而多孔结构的内部往往有附着有一些金属球形粉，继而形成毛刺，需要去除毛刺。
现有去除孔内毛刺的方法通常为磨粒流加工技术。磨粒流加工技术实现去除毛刺方法的原理是：磨粒流加工技术实现去除毛刺又称挤压研磨加工技术，它是70年代初发展起来的一种新的光整加工工艺。它是使悬浮在具有粘弹性的半固态状介质中的磨料，在一定挤压力作用下，高速往复流动过零件欲加工的表面，产生磨削作用而去除微量金属的。在磨粒流加工中，磨流介质通过通道时，通道不同部位的切削量是不一致的，磨流介质通过通道时，切削作用弱，只起抛光作用；磨流介质通过变截面和转弯位置时，切削作用强。因此，机械加工毛刺通常都在磨粒流通道的限制性截面上得到去除的。利用磨粒流加工对限制性截面的强切削作用，首先将毛刺去除，继而将交线处尖角倒圆，与此同时，磨粒流磨下的毛刺和切削包容在磨流介质中，并随磨粒流一起被带走。
然而，磨粒流加工技术实现去除毛刺方法存在着以下不足之处：
1、此工艺适合于刚刚进入精加工阶段的毛刺，但是对于小而长的孔则不宜加工；
2、容易造成3D打印件薄壁(0.1mm厚)的损坏；
3、磨粒流去除毛刺的设备价格昂贵，入门级也需要几十万，致使加工成本较高；
4、该工艺需要针对产品单独制作工装，技术要求高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，采用双向液体喷砂处理方式，并保持3D打印件(准直器)呈上下通透设置，在高速射流中的磨料对细长孔的内壁的冲击和切削作用下，能够完好的去除打印过程产生的孔壁毛刺和附着物以及切割产生的切割毛刺，使得毛刺的数量级从几丝米降低到几微米，以快速去除3D打印件的毛刺。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1.采用切割设备将3D打印件从3D打印机的基板上切下；
S2.采用装夹工装，竖直装夹经步骤S1切下的3D打印件，使得所述3D打印件呈上下通透设置；
S3.将磨料与水混合，得到磨液，并对磨液进行不断的搅拌，使得磨料与水混合均匀，并防止磨料沉淀；
S4.将装夹有3D打印件的装夹工装放置于液体喷砂机的内置平台上，并对所述的装夹工装进行固定，设定所述液体喷砂机的工作参数，对所述3D打印件的上部进行液体喷砂处理；
S5.对所述3D打印件的上部进行液体喷砂处理完成后，解除对所述装夹工装的固定，并将所述的3D打印件翻转180°，使得3D打印件的下部朝上，并再次对装夹工装进行固定，再次设定所述的步骤S4相同的液体喷砂机的工作参数，对3D打印件的下部进行液体喷砂处理；
S6.对所述3D打印件的下部进行液体喷砂处理完成后，取出3D打印件，并对3D打印件进行清洗、烘干。
进一步的，所述的步骤S1中，所述切割设备采用线切割设备。
进一步的，所述的步骤S2中，所述的装夹工装包括有相固定连接的上工装和下工装，所述下工装的内部设有贯穿其上下端面的定位腔，用于装夹所述的3D打印件，所述上工装的内部设有贯穿其上下端面且与所述定位腔相通的磨液流道，上工装的顶面上密封连接有喷嘴，所述喷嘴的内部设有与所述磨液流道相通的磨液喷射腔，喷嘴的顶部和一侧分别对应设有与所述的磨液喷射腔相通的磨液接口和压缩空气接口。
进一步的，所述下工装与上工装的结合面围绕所述定位腔的四周，以及所述上工装与喷嘴的结合面围绕所述磨液流道的四周均设有密封圈。
进一步的，所述的步骤S3中，所述的磨料采用氧化铝或碳化硅，氧化铝或碳化硅与水的质量百分比为5-30％。
进一步的，所述的步骤S4和S5中，所述液体喷砂机的工作参数为：喷砂时间为5-30min，喷砂压力为0.1-0.2Mpa，喷嘴到3D打印件的距离为100-200mm，压缩空气的流量为0.5-0.8m3/min。
进一步的，所述的步骤S6中，清洗的设备采用超声波清洗机。
进一步的，所述超声波清洗机的频率为28-35kHz，清洗剂的温度为20-30℃，清洗时间为5-10min。
进一步的，所述的步骤S6中，烘干设备采用烘箱。
进一步的，烘干温度为40-120℃，烘干时间为5-30min，烘箱的风扇的转速为1200-2400r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用双向液体喷砂处理方式，并保持3D打印件(准直器)呈上下通透设置，在高速射流中的磨料对细长孔的内壁的冲击和切削作用下，能够完好的去除打印过程产生的孔壁毛刺和附着物以及切割产生的切割毛刺，使得毛刺的数量级从几丝米降低到几微米，从而能够快速去除3D打印件的毛刺，简单易操作。
附图说明
图1为去除毛刺前的准直器的结构示意图。
图2为图1中A部分的结构放大示意图。
图3为去除毛刺前的准直器的局部结构放大图。
图4为采用本发明方法去除毛刺后的准直器的结构示意图。
图5为图4中B部分的结构放大示意图。
图6为采用本发明方法去除毛刺后的准直器的局部结构放大图。
图7为本发明所采用的装夹工装和液体喷砂机的喷嘴的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1-7，一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、采用线切割设备将3D打印件1从3D打印机(即3D打印的准直器，金属件，其长、宽、高尺寸通常不会超过150mm*150mm*100mm，下同)的基板上切下。
步骤二、采用装夹工装，竖直装夹经步骤S1切下的3D打印件1，使得3D打印件1呈上下通透设置，为后续的液体喷砂处理做好准备。
需要说明的是，由于磨液的喷射放向是自上而下的竖直方向，因此，将3D打印件1竖直装夹，使得D打印件1呈上下通透设置，能够保持射流与3D打印件1的细孔平行，以此能够提高去除孔内毛刺的效果。
具体的，装夹工装包括有包括有相固定连接的上工装2和下工装3，下工装3的内部设有贯穿其上下端面的定位腔4，用于装夹3D打印件1，上工装2的内部设有贯穿其上下端面且与定位腔相通的磨液流道5，上工装2的顶面上密封连接有喷嘴6，喷嘴6的内部设有与磨液流道5相通的磨液喷射腔7，喷嘴6的顶部和一侧分别对应设有与磨液喷射腔7相通的磨液接口8和压缩空气接口9。
进一步的，下工装3与上工装2的结合面围绕定位腔4的四周，以及上工装2与喷嘴6的结合面围绕磨液流道5的四周均设有密封圈10，以此来起到很好的密封效果。
需要说明的是，竖直装夹3D打印件1时，使得3D打印件1的上部朝上，先将其放入定位腔4中，再将上工装2固定连接在下工装3上，实现对3D打印件1进行装夹。
步骤三、将磨料与水混合，得到磨液，并对磨液进行不断的搅拌，使得磨料与水混合均匀，并防止磨料沉淀。
具体的，磨料采用氧化铝或碳化硅，氧化铝或碳化硅与水的质量百分比为20％。
步骤四、将装夹有3D打印件1的装夹工装放置于液体喷砂机的内置平台上，并对装夹工装进行固定，设定液体喷砂机的工作参数，对3D打印件1的上部进行液体喷砂处理。
进行液体喷砂处理时，压缩空气携带磨液在高压高速的条件下快速进出3D打印件1的内孔，磨料，即氧化铝或碳化硅与3D打印件1的内孔的内壁上的毛刺11产生撞击和摩擦挤压，去除毛刺11。
具体的，此步骤中，液体喷砂机的工作参数为：喷砂时间为30min，喷砂压力为0.15Mpa，喷嘴6到3D打印件的距离为200mm，压缩空气的流量为0.5m3/min。
步骤五、对3D打印件1的上部进行液体喷砂处理完成后，解除对装夹工装的固定，并将3D打印件1翻转180°，使得3D打印件1的下部朝上，并再次对装夹工装进行固定，再次设定步骤四相同的液体喷砂机的工作参数，对3D打印件1的下部进行液体喷砂处理。
同样，进行液体喷砂处理时，压缩空气携带磨液在高压高速的条件下快速进出3D打印件1的内孔，磨料，即氧化铝或碳化硅与3D打印件1的内孔的内壁上的毛刺11产生撞击和摩擦挤压，去除毛刺11。
需要说明的是，将3D打印件1翻转180°前，需要先拆除上工装2，从定位腔4中取出3D打印件1，将其翻转180°后，使得3D打印件1的下部朝上，再将其放入定位腔4中，再次将上工装2固定连接在下工装3上，实现对3D打印件1进行装夹。
具体的，此步骤中，液体喷砂机的工作参数为：喷砂时间为30min，喷砂压力为0.15Mpa，喷嘴6到3D打印件的距离为200mm，压缩空气的流量为0.5m3/min。
步骤六、对3D打印件1的下部进行液体喷砂处理完成后，取出3D打印件1，并对3D打印件1进行清洗、烘干。
具体的，清洗的设备采用超声波清洗机。
进一步的，超声波清洗机的工作参数为：频率为28kHz，清洗剂的温度为30℃，清洗时间为10min。
此外，烘干设备采用烘箱。
进一步的，烘箱的工作参数为：烘干温度为110℃，烘干时间为25min，烘箱的风扇的转速为2000r/min。
以下对本发明作进一步的说明：
本发明通过磨液泵将搅拌均匀的磨液(磨料和水的混合液)输送到液体喷砂机的喷枪内。液体喷砂机以压缩空气作为磨液的加速动力，通过输气管进入喷枪，在喷枪内，压缩空气对进入喷枪的磨液加速，并经喷嘴射出。
射出的高速射流与3D打印件的细长的孔平行，在高速射流中的磨料对细长孔的内壁的冲击和切削作用下，能够快速去除3D打印件孔壁毛刺和凸出的附着物，进而获得一定的清洁度。
由于3D打印件的内部细长孔通常有几百到几千个，即具有多孔结构，且这些细长孔近乎相互平行，上下通透，这样就为高速射流的进入提供了非常良好的条件。而其他非准直器类的3D打印件，因内部结构不同，即往往不具有多孔结构，通常只能用干喷砂方式去除表面毛刺，并对表面进行抛光处理。
通常情况下，去除毛刺的效果与液体喷砂机的工作参数，即与喷砂时间、喷砂压力、喷嘴到3D打印件(准直器)的距离以及压缩空气的流量存在一定的关系，具体如下表所示。
由上表可知，在喷砂时间为30min，喷砂压力为0.15Mpa，喷嘴到3D打印件的距离为200mm以及压缩空气的流量为0.5m3/min时，毛刺的数量级可达5μm，此时，达到最佳的去除毛刺效果。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1.采用切割设备将3D打印件从3D打印机的基板上切下；
S2.采用装夹工装，竖直装夹经步骤S1切下的3D打印件，使得所述3D打印件呈上下通透设置；
S3.将磨料与水混合，得到磨液，并对磨液进行不断的搅拌，使得磨料与水混合均匀，并防止磨料沉淀；
S4.将装夹有3D打印件的装夹工装放置于液体喷砂机的内置平台上，并对所述的装夹工装进行固定，设定所述液体喷砂机的工作参数，对所述3D打印件的上部进行液体喷砂处理；
S5.对所述3D打印件的上部进行液体喷砂处理完成后，解除对所述装夹工装的固定，并将所述的3D打印件翻转180°，使得3D打印件的下部朝上，并再次对装夹工装进行固定，再次设定所述的步骤S4相同的液体喷砂机的工作参数，对3D打印件的下部进行液体喷砂处理；
S6.对所述3D打印件的下部进行液体喷砂处理完成后，取出3D打印件，并对3D打印件进行清洗、烘干。
2.根据权利要求1所述的一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，其特征在于：所述的步骤S1中，所述切割设备采用线切割设备。
3.根据权利要求1所述的一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，其特征在于：所述的步骤S2中，所述的装夹工装包括有相固定连接的上工装和下工装，所述下工装的内部设有贯穿其上下端面的定位腔，用于装夹所述的3D打印件，所述上工装的内部设有贯穿其上下端面且与所述定位腔相通的磨液流道，上工装的顶面上密封连接有喷嘴，所述喷嘴的内部设有与所述磨液流道相通的磨液喷射腔，喷嘴的顶部和一侧分别对应设有与所述的磨液喷射腔相通的磨液接口和压缩空气接口。
4.根据权利要求1所述的一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，其特征在于：所述下工装与上工装的结合面围绕所述定位腔的四周，以及所述上工装与喷嘴的结合面围绕所述磨液流道的四周均设有密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，其特征在于：所述的步骤S3中，所述的磨料采用氧化铝或碳化硅，氧化铝或碳化硅与水的质量百分比为5-30％。
6.根据权利要求1所述的一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，其特征在于：所述的步骤S4和S5中，所述液体喷砂机的工作参数为：喷砂时间为5-30min，喷砂压力为0.1-0.2Mpa，喷嘴到3D打印件的距离为100-200mm，压缩空气的流量为0.5-0.8m3/min。
7.根据权利要求1所述的一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，其特征在于：所述的步骤S6中，清洗的设备采用超声波清洗机。
8.根据权利要求7所述的一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，其特征在于：所述超声波清洗机的频率为28-35kHz，清洗剂的温度为20-30℃，清洗时间为5-10min。
9.根据权利要求1所述的一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，其特征在于：所述的步骤S6中，烘干设备采用烘箱。
10.根据权利要求9所述的一种利用液体喷砂处理去除3D打印准直器毛刺的方法，其特征在于：烘干温度为40-120℃，烘干时间为5-30min，所述烘箱的风扇的转速为1200-2400r/min。
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| CN117600494A (zh) * | 2024-01-24 | 2024-02-27 | 安庆瑞迈特科技有限公司 | 一种提高3d打印准直器耐腐蚀性和强度的打印方法 |
| CN117600494B (zh) * | 2024-01-24 | 2024-04-02 | 安庆瑞迈特科技有限公司 | 一种提高3d打印准直器耐腐蚀性和强度的打印方法 |
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