本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱熔絲3D打印機(jī)多精度打印頭。
背景技術(shù)：
同一產(chǎn)品的不同部位由于特征尺寸、使用功能等不同，對打印精度有不同的需求。目前，熱熔絲3D打印機(jī)的打印頭均采用一個(gè)擠出機(jī)配合一個(gè)打印頭的構(gòu)造方式。這種構(gòu)造方式，無法布置多個(gè)不同精度的打印頭，無法實(shí)現(xiàn)多精度打印。
為了兼顧打印精度和打印速度，提出多精度打印頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，在高精度區(qū)，使用出絲口細(xì)小的打印頭；在低精度區(qū)，使用出絲口較大的打印頭。這樣在保證精度需求的同時(shí)，有效的提高了打印速度，降低了產(chǎn)品的成形時(shí)間。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種熱熔絲3D打印機(jī)多精度打印頭，解決目前打印機(jī)的在打印精度與打印速度不能切換的問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種熱熔絲3D打印機(jī)多精度打印頭，所述打印頭包括擠出機(jī)、工作平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)器和集成噴嘴，所述工作平臺(tái)用于安裝擠出機(jī)、驅(qū)動(dòng)器及集成噴嘴，所述集成噴嘴包括多個(gè)不同精度的噴嘴單元，所述擠出機(jī)能夠擠出和回退絲材，以及所述驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)集成噴嘴沿著工作平臺(tái)移動(dòng)使得擠出機(jī)擠出的絲材能夠進(jìn)入集成噴嘴的各個(gè)噴嘴單元。
進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸器及絲桿，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸器和絲桿連接至集成噴嘴，集成噴嘴能夠沿著絲桿移動(dòng)。
進(jìn)一步地，所述絲桿設(shè)置成與工作平臺(tái)平行。
進(jìn)一步地，所述工作平臺(tái)與集成噴嘴接觸面設(shè)有滑槽，集成噴嘴置于滑槽內(nèi)能夠沿滑槽移動(dòng)，移動(dòng)方向與所述絲桿平行。
進(jìn)一步地，所述滑槽的截面為燕尾形。
進(jìn)一步地，所述擠出機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)均采用步進(jìn)電機(jī)。
進(jìn)一步地，所述集成噴嘴的多個(gè)噴嘴單元并排直線設(shè)置，且與所述絲桿平行。
本發(fā)明還提供了一種熱熔絲3D打印機(jī)，所述打印機(jī)采用上述的打印頭。
本發(fā)明的熱熔絲3D打印機(jī)多精度打印頭與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有的優(yōu)點(diǎn)和效果為：
1)突破了熱熔絲3D打印機(jī)擠出機(jī)與噴嘴的構(gòu)造形式，提出多精度打印頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；
2)通過多精度打印頭設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了打印精度與打印速度的最佳組合；
3)可以構(gòu)造出多個(gè)打印頭組成的陣列，實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。
附圖說明
此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的熱熔絲3D打印機(jī)多精度打印頭結(jié)構(gòu)示意圖。
標(biāo)記說明：
1-擠出機(jī)，2-工作平臺(tái)，3-驅(qū)動(dòng)器，4-集成噴嘴，21-凹槽，31-驅(qū)動(dòng)電機(jī)
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例型的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造型勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
本發(fā)明的熱熔絲3D打印機(jī)多精度打印頭總的技術(shù)方案是：采用一個(gè)擠出機(jī)與多個(gè)打印頭配合的構(gòu)造方式。利用擠出機(jī)的絲材擠出與回退功能，在打印產(chǎn)品需要改變精度時(shí)，首先，擠出機(jī)回退絲材至平臺(tái)上表面，然后驅(qū)動(dòng)器將合適的噴嘴滑移至擠出機(jī)的出絲口，最后，擠出機(jī)將絲材送入合適的噴嘴中，完成打印精度的改變。
本發(fā)明具體的一個(gè)實(shí)施例是，如圖1所示的熱熔絲3D打印機(jī)多精度打印頭，其包括擠出機(jī)1、工作平臺(tái)2、驅(qū)動(dòng)器3和集成噴嘴4。
擠出機(jī)1：擠出機(jī)1由步進(jìn)電機(jī)、齒輪、導(dǎo)輪、支撐架等組成(圖中未標(biāo)號(hào))，其具有擠出和回退絲材的功能。擠出機(jī)1設(shè)置于工作平臺(tái)2的上面，其下方設(shè)有出絲口，在更換噴嘴單元41時(shí)，擠出機(jī)1將絲材從原噴嘴單元41中回退出來，再將絲材送入新的噴嘴單元41中。
工作平臺(tái)2：工作平臺(tái)2用于安裝擠出機(jī)1、驅(qū)動(dòng)器3和集成噴嘴4。工作平臺(tái)2整體構(gòu)造為平板型結(jié)構(gòu)，上表面固定擠出機(jī)1，下表面中設(shè)有凹槽21，集成噴嘴4安裝在凹槽21中，工作平臺(tái)2在擠出機(jī)1的下方布置了出絲孔。因此凹槽21的開設(shè)方向與絲桿32平行。
需要進(jìn)行說明的是，本發(fā)明中的凹槽采用的燕尾槽，集成噴嘴4可以以凹槽為滑軌進(jìn)行滑動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)器3：驅(qū)動(dòng)器3包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)31、聯(lián)軸器和絲桿32，功能是驅(qū)動(dòng)集成噴嘴4在凹槽21中滑動(dòng)，具體為，驅(qū)動(dòng)電機(jī)31設(shè)置于工作平臺(tái)2下面表明的右側(cè)，通過聯(lián)軸器和絲桿32連接至集成噴嘴4，絲桿32平行于工作平臺(tái)2設(shè)置，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)31轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絲桿32轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而能夠使集成噴嘴4沿著絲桿32左右移動(dòng)。因此，絲桿32是帶動(dòng)集成噴嘴4移動(dòng)的提供者，而凹槽21在集成噴嘴4移動(dòng)方向上只起到導(dǎo)向的作用。
集成噴嘴4：集成噴嘴4由不同精度的多個(gè)噴嘴單元41組合而成，在本發(fā)明的附圖中示意的是兩個(gè)噴嘴單元41，噴嘴單元41并排設(shè)置成一條直線狀，且與絲桿32平行，上端具有安裝部插入凹槽中，由于凹槽21是燕尾槽，因此集成噴嘴4插入凹槽21中的安裝部位楔形，采用楔形與燕尾槽搭配的方式不僅可以使集成噴嘴4沿著凹槽21滑動(dòng)以當(dāng)做導(dǎo)軌使用，還可以使得工作平臺(tái)2下方的集成噴嘴4掛到工作平臺(tái)下面。從圖1中可以看出，集成噴嘴4設(shè)置于工作平臺(tái)2的下部，若集成噴嘴4與工作平臺(tái)2只是采用滑槽連接，那么承擔(dān)集成噴嘴4重量的功能只能由絲桿32來承擔(dān)，但是當(dāng)本發(fā)明采用燕尾槽與楔形結(jié)構(gòu)時(shí)候，可以將力傳遞給工作平臺(tái)2，因此起到了較好的穩(wěn)定性的效果。
需要說明的是，在本發(fā)明中，擠出機(jī)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用的均為步進(jìn)電機(jī)，由于步進(jìn)電機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)步距值不受各種干擾因素的影響，如電壓的大小，電流的數(shù)值、波形、溫度的變化等；(2)誤差不長期積累，步進(jìn)電機(jī)每走一步所轉(zhuǎn)過的角度與理論步距之間總有一定的誤差，從某一步到任何一步，也總有一定的累積誤差，但是，每轉(zhuǎn)一圈的累積誤差為零，所以步距的累積誤差不是長期的累積下去；(3)控制性能好，啟動(dòng)、停車、翻轉(zhuǎn)都是在少數(shù)脈沖內(nèi)完成，在一定的頻率范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，任何運(yùn)動(dòng)方式都不會(huì)丟失一步。當(dāng)用在本發(fā)明的熱熔絲3D打印機(jī)多精度打印頭中時(shí)，一來其具有較強(qiáng)的抗干擾能力，還有較好的精度控制，可以比較完美的控制擠出機(jī)1擠出絲材的長度或直徑等參數(shù)，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)31處可以較好的控制絲杠32的運(yùn)作，最終提高控制集成噴嘴4左右移動(dòng)的精度，使得擠出的絲材能夠準(zhǔn)確進(jìn)入噴嘴單元。
本發(fā)明的熱熔絲3D打印機(jī)多精度打印頭的工作過程為：首先驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)31驅(qū)動(dòng)絲桿32轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿32平行設(shè)置于工作平臺(tái)2的下方，并與集成噴嘴4連接，在圖中顯示集成噴嘴4兩側(cè)具有兩個(gè)與絲桿32配合的安裝部，而且安裝部又插入到工作平臺(tái)2下端的燕尾槽中，當(dāng)絲桿32轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，集成噴嘴4順著絲桿21作用移動(dòng)。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)31采用的是步進(jìn)電機(jī)，因此可以精確控制集成噴嘴4左右移動(dòng)的精度。當(dāng)擠出機(jī)1下方的出絲口擠出絲材后，調(diào)整集成噴嘴4的位置，將絲材從左側(cè)的噴嘴單元41導(dǎo)入并進(jìn)行打印。當(dāng)需要調(diào)換噴嘴單元41時(shí)，回退擠出機(jī)1內(nèi)的絲材，開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)31調(diào)節(jié)對準(zhǔn)擠出機(jī)1下方出絲口的噴嘴單元41的精度(直徑)，擠出機(jī)1再次釋放絲材并進(jìn)入右側(cè)的噴嘴單元41中，繼續(xù)進(jìn)行打印。
需要進(jìn)一步加以說明的是，為了提高擠出機(jī)1與集成噴嘴4之間的相對移動(dòng)速度，還可以以集成噴嘴4設(shè)置在工作平臺(tái)2上的方式將擠出機(jī)1以相同的方式設(shè)置在工作平臺(tái)2的上表面，即在工作平臺(tái)2上表面開設(shè)與下表面平行的凹槽，擠出機(jī)1下部與工作平臺(tái)2連接的部位插入凹槽中，在擠出機(jī)1的左側(cè)(或者右側(cè))通過絲桿連接一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)來調(diào)節(jié)擠出機(jī)1的位置。當(dāng)雙面均采用這種方式時(shí)，擠出機(jī)1與集成噴嘴4之間的相對移動(dòng)速度便提高了一倍。不過工作平臺(tái)2上面開設(shè)的凹槽可以不采用燕尾槽形式，因?yàn)槠洳怀袚?dān)擠出機(jī)1較大的重力。
本發(fā)明的熱熔絲3D打印機(jī)多精度打印頭與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有的優(yōu)點(diǎn)和效果為：
(1)突破了熱熔絲3D打印機(jī)擠出機(jī)與噴嘴的構(gòu)造形式，提出多精度打印頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；
(2)通過多精度打印頭設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了打印精度與打印速度的最佳組合；
(3)可以構(gòu)造出多個(gè)打印頭組成的陣列，實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。
以上所述，僅為本發(fā)明的最優(yōu)具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。