一種極坐標(biāo)多打印頭熔絲成形裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種極坐標(biāo)多打印頭熔絲成形裝置，由工作臺(tái)、八個(gè)打印架和八個(gè)打印頭組成，工作臺(tái)可沿Z方向上下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)可沿其軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，打印頭安裝在打印架上，可在打印架上沿著極徑ρ方向自由運(yùn)動(dòng)，打印頭自身可沿Z方向上下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)極坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)方式，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)打印頭配合聯(lián)動(dòng)熔融沉積成形非金屬材料，提高成形質(zhì)量和成形效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種極坐標(biāo)多打印頭熔絲成形裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熔絲成形裝置，尤其涉及一種極坐標(biāo)多打印頭熔絲成形裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的熔融沉積成型設(shè)備大都是在笛卡爾坐標(biāo)系下建立的，由于工作臺(tái)在X、Y方向可以由計(jì)算機(jī)控制做微小位移，從而使得打印成型系統(tǒng)在插補(bǔ)運(yùn)算的基礎(chǔ)上可以加工各種曲線、曲面。但是，這樣的加工方法存在兩個(gè)方面的問(wèn)題:其一是所加工的圓弧表面是近似值，而非理論值。其二是對(duì)于加工某些曲線如:阿基米德螺線、漸開(kāi)線、擺線等更適合于用極坐標(biāo)參數(shù)描述的曲線來(lái)講，用x、Y方向位移做插補(bǔ)，其運(yùn)算量非常大。從技術(shù)上講每次移動(dòng)都包括啟動(dòng)、加速、勻速直線運(yùn)動(dòng)、減速、停止幾個(gè)階段。由于期望所加工的圓弧盡可能的符合理論值，因此X、Y方向的伺服電機(jī)每次工作的時(shí)間都非常短。特別是當(dāng)移動(dòng)部件的體積、慣量比較大時(shí)，短時(shí)間內(nèi)頻繁的啟停對(duì)機(jī)械、電氣裝置的要求便非常高。如果能夠以極坐標(biāo)的方式進(jìn)行加工，則插補(bǔ)運(yùn)算的量將非常小，工作臺(tái)會(huì)減少大量的短時(shí)間內(nèi)頻繁啟動(dòng)、停止。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)極坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)打印頭配合聯(lián)動(dòng)打印非金屬材料，提高成形質(zhì)量和成形效率的極坐標(biāo)多打印頭熔絲成形裝置。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:包括能沿Z軸方向上下運(yùn)動(dòng)并能沿軸心自由轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形工作臺(tái)，在工作臺(tái)上沿圓心均布有八個(gè)打印架和八個(gè)打印頭，打印架為固定橫梁結(jié)構(gòu)，打印頭安裝在打印架上，打印頭在打印架上能夠沿著極徑P方向自由運(yùn)動(dòng)，打印頭自身能夠沿Z方向上下運(yùn)動(dòng)。
[0005]所述的工作臺(tái)表面平面度在0.05mm以內(nèi)。
[0006]采用極坐標(biāo)成形方式加工某些適合采用極坐標(biāo)參數(shù)描述的曲線如:阿基米德螺線、漸開(kāi)線，螺旋線等，其控制方法簡(jiǎn)單，加工精度相對(duì)比較高；當(dāng)被加工零件的圓心與回轉(zhuǎn)軸同心時(shí)，理論上就比直角坐標(biāo)機(jī)床有更高的加工精度；加工二次曲線，如橢圓、拋物線、雙曲線等形式的零件時(shí)，具有工件定位方便，加工精度高等特點(diǎn)。多打印頭熔融沉積成型科技極大的提高零件成形效力，對(duì)于外形輪廓主要以回轉(zhuǎn)、球面等為主，很適宜采用多打印頭極坐標(biāo)方式成型，因此，本發(fā)明可以有效地提高外形輪廓為曲面的零件的成形質(zhì)量和成形效率。
[0007]本發(fā)明的的特點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是:
[0008]1、本發(fā)明采用極坐標(biāo)成形方式加工外形輪廓為曲面的成形件，可以大大減小因臺(tái)階效應(yīng)產(chǎn)生的加工誤差，提高成形質(zhì)量。
[0009]2、本發(fā)明采用多打印頭成形附件零件，通過(guò)工藝參數(shù)的匹配和打印頭、工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)的選擇，多打印頭同時(shí)工作，大大提高成形效率。
[0010]3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，控制精確，有利于復(fù)雜件的成形。【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0011]圖1.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖
[0012]圖2.本發(fā)明的側(cè)視圖
[0013]圖中:1.工作臺(tái)；2.VI號(hào)打印架；3.V號(hào)打印架；4.V號(hào)打印頭；5.VI號(hào)打印頭；
6.VII號(hào)打印頭；7.1V號(hào)打印頭；8.1II號(hào)打印頭；9.1V號(hào)打印架；10.1II號(hào)打印架；11.1I號(hào)打印架；12.1I號(hào)打印頭；13.珊號(hào)打印頭；14.1號(hào)打印架；15.1號(hào)打印頭；16.打印零件；17.珊號(hào)打印架；18.YD號(hào)打印架。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0015]如圖1、2所示，本發(fā)明由工作臺(tái)1、八個(gè)打印架和八個(gè)打印頭組成。工作臺(tái)I為圓形，表面平面度在0.05mm以內(nèi)，目的是保證打印頭熔絲成形過(guò)程中與工作臺(tái)I的距離始終保持一定，有利于提高打印零件16的成形質(zhì)量。工作臺(tái)I可沿著Z軸方向上下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)工作臺(tái)I可沿軸心自由轉(zhuǎn)動(dòng)。工作臺(tái)I表面被八個(gè)打印架劃分為八個(gè)區(qū)域，分別是打印區(qū)1、打印區(qū)I1、打印區(qū)II1、打印區(qū)IV、打印區(qū)V、打印區(qū)V1、打印區(qū)Vn和打印區(qū)VIL打印架為固定橫梁結(jié)構(gòu)，打印頭安裝在打印架上，打印頭可在打印架上沿著極徑P方向自由運(yùn)動(dòng)，打印頭自身可沿Z方向上下運(yùn)動(dòng)。八個(gè)打印架分別為I號(hào)打印架14、11號(hào)打印架11、111號(hào)打印架10、IV號(hào)打印架9、乂號(hào)打印架3、/1號(hào)打印架2、￥11號(hào)打印架18和VDI號(hào)打印架17。八個(gè)打印頭分別為I號(hào)打印頭15、11號(hào)打印頭12、111號(hào)打印頭8、1￥號(hào)打印頭7、乂號(hào)打印頭4、/1號(hào)打印頭5、VII號(hào)打印頭6和珊號(hào)打印頭13。通過(guò)八個(gè)不同的打印頭在各自打印架上沿極徑P方向的運(yùn)動(dòng)、工作臺(tái)I沿Z軸方向的運(yùn)動(dòng)和工作臺(tái)I沿軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)在極坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)方式下打印零件16的逐層熔融沉積成型。打印頭可沿Z軸上下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)不同打印頭打印次序和上下高度的控制，保證打印零件16的成形質(zhì)量和成形效率。
[0016]本發(fā)明的工作過(guò)程:基于熔融沉積成型工藝，首先對(duì)打印零件16的三維模型進(jìn)行二維離散，然后再用二維離散數(shù)據(jù)堆積成三維實(shí)物。選擇打印零件16截面尺寸較大且內(nèi)部支撐材料較少的位置為工作原點(diǎn)，通過(guò)工藝路徑優(yōu)化，生成不同時(shí)刻打印頭工作狀態(tài)和工作臺(tái)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，保證成形路徑無(wú)干涉。通過(guò)控制工作臺(tái)I沿Z軸上下升降，調(diào)整工作臺(tái)I與處于工作狀態(tài)的打印頭之間的距離約為一張紙的厚度，其它打印頭距離工作臺(tái)I的距離為0.4mm以上，保證工作過(guò)程中處于非工作狀態(tài)的打印頭觸碰打印零件16表面，避免產(chǎn)生成形誤差。打印首先在打印區(qū)I進(jìn)行，I號(hào)打印頭首先開(kāi)始工作，根據(jù)成形零件16的二維離散片層數(shù)據(jù)，工作臺(tái)I從位置a轉(zhuǎn)動(dòng)到位置b，I號(hào)打印頭15沿I號(hào)打印架14運(yùn)動(dòng)，成形輪廓曲線，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度Θ后，II號(hào)打印頭12開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，此后根據(jù)工藝參數(shù)各個(gè)打印頭匹配運(yùn)動(dòng)，通過(guò) 與工作臺(tái)I沿軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)匹配聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)成形零件16的二維片層截面的成形。第一層成形完成后，工作臺(tái)I下降一個(gè)打印層厚的距離，按照工藝參數(shù)和掃描工藝路徑，最終逐層熔融沉積成形打印零件16。
【權(quán)利要求】
1.一種極坐標(biāo)多打印頭熔絲成形裝置，其特征在于:包括能沿Z軸方向上下運(yùn)動(dòng)并能沿軸心自由轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形工作臺(tái)(I)，在工作臺(tái)(I)上沿圓心均布有八個(gè)打印架和八個(gè)打印頭，打印架為固定橫梁結(jié)構(gòu)，打印頭安裝在打印架上，打印頭在打印架上能夠沿著極徑P方向自由運(yùn)動(dòng)，打印頭自身能夠沿Z方向上下運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極坐標(biāo)多打印頭熔絲成形裝置，其特征在于:所述的工作臺(tái)(I)表面平面度在0.05mm以內(nèi)。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK103991218SQ201410213933
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】盧秉恒, 杜軍, 魏正英, 陳禎, 王吉潔, 李素麗 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)