3d打印機用高速打印頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及打印設(shè)備，尤其是涉及一種能在保證高精度打印效果的同時加快打印速度的3D打印機用高速打印頭。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用金屬，塑料，無機材料等，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。目前，以塑料為耗材的3D打印技術(shù)多采用熔融沉積方式(FDM技術(shù))，即把絲狀熱熔型材料融化后，通過噴嘴擠出，沉積在一個平臺上，通過材料的層層堆積最終形成物體。現(xiàn)有的FDM技術(shù)所使用的耗材為絲狀材料，而不能直接使用普通的工業(yè)原材料，因此生產(chǎn)成本高。現(xiàn)有的3D打印機只是使用一種噴嘴進行打印，如噴嘴口徑較小，在打印產(chǎn)品主體時，要反復(fù)打印影響了打印速度，而如使用大口徑的噴嘴，在打印產(chǎn)品主體時能提高打印速度，但在打印邊緣或細節(jié)部分時不能達到合理的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有3D打印頭的缺點，本發(fā)明目的在于提供一種能在保證高精度打印效果的同時加快打印速度的3D打印機用高速打印頭。
[0004]本發(fā)明通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)的，一種3D打印機用高速打印頭，包括機架，所述機架上方固定有一液壓缸，所述液壓缸的活塞固定有一可沿機架上下滑的進料裝置，所述進料裝置的出口通過一容積計量泵連通噴嘴結(jié)構(gòu)；所述機架上縱向設(shè)置有進料管，所述進料裝置包括驅(qū)動裝置和由驅(qū)動裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的螺桿，所述進料管包圍所述螺桿且在其上方設(shè)置有進料口，所述進料管的下方設(shè)置為進料熱熔腔，所述螺桿未端套設(shè)有一單向閥；所述噴嘴結(jié)構(gòu)包括連通容積計量泵的噴嘴管，所述噴嘴管出口端旋轉(zhuǎn)設(shè)置有一多噴嘴頭，所述多噴嘴頭設(shè)置有至少二個不同口徑的噴孔，所述多噴嘴頭旋轉(zhuǎn)至任一噴嘴孔的開口指向工件時，僅該噴嘴孔與噴嘴管連通，所述多噴嘴頭由一旋轉(zhuǎn)動力裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。所述多噴嘴頭沿圓周方向排列有一系列不同口徑的噴孔，打印精細的表面時可用小口徑提高精度，打印工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)或者粗糙的表面時切換較大的口徑，在保持精度不變的情況下大幅度的提高了平均打印速度。當換用另外的打印頭時，不用的打印頭可以將噴嘴轉(zhuǎn)至噴孔分布的圓周上無噴孔的空白處，從而使該打印頭的噴孔處在正在工作的打印頭噴孔平面之上一定距離，對剛打印出的脆弱表面完全沒用任何破壞。
[0005]作為一種優(yōu)選方式，所述機架上方固定有二液壓缸，每一所述液壓缸的活塞分別固定有一可沿機架上下滑的進料裝置，每一所述進料裝置的出口都通過一容積計量泵連通噴嘴結(jié)構(gòu)，每一所述進料裝置都包括驅(qū)動裝置和由驅(qū)動裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的螺桿，包圍所述螺桿的機架的上方設(shè)置有進料口，包圍所述螺桿的機架的下方設(shè)置有進料熱熔腔，所述螺桿未端套設(shè)有一單向閥；各所述噴嘴結(jié)構(gòu)包括連通容積計量泵的噴嘴管，所述噴嘴管出口端旋轉(zhuǎn)設(shè)置有一多噴嘴頭。
[0006]作為一種優(yōu)選方式，所述液壓缸為雙作用液壓缸；所述液壓缸在噴嘴結(jié)構(gòu)工作時，保持向下的穩(wěn)定壓力，同時螺桿旋轉(zhuǎn)進料在所述單向閥的單向止逆作用下被材料墊高而向上升，產(chǎn)生與油缸壓力相反的力，該力大于油缸向下壓力時，油缸在恒壓溢流閥的作用下，多余的油液發(fā)生溢流，油缸會向壓力相反的方向倒退，從而維持恒定的壓力不變而又不妨礙螺桿進料上升的動作，(比彈簧受壓而壓力逐漸增大的特性要好的多)，所述液壓缸在噴嘴結(jié)構(gòu)停止工作時，油缸壓力換向產(chǎn)生一向上的壓力，同時配合容積計量泵反轉(zhuǎn)，使噴嘴口產(chǎn)生負壓，低于大氣壓力，從而在切換打印頭或者經(jīng)過不需要打印的空白區(qū)域時，使已經(jīng)流出的部分材料縮回，確保不同打印頭之間快速切換不會混料或在空白區(qū)域不會漏料。
[0007]作為一種優(yōu)選方式，所述噴嘴管上設(shè)置用于給噴嘴管中流體進行加熱的出料加熱
目.ο
[0008]作為一種優(yōu)選方式，所述多噴嘴頭由一旋轉(zhuǎn)軸帶動旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸上套設(shè)置有一壓縮彈簧，所述壓縮彈簧的回復(fù)力使多噴嘴頭緊密地抵接在噴嘴管上。有效的保證既可以旋轉(zhuǎn)又防止泄漏。
[0009]作為一種優(yōu)選方式，所述進料裝置上設(shè)置有行程探桿，所述進料裝置沿上下移動時，所述行程探桿分別感應(yīng)機架上設(shè)置的上位置傳感器和下位置傳感器。
[0010]作為一種優(yōu)選方式，所述驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸由一電機或氣缸或油缸驅(qū)動的連桿傳動旋轉(zhuǎn)。
[0011 ] 作為一種優(yōu)選方式，所述出料加熱裝置為電熱裝置。
[0012]作為一種優(yōu)選方式，所述容積計量泵包括兩個外圓緊貼泵體內(nèi)壁且相互緊密嚙合的齒輪，其中一個齒輪由伺服電機或步進電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
[0013]作為一種優(yōu)選方式，所述容積計量泵為保溫型計量泵。
[0014]本發(fā)明工作時，從進料口進入的顆粒狀或者粉末狀或者流體狀原料通過混料器進入包圍螺桿的進料管內(nèi)，驅(qū)動裝置驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)，將原料通過螺桿擠入進料熱熔腔中，原料在熱熔腔中被加熱后融化為流體狀態(tài)，隨著流體原料的增加和溫度的升高，流體流動性增加，在螺桿推動下經(jīng)過單向閥流體向下單向流動，從而推動套設(shè)在單向閥上的螺桿向上連同與螺桿一體的驅(qū)動裝置向上滑動，從而增加了進料管出口處的貯液空間，直到上升到預(yù)定的最高端時，驅(qū)動裝置停止工作，進料過程停止，因而此時單向閥因下端壓力大于上端而關(guān)閉，防止流體返流，當流體經(jīng)容積計量泵泵出后，根據(jù)需要由旋轉(zhuǎn)動力裝置驅(qū)動多噴嘴頭旋轉(zhuǎn)至其中一個所需口徑的噴嘴指向工件，并由該噴嘴噴出流體后，進料管出口處處的壓力減少，此時由于液壓缸維持了一個穩(wěn)定向下的壓力，進料裝置向下滑動，為容積計量泵持續(xù)提供料液，當下降到預(yù)定的最下端時，此時驅(qū)動裝置開始工作，繼續(xù)供料，從而周而復(fù)始保持容積計量泵中的原料得到補充并維持一個穩(wěn)定的壓力，從而保證了供料的持續(xù)，并利用與計算機連接的計量泵根據(jù)計算機發(fā)來的信號控制流體排出時間和排出的流量。本發(fā)明利用液壓缸保證了進料管流體壓力的穩(wěn)定性，從而保證了噴嘴流出的流體的持續(xù)穩(wěn)定；同時利用可旋轉(zhuǎn)的多噴嘴頭上不同口徑的噴嘴，能在打印的過程中直接根據(jù)需要調(diào)整不同口徑的噴嘴，使打印的產(chǎn)品更快速的同時保證其打印精度；同時本發(fā)明不限于使用絲狀材料，還可以使用顆粒狀或者粉末狀或者流體狀原料作為打印材料，從而能打印更多材質(zhì)的產(chǎn)品O
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例的主視圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實施例的側(cè)視圖；
[0017]圖3為本發(fā)明實施例計量泵的結(jié)構(gòu)示意圖；。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例并對照附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0019]一種3D打印機用高速打印頭，請參考圖1至圖3，包括機架200，所述機架200上方固定有一液壓缸100，所述液壓缸100的活塞桿105上固定有一可沿機架200上下滑的進料裝置，所述進料裝置的出口通過一容積計量泵600連通噴嘴結(jié)構(gòu)，所述機架200上縱向設(shè)置有進料管500，所述進料裝置包括驅(qū)動裝置300和由驅(qū)動裝置300驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的螺桿301，所述進料管500包圍所述螺桿且在其上方設(shè)置有混料器400，混料器400上還設(shè)置有進料口 401，所述進料管500的下方設(shè)置為進料熱熔腔501，螺桿301未端套設(shè)有一單向閥；噴嘴結(jié)構(gòu)包括連通容積計量泵600的噴嘴管700，所述噴嘴管700出口端旋轉(zhuǎn)設(shè)置有一多噴嘴頭900，在本實施例中，多噴嘴頭900沿圓周方向排列有二個不同口徑的噴孔，所述多噴嘴頭900旋轉(zhuǎn)至任一噴嘴的開口指向工件時，僅該噴嘴與噴嘴管700連通，所述多噴嘴頭900由一旋轉(zhuǎn)動力裝置800驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。打印精細的表面時可用小口徑提高精度，打印工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)或者粗糙的表面時切換較大的口徑，在保持精度不變的情況下大幅度的提高了平均打印速度；當換用另外的打印頭時，不用的打印頭可以將噴嘴轉(zhuǎn)至噴孔分布的圓周上無噴孔的空白處，從而使該打印頭的噴孔處在正在工作的打印頭噴孔平面之上一定距離，對剛打印出的脆弱表面完全沒用任何破壞。
[0020]打印頭工作時，從進料口 401進入的顆粒狀或者粉末狀或者流體狀原料通過混料器400進入包圍螺桿301的進料管500內(nèi)，驅(qū)動裝置300驅(qū)動螺桿301旋轉(zhuǎn)，將原料通過螺桿301擠入進料熱熔腔501中，原料在熱熔腔501中被加熱后融化為流體狀態(tài)，隨著流體原料的增加和溫度的升高，流體壓力增大后，會在單向閥的作用下流體向下單向流動，從而推動驅(qū)動裝置向上滑動，從而增加了進料管500出口處的貯液空間，直到上升到預(yù)定的最高端時，驅(qū)動裝置停止工作，此時單向閥關(guān)閉，防止流體返流，當流體經(jīng)容積計量泵600泵出后，根據(jù)需要由旋轉(zhuǎn)動力裝置800驅(qū)動多噴嘴頭900旋轉(zhuǎn)至其中一個所需口徑的噴嘴指向工件，并由該噴嘴噴出流體后，進料管500出口處處的壓力減少，此時由于液壓缸100維持了一個穩(wěn)定向下的壓力，進料裝置向下滑動，為容積計量泵600持續(xù)提供料液，當下降到預(yù)定的最下端時，此時驅(qū)動裝置300開始工作，繼續(xù)供料，從而周而復(fù)始保持容積計量泵600中的原料得到補充并維持一個穩(wěn)定的壓力，