打印頭及三維打印機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于快速成型的擠出裝置及該擠出裝置構建的快速成型設備，具體地說，涉及一種用于熔融擠壓成型的打印頭及該打印頭構建的三維打印機。
【背景技術】
[0002]三維打印機，是一種基于三維物體的數(shù)字模型，利用塑料、液態(tài)光固化樹脂、粉末狀金屬等材料，通過逐層打印的方式構造三維物體的設備。
[0003]公告號為CN1216726C的專利文獻的【背景技術】中描述了一種以細絲的形式向打印頭供給成型材料的三維打印機，參見圖1，三維打印機01具有打印頭011、供料裝置012、導管013及載物臺014 ;供料裝置012具有一個纏繞有成型絲0123的供料盤0121 ;打印頭011具有由電機0115驅動的一對送料滾輪0113與0114，液化器0111及設于液化器0111下端的打印噴嘴0112。供料盤0121被安裝于三維打印機01的供料盤安裝架的轉軸0122上，從而將成型絲0123提供給打印頭011。在使用過程中，將成型絲0123從供料盤0121上拉出，使被拉直的成型絲通過由摩擦阻力較小的材料制成的導管013，直至將成型絲供給到送料滾輪0113及0114，由電動機0115驅動的送料滾輪0113及0114推動成型絲進入液化器0111以產(chǎn)生一個所謂“液化器泵效應”，即成型絲本身相當于一個活塞，進入液化器0111內(nèi)的成型絲擠壓熔融狀態(tài)的成型材料，使之按一定的體積速率從打印噴嘴0112的擠出噴口擠出并沉積于載物臺014的載物面上。三維打印機01的控制單元通過控制打印頭011在水平的X-Y平面內(nèi)移動，同時控制載物臺014沿垂向的Z軸移動，從而逐層地打印出三維物體。
[0004]由于該三維打印機只設單個打印噴嘴，其打印噴嘴擠出的絲狀熔融狀態(tài)成型材料的直徑可選范圍有限，在打印不同精度要求的三維物體或三維物體中不同精度要求的部分時，難以根據(jù)精度要求進行選擇合適且打印效率高的絲狀熔融狀態(tài)成型材料，無法進一步提高三維打印機的打印效率。
[0005]公布號為CN104044271A的專利文獻公布了一種雙打印頭機構的三維打印機，其中兩個并排的打印頭具有加熱塊及不同口徑的打印噴嘴，根據(jù)打印精度需求將其中一個打印頭切換成工作位置。該三維打印機由于設置具有不同有效孔徑的打印噴嘴，可根據(jù)打印速度及精度的要求進行選擇使用不同有效孔徑的打印噴嘴，在滿足打印精度要求的條件下，提高打印效率。但是，打印噴嘴在從工作狀態(tài)切入待機狀態(tài)后，通常會出現(xiàn)“溢膠”現(xiàn)象，即在送料滾輪的送料慣性及打印頭在變速移動過程中震動的作用下，該打印噴嘴內(nèi)的熔融狀態(tài)成型材料會繼續(xù)從打印噴嘴中擠出，滴落于三維物體的打印面上，降低三維物體的打印精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的主要目的是提供一種三維打印機用打印頭，旨在便于提高三維打印機的打印效率；
[0007]本實用新型的另一目的是提供以上述打印頭構建的三維打印機。
[0008]為了實現(xiàn)上述主要目的，本實用新型提供的三維打印機用打印頭包括液化器及調(diào)整單元，調(diào)整單元包括調(diào)整盤，調(diào)整盤的盤面的法線沿垂向布置，調(diào)整盤的上盤面緊貼液化器的出口端的端面地設于液化器下方，調(diào)整盤相對液化器可繞垂向軸旋轉；液化器的出口端端壁與調(diào)整盤中的一個上設有一個第一擠出孔，另一個上設有兩個以上的第二擠出孔；每個第二擠出孔的有效孔徑各不相同，且小于等于第一擠出孔的有效孔徑；通過調(diào)整盤相對液化器繞垂向軸的旋轉，第一擠出孔有選擇地與其中一個第二擠出孔對接；與設于出口端端壁上的擠出孔對接的設于調(diào)整盤上的擠出孔的出料口構成打印頭的擠出噴口。
[0009]由以上方案可見，通過調(diào)整盤相對液化器繞垂向軸的旋轉，實現(xiàn)第一擠出孔與其中一個第二擠出孔對接組合構成處于工作狀態(tài)的擠出孔，即對有效孔徑進行組合，從而可對處于工作狀態(tài)的擠出孔的有效孔徑進行選擇，提供更多的選擇范圍，提高三維打印機的打印效率；由于只有一個加熱熔融腔，其在完成擠出孔的有效孔徑調(diào)整后，不會因為送料滾輪等送料機構的送料慣性而出現(xiàn)“溢膠”現(xiàn)象。此外，由于采用設于調(diào)整盤上的擠出孔替代現(xiàn)有長圓柱狀的打印噴嘴，可簡化打印頭的結構。
[0010]—個具體的方案為出口端端壁為一定位盤，定位盤的中心處形成有中心軸孔，第一擠出孔位于定位盤上偏離中心軸孔處；調(diào)整單元還包括傳動軸及調(diào)整電機，調(diào)整電機的轉子軸與傳動軸傳動連接，傳動軸的下端穿過中心軸孔并與調(diào)整盤固定連接；傳動軸設于液化器外；第二擠出孔環(huán)繞傳動軸的軸線布置地設在調(diào)整盤上。
[0011]更具體的方案為定位盤與調(diào)整盤均為圓形；調(diào)整單元還包括環(huán)形固定座及彈性密封圈，環(huán)形固定座的內(nèi)腔的下端上設有第一內(nèi)肩臺；環(huán)形固定座與定位盤固定連接，第一內(nèi)肩臺的內(nèi)孔與調(diào)整盤間隙配合；彈性密封圈的上表面抵壓在定位盤的下表面上，下表面抵壓在第一內(nèi)肩臺的上表面上；彈性密封圈緊箍于調(diào)整盤的周向上；環(huán)形固定座的下表面與定位盤的下表面間的間距小于等于調(diào)整盤的下表面與定位盤的下表面間的間距。提高調(diào)整盤與定位盤之間的密封性，有效防止熔融狀態(tài)的成型材料從二者間的間隙中滲漏而滴落于三維物體的打印面上，影響打印精度。
[0012]優(yōu)選的方案為液化器包括加熱熔融腔及用于連通加熱熔融腔與第一擠出孔的輸料管?？捎行У販p小打印頭位于安裝座下部分的橫向尺寸，便于進行打印。
[0013]另一具體的方案為調(diào)整單元還包括與調(diào)整盤固定連接的圓筒；液化器為一與圓筒共軸布置的桶狀結構，圓筒與液化器間隙配合地套于液化器外；第二擠出孔環(huán)繞圓筒的軸線布置地設在出口端端壁上。由于調(diào)整盤上只有一個擠出孔，該擠出孔在打印過程中一直處于工作狀態(tài)，不會出現(xiàn)在打印過程中出現(xiàn)成型材料冷卻凝固而堵塞第一擠出孔，分布于出口端端壁上的多個第二擠出孔一直與加熱熔融腔處于連通狀態(tài)，可保持殘留其內(nèi)的成型材料為熔融狀態(tài)，在調(diào)整過程中，無需中斷打印過程進行加熱疏通，可連續(xù)進行打印，提高擠出孔有效孔徑的調(diào)整效率，提高整個三維打印過程的效率。
[0014]一個更具體的方案為圓筒的下端口與調(diào)整盤間為密封固定連接。有效地防止熔融狀態(tài)的成型材料從調(diào)整盤與出口端端壁間滲出滴落在三維物體的打印面上，影響打印精度。
[0015]另一個更具體的方案為液化器的加熱腔為一倒T字型結構，加熱腔的上端為成型絲的進口。
[0016]優(yōu)選的方案為調(diào)整盤的厚度為0.1毫米至0.5毫米。由于調(diào)整盤厚度薄，可減少停止打印后殘留其擠出孔內(nèi)的成型材料，甚至無殘留，減少在啟動打印過程中的加熱疏通時間，提高三維打印機的啟動速度。
[0017]為了實現(xiàn)本實用新型另一目的，本實用新型提供的三維打印機包括機架及安裝在機架上的打印頭、載物臺及控制單元；打印頭受控制單元控制地相對載物臺可作三維空間移動；打印頭包括液化器及調(diào)整單元，調(diào)整單元包括調(diào)整盤，調(diào)整盤的盤面的法線沿垂向布置，調(diào)整盤的上盤面緊貼液化器的出口端的端面地設于液化器下方，調(diào)整盤相對液化器可繞垂向軸旋轉；液化器的出口端端壁與調(diào)整盤中的一個上設有一個第一擠出孔，另一個上設有兩個以上的第二擠出孔；每個第二擠出孔的有效孔徑各不相同，且小于等于第一擠出孔的有效孔徑；通過調(diào)整盤相對液化器繞垂向軸的旋轉，第一擠出孔有選擇地與其中一個第二擠出孔對接；與設于出口端端壁上的擠出孔對接的設于調(diào)整盤上的擠出孔的出料口構成打印頭的擠出噴口。
【附圖說明】
[0018]圖1是一種現(xiàn)有三維打印機的結構示意圖；
[0019]圖2是本實用新型三維打印機第一實施例的立體圖；
[0020]圖3是本實用新型打印頭第一實施例略去基體的結構示意圖；
[0021]圖4是本實用新型打印頭第一實施例中液化器的結構示意圖；
[0022]圖5是本實用新型打印頭第一實施例略去基體、送料電機及送料滾輪的結構分解圖；
[0023]圖6是使用本實用新型三維打印機第一實施例進行打印三維物體的第一部分與第二部分的示意圖；
[0024]圖7是使用本實用新型三維打印機第一實施例進行打印三維物體的第一狀態(tài)示意圖；
[0025]圖8是使用本實用新型三維打印機第一實施例進行打印三維物體的第二狀態(tài)示意圖；
[0026]圖9是使用本實用新型三維打印機第一實施例進行打印三維物體的第三狀態(tài)示意圖；
[0027]圖10是使用本實用新型三維打印機第一實施例進行打印三維物體的第四狀態(tài)示意圖；
[0028]圖11是本實用新型打印頭第二實施例略去基體、送料電機、送料滾輪的結構分解圖；
[0029]圖12是本實用新型打印頭第三實施例略去基體的結構示意圖；
[0030]圖13是本實用新型打印頭第四實施例略去基體及調(diào)整電機的結構示意圖；
[0031]圖14是本實用新型打印頭第四實施例略去基體及調(diào)整電機的結構剖視圖；
[0032]圖15是本實用新型打印頭第四實施例中液化器的結構示意圖；
[0033]圖16是本實用新型打印頭第四實施例中調(diào)整盤與圓筒的結構示意圖；
[0034]圖17是本實用新型打印頭第五實施例略去基體及調(diào)整電機的結構剖視圖。
[0035]以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
【具體實施方式】
[0036]本實用新型主要是對三維打印機的打印頭結構進行改進，以提高該三維打印機的打印效率及打印精度，三維打印機的其他部分結構根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品進行設計。
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