CN104589658A - 自动切换式3d打印加工装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

一种自动切换式3D打印加工装置及加工方法。传统的熔融沉积快速成型式3D打印机只有一个打印喷头，这就导致在产品的打印过程中，仅能靠单一的打印喷口来完成产品的打印，制造灵活性相对较差。本发明组成包括：加工转台（1），所述的加工转台安装在转台轴（2）上，所述的转台轴一端与3D打印机的本体连接，所述的加工转台安装有加工装置，所述的加工装置包括3D打印装置、切削装置、抛光装置、吸尘装置。本发明用于3D打印和加工处理。

Description

自动切换式3D打印加工装置及加工方法

技术领域：

本发明涉及一种自动切换式3D打印加工装置及加工方法，可根据加工需求切换不同的加工装置，以获取最佳的3D打印制造效果，适用于3D打印制造领域。

背景技术：

传统的熔融沉积快速成型式3D打印机只有一个打印喷头，这就导致在产品的打印过程中，仅能靠单一的打印喷口来完成产品的打印，制造灵活性相对较差，常常难以保证打印精度和打印速度，就会对产品质量和生产效率产生较大影响。目前，数控加工设备的自动换刀系统已日趋成熟，利用自动换刀系统工件只要完成一次装夹，控制系统便可依照工序需求自动选择和更换刀具，自动改变主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹以及其他辅助功能，仅需一次装夹便可实现多表面、多特征、多工位的连续、高效、高精度加工，所以将自动换刀系统应用在3D打印机上，便会极大提高产品的加工质量和加工效率。

发明内容：

本发明的目的是提供一种自动切换式3D打印加工装置及加工方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种自动切换式3D打印加工装置，其组成包括：加工转台，所述的加工转台安装在转台轴上，所述的转台轴一端与3D打印机的本体连接，所述的加工转台安装有加工装置。

所述的自动切换式3D打印加工装置，所述的加工装置包括3D打印装置、切削装置、抛光装置、吸尘装置，所述的3D打印装置包括打印升降机构，所述的打印升降机构上安装有打印喷头，所述的打印喷头上端安装有熔料进给装置，所述的熔料进给装置上端安装有料斗；所述的切削装置包括切削升降机构，所述的切削升降机构上安装有切削电机，所述的切削电机上安装有切削刀具；所述的抛光装置包括抛光升降机构，所述的抛光升降机构上安装有抛光电机，所述的抛光电机上安装有抛光磨头，所述的抛光磨头采用砂轮；所述的吸尘装置包括吸尘升降机构，所述的吸尘升降机构上安装有吸尘管，所述的吸尘管上端安装有储尘腔，所述的储尘腔上端安装有真空泵。

所述的自动切换式3D打印加工装置，所述的加工装置包括大直径3D打印装置、小直径3D打印装置、平头铣削装置、球头铣削装置，所述的大直径3D打印装置包括大直径打印升降机构，所述的大直径打印升降机构上安装有大直径打印喷头，所述的大直径打印喷头上安装有大直径打印熔料进给装置，所述的大直径打印熔料进给装置上端安装有大直径打印料斗; 所述的小直径3D打印装置包括小直径打印升降机构，所述的小直径打印升降机构上安装有小直径打印喷头，所述的小直径打印喷头上安装有小直径打印熔料进给装置，所述的小直径打印熔料进给装置上端安装有小直径打印料斗;所述的平头铣削装置包括平头铣削升降机构，所述的平头铣削升降机构上安装有平头铣削电机，所述的平头铣削电机上安装有平头铣刀；所述的球头铣削装置包括球头铣削升降机构，所述的球头铣削升降机构上安装有球头铣削电机，所述的球头铣削电机上安装有球头铣刀。

一种利用所述的自动切换式3D打印加工装置的打印方法，该方法包括如下步骤：

如果对某些部位的表面粗糙度要求较高，或是为了去除打印和切削过程中产生的毛刺，则可利用切换至所述的抛光装置，利用所述的抛光装置对产品的表面进行打磨，已获得较好的表面粗糙度；在切削和抛光过程中难免会产生一些切屑和粉尘颗粒，利用吸尘装置，采用负压方式将切削及抛光打磨产生的切屑和粉尘颗粒吸入一个容器中，以保持工作空间内的清洁，一方面可以避免这些加工残留物对加工造成干扰，另一方面可以防止环境污染，各装置均配有相应的升降装置，以便将各装置调整至合适的工作位置。

一种利用所述的自动切换式3D打印加工装置的打印方法，该方法包括如下步骤：

所述的自动切换式3D打印加工装置根据设定好的程序，首先切换至所述的大直径3D打印装置，所述的大直径打印熔料进给装置会将所述的大直径打印料斗内的打印材料进行熔化处理，并以一定压力输送到大直径打印喷头处，此处利用所述的大直径的打印喷头，使得打印层的层高加大，适于快速完成产品的打印工作，利用这一方式可以完成打印产品中结构简单、精度要求不高的部位的打印，同时还可利用这种装置快速实现支撑结构的打印；之后切换至小直径打3D打印装置，同样利用所述的小直径打印熔料进给装置会将所述的小直径打印料斗内的打印材料进行熔化处理，并以一定压力输送到所述的小直径打印喷头处，此处利用所述的小直径打印喷头，使得打印层的层高减小，适于完成精细部位的打印，利用这一方式完成打印产品中结构复杂、精细度高的部位的打印；

对打印产品进行平面类的加工，便可切换至所述的平头铣削装置，利用所述的平头升降机构可以将所述的平头切削电机和所述的平头铣刀调整到一个合适的位置，然后利用所述的平头铣削电机带动所述的平头铣刀，便可完成对3D打印产品的铣削加工，利用这一方法便可发挥铣削加工的优势，消除由打印造成的产品缺陷，弥补打印造成的尺寸精度和形位误差，此外还可利用铣削的方式，加工一些难于打印的部位；若是需要对打印产品进行曲面类的加工，便可切换至所述的球头铣削装置，利用所述的球头铣削升降机构可以将所述的球头铣削电机和所述的球头铣刀调整到一个合适的位置，然后利用所述的球头铣削电机带动所述的球头铣刀，便可完成对3D打印产品曲面的切削加工，利用这一方法同样可以发挥切削加工的优势，对打印出产品的曲面外形进行修整，消除由打印造成的产品缺陷，提高产品的加工质量。

有益效果：

1. 本发明的加工转台能够绕转台轴进行旋转，加工转台带动加工装置进行转动，从而使所需的加工装置进入到相应的工作位置，以此实现各加工装置的切换功能，在使用过程中要根据实际情况，对所需的加工装置的数量、种类、安装位置进行调整，所述的自动切换式3D打印加工装置需要安装在现有的3D打印机上。

本发明打破了传统3D打印仅使用单一打印喷头的固有模式，变一为多，使得3D打印机的打印和加工装置变得多样化，3D打印的功能更加强大，在一个产品的加工过程中，可以根据实际需求切换使用不同直径的打印喷头，能够更好地提高打印速度和打印效果，此外还引入切削加工装置，切换不同的切削加工装置可以弥补打印装置的不足，实现一些仅凭3D打印难以加工的结构，同时再引入抛光和吸尘装置，可以很好的改善产品的表面光洁度，降低加工废屑对环境的污染，保持加工环境的清洁。

附图说明：

附图1是本发明的第一种结构示意图。

附图2是本发明的第二种结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种自动切换式3D打印加工装置，其组成包括：加工转台1，如附图1所示，所述的加工转台安装在转台轴上2，所述的转台轴一端与3D打印机的本体连接，所述的加工转台安装有加工装置；

所述的自动切换式3D打印加工装置，所述的加工装置包括3D打印装置3、切削装置4、抛光装置5、吸尘装置6，所述的3D打印装置包括打印升降机构7，所述的打印升降机构上安装有打印喷头8，所述的打印喷头上端安装有熔料进给装置9，所述的熔料进给装置上端安装有料斗10；所述的切削装置包括切削升降机构11，所述的切削升降机构上安装有切削电机12，所述的切削电机上安装有切削刀具13；所述的抛光装置包括抛光升降机构14，所述的抛光升降机构上安装有抛光电机15，所述的抛光电机上安装有抛光磨头16；所述的吸尘装置包括吸尘升降机构17，所述的吸尘升降机构上安装有吸尘管18，所述的吸尘管上端安装有储尘腔19，所述的储尘腔上端安装有真空泵20。

实施例2：

一种自动切换式3D打印加工装置，其组成包括：加工转台1，如附图2所示，所述的加工转台安装在转台轴2上，所述的转台轴一端与3D打印机的本体连接，所述的加工转台安装有加工装置；

所述的自动切换式3D打印加工装置，所述的加工装置包括大直径3D打印装置21、小直径3D打印装置22、平头铣削装置23、球头铣削装置24，所述的大直径3D打印装置包括大直径打印升降机构25，所述的大直径打印升降机构上安装有大直径打印喷头26，所述的大直径打印喷头上安装有大直径打印熔料进给装置27，所述的大直径打印熔料进给装置上端安装有大直径打印料斗28; 所述的小直径3D打印装置包括小直径打印升降机构29，所述的小直径打印升降机构上安装有小直径打印喷头30，所述的小直径打印喷头上安装有小直径打印熔料进给装置31，所述的小直径打印熔料进给装置上端安装有小直径打印料斗32;所述的平头铣削装置包括平头铣削升降机构33，所述的平头铣削升降机构上安装有平头铣削电机34，所述的平头铣削电机上安装有平头铣刀35；所述的球头铣削装置包括球头铣削升降机构36，所述的球头铣削升降机构上安装有球头铣削电机37，所述的球头铣削电机上安装有球头铣刀38。

实施例3：

根据实施例1所述的一种利用权利要求1-2所述的自动切换式3D打印加工装置的打印方法，该方法包括如下步骤：

如果对某些部位的表面粗糙度要求较高，或是为了去除打印和切削过程中产生的毛刺，则可利用切换至所述的抛光装置，利用所述的抛光装置对产品的表面进行打磨，已获得较好的表面粗糙度；在切削和抛光过程中难免会产生一些切屑和粉尘颗粒，利用吸尘装置，采用负压方式将切削及抛光打磨产生的切屑和粉尘颗粒吸入一个容器中，以保持工作空间内的清洁，一方面可以避免这些加工残留物对加工造成干扰，另一方面可以防止环境污染，各装置均配有相应的升降装置，以便将各装置调整至合适的工作位置。

实施例4：

根据实施例2所述的一种利用权利要求1和3所述的自动切换式3D打印加工装置的打印方法，该方法包括如下步骤：

所述的自动切换式3D打印加工装置根据设定好的程序，首先切换至所述的大直径3D打印装置，所述的大直径打印熔料进给装置会将所述的大直径打印料斗内的打印材料进行熔化处理，并以一定压力输送到大直径打印喷头处，此处利用所述的大直径的打印喷头，使得打印层的层高加大，适于快速完成产品的打印工作，利用这一方式可以完成打印产品中结构简单、精度要求不高的部位的打印，同时还可利用这种装置快速实现支撑结构的打印；之后切换至小直径打3D打印装置，同样利用所述的小直径打印熔料进给装置会将所述的小直径打印料斗内的打印材料进行熔化处理，并以一定压力输送到所述的小直径打印喷头处，此处利用所述的小直径打印喷头，使得打印层的层高减小，适于完成精细部位的打印，利用这一方式完成打印产品中结构复杂、精细度高的部位的打印；

对打印产品进行平面类的加工，便可切换至所述的平头铣削装置，利用所述的平头升降机构可以将所述的平头切削电机和所述的平头铣刀调整到一个合适的位置，然后利用所述的平头铣削电机带动所述的平头铣刀，便可完成对3D打印产品的铣削加工，利用这一方法便可发挥铣削加工的优势，消除由打印造成的产品缺陷，弥补打印造成的尺寸精度和形位误差，此外还可利用铣削的方式，加工一些难于打印的部位；若是需要对打印产品进行曲面类的加工，便可切换至所述的球头铣削装置，利用所述的球头铣削升降机构可以将所述的球头铣削电机和所述的球头铣刀调整到一个合适的位置，然后利用所述的球头铣削电机带动所述的球头铣刀，便可完成对3D打印产品曲面的切削加工，利用这一方法同样可以发挥切削加工的优势，对打印出产品的曲面外形进行修整，消除由打印造成的产品缺陷，提高产品的加工质量。

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的自动切换式3D打印加工装置的打印方法，所述的自动切换式3D打印加工装置由加工装置、加工转台和转台轴组成，加工装置可以是3D打印装置、切削装置、抛光装置和吸尘装置等，各装置的配备可以根据需要进行调整。

实施例6：

根据实施例1或2或3或4或5所述的自动切换式3D打印加工装置的打印方法，每次使用所述的自动切换式3D打印加工装置前用户可根据需求对所述的加工装置的种类和数量进行选装，并在加工过程中的实际需求自动进行切换，进而变单一为多样，不仅使3D打印设备的功能更加丰富，更使得打印出产品的质量和种类产生很大提高，为3D打印技术的广泛应用奠定了基础，替代原3D打印喷头进行使用。

Claims (5)

1.一种自动切换式3D打印加工装置，其组成包括：加工转台，其特征是：所述的加工转台安装在转台轴上，所述的转台轴一端与3D打印机的本体连接，所述的加工转台安装有加工装置，所述的加工装置包括3D打印装置、切削装置、抛光装置、吸尘装置。

2.根据权利要求1所述的自动切换式3D打印加工装置，其特征是：所述的3D打印装置包括打印升降机构，所述的打印升降机构上安装有打印喷头，所述的打印喷头上端安装有熔料进给装置，所述的熔料进给装置上端安装有料斗；所述的切削装置包括切削升降机构，所述的切削升降机构上安装有切削电机，所述的切削电机上安装有切削刀具；所述的抛光装置包括抛光升降机构，所述的抛光升降机构上安装有抛光电机，所述的抛光电机上安装有抛光磨头；所述的吸尘装置包括吸尘升降机构，所述的吸尘升降机构上安装有吸尘管，所述的吸尘管上端安装有储尘腔，所述的储尘腔上端安装有真空泵。

3.根据权利要求1或2所述的自动切换式3D打印加工装置，其特征是：所述的加工装置包括大直径3D打印装置、小直径3D打印装置、平头铣削装置、球头铣削装置，所述的大直径3D打印装置包括大直径打印升降机构，所述的大直径打印升降机构上安装有大直径打印喷头，所述的大直径打印喷头上安装有大直径打印熔料进给装置，所述的大直径打印熔料进给装置上端安装有大直径打印料斗; 所述的小直径3D打印装置包括小直径打印升降机构，所述的小直径打印升降机构上安装有小直径打印喷头，所述的小直径打印喷头上安装有小直径打印熔料进给装置，所述的小直径打印熔料进给装置上端安装有小直径打印料斗;所述的平头铣削装置包括平头铣削升降机构，所述的平头铣削升降机构上安装有平头铣削电机，所述的平头铣削电机上安装有平头铣刀；所述的球头铣削装置包括球头铣削升降机构，所述的球头铣削升降机构上安装有球头铣削电机，所述的球头铣削电机上安装有球头铣刀。

4.一种利用权利要求1-3之一所述的自动切换式3D打印加工装置的打印方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

所述的自动切换式3D打印加工装置根据设定好的程序，首先切换至所述的大直径3D打印装置，所述的大直径打印熔料进给装置会将所述的大直径打印料斗内的打印材料进行熔化处理，并以一定压力输送到大直径打印喷头处，此处利用所述的大直径的打印喷头，便于完成较大层高的打印，适于快速完成产品的打印工作，利用这一方式可以完成打印产品中结构简单、精度要求不高的部位的打印，同时还可利用这种装置快速实现支撑结构的打印；之后切换至小直径打3D打印装置，同样利用所述的小直径打印熔料进给装置会将所述的小直径打印料斗内的打印材料进行熔化处理，并以一定压力输送到所述的小直径打印喷头处，此处利用所述的小直径打印喷头，使得打印层的层高减小，适于完成精细部位的打印，利用这一方式完成打印产品中结构复杂、精细度高的部位的打印；

对打印产品进行平面类的加工，便可切换至所述的平头铣削装置，利用所述的平头升降机构可以将所述的平头切削电机和所述的平头铣刀调整到一个合适的位置，然后利用所述的平头铣削电机带动所述的平头铣刀，便可完成对3D打印产品的铣削加工，利用这一方法便可发挥铣削加工的优势，消除由打印造成的产品缺陷，弥补打印造成的尺寸精度和形位误差，此外还可利用铣削的方式，加工一些难于打印的部位；若是需要对打印产品进行曲面类的加工，便可切换至所述的球头铣削装置，利用所述的球头铣削升降机构可以将所述的球头铣削电机和所述的球头铣刀调整到一个合适的位置，然后利用所述的球头铣削电机带动所述的球头铣刀，便可完成对3D打印产品曲面的切削加工，利用这一方法同样可以发挥切削加工的优势，对打印出产品的曲面外形进行修整，消除由打印造成的产品缺陷，提高产品的加工质量。

5.一种利用权利要求1-2之一所述的自动切换式3D打印加工装置的打印方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

如果对某些部位的表面粗糙度要求较高，或是为了去除打印和切削过程中产生的毛刺，则利用切换至所述的抛光装置，利用所述的抛光装置对产品的表面进行打磨，已获得较好的表面粗糙度；在切削和抛光过程中难免会产生一些切屑和粉尘颗粒，利用吸尘装置，采用负压方式将切削及抛光打磨产生的切屑和粉尘颗粒吸入一个容器中，以保持工作空间内的清洁，一方面可以避免这些加工残留物对加工造成干扰，另一方面可以防止环境污染，各装置均配有相应的升降装置，以便将各装置调整至合适的工作位置。