CN104786493A - 一种用于3d打印成型机的旋转喷嘴工作模式及组件 - Google Patents
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Abstract
一种用于3D打印成型机的旋转喷嘴工作模式及组件属于机械领域，引入4种旋转喷嘴工作模式：A内圆工作模式、B外圆工作模式、C抹平顶部模式及D去抹平工作模式解决3D打印喷嘴在曲线路径下，单一平动所带来的供料的几何扭转，由于熔融状态的原料也存在一定的张力及粘滞力，造成小直径孔、小直径柱等大曲率细部的无法高质量完成；另一方面；在喷嘴附近增加1个突起结构来进一步抹平表面，使所成型的物件表面光滑；具有构造简单、运行可靠、完成传统技术所完成不了的结构细部及表面光滑度。
Description
本发明属于机械领域，确切的讲是通过电机或液压器件驱动进行轴向旋转的3D打印成型机的旋转喷嘴工作方法及组件。
本发明目的：
为解决3D打印喷嘴在曲线路径下，单一平动所带来的供料的几何扭转，由于熔融状态的原料也存在一定的张力及粘滞力，当执行一个平动圆周运动时，平动1周，会使得熔融的物料也扭转1周：即360度；对于较大的曲线(相对较大的曲率半径的曲线)，扭转被较长的熔融物料分担，应变不会过大，不会造成足以破坏物料走向的力，而小周长情况就不同了，应变的过大会造成小直径孔、小直径柱等大曲率细部的无法高质量完成；另一方面；在喷嘴附近增加1个突起结构来进一步抹平表面，使所成型的物件表面光滑。
本发明特点：
构造简单、运行可靠、完成传统技术所完成不了的结构细部及表面光滑度；并引入多种模式。
技术关键为：
由于一般该类3D打印机而言3维运动完成方式：旋转喷嘴供料组件，随着物料台的垂直升降而升降，一般打印机的待成型物件所放置的平台可以水平方向2维运动。
在现有技术及工作的基本构架的基础上；引入4种旋转喷嘴工作模式：A内圆工作模式、B外圆工作模式、C抹平顶部模式及D去抹平工作模式。
通过转动旋转喷嘴及垂直移动整个旋转喷嘴供料组件，来完成整个工作的。该旋转喷嘴供料组件结构上采取旋转喷嘴的步进电机驱动方式，及加装了活动喷嘴瓦匠抹板。
液压的驱动也是一种选择，传动可以是皮带、齿条及链条等方式。
具体详见图示说明部分。
以下结合附图就较佳实施例对本发明作进一步说明：
图14种基本喷头工作模式示意图
图2打印成型机的旋转喷嘴供料组件基本结构示意图
图示说明：
(1)步进电机
(2)电机轴
(3)电机齿轮
(4)活动喷嘴咀部
(5)活动喷嘴根部
(6)活动喷嘴瓦匠抹板
(7)活动喷嘴齿轮
(8)料丝
(9)料丝高温腔部分
(10)料丝熔融细丝
(11)、(12)电缆
(13)送料器组件
(14)加温控温组件
(15)喷嘴内衬
(16)、(17)、(18)固定支架
(20)内圆加工件
(21)喷嘴运动方向
(22)活动喷嘴咀部面
(23)活动喷嘴瓦匠抹板
(24)活动喷嘴自转方向
(25)活动喷嘴
(26)外圆加工件
(27)喷嘴运动方向
(28)活动喷嘴咀部面
(29)活动喷嘴
(30)活动喷嘴自转方向
(31)活动喷嘴瓦匠抹板
(32)大间距下的活动喷嘴咀部面
如图1所示：
本供料组件共有4种工作模式：A内圆工作模式、B外圆工作模式、C抹平顶部模式及D去抹平工作模式。
A内圆工作模式：能一次性完成堆料及抹平内圆壁功能，(25)为活动喷嘴，(22)为活动喷嘴咀部面，(20)为内圆加工件，当喷嘴运动方向(21)沿着一定的曲线运动时，图中所画出的是圆周运动，相当于公转；活动喷嘴瓦匠抹板(23)与内圆加工件(20)的侧面外切，而活动喷嘴自转方向(24)与公转方向相同；这样能始终保持活动喷嘴瓦匠抹板(23)与内圆加工件(20)的侧面外切的持续性；由于活动喷嘴瓦匠抹板(23)也带有温度，能有效的刮平成型物件的切片的侧面，由于同方向的自转将抵消公转所带来的对喷出物料的扭转的几何变形量；同时也起到了折湾作用，使对小曲率的细部的喷丝规整滑顺，良好的微柱。
此种情况适合于成型物件处理边围。
B外圆工作模式：小圆情况下不易一次性完成堆料及抹平外圆壁功能对于，按D方式堆料后的抹平外圆壁功能；(29)为活动喷嘴，(28)为活动喷嘴咀部面，(26)为外圆加工件，当喷嘴运动方向(27)沿着一定的曲线运动时，图中所画出的是圆周运动，相当于公转；活动喷嘴瓦匠抹板(31)与外圆加工件(26)的侧面内切，而活动喷嘴自转方向(30)与公转方向相反；这样能始终保持活动喷嘴瓦匠抹板(31)与外圆加工件(26)的侧面内切的持续性；由于活动喷嘴瓦匠抹板(31)也带有温度，能有效的刮平成型物件的切片的侧面，由于不同方向的自转将抵消公转所带来的对喷出物料的扭转的几何变形量；同时也起到了折湾作用，使对小曲率的细部的喷丝规整滑顺，良好的微孔。
由于几何运动学关系：对于小孔情形，处理内壁的表面与内壁成型有时要分成2步完成，边界成型堆料时，活动喷嘴瓦匠抹板升高并脱离接触物件；当堆料完成后再下降活动喷嘴瓦匠抹板完成抹平内圆。
此种情况适合于成型物件处理边围。
C抹平顶部模式：活动喷嘴瓦匠抹板处于运行方向的反侧，相对于A、B情况，本供料组件将略微上升一定高度，使之与成型件的间隙略大些，更适合于完成成型件的完成时的封顶，平滑顶面(该类3D打印，待成型物件在供料组件的下方，重力发生作用，喷嘴熔融物料在重力作用下，下落)。
此种情况适合于成型物件封顶。
D去抹平工作模式：(32)为大间距下的活动喷嘴咀部面，由于供料组件较情况C更微上升一定高度，活动喷嘴瓦匠抹板处于与成型物件顶面脱离接触状态，喷嘴运动的自转仍将保留；自转方向与瞬时的方向相同。
此种情况适合于成型物件处理表面积内部实体部分。
对于A、B情况：当停止供料时，就是指抹平切片外型线状表面功能，当略微旋转喷嘴，活动喷嘴瓦匠抹板距切片外型线状表面的距离可以微小调整；整修细部形状。
如图2所示：
当通过电缆(11)控制步进电机(1)，可以使电机轴(2)带动电机齿轮(3)转动；因而驱动活动喷嘴齿轮(7)也转动。喷嘴内衬(15)与固定支架(16)、(17)、(18)刚性连接，起到支撑活动喷嘴的作用，使得活动喷嘴只能轴向转动(轴向：供料方向)。
活动喷嘴是一个整体；包括：活动喷嘴咀部(4)、活动喷嘴齿轮(7)、活动喷嘴根部(5)及活动喷嘴瓦匠抹板(6)。
料丝(8)由送料器组件(13)送料，(9)为料丝高温腔部分，(10)为料丝熔融细丝。
电缆(12)控制加温控温组件(14)升温并温控。
当活动喷嘴整体轴向转动时，活动喷嘴瓦匠抹板跟随转动，所供物料跟随扭转。
Claims (6)
1.一种用于3D打印成型机的旋转喷嘴工作模式；完成该工作所需要的部件包括硬件部分及软件部分：硬件主要有；电缆(11)及控制步进电机(1)或液压控制及驱动构件、电机齿轮(3)及活动喷嘴齿轮(7)或皮带、齿条及链条，喷嘴内衬(15)、固定支架；活动喷嘴是一个整体包括：活动喷嘴咀部(4)、活动喷嘴齿轮(7)、活动喷嘴根部(5)及活动喷嘴瓦匠抹板(6)；料丝(8)由送料器组件(13)送料，(9)为料丝高温腔部分，(10)为料丝熔融细丝；电缆(12)控制加温控温组件(14)升温并温控；当活动喷嘴整体轴向转动时，活动喷嘴瓦匠抹板跟随转动，所供物料跟随扭转；软件部分就是完成上述简单动作的驱动程序；其特征就在于：引入4种旋转喷嘴工作模式：A内圆工作模式、B外圆工作模式、C抹平顶部模式及D去抹平工作模式；对于A、B情况：当停止供料时，就是指抹平切片外型线状表面功能，当略微旋转喷嘴，活动喷嘴瓦匠抹板距切片外型线状表面的距离可以微小调整；整修细部形状。
2.如权利要求1 3D打印成型机的旋转喷嘴工作模式所述的A内圆工作模式；其特征就在于：能一次性完成堆料及抹平内圆壁功能，(25)为活动喷嘴，(22)为活动喷嘴咀部面，(20)为内圆加工件，当喷嘴运动方向(21)沿着一定的曲线运动时，图中所画出的是圆周运动，相当于公转；活动喷嘴瓦匠抹板(23)与内圆加工件(20)的侧面外切，而活动喷嘴自转方向(24)与公转方向相同；这样能始终保持活动喷嘴瓦匠抹板(23)与内圆加工件(20)的侧面外切的持续性；由于活动喷嘴瓦匠抹板(23)也带有温度，能有效的刮平成型物件的切片的侧面，由于同方向的自转将抵消公转所带来的对喷出物料的扭转的几何变形量；同时也起到了折湾作用，使对小曲率的细部的喷丝规整滑顺，良好的微柱；此种情况适合于成型物件处理边围；软件部分就是完成上述简单动作的驱动程序。
3.如权利要求1 3D打印成型机的旋转喷嘴工作模式所述的B外圆工作模式；其特征就在于：小圆情况下不易一次性完成堆料及抹平外圆壁功能对于，按D方式堆料后的抹平外圆壁功能；(29)为活动喷嘴，(28)为活动喷嘴咀部面，(26)为外圆加工件，当喷嘴运动方向(27)沿着一定的曲线运动时，图中所画出的是圆周运动，相当于公转；活动喷嘴瓦匠抹板(31)与外圆加工件(26)的侧面内切，而活动喷嘴自转方向(30)与公转方向相反；这样能始终保持活动喷嘴瓦匠抹板(31)与外圆加工件(26)的侧面内切的持续性；由于活动喷嘴瓦匠抹板(31)也带有温度，能有效的刮平成型物件的切片的侧面，由于不同方向的自转将抵消公转所带来的对喷出物料的扭转的几何变形量；同时也起到了折湾作用，使对小曲率的细部的喷丝规整滑顺，良好的微孔；由于几何运动学关系：对于小孔情形，处理内壁的表面与内壁成型有时要分成2步完成，边界成型堆料时，活动喷嘴瓦匠抹板升高并脱离接触物件；当堆料完成后再下降活动喷嘴瓦匠抹板完成抹平内圆；此种情况适合于成型物件处理边围；软件部分就是完成上述简单动作的驱动程序。
4.如权利要求1 3D打印成型机的旋转喷嘴工作模式所述的C抹平顶部模式；其特征就在于：活动喷嘴瓦匠抹板处于运行方向的反侧，相对于A、B情况，本供料组件将略微上升一定高度，使之与成型件的间隙略大些，更适合于完成成型件的完成时的封顶，平滑顶面：该类3D打印，待成型物件在供料组件的下方，重力发生作用，喷嘴熔融物料在重力作用下，下落；此种情况适合于成型物件封顶；软件部分就是完成上述简单动作的驱动程序。
5.如权利要求1 3D打印成型机的旋转喷嘴工作模式所述的D去抹平工作模式其特征就在于：(32)为大间距下的活动喷嘴咀部面，由于供料组件较情况C更微上升一定高度，活动喷嘴瓦匠抹板处于与成型物件顶面脱离接触状态，喷嘴运动的自转仍将保留；自转方向与瞬时的方向相同；此种情况适合于成型物件处理表面积内部实体部分；软件部分就是完成上述简单动作的驱动程序。
6.一种用于3D打印成型机的旋转喷嘴工作模式组件：完成该工作所需要的部件包括硬件部分及软件部分：硬件主要有；电缆(11)及控制步进电机(1)或液压控制及驱动构件、电机齿轮(3)及活动喷嘴齿轮(7)或皮带、齿条及链条，喷嘴内衬(15)、固定支架；活动喷嘴是一个整体包括：活动喷嘴咀部(4)、活动喷嘴齿轮(7)、活动喷嘴根部(5)及活动喷嘴瓦匠抹板(6)；料丝(8)由送料器组件(13)送料，(9)为料丝高温腔部分，(10)为料丝熔融细丝；电缆(12)控制加温控温组件(14)升温并温控；当活动喷嘴整体轴向转动时，活动喷嘴瓦匠抹板跟随转动，所供物料跟随扭转；软件部分就是完成上述简单动作的驱动程序；基本运动特点：当通过电缆(11)控制步进电机(1)，可以使电机轴(2)带动电机齿轮(3)转动；因而驱动活动喷嘴齿轮(7)也转动。喷嘴内衬(15)与固定支架(16)、(17)、(18)刚性连接，起到支撑活动喷嘴的作用，使得活动喷嘴只能轴向转动；活动喷嘴是一个整体；包括：活动喷嘴咀部(4)、活动喷嘴齿轮(7)、活动喷嘴根部(5)及活动喷嘴瓦匠抹板(6)；料丝(8)由送料器组件(13)送料，(9)为料丝高温腔部分，(10)为料丝熔融细丝；电缆(12)控制加温控温组件(14)升温并温控；当活动喷嘴整体轴向转动时，活动喷嘴瓦匠抹板跟随转动，所供物料跟随扭转；对于一般3D打印机而言3维运动完成方式：旋转喷嘴供料组件，随着物料台的垂直升降而升降，一般打印机的待成型物件所放置的平台可以水平方向2维运动；其特征就在于：引入4种旋转喷嘴工作模式：A内圆工作模式、B外圆工作模式、C抹平顶部模式及D去抹平工作模式；使用了3D打印成型机的旋转喷嘴工作模式组件。
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2015
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