CN106863818A - 一种fdm快速成型机线材激光熔接方法 - Google Patents

Abstract

一种FDM快速成型机线材激光熔接方法，利用激光束对两根线材的端头加热，借助加压机构将两个端头挤压在一起以促其熔合，最终得到一根加长的线材，采用激光进行线材熔接，加热环境洁净，接头强度高；既可在打印产品时用于线材的续接，也可用于剩余线材料头的熔接；线材对接熔合部位的直径与线材直径相差微小，熔接后不需要修整即可直接使用；采用橡胶压垫结构，适用于不同直径线材的熔接；可有效控制熔接部位的加热温度，以避免温度过高烧焦材料。

Description

一种FDM快速成型机线材激光熔接方法

技术领域

本发明属于3D打印机技术领域，具体涉及一种FDM快速成型机线材激光熔接方法。

背景技术

FDM型3D打印机以热熔性线状材料为原料，设备简单、易于操作、打印速度快、原材料利用率高、易于打印形状复杂的零件，因此得到广泛应用。

FDM型3D打印机工作时，热塑性线材由供丝机构送至热熔喷头，加热熔化成半液态，然后被从喷嘴挤压出来，在计算机的控制下，根据产品的截面轮廓信息，有选择性的涂覆在工作台上，一层截面打印完成后工作台下降一定的高度，再进行下一层的熔覆，循环累加，最终形成产品的3D模型。

FDM型3D打印机所采用的线材，在大多数情况下是缠绕在专用线盘上的，显然每一个线盘所能够缠绕的单根线材长度是有限的。而在构建大型产品时，线材若不能及时接续就会导致打印失败。同时，打印任务完成后会余留下一些线材，这些线材可能因为不足以完成新的打印任务而无法及时使用，造成闲置与浪费。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种FDM快速成型机线材激光熔接方法，利用激光束对两根线材的端头加热，借助加压机构将两个端头挤压在一起以促其熔合，最终得到一根加长的线材，用于满足3D打印的需要。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种FDM快速成型机线材激光熔接方法，包括以下步骤：

1）选取与熔接线材直径相对应的激光熔接装置；将第一熔接半轴安装在第二线材压板组件上；将第二熔接半轴安装在第二线槽底座上；

2）分别切割压合端线材和固定端线材的熔接端面，使其与线材轴线垂直；

3）用酒精清洗压合端线材和固定端线材的熔接部位；

4）将固定端线材放置在第二熔接半轴的半圆中心孔和第二线槽底座的V型放线槽内，并确保固定端线材的端面在两条位置线所标识的对接区域；

5）将第二锁紧快卸装置绕着第二悬挂组件的轴线转动到第二线材压板组件的上方，旋紧第二锁紧螺母，使得第二线材压板组件被压合并锁紧在第二线槽底座上，以便将固定端线材固定在激光熔接装置的中心孔和第二线槽底座的V型放线槽内；

6）将压合端线材放置在第一线槽底座的V型放线槽内，然后将压合端线材的端头插入激光熔接装置的中心孔，确保在两条位置线所标识的对接区域内压合端线材的端面与固定端线材的端面实现对接；

7）将第一锁紧快卸装置绕着第一悬挂组件的轴线转动到第一线材压板组件的上方，旋紧第一锁紧螺母，使得第一线材压板组件被压合并锁紧在第一线槽底座上，以便将压合端线材固定在激光熔接装置的中心孔和第一线槽底座的V型放线槽内；

8）旋紧第一导向螺杆压缩第一压簧，旋紧第二导向螺杆压缩第二压簧，以便提供弹力推动第一线槽底座在4个导向压板组件的约束下，沿着平台向第二线槽底座水平移动，使得压合端线材的端面在激光熔接装置内与固定端线材的端面以一定的压力压合在一起；

9）启动控制装置；

10）在控制装置上，设置与压合端线材和固定端线材相对应的熔接温度参数值；当压合端线材和固定端线材的材料为ABS时，熔接温度参数值设置为240℃；当压合端线材和固定端线材的材料为PLA时，熔接温度参数值设置为210℃；

11）在控制装置上，设置与熔接温度参数值相对应的激光束能量密度参数值；

12）控制装置利用第一电源与控制信号线束启动二氧化碳激光发生装置，利用第二电源与控制信号线束启动非接触式温度传感器；

13）控制装置发出驱动控制信号；二氧化碳激光发生器在驱动控制信号的作用下绕着立柱的轴线旋转90°，从位置A转动到位置B；

14）控制装置发出激光束生成信号；二氧化碳激光发生器依据控制装置上设置的激光束能量密度参数值产生激光束；激光束透过玻璃材料制成的第一熔接半轴，照射在压合端线材和固定端线材的两个端面的对接处；在激光束提供的能量的作用下，压合端线材和固定端线材在对接端面处的材料开始熔化；在第一压簧和第二压簧所提供的弹力的作用下，压合端线材的端面在激光熔接装置内与固定端线材的端面在熔合的过程中始终以一定的压力压合在一起，促使二者充分熔合，以确保熔接质量；

15）非接触式温度传感器实时采集激光熔接装置内压合端线材和固定端线材熔接部位的加热温度信息，并将其利用第二电源与控制信号线束传递给控制装置；当激光熔接装置内的加热温度达到在控制装置上设置的熔接温度参数值时，控制装置通过第一电源与控制信号线束给二氧化碳激光发生器发出关机信号；

16）非接触式温度传感器继续采集激光熔接装置内压合端线材和固定端线材熔接部位的加热温度信息；当熔接部位的温度降至室温时，控制装置通过第二电源与控制信号线束停止非接触式温度传感器的温度信息采集工作；

17）控制装置发出驱动控制信号；二氧化碳激光发生器在驱动控制信号的作用下绕着立柱的轴线旋转90°，从位置B转动到位置A；

18）松开第一锁紧螺母和第二锁紧螺母，将第一锁紧螺杆和第二锁紧螺杆分别绕着第一悬挂组件和第二悬挂组件的轴线转动并放置到平台上；

19）将第一线材压板组件和第二线材压板组件分别绕着第一回转轴组件和第二回转轴组件的轴线转动打开；

20）从第一线槽底座和第二线槽底座的V型放线槽内将由压合端线材和固定端线材熔接成一根的线材取出；

21）线材激光熔接工作结束。

适用于该方法的装置为：包括第一线槽底座、第二线槽底座、第一线材压板组件、第二线材压板组件、第一锁紧快卸装置、第二锁紧快卸装置、激光熔接装置、第一导向加压组件、第二导向加压组件、平台、4个导向压板组件、压合端线材、固定端线材、二氧化碳激光发生装置、4个螺栓组件、控制装置、第一回转轴组件、第二回转轴组件和温度传感装置。其中，第一线槽底座和第二线槽底座上分别有V型放线槽；第一线材压板组件包括第一线材压板和第一橡胶压垫；第二线材压板组件包括第二线材压板和第二橡胶压垫；第一快卸锁紧装置包括第一锁紧螺杆、第一锁紧螺母、第一锁紧垫圈和第一悬挂组件；第二锁紧快卸装置包括第二锁紧螺杆、第二锁紧螺母、第二锁紧垫圈和第二悬挂组件；激光熔接装置包括第一熔接半轴和第二熔接半轴；第一导向加压组件包括第一导向螺杆、第一压簧垫片和第一压簧；第二导向加压组件包括第二导向螺杆、第二压簧垫片和第二压簧；二氧化碳激光发生装置包括立柱、二氧化碳激光发生器、激光束和第一电源与控制信号线束；温度传感装置包括非接触式温度传感器和第二电源与控制信号线束。

所述的平台上安装有第一线槽底座、第二线槽底座、4个导向压板组件、二氧化碳激光发生装置、螺栓组件、控制装置和温度传感装置；第二线槽底座通过螺栓组件固定在平台上；第一线槽底座在4个导向压板组件的约束下，可沿着平台向第二线槽底座水平移动。

所述的第一线槽底座上有V型放线槽，用于放置压合端线材。

所述的第二线槽底座上有V型放线槽，用于放置固定端线材。

所述的第一线材压板组件利用第一回转轴组件安装在第一线槽底座上，并可绕着第一回转轴组件的轴线转动；第一橡胶压垫具有一定的塑性，可用于固定不同直径的线材。

所述的第二线材压板组件利用第二回转轴组件安装在第二线槽底座上，并可绕着第二回转轴组件的轴线转动；第二橡胶压垫具有一定的塑性，可用于固定不同直径的线材。

所述的第一锁紧快卸装置利用第一悬挂组件安装在第一线槽底座上，并可绕着第一悬挂组件的轴线转动；第一锁紧快卸装置可将第一线材压板组件压合在第一线槽底座上并锁紧，以便将压合端线材固定在第一线槽底座的V型放线槽内；当压合端线材和固定端线材熔接完后，可松开第一锁紧螺母，将第一锁紧螺杆绕着第一悬挂组件的轴线转动放下，使得第一线材压板组件能够绕着第一回转轴组件转动打开，以便从第一线槽底座的V型放线槽内取出熔接在一起的线材。

所述的第二锁紧快卸装置利用第二悬挂组件安装在第二线槽底座上，并可绕着第二悬挂组件的轴线转动；第二锁紧快卸装置可将第二线材压板组件压合在第二线槽底座上并锁紧，以便将固定端线材固定在第二线槽底座的V型放线槽内；当固定端线材和压合端线材熔接完后，可松开第二锁紧螺母，将第二锁紧螺杆绕着第二悬挂组件的轴线转动放下，使得第二线材压板组件能够绕着第二回转轴组件转动打开，以便从第二线槽底座的V型放线槽内取出熔接在一起的线材。

所述的激光熔接装置由玻璃材料制成，可使二氧化碳激光发生装置产生的10.6μm波长的红外线激光束以较小的能量损失透过；第一熔接半轴安装在第二线材压板组件上；第二熔接半轴安装在第二线槽底座上，其上刻有两条位置线，用以标识压合端线材和固定端线材的对接区域；当第二线材压板组件在第二锁紧快卸装置的作用下压合在第二线槽底座上并锁紧后，第一熔接半轴和第二熔接半轴合成一个圆柱体，并在圆柱体轴线处围成一个与压合端线材和固定端线材的直径尺寸形成小间隙配合的中心孔；压合端线材和固定端线材分别从激光熔接装置的两端穿入由第一熔接半轴和第二熔接半轴围成的中心孔，并在中心孔的中部对应于两条位置线所标识的对接区域实现对接；在第一导向加压组件和第二导向加压组件的共同作用下，压合端线材和固定端线材对接的两个端面紧紧压合在一起，在二氧化碳激光发生装置产生的激光束的作用下实现熔接；FDM型3D打印机所使用的线材，其直径常见的有1.75mm和3.00mm，因此设计、制备两种型号的激光熔接装置，分别用于1.75mm和3.00mm线材的熔接。

所述的第一导向加压组件的第一导向螺杆，以小间隙配合的形式穿过第一线槽底座的通孔，以螺纹连接的方式安装在第二线槽底座上；同样的，第二导向加压组件的第二导向螺杆，以小间隙配合的形式穿过第一线槽底座的通孔，以螺纹连接的方式安装在第二线槽底座上；旋转第一导向螺杆和第二导向螺杆，调整第一压簧和第二压簧的压缩量，驱使第一线材底座在4个导向压板组件的约束下，沿着平台向第二线槽底座水平移动，使得压合端线材的端面在激光熔接装置内与固定端线材的端面以一定的压力压合在一起。

所述的压合端线材和固定端线材是由材料PLA、ABS制成的直径为1.75mm、3.00mm的相同材料、相同直径的线材。

所述的二氧化碳激光发生装置利用第一电源与控制信号线束从控制装置获取电能和控制信号；在控制装置发出的控制信号的作用下，二氧化碳激光发生器可绕着立柱的轴线旋转90°，以避免当第二线材压板组件绕着第二回转轴组件旋转打开时，造成激光熔接装置的第一熔接半轴与二氧化碳激光发生器发生碰撞。

所述的温度传感装置用于采集激光熔接装置内压合端线材和固定端线材的熔接温度信息，并将其利用第二电源与控制信号线束传递给控制装置；温度传感装置还通过第二电源与控制信号线束从控制装置获取电能。

所述的控制装置可设置激光束能量密度参数值，并通过第一电源与控制信号线束调节二氧化碳激光发生装置的激光束的能量密度值，以适应不同材料、不同直径线材的熔接需要；控制装置可设置熔接温度参数值，并利用温度传感装置采集激光熔接装置中压合端线材和固定端线材熔接部位的加热温度，当加热温度达到设置的熔接温度参数值时，通过第一电源与控制信号线束给二氧化碳激光发生装置发出关机信号。

本发明的有益效果是：

本方法采用激光进行线材熔接，加热环境洁净，接头强度高；既可在打印产品时用于线材的续接，也可用于剩余线材料头的熔接；线材对接熔合部位的直径与线材直径相差微小，熔接后不需要修整即可直接使用；采用橡胶压垫结构，适用于不同直径线材的熔接；可有效控制熔接部位的加热温度，以避免温度过高烧焦材料。

附图说明

图1为本发明的结构示意框图。

其中，1为第一线槽底座；2为第二线槽底座；3为第一线材压板组件；31为第一线材压板；32为第一橡胶压垫；4为第二线材压板组件；41为第二线材压板；42为第二橡胶压垫；5为第一快卸锁紧装置；51为第一锁紧螺杆；52为第一锁紧螺母；53为第一锁紧垫圈；54为第一悬挂组件；6为第二锁紧快卸装置；61为第二锁紧螺杆；62为第二锁紧螺母；63为第二锁紧垫圈；64为第二悬挂组件；7为激光熔接装置；71为第一熔接半轴；72为第二熔接半轴；8为第一导向加压组件；81为第一导向螺杆；82为第一压簧垫片；83为第一压簧；9为第二导向加压组件；91为第二导向螺杆；92为第二压簧垫片；93为第二压簧；100为平台；110为导向压板；120为压合端线材；130为固定端线材；140为二氧化碳激光发生装置；141为立柱；142为二氧化碳激光发生器；143为激光束；144为第一电源与控制信号线束；150为螺栓组件；160为控制装置；170为第一回转轴组件；180为第二回转轴组件；190为温度传感装置；191为非接触式温度传感器；192为第二电源与控制信号线束。

具体实施方式

下面通过附图对本发明进一步叙述。

如图1所示，一种FDM快速成型机线材激光熔接方法，包括以下步骤：1）选取与熔接线材直径相对应的激光熔接装置；将第一熔接半轴安装在第二线材压板组件上；将第二熔接半轴安装在第二线槽底座上；

2）分别切割压合端线材和固定端线材的熔接端面，使其与线材轴线垂直；

3）用酒精清洗压合端线材和固定端线材的熔接部位；

4）将固定端线材放置在第二熔接半轴的半圆中心孔和第二线槽底座的V型放线槽内，并确保固定端线材的端面在两条位置线所标识的对接区域；

5）将第二锁紧快卸装置绕着第二悬挂组件的轴线转动到第二线材压板组件的上方，旋紧第二锁紧螺母，使得第二线材压板组件被压合并锁紧在第二线槽底座上，以便将固定端线材固定在激光熔接装置的中心孔和第二线槽底座的V型放线槽内；

6）将压合端线材放置在第一线槽底座的V型放线槽内，然后将压合端线材的端头插入激光熔接装置的中心孔，确保在两条位置线所标识的对接区域内压合端线材的端面与固定端线材的端面实现对接；

7）将第一锁紧快卸装置绕着第一悬挂组件的轴线转动到第一线材压板组件的上方，旋紧第一锁紧螺母，使得第一线材压板组件被压合并锁紧在第一线槽底座上，以便将压合端线材固定在激光熔接装置的中心孔和第一线槽底座的V型放线槽内；

8）旋紧第一导向螺杆压缩第一压簧，旋紧第二导向螺杆压缩第二压簧，以便提供弹力推动第一线槽底座在4个导向压板组件的约束下，沿着平台向第二线槽底座水平移动，使得压合端线材的端面在激光熔接装置内与固定端线材的端面以一定的压力压合在一起；

9）启动控制装置；

10）在控制装置上，设置与压合端线材和固定端线材相对应的熔接温度参数值；当压合端线材和固定端线材的材料为ABS时，熔接温度参数值设置为240℃；当压合端线材和固定端线材的材料为PLA时，熔接温度参数值设置为210℃；

11）在控制装置上，设置与熔接温度参数值相对应的激光束能量密度参数值；

12）控制装置利用第一电源与控制信号线束启动二氧化碳激光发生装置，利用第二电源与控制信号线束启动非接触式温度传感器；

13）控制装置发出驱动控制信号；二氧化碳激光发生器在驱动控制信号的作用下绕着立柱的轴线旋转90°，从位置A转动到位置B；

14）控制装置发出激光束生成信号；二氧化碳激光发生器依据控制装置上设置的激光束能量密度参数值产生激光束；激光束透过玻璃材料制成的第一熔接半轴，照射在压合端线材和固定端线材的两个端面的对接处；在激光束提供的能量的作用下，压合端线材和固定端线材在对接端面处的材料开始熔化；在第一压簧和第二压簧所提供的弹力的作用下，压合端线材的端面在激光熔接装置内与固定端线材的端面在熔合的过程中始终以一定的压力压合在一起，促使二者充分熔合，以确保熔接质量；

15）非接触式温度传感器实时采集激光熔接装置内压合端线材和固定端线材熔接部位的加热温度信息，并将其利用第二电源与控制信号线束传递给控制装置；当激光熔接装置内的加热温度达到在控制装置上设置的熔接温度参数值时，控制装置通过第一电源与控制信号线束给二氧化碳激光发生器发出关机信号；

16）非接触式温度传感器继续采集激光熔接装置内压合端线材和固定端线材熔接部位的加热温度信息；当熔接部位的温度降至室温时，控制装置通过第二电源与控制信号线束停止非接触式温度传感器的温度信息采集工作；

17）控制装置发出驱动控制信号；二氧化碳激光发生器在驱动控制信号的作用下绕着立柱的轴线旋转90°，从位置B转动到位置A；

18）松开第一锁紧螺母和第二锁紧螺母，将第一锁紧螺杆和第二锁紧螺杆分别绕着第一悬挂组件和第二悬挂组件的轴线转动并放置到平台上；

19）将第一线材压板组件和第二线材压板组件分别绕着第一回转轴组件和第二回转轴组件的轴线转动打开；

20）从第一线槽底座和第二线槽底座的V型放线槽内将由压合端线材和固定端线材熔接成一根的线材取出；

21）线材激光熔接工作结束。

适用于该方法的装置为：包括第一线槽底座1、第二线槽底座2、第一线材压板组件3、第二线材压板组件4、第一锁紧快卸装置5、第二锁紧快卸装置6、激光熔接装置7、第一导向加压组件8、第二导向加压组件9、平台100、4个导向压板组件110、压合端线材120、固定端线材130、二氧化碳激光发生装置140、4个螺栓组件150、控制装置160、第一回转轴组件170、第二回转轴组件180和温度传感装置190。其中，第一线槽底座1和第二线槽底座2上分别有V型放线槽；第一线材压板组件3包括第一线材压板31和第一橡胶压垫32；第二线材压板组件4包括第二线材压板41和第二橡胶压垫42；第一快卸锁紧装置50包括第一锁紧螺杆51、第一锁紧螺母52、第一锁紧垫圈53和第一悬挂组件54；第二锁紧快卸装置6包括第二锁紧螺杆61、第二锁紧螺母62、第二锁紧垫圈63和第二悬挂组件64；激光熔接装置7包括第一熔接半轴71和第二熔接半轴72；第一导向加压组件8包括第一导向螺杆81、第一压簧垫片82和第一压簧83；第二导向加压组件9包括第二导向螺杆91、第二压簧垫片92和第二压簧93；二氧化碳激光发生装置140包括立柱141、二氧化碳激光发生器142、激光束143和第一电源与控制信号线束144；温度传感装置190包括非接触式温度传感器191和第二电源与控制信号线束192。

所述的平台100上安装有第一线槽底座1、第二线槽底座2、4个导向压板组件110、二氧化碳激光发生装置140、螺栓组件150、控制装置160和温度传感装置190；第二线槽底座2通过螺栓组件150固定在平台100上；第一线槽底座1在4个导向压板组件110的约束下，可沿着平台100向第二线槽底座2水平移动。

所述的第一线槽底座1上有V型放线槽，用于放置压合端线材120。

所述的第二线槽底座2上有V型放线槽，用于放置固定端线材130。

所述的第一线材压板组件3利用第一回转轴组件170安装在第一线槽底座1上，并可绕着第一回转轴组件170的轴线转动；第一橡胶压垫32具有一定的塑性，可用于固定不同直径的线材。

所述的第二线材压板组件4利用第二回转轴组件180安装在第二线槽底座2上，并可绕着第二回转轴组件180的轴线转动；第二橡胶压垫42具有一定的塑性，可用于固定不同直径的线材。

所述的第一锁紧快卸装置5利用第一悬挂组件54安装在第一线槽底座1上，并可绕着第一悬挂组件54的轴线转动；第一锁紧快卸装置5可将第一线材压板组件3压合在第一线槽底座1上并锁紧，以便将压合端线材120固定在第一线槽底座1的V型放线槽内；当压合端线材120和固定端线材130熔接完后，可松开第一锁紧螺母52，将第一锁紧螺杆51绕着第一悬挂组件54的轴线转动放下，使得第一线材压板组件3能够绕着第一回转轴组件170转动打开，以便从第一线槽底座1的V型放线槽内取出熔接在一起的线材。

所述的第二锁紧快卸装置6利用第二悬挂组件64安装在第二线槽底座2上，并可绕着第二悬挂组件64的轴线转动；第二锁紧快卸装置6可将第二线材压板组件4压合在第二线槽底座2上并锁紧，以便将固定端线材130固定在第二线槽底座2的V型放线槽内；当固定端线材130和压合端线材120熔接完后，可松开第二锁紧螺母62，将第二锁紧螺杆61绕着第二悬挂组件64的轴线转动放下，使得第二线材压板组件4能够绕着第二回转轴组件180转动打开，以便从第二线槽底座2的V型放线槽内取出熔接在一起的线材。

所述的激光熔接装置7由玻璃材料制成，可使二氧化碳激光发生装置140产生的10.6μm波长的红外线激光束以较小的能量损失透过；第一熔接半轴71安装在第二线材压板组件4上；第二熔接半轴72安装在第二线槽底座2上，其上刻有两条位置线73，用以标识压合端线材120和固定端线材130的对接区域；当第二线材压板组件4在第二锁紧快卸装置6的作用下压合在第二线槽底座2上并锁紧后，第一熔接半轴71和第二熔接半轴72合成一个圆柱体，并在圆柱体轴线处围成一个与压合端线材120和固定端线材130的直径尺寸形成小间隙配合的中心孔；压合端线材120和固定端线材130分别从激光熔接装置7的两端穿入由第一熔接半轴71和第二熔接半轴72围成的中心孔，并在中心孔的中部对应于两条位置线73所标识的对接区域实现对接；在第一导向加压组件8和第二导向加压组件9的共同作用下，压合端线材120和固定端线材130对接的两个端面紧紧压合在一起，在二氧化碳激光发生装置140产生的激光束143的作用下实现熔接；FDM型3D打印机所使用的线材，其直径常见的有1.75mm和3.00mm，因此设计、制备两种型号的激光熔接装置，分别用于1.75mm和3.00mm线材的熔接。

所述的第一导向加压组件8的第一导向螺杆81，以小间隙配合的形式穿过第一线槽底座1的通孔，以螺纹连接的方式安装在第二线槽底座2上；同样的，第二导向加压组件9的第二导向螺杆91，以小间隙配合的形式穿过第一线槽底座1的通孔，以螺纹连接的方式安装在第二线槽底座2上；旋转第一导向螺杆81和第二导向螺杆91，调整第一压簧83和第二压簧93的压缩量，驱使第一线材底座10在4个导向压板组件110的约束下，沿着平台100向第二线槽底座2水平移动，使得压合端线材120的端面在激光熔接装置7内与固定端线材130的端面以一定的压力压合在一起。

所述的压合端线材120和固定端线材130是由材料PLA、ABS制成的直径为1.75mm、3.00mm的相同材料、相同直径的线材。

所述的二氧化碳激光发生装置140利用第一电源与控制信号线束144从控制装置160获取电能和控制信号；在控制装置160发出的控制信号的作用下，二氧化碳激光发生器142可绕着立柱141的轴线旋转90°，以避免当第二线材压板组件4绕着第二回转轴组件180旋转打开时，造成激光熔接装置7的第一熔接半轴71与二氧化碳激光发生器142发生碰撞。

所述的温度传感装置190用于采集激光熔接装置7内压合端线材120和固定端线材130的熔接温度信息，并将其利用第二电源与控制信号线束192传递给控制装置160；温度传感装置还通过第二电源与控制信号线束192从控制装置160获取电能。

所述的控制装置160可设置激光束能量密度参数值，并通过第一电源与控制信号线束144调节二氧化碳激光发生装置140的激光束143的能量密度值，以适应不同材料、不同直径线材的熔接需要；控制装置160可设置熔接温度参数值，并利用温度传感装置190采集激光熔接装置7中压合端线材120和固定端线材130熔接部位的加热温度，当加热温度达到设置的熔接温度参数值时，通过第一电源与控制信号线束144给二氧化碳激光发生装置140发出关机信号。

Claims (2)

1.一种FDM快速成型机线材激光熔接方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）选取与熔接线材直径相对应的激光熔接装置；将第一熔接半轴安装在第二线材压板组件上；将第二熔接半轴安装在第二线槽底座上；

2）分别切割压合端线材和固定端线材的熔接端面，使其与线材轴线垂直；

3）用酒精清洗压合端线材和固定端线材的熔接部位；

4）将固定端线材放置在第二熔接半轴的半圆中心孔和第二线槽底座的V型放线槽内，并确保固定端线材的端面在两条位置线所标识的对接区域；

5）将第二锁紧快卸装置绕着第二悬挂组件的轴线转动到第二线材压板组件的上方，旋紧第二锁紧螺母，使得第二线材压板组件被压合并锁紧在第二线槽底座上，以便将固定端线材固定在激光熔接装置的中心孔和第二线槽底座的V型放线槽内；

6）将压合端线材放置在第一线槽底座的V型放线槽内，然后将压合端线材的端头插入激光熔接装置的中心孔，确保在两条位置线所标识的对接区域内压合端线材的端面与固定端线材的端面实现对接；

7）将第一锁紧快卸装置绕着第一悬挂组件的轴线转动到第一线材压板组件的上方，旋紧第一锁紧螺母，使得第一线材压板组件被压合并锁紧在第一线槽底座上，以便将压合端线材固定在激光熔接装置的中心孔和第一线槽底座的V型放线槽内；

8）旋紧第一导向螺杆压缩第一压簧，旋紧第二导向螺杆压缩第二压簧，以便提供弹力推动第一线槽底座在4个导向压板组件的约束下，沿着平台向第二线槽底座水平移动，使得压合端线材的端面在激光熔接装置内与固定端线材的端面以一定的压力压合在一起；

9）启动控制装置；

10）在控制装置上，设置与压合端线材和固定端线材相对应的熔接温度参数值；当压合端线材和固定端线材的材料为ABS时，熔接温度参数值设置为240℃；当压合端线材和固定端线材的材料为PLA时，熔接温度参数值设置为210℃；

11）在控制装置上，设置与熔接温度参数值相对应的激光束能量密度参数值；

12）控制装置利用第一电源与控制信号线束启动二氧化碳激光发生装置，利用第二电源与控制信号线束启动非接触式温度传感器；

13）控制装置发出驱动控制信号；二氧化碳激光发生器在驱动控制信号的作用下绕着立柱的轴线旋转90°，从位置A转动到位置B；

14）控制装置发出激光束生成信号；二氧化碳激光发生器依据控制装置上设置的激光束能量密度参数值产生激光束；激光束透过玻璃材料制成的第一熔接半轴，照射在压合端线材和固定端线材的两个端面的对接处；在激光束提供的能量的作用下，压合端线材和固定端线材在对接端面处的材料开始熔化；在第一压簧和第二压簧所提供的弹力的作用下，压合端线材的端面在激光熔接装置内与固定端线材的端面在熔合的过程中始终以一定的压力压合在一起，促使二者充分熔合，以确保熔接质量；

15）非接触式温度传感器实时采集激光熔接装置内压合端线材和固定端线材熔接部位的加热温度信息，并将其利用第二电源与控制信号线束传递给控制装置；当激光熔接装置内的加热温度达到在控制装置上设置的熔接温度参数值时，控制装置通过第一电源与控制信号线束给二氧化碳激光发生器发出关机信号；

16）非接触式温度传感器继续采集激光熔接装置内压合端线材和固定端线材熔接部位的加热温度信息；当熔接部位的温度降至室温时，控制装置通过第二电源与控制信号线束停止非接触式温度传感器的温度信息采集工作；

17）控制装置发出驱动控制信号；二氧化碳激光发生器在驱动控制信号的作用下绕着立柱的轴线旋转90°，从位置B转动到位置A；

18）松开第一锁紧螺母和第二锁紧螺母，将第一锁紧螺杆和第二锁紧螺杆分别绕着第一悬挂组件和第二悬挂组件的轴线转动并放置到平台上；

19）将第一线材压板组件和第二线材压板组件分别绕着第一回转轴组件和第二回转轴组件的轴线转动打开；

20）从第一线槽底座和第二线槽底座的V型放线槽内将由压合端线材和固定端线材熔接成一根的线材取出；

21）线材激光熔接工作结束。

2.根据权利要求1所述的一种FDM快速成型机线材激光熔接方法，其特征在于，所述的适用于该熔接方法的装置如下：

该装置包括平台（100），其特征在于，所述的平台（100）设有第一线槽底座（1）、第二线槽底座（2）、4个导向压板组件（110）、二氧化碳激光发生装置（140）、螺栓组件（150）、控制装置（160）及温度传感装置（190）；第二线槽底座（2）通过螺栓组件（150）固定于平台（100）上；第一线槽底座（1）在4个导向压板组件（110）的约束下沿着平台（100）向第二线槽底座（2）水平移动，第一线材压板组件（3）包括第一线材压板（31）和第一橡胶压垫（32）；第二线材压板组件（4）包括第二线材压板（41）和第二橡胶压垫（42）；第一快卸锁紧装置（5）包括第一锁紧螺杆（51）、第一锁紧螺母（52）、第一锁紧垫圈（53）和第一悬挂组件（54）；第二锁紧快卸装置（6）包括第二锁紧螺杆（61）、第二锁紧螺母（62）、第二锁紧垫圈（63）和第二悬挂组件（64）；激光熔接装置（7）包括第一熔接半轴（71）和第二熔接半轴（72）；第一导向加压组件（8）包括第一导向螺杆（81）、第一压簧垫片（82）和第一压簧（83）；第二导向加压组件（9）包括第二导向螺杆（91）、第二压簧垫片（92）和第二压簧（93）；二氧化碳激光发生装置（140）包括立柱（141）、二氧化碳激光发生器（142）、激光束（143）和第一电源与控制信号线束（144）；温度传感装置（190）包括非接触式温度传感器（191）和第二电源与控制信号线束（192）；

所述的第一线槽底座（1）上有V型放线槽，用于放置压合端线材（120）；

所述的第二线槽底座（2）上有V型放线槽，用于放置固定端线材（130）；

所述的第一线材压板组件（3）利用第一回转轴组件（170）安装在第一线槽底座（1）上，并可绕着第一回转轴组件（170）的轴线转动；第一橡胶压垫（32）具有一定的塑性；所述的第二线材压板组件（4）利用第二回转轴组件（180）安装在第二线槽底座（2）上，并可绕着第二回转轴组件（180）的轴线转动；第二橡胶压垫（42）具有一定的塑性；

所述的第一锁紧快卸装置（5）利用第一悬挂组件（54）安装在第一线槽底座（1）上，并可绕着第一悬挂组件（54）的轴线转动；所述的第二锁紧快卸装置（6）利用第二悬挂组件（64）安装在第二线槽底座（2）上，并可绕着第二悬挂组件（64）的轴线转动；

所述的激光熔接装置（7）由玻璃材料制成，第一熔接半轴（71）安装于第二线材压板组件（4）上；第二熔接半轴（72）安装在第二线槽底座（2）上，其上刻有两条位置线（73），用以标识压合端线材（120）和固定端线材（130）的对接区域；

所述的第一导向加压组件（8）的第一导向螺杆（81），以小间隙配合的形式穿过第一线槽底座（10）的通孔，以螺纹连接方式安装于第二线槽底座（2）上；第二导向加压组件（9）的第二导向螺杆（91），以小间隙配合的形式穿过第一线槽底座（1）通孔，以螺纹连接的方式安装于第二线槽底座（2）上；

所述的压合端线材（120）和固定端线材（130）采用材料PLA、ABS制成的直径为1.75mm、3.00mm的相同材料、相同直径的线材；

所述的二氧化碳激光发生装置（140）利用第一电源与控制信号线束（144）从控制装置（160）获取电能和控制信号；

所述的温度传感装置（190）利用第二电源与控制信号线束（192）传递给控制装置（160）；温度传感装置还通过第二电源与控制信号线束（192）从控制装置（160）获取电能；

所述的控制装置（160）通过第一电源与控制信号线束（144）调节二氧化碳激光发生装置（140）的激光束143的能量密度值。