CN107263854A - 一种双口径、变流量式3d打印机的打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种双口径、变流量式3D打印机的打印方法，其步骤包括，步骤一：接通电源，加热机构内的热源将位于排料管内的耗材加热至熔融态并由排料管下端部的排料孔排入挤出口外壁、环形密封块以及限料块形成的空腔内；步骤二：空腔内的熔融态耗材由第二导料孔挤压出挤出口外壁；步骤三：精度要求降低、挤出半径增大，引导块沿第一避让槽长度方向运动过程中与排料管发生相对位移；步骤四：排料管运动过程中驱动与其连接限料块沿排料管的轴线向远离挤出口外壁的方向运动并使限料块与挤出口外壁之间产生间隙，挤出半径为挤出口外壁的挤出口半径；步骤五：空腔内的熔融态耗材分别通过限料块与挤出口外壁之间的间隙、限料块的第二导料孔挤压至挤出口并由挤出口挤压至打印工作面。

Description

一种双口径、变流量式3D打印机的打印方法
技术领域
本发明涉及一种3D打印机挤出口，具体涉及一种双口径、变流量式3D打印机挤出口。
背景技术
3D打印机是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体，现阶段3D打印机采用逐层打印的方式来构成与制造产品。
3D打印机挤出口用于将粘合材料由储料腔挤出至打印工作面，现有的打印机挤出口多采用固定口径并且单位时间内由挤出口挤出的粘合材料量为定值，其缺陷在于：当生产对打印的精度要求不同时，挤出口的口径与挤出量不能随之相应变化，即精度要求较高时，固定口径无法满足生产精度要求，精度要求较低时，固定口径的挤出量较小，打印效率较低。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的提供一种具有两种口径3D打印机挤出口并且不同口径的切换无需中断打印机的打印过程，同时本发明还具有流量可控的功能并且可根据实际打印的需要调整挤出口的单位时间挤出量。
一种双口径、变流量式3D打印机挤出口，其包括导料机构、驱动机构、加热机构、贮料机构，贮料机构设置有内腔并且内腔储存有用于打印工件的耗材，贮料机构底部的排料端与导料机构上部的进料端连接，所述的导料机构用于将耗材由贮料机构挤压至位于导料机构排料端下方的打印工作面，导料机构的中部设置有提供耗材熔融所需热源的加热机构，导料机构还包括控制机构、引导机构，所述控制机构安装于导料机构的底部并且可用于控制耗材的挤出口径、挤出流量，所述的引导机构设置于导料机构的中部，引导机构的引导端与驱动机构的输出端连接并且通过驱动机构的输出端可驱动引导机构的引导端在导料方向上发生位移。
上述技术方案的进一步改进。
所述的导料机构包括挤出口外壁、排料管，挤出口外壁呈锥状并且设置有与挤出口外壁同轴线的内腔，排料管与贮料机构底部的排料端连通，排料管下端侧壁沿周向设置有若干排料孔并且相邻排料孔呈均匀间隔分布，排料孔上方设置有环形密封块并且环形密封块与排料管同轴，环形密封块与挤出口外壁内腔上部匹配并密封并且环形密封块可沿挤出口外壁的轴线移动，排料管下端连接有控制机构并且控制机构收纳于环形密封块与挤出口外壁形成的空腔，所述的控制机构包括限料块，限料块同轴连接于排料管的下端并且限料块呈同轴双圆台状，限料块由顶部至底部圆台半径先逐渐增大再逐渐减小并且限料块下部的圆台母线与挤出口外壁的母线平行，限料块上设置有若干导料孔，所述的导料孔包括若干第一导料孔、第二导料孔，第一导料孔设置于限料块上部的圆台，第一导料孔可通过环形密封块与挤出口外壁形成的空腔与设置于排料管下端部的排料孔相接通，第二导料孔同轴设置于限料块下部圆台的底部并且第二导料孔与第一导料孔连通，挤出口外壁的底部设置有挤出口并且挤出口与挤出口外壁的内腔连通，挤出口与第二导料孔同轴并且挤出口半径与限料块下部圆台半径匹配且第二导料孔的直径小于挤出口直径，排料管中部设置有引导机构，引导机构的引导端与驱动机构的输出端连接并且可驱动排料管沿自身轴线方向运动，引导机构可用于引导排料管并牵引限料块沿挤出口外壁的中心轴线方向运动，可实现挤出口外壁开口尺寸的调整。
上述技术方案的进一步改进。
所述的引导机构包括设置于排料管壁部的拨块，拨块沿排料管轴线对称设置并且拨块的轴线沿排料管的径向分布，拨块与驱动机构的输出端部连接；驱动机构的输出端部可推动拨块并牵引排料管沿自身轴线运动，可使限料块下部圆台与挤出口外壁由匹配状态转换为脱离状态，或使限料块下部圆台与挤出口外壁由脱离状态转换为匹配状态。
上述技术方案的进一步改进。
所述的驱动机构包括电机、引导块，电机的输出轴端连接引导块并可驱动引导块沿垂直于排列管中心轴线的方向运动，引导块上设置有与安装于排列管壁部的拨块相匹配的导轨，引导块的平移过程中可推动拨块并牵引排列管沿其中心轴线运动，排料管运动过程中驱动与其连接限料块沿排料管的轴线方向运动并调整限料块与挤出口外壁之间的间隙。
上述技术方案的进一步改进。
引导块上还开设有用于排料管穿过的第一避让槽，并且第一避让槽深度方向中心线垂直引导块的大面，第一避让槽的长度方向中心线与排料管的轴线垂直，第一避让槽两侧设置有导轨并且导轨深度方向中心线垂直于排料管轴线，导轨呈倾斜设置并与拨块相匹配，且引导块沿第一避让槽长度方向移动时，导轨可推动拨块并牵引排料管沿其轴线方向运动，电机的输出轴与引导块连接并且电机可提供旋转力驱动引导块平移且引导块的平移方向垂直导轨深度方向中心线。
上述技术方案的进一步改进。
引导块上还开设有第二避让槽，第二避让槽深度方向中心线分别垂直引导块的大面，第一避让槽的长度方向中心线与第二避让槽长度方向中心线共线/平行，连接于电机输出轴并且与其共轴线的丝杆延伸至第二避让槽内，并且丝杆的中心轴线方向与第二避让槽的长度方向平行，丝杆与设置于引导块的丝母配合，丝杆接收电机提供的旋转力并将旋转力传递至引导块，并推动引导块沿垂直于排料管的轴线方向运动。
上述技术方案的进一步改进。
加热机构外套接于排料管并且可对排料管内的耗材进行加热，所述的加热机构包括壳体，壳体设置有可收纳排料管、引导块的内腔并且壳体内腔沿排料管轴线方向设置有热源。
一种双口径、变流量式3D打印机的打印方法，其步骤包括：
S1.限料块与挤出口外壁内壁处于匹配密封状态并且挤出半径为第二导料孔半径，接通电源，加热机构内的热源将位于排料管内的耗材加热至熔融态，熔融态的耗材由贮料机构排料端排出沿排料管的轴线向排料管的底部流动并由排料管下端部的排料孔排入挤出口外壁、环形密封块以及限料块形成的空腔内；
S2.由于限料块同轴连接于排料管的下端并且限料块呈同轴双圆台状，限料块由顶部至底部圆台半径先逐渐增大再逐渐减小并且限料块下部的圆台母线与挤出口外壁的母线平行，限料块上设置有若干导料孔，所述的导料孔包括若干第一导料孔、第二导料孔，第一导料孔设置于限料块上部的圆台，第一导料孔可通过环形密封块与挤出口外壁形成的空腔与设置于排料管下端部的排料孔相接通，第二导料孔同轴设置于限料块下部圆台的底部并且第二导料孔与第一导料孔连通；使得位于挤出口外壁、环形密封块以及限料块形成空腔内的熔融态耗材由第二导料孔挤压出挤出口外壁；
S3.当打印精度要求降低或者挤出半径需要增大时，电机工作，电机的输出轴驱动与其连接的引导块沿垂直于排料管的中心轴线方向运动，引导块上设置有与安装于排列管壁部的拨块相匹配的导轨，引导块的平移过程中可推动拨块并牵引排列管沿其中心轴线向上运动，排料管运动过程中驱动与其连接限料块沿排料管的轴线向远离挤出口外壁的方向运动并使限料块与挤出口外壁之间产生间隙，挤出半径为挤出口外壁的挤出口半径；位于挤出口外壁、环形密封块以及限料块形成空腔内的熔融态耗材分别通过限料块与挤出口外壁之间的间隙、限料块的第二导料孔挤压至挤出口并由挤出口挤压至打印工作面。
更优的，在上述步骤S1中，贮料腔外壁的环形散热片可对贮料腔内耗材进行散热，防止贮料腔内耗材受排料管的热传导并导致温度过高引起贮料腔内耗材的损坏、软化。
更为完善的，在上述步骤S3中，当导轨驱动拨块向引导块底部运动并驱动排料管向挤出口外壁运动时，由于挤出口外壁通过螺纹连接件与加热机构壳体连接，并且螺纹连接件同轴套接于排料管，螺纹连接件包括上螺纹连接件、下螺纹连接件并且上螺纹连接件与加热机构壳体的安装孔匹配、下螺纹连接件与挤出口外壁远离挤出口一端匹配；螺纹连接件对排料管起到稳固作用，并且避免排料管产生径向的跳动；通过螺纹连接件对排料管在周向方向进行自由度的限定，保证了排料管受拨块驱动时只沿自身周向发生位移。
本发明与现有技术相比，取得的进步以及优点在于本发明的一种双口径、变流量式3D打印机挤出口具有挤出口半径可调、挤出流量可调的功能；通过电机控制引导块平移并且在引导块平移过程中引导块沿第一避让槽长度方向与排料管发生相对位移，排料管沿自身轴线运动过程中驱动与其连接的限料块向远离挤出口外壁的方向运动，限料块在远离挤出口外壁过程中，挤出半径由第二导料孔半径变为挤出口外壁的挤出口半径，实现了挤出半径增大、挤出量增大的功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明第一状态剖面示意图。
图3为本发明第二状态剖面示意图。
图4为本发明导料机构示意图。
图5为本发明驱动机构示意图。
图6为本发明驱动机构示意图。
图中各个标号意义为：10.导料机构，11.挤出口外壁，12.排料管，13.环形密封块，14.限料块，15.拨块，16.螺纹连接件，20.驱动机构，21.电机，22.引导块，30.加热机构，40.贮料机构。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
参见附图1，本发明的一种双口径、变流量式3D打印机挤出口包括导料机构10、驱动机构20、加热机构30、贮料机构40，贮料机构40设置有内腔并且内腔储存有用于打印工件的耗材，贮料机构40底部的排料端与导料机构10上部的进料端连接，所述的导料机构10用于将耗材由贮料机构40挤压至位于导料机构10排料端下方的打印工作面，导料机构10的中部设置有提供耗材熔融所需热源的加热机构30，导料机构10还包括控制机构、引导机构，所述控制机构安装于导料机构10的底部并且可用于控制耗材的挤出口径、挤出流量，所述的引导机构设置于导料机构10的中部，引导机构的引导端与驱动机构20的输出端连接并且通过驱动机构20的输出端可驱动引导机构的引导端在导料方向上发生位移。
更为完善的，所述的耗材可为粘合塑料、光敏树胶、金属粉末、陶瓷、食用油脂中的任一种或多种。
更优的，参见附图2-4，所述的导料机构10包括挤出口外壁11、排料管12，挤出口外壁11呈锥状并且设置有与挤出口外壁11同轴线的内腔，排料管12与贮料机构40底部的排料端连通，排料管12下端侧壁沿周向设置有若干排料孔并且相邻排料孔呈均匀间隔分布，排料孔上方设置有环形密封块13并且环形密封块13与排料管12同轴，环形密封块13与挤出口外壁11内腔上部匹配并密封并且环形密封块13可沿挤出口外壁11的轴线移动，排料管12下端连接有控制机构并且控制机构收纳于环形密封块13与挤出口外壁11形成的空腔，所述的控制机构包括限料块14，限料块14同轴连接于排料管12的下端并且限料块14呈同轴双圆台状，限料块14由顶部至底部圆台半径先逐渐增大再逐渐减小并且限料块14下部的圆台母线与挤出口外壁11的母线平行，限料块14上设置有若干导料孔，所述的导料孔包括若干第一导料孔、第二导料孔，第一导料孔设置于限料块14上部的圆台，第一导料孔可通过环形密封块13与挤出口外壁11形成的空腔与设置于排料管12下端部的排料孔相匹配，第二导料孔同轴设置于限料块14下部圆台的底部并且第二导料孔与第一导料孔连通，挤出口外壁11的底部设置有挤出口并且挤出口与挤出口外壁11的内腔连通，挤出口与第二导料孔同轴并且挤出口半径与限料块14下部圆台半径匹配且第二导料孔的直径小于挤出口直径，排料管12中部设置有引导机构，引导机构的引导端与驱动机构20的输出端连接并且可驱动排料管12沿自身轴线方向运动，引导机构可用于引导排料管12并牵引限料块14沿挤出口外壁11的中心轴线方向运动，可实现挤出口外壁11开口尺寸的调整。
更优的，相邻第一导料孔呈均匀间隔分布并且第一导料孔的轴线垂直于限料块14上圆台的侧面。
更为具体的，所述的引导机构包括设置于排料管12壁部的拨块15，拨块15沿排料管12轴线对称设置并且拨块15的轴线沿排料管12的径向分布，拨块15与驱动机构20的输出端部连接；排料管12沿自身轴线运动时，可使限料块14下部圆台与挤出口外壁11由匹配状态转换为脱离状态，或使限料块14下部圆台与挤出口外壁11由脱离状态转换为匹配状态。
更优的，所述的驱动机构20包括电机21、引导块22，引导块22上分别设置有第一避让槽、第二避让槽并且第一避让槽、第二避让槽深度方向中心线分别垂直引导块22的大面，第一避让槽的长度方向中心线与排料管12的轴线垂直并且第一避让槽的长度方向中心线与第二避让槽长度方向中心线共线/平行，第一避让槽可供排料管12穿过并且引导块22可沿第一避让槽长度方向移动，第一避让槽两侧设置有导轨并且导轨深度方向中心线垂直于排料管12轴线，导轨呈倾斜设置并与拨块15相匹配，且引导块22沿第一避让槽长度方向移动时，导轨可推动拨块15并牵引排料管12沿其轴线方向运动，电机21的输出轴与引导块22连接并且电机可提供旋转力驱动引导块22平移且引导块22的平移方向垂直导轨深度方向中心线。
更为完善的，加热机构30外套接于排料管12并且可对排料管12内的耗材进行加热，所述的加热机构30包括壳体，壳体设置有可收纳排料管12、引导块22的内腔并且壳体内腔沿排料管22轴线方向设置有热源。
更优的，所述的贮料机构40包括可储存耗材的贮料腔，贮料腔外壁同轴设置有若干环形散热片并且相邻环形散热片呈均匀间隔分布；采用该布局方式可对贮料腔内耗材进行散热，防止贮料腔内耗材受排料管12的热传导并导致温度过高引起贮料腔内耗材的损坏、软化。
工作时，第一工作状态下，拨块15位于导轨靠近第二避让槽的一端，此时限料块14下部圆台与挤出口外壁11之间具有可供耗材通过的间隙并且挤出口的排料半径为挤出口半径，加热机构30工作并且热源对排料管12运输的耗材进行加热，加热后的耗材由排料管12底部排料孔排出至环形密封块13与挤出口外壁11以及限料块14上部圆台形成的空腔，空腔内的耗材分别通过挤出口外壁11与限料块14下部圆台之间的空隙、限料块14的导料孔挤压至挤出口并由挤出口挤出至打印工作面。
第二工作状态下，当打印精度需要提高、耗材挤出半径需要减小时，电机21工作，电机21的输出轴驱动引导块22沿第一避让槽长度方向中心线向靠近电机21方向运动并且第二避让槽可供输出轴沿第二避让槽轴线向靠近第一避让槽一端延伸，引导块22沿第一避让槽长度方向运动过程中与排料管12发生相对位移，设置于引导块22的导轨对拨块15施加垂直导轨长度方向的作用力并且该作用力由拨块15指向挤出口外壁11，拨块15在导轨的作用力下沿排料管12轴线向挤出口外壁11方向运动，拨块15运动过程中驱动与其连接的排料管12沿自身轴线向靠近挤出口方向运动并且驱动限料块14向挤出口方向运动，当限料块14运动至挤出口处时，限料块14的下部圆台与挤出口外壁11的侧面密封匹配并且下部圆台底面与挤出口位于同一平面，此时挤出口的挤出半径为限料块14下部圆台的第二导料孔半径，挤出口半径减小导致相同压力状态下，耗材的挤出量减小，耗材由贮料机构40经排料管12运输至环形密封块13与挤出口外壁11以及限料块14上部圆台形成的空腔，耗材进入空腔后由限料块14的导料孔挤出至打印工作面并在打印工作面上冷却成型。
更为完善的，挤出口外壁11通过螺纹连接件16与加热机构30壳体连接，并且螺纹连接件16同轴套接于排料管12，加热机构30设置有安装孔并且安装孔与排料管12同轴，螺纹连接件16包括上螺纹连接件、下螺纹连接件并且上螺纹连接件与加热机构30壳体的安装孔匹配、下螺纹连接件与挤出口外壁11远离挤出口一端匹配；套接于排料管12外部的上螺纹连接件可对排料管12起到稳固作用，并且避免排料管12产生径向的跳动，通过设置螺纹连接件16使挤出口外壁11与加热机构30固定并且使排料管12在其周向的自由度为零，当导轨驱动拨块15向引导块22底部运动时，通过螺纹连接件16对排料管12在周向方向进行自由度的限定，保证了排料管12受拨块15驱动时只沿自身周向发生位移，进而限料块14的下部圆台能够与挤出口外壁的锥面匹配，确保了设备的稳定运行。
一种双口径、变流量式3D打印机的打印方法，其步骤包括：
S1.限料块14与挤出口外壁11内壁处于匹配密封状态并且挤出半径为第二导料孔半径，接通电源，加热机构30内的热源将位于排料管12内的耗材加热至熔融态，熔融态的耗材由贮料机构40排料端排出沿排料管12的轴线向排料管12的底部流动并由排料管12下端部的排料孔排入挤出口外壁11、环形密封块13以及限料块14形成的空腔内；
S2.由于限料块同轴连接于排料管的下端并且限料块呈同轴双圆台状，限料块由顶部至底部圆台半径先逐渐增大再逐渐减小并且限料块下部的圆台母线与挤出口外壁的母线平行，限料块上设置有若干导料孔，所述的导料孔包括若干第一导料孔、第二导料孔，第一导料孔设置于限料块上部的圆台，第一导料孔可通过环形密封块与挤出口外壁形成的空腔与设置于排料管下端部的排料孔相接通，第二导料孔同轴设置于限料块下部圆台的底部并且第二导料孔与第一导料孔连通；使得位于挤出口外壁11、环形密封块13以及限料块14形成空腔内的熔融态耗材由第二导料孔挤压出挤出口外壁11；
S3.当打印精度要求降低或者挤出半径需要增大时，电机21工作，电机21的输出轴驱动与其连接的引导块22沿垂直于排料管12的中心轴线方向运动，引导块22上设置有与安装于排列管12壁部的拨块15相匹配的导轨，引导块22的平移过程中可推动拨块15并牵引排列管12沿其中心轴线向上运动，排料管12运动过程中驱动与其连接限料块14沿排料管12的轴线向远离挤出口外壁11的方向运动并使限料块14与挤出口外壁11之间产生间隙，挤出半径为挤出口外壁11的挤出口半径；位于挤出口外壁11、环形密封块13以及限料块14形成空腔内的熔融态耗材分别通过限料块14与挤出口外壁11之间的间隙、限料块14的第二导料孔挤压至挤出口并由挤出口挤压至打印工作面。
更优的，在上述步骤S1中，贮料腔外壁的环形散热片可对贮料腔内耗材进行散热，防止贮料腔内耗材受排料管12的热传导并导致温度过高引起贮料腔内耗材的损坏、软化。
更为完善的，在上述步骤S3中，当导轨驱动拨块15向引导块22底部运动并驱动排料管12向挤出口外壁11运动时，由于挤出口外壁通过螺纹连接件与加热机构壳体连接，并且螺纹连接件同轴套接于排料管，螺纹连接件包括上螺纹连接件、下螺纹连接件并且上螺纹连接件与加热机构壳体的安装孔匹配、下螺纹连接件与挤出口外壁远离挤出口一端匹配；螺纹连接件16对排料管12起到稳固作用，并且避免排料管12产生径向的跳动；通过螺纹连接件16对排料管12在周向方向进行自由度的限定，保证了排料管12受拨块15驱动时只沿自身周向发生位移。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明；对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本发明中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限定于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种双口径、变流量式3D打印机的打印方法，其步骤包括：
S1.限料块与挤出口外壁内壁处于匹配密封状态并且挤出半径为第二导料孔半径，接通电源，加热机构内的热源将位于排料管内的耗材加热至熔融态，熔融态的耗材由贮料机构排料端排出沿排料管的轴线向排料管的底部流动并由排料管下端部的排料孔排入挤出口外壁、环形密封块以及限料块形成的空腔内；
S2.由于限料块同轴连接于排料管的下端并且限料块呈同轴双圆台状，限料块由顶部至底部圆台半径先逐渐增大再逐渐减小并且限料块下部的圆台母线与挤出口外壁的母线平行，限料块上设置有若干导料孔，所述的导料孔包括若干第一导料孔、第二导料孔，第一导料孔设置于限料块上部的圆台，第一导料孔可通过环形密封块与挤出口外壁形成的空腔与设置于排料管下端部的排料孔相接通，第二导料孔同轴设置于限料块下部圆台的底部并且第二导料孔与第一导料孔连通；使得位于挤出口外壁、环形密封块以及限料块形成空腔内的熔融态耗材由第二导料孔挤压出挤出口外壁；
S3.当打印精度要求降低或者挤出半径需要增大时，电机工作，电机的输出轴驱动与其连接的引导块沿垂直于排料管的中心轴线方向运动，引导块上设置有与安装于排列管壁部的拨块相匹配的导轨，引导块的平移过程中可推动拨块并牵引排列管沿其中心轴线向上运动，排料管运动过程中驱动与其连接限料块沿排料管的轴线向远离挤出口外壁的方向运动并使限料块与挤出口外壁之间产生间隙，挤出半径为挤出口外壁的挤出口半径；位于挤出口外壁、环形密封块以及限料块形成空腔内的熔融态耗材分别通过限料块与挤出口外壁之间的间隙、限料块的第二导料孔挤压至挤出口并由挤出口挤压至打印工作面。
2.根据权利要求1所述的一种双口径、变流量式3D打印机的打印方法，在上述步骤S1中，贮料腔外壁设置有用于可对贮料腔内耗材进行散热的环形散热片。
3.根据权利要求1所述的一种双口径、变流量式3D打印机的打印方法，在上述步骤S3中，挤出口外壁通过螺纹连接件与加热机构壳体连接，并且螺纹连接件同轴套接于排料管，螺纹连接件包括上螺纹连接件、下螺纹连接件并且上螺纹连接件与加热机构壳体的安装孔匹配、下螺纹连接件与挤出口外壁远离挤出口一端匹配。
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