CN108501367A - 热塑性塑料工业级3d打印与铣削复合加工机床 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，主要包括床身、铣削装置和3D打印装置；铣削装置和3D打印装置采用高架桥式双独立龙门结构安装在床身上，高架桥式双独立龙门结构包括安装在床身上且可沿X向往复移动的第一龙门和第二龙门，以及能分别驱动第一龙门和第二龙门沿X向往复移动的双龙门驱动装置；铣削装置的雕铣主轴安装在第一龙门的Y1横梁上，且能够分别沿Y向和Z向往复移动；3D打印装置的喷嘴安装在第二龙门的Y2横梁上，且能够分别沿Y向和Z向往复移动。本发明改变了传统铸造木模制造加工工艺，缩短铸造木模生产周期，降低生产成本，提高模具使用寿命，减少模具制造企业原材料占用资金大的问题。

Description

热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床
技术领域
本发明涉及热塑性塑料工业级3D打印与加工设备领域，具体为一种热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床。
背景技术
近年来，3D打印增材制造技术在工业领域兴起，目前市场上能应用于工业领域的3D打印设备主要集中在金属打印领域。针对于热塑性塑料的3D打印设备主要局限在在桌面级3D打印机，喷嘴口径较小，打印耗材受限，打印工件尺寸较小，打印效率低，不能满足大型铸造模具的打印。
模具是铸造生产中最基本的工艺装备，传统木模制造加工工艺较为复杂，专业性强，生产周期长，成本高，耗费人力、物力。传统木模制造工期不能满足工业快速发展的步伐，因此提供一款能够解决模具制造行业生产周期长、制造成本高，库存占用资金大等问题的模具制造设备尤为重要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，用于解决现有3D打印设备不能满足大型模具生产的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，主要包括床身、铣削装置和3D打印装置；所述铣削装置和所述3D打印装置采用高架桥式双独立龙门结构安装在所述床身上，所述高架桥式双独立龙门结构包括安装在所述床身上且可沿X向往复移动的第一龙门和第二龙门，以及能分别驱动所述第一龙门和所述第二龙门沿X向往复移动的双龙门驱动装置；所述铣削装置的雕铣主轴安装在所述第一龙门的Y1横梁上，且能够分别沿Y向和Z向往复移动；所述3D打印装置的喷嘴安装在所述第二龙门的Y2横梁上，且能够分别沿Y向和Z向往复移动。
优选地，所述床身上工作台的两侧均固设有X向导轨，所述Y1横梁的两端通过X1滑座分别安装在两根所述X向导轨上，所述Y1横梁上安装有可沿所述Y1横梁往复移动的Y1滑座，所述雕铣主轴可沿Z向上下移动的安装在所述Y1滑座上；所述Y2横梁的两端通过X2滑座分别安装在两根所述X向导轨上，所述Y2横梁上安装有可沿所述Y2横梁往复移动的Y2滑座，所述喷嘴可沿Z向上下移动的安装在所述Y2滑座上。
进一步地，所述双龙门驱动装置包括X向齿条、X1驱动电机、X2驱动电机、X1主动齿轮、X2主动齿轮；所述X向齿条安装在所述床身上且延伸方向与所述X向导轨相同，所述X1驱动电机和所述X2驱动电机分别对应安装在所述第一龙门和所述第二龙门上，所述X1主动齿轮和所述X2主动齿轮分别对应安装在所述X1驱动电机和所述X2驱动电机的输出轴上，并分别和所述X向齿条相啮合。
进一步地，所述Y1滑座通过直线导轨副安装在所述Y1横梁上并通过Y1驱动装置驱动；所述Y2滑座通过直线导轨副安装在所述Y2横梁上并通过Y2驱动装置驱动；所述Y1驱动装置和所述Y2驱动装置均包括Y向驱动电机、Y向齿条、Y向齿轮，所述Y向齿条安装在所述Y1横梁或所述Y2横梁上，所述Y向电机对应安装在所述Y1滑座或所述Y2滑座上，所述Y向齿轮安装在所述Y向驱动电机的输出轴上，并与相对应的所述Y向齿条相啮合。
进一步地，所述雕铣主轴和所述喷嘴分别对应安装在Z1滑枕和Z2滑枕上，所述Z1滑枕和所述Z2滑枕分别通过直线导轨副安装在所述Y1滑座和所述Y2滑座上并分别通过Z1驱动装置和Z2驱动装置驱动，所述Z1驱动装置和所述Z2驱动装置均包括Z向驱动电机、丝杠组件，所述丝杠组件的底座固装在所述Y1滑座或所述Y2滑座上，且其丝杠螺母与所述Z1滑枕或Z2滑枕相固连，所述Z向驱动电机的输出轴与丝杠相固连。
进一步地，所述喷嘴通过螺栓固定在Z2滑枕上，所述3D打印装置的挤料机固装在Y2滑座上且随Y2滑座同步移动，所述3D打印装置的真空上料机固定在所述挤料机上，所述真空上料机的漏料口与所述挤料机的进料口连接，所述挤料机的出料口与所述喷嘴通过输料管连接。
进一步地，所述挤料机、输料管、喷嘴内均设置自动加热装置。
优选地，所述工作台的四周设置有护板墙，所述X向导轨两端的护板墙上均设置有可开启的门板。
进一步地，所述热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床的电控操作箱和电控柜均设置在所述护板墙之外。
优选地，所述喷嘴的上方设置有二次熔料装置，所述二次熔料装置包括外壳、熔料室、电热丝，所述熔料室由陶瓷材料制成，其内腔呈封闭的漏斗形，所述熔料室的上部设置有入料口，所述熔料室的下部设置有出料口，所述电热丝呈螺旋状缠绕固定在所述熔料室外壁上，所述壳体罩装在所述电热丝的外部。
如上所述，本发明可以直接通过3D打印制造出木模，并通过铣削装置进行精细雕刻加工，改变了传统铸造木模制造加工工艺，缩短铸造木模生产周期，降低生产成本，提高模具使用寿命，减少模具制造企业原材料占用资金大的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的立体结构视图；
图2为本发明实施例的主视图；
图3为图2的左视图；
图4为图2的俯视图；
图5为本发明实施例中二次熔料装置的结构示意图。
图中：1.工作台 2.电控柜 3.Y1横梁
4.Z1滑枕 5.电控操作箱 6.雕铣主轴
7.X1滑座 8.Y1滑座 9.床身
10.X2滑座 11.Y2横梁 12.Z2滑枕
13.Y2滑座 14.输料管 15.真空上料机
16、挤料机 17.挤料机支架 18.喷嘴
19.X1驱动电机 20.Y1驱动电机 21.Z1驱动电机
22.X2驱动电机 23.Y2驱动电机 24.Z2驱动电机
25.X向导轨 181.熔料室 182.电热丝
183.外壳 184.橡塑保温棉
具体实施方式
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1-5所示，本发明提供一种热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，主要包括床身9、铣削装置和3D打印装置；铣削装置和3D打印装置采用高架桥式双独立龙门结构安装在床身9上，高架桥式双独立龙门结构包括安装在床身9上且可沿X向往复移动的第一龙门和第二龙门，以及能分别驱动第一龙门和第二龙门沿X向往复移动的双龙门驱动装置；铣削装置的雕铣主轴6安装在第一龙门的Y1横梁3上，且能够分别沿Y向和Z向往复移动；3D打印装置的喷嘴18安装在第二龙门的Y2横梁11上，且能够分别沿Y向和Z向往复移动。
本实施例中床身9上工作台1的两侧均固设有X向导轨25，Y1横梁3的两端通过X1滑座7分别安装在两根X向导轨25上，Y1横梁3上安装有可沿Y1横梁3往复移动的Y1滑座8，雕铣主轴6可沿Z向上下移动的安装在Y1滑座8上；Y2横梁11的两端通过X2滑座10分别安装在两根X向导轨25上，Y2横梁11上安装有可沿Y2横梁11往复移动的Y2滑座13，喷嘴18可沿Z向上下移动的安装在Y2滑座13上。
本实施例中双龙门驱动装置包括X向齿条、X1驱动电机19、X2驱动电机22、X1主动齿轮、X2主动齿轮；X向齿条安装在床身9上且延伸方向与X向导轨25相同，X1驱动电机19和X2驱动电机22分别对应安装在第一龙门和第二龙门上，X1主动齿轮和X2主动齿轮分别对应安装在X1驱动电机19和X2驱动电机22的输出轴上，并分别和X向齿条相啮合。
本实施例中Y1滑座8通过直线导轨副安装在Y1横梁3上并通过Y1驱动装置驱动；Y2滑座13通过直线导轨副安装在Y2横梁11上并通过Y2驱动装置驱动；Y1驱动装置包括Y1驱动电机20、Y1齿条、Y2齿轮，Y1齿条安装在Y1横梁3上，Y1电机对应安装在Y1滑座8上，Y1齿轮安装在Y1驱动电机20的输出轴上，并与Y1齿条相啮合。Y2驱动装置均包括Y2驱动电机23、Y2齿条、Y2齿轮，Y2齿条安装在Y2横梁11上，Y2电机对应安装在Y2滑座13上，Y2齿轮安装在Y2驱动电机23的输出轴上，并与Y2齿条相啮合。
本实施例中雕铣主轴6和喷嘴18分别对应安装在Z1滑枕4和Z2滑枕12上，Z1滑枕4和Z2滑枕12分别通过直线导轨副安装在Y1滑座8和Y2滑座13上并分别通过Z1驱动装置和Z2驱动装置驱动，Z1驱动装置包括Z1驱动电机21、Z1丝杠组件，Z1丝杠组件的底座固装在Y1滑座8上，且其丝杠螺母与Z1滑枕4相固连，Z1驱动电机21的输出轴与Z1丝杠组件的丝杠相固连。Z2驱动装置包括Z2驱动电机24、Z2丝杠组件，Z2丝杠组件的底座固装在Y2滑座13上，且其丝杠螺母与Z2滑枕12相固连，Z2驱动电机24的输出轴与Z2丝杠组件的丝杠相固连。
本实施例中挤料机16通过螺栓固定在挤料机支架17上，真空上料机15固定在挤料机16上，真空上料机15漏料口与挤料机16进料口连接，挤料机16出料口与喷嘴18通过输料管14连接，挤料机16、输料管14、喷嘴18均设置自动加热装置，自动加热装置可以为现有技术的常用结构。
本实施例中工作台1的四周设置有护板墙，X向导轨25两端的护板墙上均设置有可开启的门板。门板为推拉门式结构，既便于开启又不占用空间。
本实施例中的热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床的电控操作箱5和电控柜2均设置在护板墙之外。工人可以在护板墙外操作观察，不会被加工飞屑伤害。
本实施例中的喷嘴18的上方设置有二次熔料装置，二次熔料装置包括外壳183、熔料室181、电热丝182，熔料室181由陶瓷材料制成，其内腔呈封闭的漏斗形，熔料室181的上部设置有入料口，熔料室181的下部设置有出料口，电热丝182呈螺旋状缠绕固定在熔料室181外壁上，壳体罩装在电热丝182的外部。电热丝182与外壳183之间的间隙里填充有保温阻燃材料(橡塑保温棉184)。从材料进入漏斗形熔料室181开始，自上而下，逐步升温，可以使打印材料的质地更加均匀。
本实施例的工作过程为：
①在数控系统控制下真空上料机15将打印耗材塑料颗粒吸至挤料机16，挤料机16、输料管14、喷嘴18同时进行加热；
②达到预设温度后打印耗材融化，在数控系统控制下，喷嘴18沿X2、Y2、Z2轴移动到3D打印程序设置的打印起点位置，挤料机16、喷嘴18同时工作，根据数控程序进行模型打印作业；
③打印完成后，X2、Y2、Z2返回喷嘴18机床原点。
④在数控系统控制下雕铣主轴6启动，X1、Y1、Z1运行到打印完成的模型加工起始点位置，按预设程序加工工件；
⑤加工完成后雕铣主轴6返回机床预设原点位置。
需要说明的是，本实施例中未详细说明的结构、程序和电控连接等内容均为现有技术。
如上所述，本发明可以直接通过3D打印制造出木模，并通过铣削装置进行精细雕刻加工，改变了传统铸造木模制造加工工艺，缩短铸造木模生产周期，降低生产成本，提高模具使用寿命，减少模具制造企业原材料占用资金大的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，主要包括床身、铣削装置和3D打印装置；其特征在于：所述铣削装置和所述3D打印装置采用高架桥式双独立龙门结构安装在所述床身上，所述高架桥式双独立龙门结构包括安装在所述床身上且可沿X向往复移动的第一龙门和第二龙门，以及能分别驱动所述第一龙门和所述第二龙门沿X向往复移动的双龙门驱动装置；所述铣削装置的雕铣主轴安装在所述第一龙门的Y1横梁上，且能够分别沿Y向和Z向往复移动；所述3D打印装置的喷嘴安装在所述第二龙门的Y2横梁上，且能够分别沿Y向和Z向往复移动。
2.根据权利要求1所述的热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，其特征在于，所述床身上工作台的两侧均固设有X向导轨，所述Y1横梁的两端通过X1滑座分别安装在两根所述X向导轨上，所述Y1横梁上安装有可沿所述Y1横梁往复移动的Y1滑座，所述雕铣主轴可沿Z向上下移动的安装在所述Y1滑座上；所述Y2横梁的两端通过X2滑座分别安装在两根所述X向导轨上，所述Y2横梁上安装有可沿所述Y2横梁往复移动的Y2滑座，所述喷嘴可沿Z向上下移动的安装在所述Y2滑座上。
3.根据权利要求2所述的热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，其特征在于，所述双龙门驱动装置包括X向齿条、X1驱动电机、X2驱动电机、X1主动齿轮、X2主动齿轮；所述X向齿条安装在所述床身上且延伸方向与所述X向导轨相同，所述X1驱动电机和所述X2驱动电机分别对应安装在所述第一龙门和所述第二龙门上，所述X1主动齿轮和所述X2主动齿轮分别对应安装在所述X1驱动电机和所述X2驱动电机的输出轴上，并分别和所述X向齿条相啮合。
4.根据权利要求3所述的热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，其特征在于，所述Y1滑座通过直线导轨副安装在所述Y1横梁上并通过Y1驱动装置驱动；所述Y2滑座通过直线导轨副安装在所述Y2横梁上并通过Y2驱动装置驱动；所述Y1驱动装置和所述Y2驱动装置均包括Y向驱动电机、Y向齿条、Y向齿轮，所述Y向齿条安装在所述Y1横梁或所述Y2横梁上，所述Y向电机对应安装在所述Y1滑座或所述Y2滑座上，所述Y向齿轮安装在所述Y向驱动电机的输出轴上，并与相对应的所述Y向齿条相啮合。
5.根据权利要求4所述的热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，其特征在于，所述雕铣主轴和所述喷嘴分别对应安装在Z1滑枕和Z2滑枕上，所述Z1滑枕和所述Z2滑枕分别通过直线导轨副安装在所述Y1滑座和所述Y2滑座上并分别通过Z1驱动装置和Z2驱动装置驱动，所述Z1驱动装置和所述Z2驱动装置均包括Z向驱动电机、丝杠组件，所述丝杠组件的底座固装在所述Y1滑座或所述Y2滑座上，且其丝杠螺母与所述Z1滑枕或Z2滑枕相固连，所述Z向驱动电机的输出轴与丝杠相固连。
6.根据权利要求5所述的热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，其特征在于，所述喷嘴通过螺栓固定在Z2滑枕上，所述3D打印装置的挤料机固装在Y2滑座上且随Y2滑座同步移动，所述3D打印装置的真空上料机固定在所述挤料机上，所述真空上料机的漏料口与所述挤料机的进料口连接，所述挤料机的出料口与所述喷嘴通过输料管连接。
7.根据权利要求6所述的热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，其特征在于，所述挤料机、输料管、喷嘴内均设置自动加热装置。
8.根据权利要求2所述的热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，其特征在于，所述工作台的四周设置有护板墙，所述X向导轨两端的护板墙上均设置有可开启的门板。
9.根据权利要求8所述的热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，其特征在于，所述热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床的电控操作箱和电控柜均设置在所述护板墙之外。
10.根据权利要求1所述的热塑性塑料工业级3D打印与铣削复合加工机床，其特征在于，所述喷嘴的上方设置有二次熔料装置，所述二次熔料装置包括外壳、熔料室、电热丝，所述熔料室由陶瓷材料制成，其内腔呈封闭的漏斗形，所述熔料室的上部设置有入料口，所述熔料室的下部设置有出料口，所述电热丝呈螺旋状缠绕固定在所述熔料室外壁上，所述壳体罩装在所述电热丝的外部。
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