CN109304862A - 一种基于fdm技术的双喷头同步打印装置 - Google Patents

一种基于fdm技术的双喷头同步打印装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，本发明包括主送丝机构、副送丝机构、喷头精调机构、支撑机构和传动机构，所述支撑机构由滑块和支撑板组成，整体可沿水平方向滑动；主、副送丝机构分别安装在水平滑块和支撑板上，随水平滑块移动；传动机构在主、副送丝机构之间，由同步带和同步带轮组成；喷头精调机构由散热管、张紧弹簧、加热铝块和喷头组成，本发明采用挤压、摩擦送丝的方式，通过同步带传动，实现一个电机带动两个送丝机构同步工作，两个喷头的间距可以调整，并能对两个喷头的高度进行精调，结构简单可靠，精度高，可在较低的成本下将打印效率提高一倍。

Description

一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置
技术领域
本发明属机械制造技术领域，具体涉及一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置。
背景技术
近年来，3D打印技术作为新兴技术，无需传统的刀具或模具，可以实现传统工艺难以或无法加工的复杂结构的制造，但目前的3D打印线材存在的主要缺陷如下：现有的FDM型3D打印机均为单喷头打印或双喷头交替打印，在打印多个相同零件时效率低，耗时长，为缩短加工时间，目前采用的方式是提高打印速度或增加打印机数量，其成本均比较高，因此，在3D打印批量生产时，需要一种能在不增加过多成本的前提下提高打印效率的装置。
发明内容
本发明为解决现有技术中的问题，提供一种双喷头同步打印装置，它采用挤压、摩擦送丝的方式，通过同步带传动，实现单电机控制两个喷头同步打印，两个喷头的间距可以调整，以适应不同的打印要求，喷头的高度可在小范围内精调，提高打印精度，结构简单合理，性能可靠。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，包括主送丝机构、副送丝机构、喷头高度精调机构、传动机构、支撑机构；所述主送丝机构和副送丝机构平行位于上部左右两侧，并通过传动机构连接；主送丝机构由支撑机构支撑，副送丝机构在喷头高度精调机构的上方；
所述主送丝机构包括电机、联轴器、主轴一、挤丝轮一、滚轮一、夹紧盖、轴承、端盖一，整体固定安装在滑块上；挤丝轮一与滚轮一相接；
所述副送丝机构包括主轴二、挤丝轮二、滚轮二、夹紧盖、轴承、端盖二组成，通过螺栓螺母安装在支撑板上，松开螺母后可沿支撑板上的水平槽滑动；
所述喷头精调机构包括散热管一、散热管二、加热铝块一、加热铝块二、喉管、弹簧一、弹簧二、喷头；
所述传动机构包括同步带、同步带轮一、同步带轮二；
所述支撑机构包括支撑板、滑块，滑块安装在水平光轴上，支撑板固定在滑块上。
优选的，所述的一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，主送丝机构的主轴一的一端通过联轴器与电机轴连接，其上装有挤丝轮一，另一端伸入端盖一的深沟球轴承内孔，滚轮一通过螺钉装在压板一上，滚轮一和挤丝轮一紧紧夹住丝状的耗材，通过电机带动主轴一旋转，主轴一带动挤丝轮一旋转，实现耗材的连续进给，压板一上有两个通孔，两个螺钉穿过通孔拧入主送丝机构外壳，通过旋紧螺钉实现耗材的夹紧，联轴器和挤丝轮一均通过顶丝固定在主轴一上，随主轴一同步转动。
优选的，所述副送丝机构，同步带将主送丝机构的主轴一的扭矩传递到副送丝机构的主轴二上，带动副送丝机构的主轴二、挤丝轮二旋转，耗材在挤丝轮二和滚轮二的夹紧旋转下连续进给，副送丝机构两端装有端盖二和端盖三，每个端盖中装有一个轴承，副送丝机构与主送丝机构原理相同。
优选的，所述的一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，所述喷头高度精调机构，在喉管外套上一个张紧的弹簧一、弹簧二，介于散热管一、散热管二下表面与加热铝块一、加热铝块二上表面之间，通过旋拧加热铝块一、加热铝块二，精确调整加热铝块的高度，从而调整喷头的高度，加热铝块每旋转90 度，喷头上升或下降四分之一导程。
优选的，所述的一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，其特征在于：所述传动机构由同步带、同步带轮一、同步带轮二构成，所述同步带将主送丝机构的主轴一的扭矩传递到副送丝机构的主轴二上。
优选的，所述的支撑结构，支撑板安装在滑块上，并可随滑块运动，其上开设槽F、槽G、槽H，槽F使散热管一、散热管二穿过支撑板，槽G和槽H中穿过螺栓，保证螺栓螺母连接，松开螺母，副送丝机构整体可沿槽方向移动，从而调整主送丝机构、副送丝机构的间距。
优选的，所述的一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，所述散热管一和散热管二分别伸入主送丝机构和副送丝机构的外壳中，两个长螺钉穿过散热管的凹槽，使其位置固定，喉管上套有一个弹簧一，保证内外螺纹预紧，加热铝块一每转过90°，喉管转动，使其在竖直方向上移动1/4导程，实现喷头高度的精调。
本发明与现有技术相比具有以下显著的优点：
(1)效率高，本装置实现两个喷头同步打印，在加工多个相同零件时将效率提高一倍。
(2)结构简单，成本低，该装置通过同步带传动，将主送丝机构的电机的动力传递到副送丝机构，实现两个送丝机构同步工作，两个送丝机构均通过挤丝轮和滚轮的挤压转动实现送丝。
(3)喷头间距调整方便，取下副送丝机构的端盖，并松开副送丝机构与支撑板间的螺母后，可更换不同长度的同步带，从而适应不同大小的零件的加工，并可通过间距的调整实现同步带的张紧。
(4)喷头高度调整精度高，可通过旋拧加热铝块实现喷头高度的精调，加热铝块每转过90°，喷头高度上升或下降1/4导程，两个加热铝块与散热管之间装有张紧弹簧，使螺纹连接在工作过程中自锁。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明双喷头同步打印装置的内部结构图；
图3为本发明双喷头同步打印装置的内部结构俯视图；
图4为本发明中的零件支撑板总体图；
图5为本发明中的主送丝机构分解图；
图6为本发明中的主送丝机构与散热管的连接图；
图7为本发明中的喷头精调机构图；
图8为本发明双喷头同步打印装置的结构示意图；
图1-8中：
A、主送丝机构，B、副送丝机构，C、喷头精调机构，D、传动机构，E、支撑机构，
1、电机，2、电机座，3、压板一，4、光轴一，5、端盖一，6、主送丝机构外壳，7、散热管一，8、弹簧一，9、加热铝块一，10、滑块，11、光轴二， 12、加热铝块二，13、弹簧二，14、散热管二，15、支撑板，16、端盖二，17、同步带，18、副送丝机构外壳，19、压板二，20、端盖三，21、耗材，22、同步带轮一，23、挤丝轮一，24、联轴器，25、电机轴，26、滚轮一，27、主轴一，28、主轴二，29、同步带轮二，30、挤丝轮二，31、滚轮二，32、喉管， 33、喷头。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中附图，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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图8。
本发明一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，包括主送丝机构A、副送丝机构B、喷头高度精调机构C、传动机构D、支撑机构E；所述主送丝机构 A和副送丝机构B平行位于上部左右两侧，并通过传动机构D连接；主送丝机构A由支撑机构E支撑，副送丝机构B在喷头高度精调机构C的上方；
所述主送丝机构A包括电机1、联轴器24、主轴一27、挤丝轮一23、滚轮一26、夹紧盖、轴承、端盖一5，整体固定安装在滑块10上；挤丝轮一23与滚轮一26相接；
所述副送丝机构B包括主轴二28、挤丝轮二30、滚轮二31、夹紧盖、轴承、端盖二16组成，通过螺栓螺母安装在支撑板15上，松开螺母后可沿支撑板15上的水平槽滑动；
所述喷头精调机构C包括散热管一7、散热管二14、加热铝块一9、加热铝块二12、喉管32、弹簧一8、弹簧二13、喷头33；
所述传动机构D包括同步带17、同步带轮一22、同步带轮二29；
所述支撑机构E包括支撑板15、滑块10，滑块10安装在水平光轴上，支撑板15固定在滑块10上。
优选的，所述的一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，主送丝机构A 的主轴一27的一端通过联轴器24与电机轴25连接，其上装有挤丝轮一23，另一端伸入端盖一5的深沟球轴承内孔，滚轮一26通过螺钉装在压板一3上，滚轮一26和挤丝轮一23紧紧夹住丝状的耗材21，通过电机1带动主轴一27 旋转，主轴一27带动挤丝轮一23旋转，实现耗材21的连续进给，压板3上有两个通孔，两个螺钉穿过通孔拧入主送丝机构外壳6，通过旋紧螺钉实现耗材的夹紧，联轴器24和挤丝轮一23均通过顶丝固定在主轴一27上，随主轴一 27同步转动。
优选的，所述副送丝机构B，同步带17将主送丝机构A的主轴一27的扭矩传递到副送丝机构B的主轴二28上，带动副送丝机构B的主轴二28、挤丝轮二30旋转，耗材21在挤丝轮二30和滚轮二31的夹紧旋转下连续进给，副送丝机构两端装有端盖二16和端盖三20，每个端盖中装有一个轴承，副送丝机构与主送丝机构原理相同。
优选的，所述的一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，所述喷头高度精调机构C，在喉管32外套上一个张紧的弹簧一8、弹簧二13，介于散热管一 7、散热管二14下表面与加热铝块一9、加热铝块二12上表面之间，通过旋拧加热铝块一9、加热铝块二12，精确调整加热铝块的高度，从而调整喷头33的高度，加热铝块每旋转90度，喷头上升或下降四分之一导程。
优选的，所述的一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，所述传动机构 D由同步带17、同步带轮一22、同步带轮二29构成，所述同步带17将主送丝机构A的主轴一27的扭矩传递到副送丝机构B的主轴二28上。
优选的，所述的支撑结构E，支撑板15安装在滑块10上，并可随滑块10 运动，其上开设槽F、槽G、槽H，槽F使散热管一7、散热管二14穿过支撑板 15，槽G和槽H中穿过螺栓，保证螺栓螺母连接，松开螺母，副送丝机构B整体可沿槽方向移动，从而调整主送丝机构A、副送丝机构B的间距。
优选的，所述的一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，所述散热管一7和散热管二14分别伸入主送丝机构和副送丝机构的外壳中，两个长螺钉穿过散热管的凹槽，使其位置固定，喉管32上套有一个弹簧一8，保证内外螺纹预紧，加热铝块一9每转过90°，喉管32转动，使其在竖直方向上移动1/4导程，实现喷头33高度的精调。
水平滑块10中装有直线轴承，安装在两根光轴一4、光轴二11上，带动整体机构做水平方向平动。
主送丝机构的主轴一27一端通过联轴器24与电机轴25连接，其上装有挤丝轮23，另一端伸入端盖一5的深沟球轴承内孔，滚轮一26通过螺钉装在压板一3上，螺钉穿过压板孔，旋入主送丝机构外壳6，通过旋拧螺钉，使滚轮一26靠近挤丝轮23，直至将耗材紧紧压在挤丝轮一23上，电机1带动主轴一 27旋转，主轴一27带动挤丝轮一23旋转，挤丝轮一23表面有齿，在摩擦力作用下，耗材被不断向下送入，耗材通过散热管一7、喉管32，进入加热铝块一9，受热熔化后从喷头33流出，实现耗材21的连续进给。
压板一3上有两个通孔，两个螺钉穿过通孔拧入主送丝机壳，通过旋紧螺钉实现夹紧，联轴器24和挤丝轮一23均通过顶丝固定在主轴上，随主轴一27 同步转动。
副送丝机构与主送丝机构原理相同，同步带17将主轴一27的扭矩传递到副送丝机构的主轴二28上，带动副送丝机构的主轴二28、挤丝轮二30旋转，耗材在挤丝轮二30和滚轮二31的夹紧旋转下连续进给，副送丝机构两端装有端盖二16和端盖三20，每个端盖中装有一个轴承。
将支撑板15安装在滑块10的左半块上，主送丝机构外壳6安装在滑块10 的右半块上，再将两块滑块合拢，用螺栓螺母固定。
支撑板15上有两条通槽，螺钉穿过副送丝机构外壳上的两个通孔、支撑板15上的两条通槽后，安装垫片和螺母，副送丝机构固定在支撑板15上，
两个送丝机构的主轴上分别安装有同步带轮一22与同步带轮二29，通过同步带17将主轴一27的扭矩传递到副送丝机构的主轴二28上，副送丝机构下端面与支撑板15顶面接触，通过螺栓螺母连接，调整好主送丝机构、副送丝机构的间距，使同步带17张紧后，旋紧螺母将相对位置固定。
散热管一7和散热管二14分别伸入主送丝机构和副送丝机构的外壳中(如图6所示)，两个长螺钉穿过散热管的凹槽，使其位置固定，喉管32上套有一个弹簧一8，保证内外螺纹预紧，加热铝块一9每转过90°，喉管32转动，使其在竖直方向上移动1/4导程，实现喷头33高度的精调。
注意事项：
安装时先将支撑板15和主送丝机构A分别安装在滑块的左、右两块上，再将两半滑块合拢、固定。
使用螺栓螺母连接副送丝机构B与支撑板15时，螺母在下端，螺母与支撑板15间必须加垫片，增大摩擦，防止副送丝机构滑动。
端盖一5和端盖二16最后安装，先将主送丝机构、支撑机构安装到滑块上，副送丝机构连接到支撑板上，螺栓螺母先不拧紧，调整副送丝机构的位置，使同步带张紧后再将螺栓螺母旋紧，待检查无误后再将端盖一5和端盖二16分别安装到主送丝机构外壳6和副送丝机构外壳18上。
调平时先以主送丝机构的主喷头为基准，将打印平台调平后，再通过旋拧副送丝机构下的加热铝块二12，调节副喷头的高度，使其与主喷头同高。
工作原理：
单片机将脉冲信号输出至电机1，主轴一27通过联轴器24与电机轴25连接，使主轴一27与电机轴25同步转动，挤丝轮一23通过顶丝固定在主轴一27上，并随之转动，滚轮一26通过螺钉安装在压板一3上，螺钉穿过压板孔，旋入主送丝机构外壳6，通过旋拧螺钉，使滚轮一26靠近挤丝轮一23，直至将耗材紧紧压在挤丝轮一23上，挤丝轮一23表面有齿，在摩擦力作用下，耗材被不断向下送入，耗材通过散热管一7、喉管32，进入加热铝块一9，受热熔化后从喷头33流出。
与此同时，同步带轮一22通过顶丝固定在主轴一27上，随之同步转动，同步带17套在同步带轮一22、同步带轮二29上，带动同步带轮二29同步转动，同步带轮二29和挤丝轮二30通过顶丝固定在主轴二28上，因此同步带轮二29旋转带动主轴二28和挤丝轮二30同步转动，滚轮二31安装在压板二19 上，螺钉穿过压板孔，旋入副送丝机构外壳18，旋拧螺钉，使滚轮二31靠近挤丝轮二30，直至将耗材紧紧压在挤丝轮二30上，挤丝轮二30表面有齿，在摩擦力作用下，耗材被不断向下送入，受热熔化后从喷头流出。
副送丝机构B安装在支撑机构E上，主送机机构A和支撑机构E均安装在滑块10上，滑块10安装在光轴一4、光轴二11上，3D打印机在工作时，由皮带带动滑块10在光轴上水平滑动，整体机构随之做水平滑动，熔融态耗材从两个喷头中同步流出，实现3D打印过程。
本发明的工作过程为：电机1转动，主轴一27带动主轴二28轴转动，进而带动两个主轴上的挤丝轮旋转，两根丝状耗材在两个挤丝轮的带动下缓缓通过散热管、喉管，进入加热铝块变为熔融态，随着丝状耗材的不断送入，熔融的耗材被不断挤出，实现正常工作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于FDM技术的双喷头同步打印装置，其特征在于：包括主送丝机构(A)、副送丝机构(B)、喷头高度精调机构(C)、传动机构(D)、支撑机构(E)；所述主送丝机构(A)和副送丝机构(B)平行位于上部左右两侧，并通过传动机构(D)连接；主送丝机构(A)由支撑机构(E)支撑，副送丝机构(B)在喷头高度精调机构(C)的上方；
所述主送丝机构(A)包括电机(1)、联轴器(24)、主轴一(27)、挤丝轮一(23)、滚轮一(26)、夹紧盖、轴承、端盖一(5)，整体固定安装在滑块(10)上；挤丝轮一(23)与滚轮一(26)相接；
所述副送丝机构(B)包括主轴二(28)、挤丝轮二(30)、滚轮二(31)、夹紧盖、轴承、端盖二(16)，通过螺栓螺母安装在支撑板(15)上，松开螺母后可沿支撑板(15)上的水平槽滑动；
所述喷头精调机构(C)包括散热管一(7)、散热管二(14)、加热铝块一(9)、加热铝块二(12)、喉管(32)、弹簧一(8)、弹簧二(13)、喷头(33)；
所述传动机构(D)包括同步带(17)、同步带轮一(22)、同步带轮二(29)；
所述支撑机构(E)包括支撑板(15)、滑块(10)，滑块(10)安装在水平光轴上，支撑板(15)固定在滑块(10)上。
2.如权利要求1所述的基于FDM技术的双喷头同步打印装置，其特征在于：主送丝机构(A)的主轴一(27)的一端通过联轴器(24)与电机轴(25)连接，其上装有挤丝轮一(23)，另一端伸入端盖一(5)的深沟球轴承内孔，滚轮一(26)通过螺钉装在压板一(3)上，滚轮一(26)和挤丝轮一23紧紧夹住丝状的耗材(21)，通过电机(1)带动主轴一(27)旋转，主轴一(27)带动挤丝轮一(23)旋转，实现耗材(21)的连续进给，压板一(3)上有两个通孔，两个螺钉穿过通孔拧入主送丝机构外壳(6)，通过旋紧螺钉实现耗材的夹紧，联轴器(24)和挤丝轮一(23)均通过顶丝固定在主轴一(27)上，随主轴一(27)同步转动。
3.如权利要求1所述的基于FDM技术的双喷头同步打印装置，其特征在于：所述副送丝机构(B)，同步带(17)将主送丝机构(A)的主轴一(27)的扭矩传递到副送丝机构(B)的主轴二(28)上，带动副送丝机构(B)的主轴二(28)、挤丝轮二(30)旋转，耗材(21)在挤丝轮(30)二和滚轮二(31)的夹紧旋转下连续进给，副送丝机构两端装有端盖二(16)和端盖三(20)，每个端盖中装有一个轴承，副送丝机构与主送丝机构原理相同。
4.如权利要求1所述的基于FDM技术的双喷头同步打印装置，其特征在于：所述喷头高度精调机构(C)，在喉管(32)外套上一个张紧的弹簧一(8)、弹簧二(13)，介于散热管一(7)、散热管二(14)下表面与加热铝块一(9)、加热铝块二(12)上表面之间，通过旋拧加热铝块一(9)、加热铝块二(12)，精确调整加热铝块的高度，从而调整喷头(33)的高度，加热铝块每旋转90度，喷头上升或下降四分之一导程。
5.如权利要求1所述的基于FDM技术的双喷头同步打印装置，其特征在于：所述传动机构(D)由同步带(17)、同步带轮一(22)、同步带轮二(29)构成，所述同步带(17)将主送丝机构(A)的主轴一(27)的扭矩传递到副送丝机构(B)的主轴二(28)上。
6.如权利要求1所述的基于FDM技术的双喷头同步打印装置，其特征在于：所述的支撑结构(E)，支撑板(15)安装在滑块(10)上，并可随滑块(10)运动，其上开设槽F、槽G、槽H，槽F使散热管一(7)、散热管二(14)穿过支撑板(15)，槽G和槽H中穿过螺栓，保证螺栓螺母连接，松开螺母，副送丝机构(B)整体可沿槽方向移动，从而调整主送丝机构(A)、副送丝机构(B)的间距。
7.如权利要求1所述的基于FDM技术的双喷头同步打印装置，其特征在于：所述散热管一(7)和散热管二(14)分别伸入主送丝机构和副送丝机构的外壳中，两个长螺钉穿过散热管的凹槽，使其位置固定，喉管(32)上套有一个弹簧一(8)，保证内外螺纹预紧，加热铝块一(9)每转过90°，喉管(32)转动，使其在竖直方向上移动1/4导程，实现喷头(33)高度的精调。
8.如权利要求1所述的基于FDM技术的双喷头同步打印装置，其特征在于：所述滑块(10)中装有直线轴承，安装在两根光轴一(4)、光轴二(11)上，带动整体机构做水平方向平动。
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