CN110001050A - 一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件 - Google Patents

一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件，所述打印机喷头组件包括安装于上方的给丝组件和固定于其下方的加长水冷喷嘴组件；在所述喷嘴组件的喷嘴上安装加热块，给丝材加热，并在所述喷嘴组件采用散热片以及采用蓄水海绵构成的水冷装置给喷嘴散热；该喷头组件解决了现有面向多轴三维打印中存在的丝材容易受热膨胀和喷头容易堵丝的问题，在提高打印效率的同时，提高了三维打印的制造精度和可加工的范围，具有较高的经济效益。

Description

一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件
技术领域
本发明涉及一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件, 是属于3D打印领域设备组件技术领域。
背景技术
基于熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling, FDM)的3D打印技术是3D打印领域的传统打印技术之一，因其采用熔融状态的打印材料逐层堆积成型的原理简单而且易于实现而受到广大设备开发者和用户的欢迎，可以适用的打印各种实物模型和工艺品。但是目前市场上这种3D打印技术通常采用2轴半的工艺，需要添加大量的支撑，多轴3D打印可以有效的去除支撑，但是打印时由于打印喷头的加热块过大以及喉管太短常常在打印过程中发生干涉，也有一些加长喉管的打印喷头组件但是由于没有能够解决好喉管处在打印中温度过高而导致丝材在喉管中受热膨胀，而在打印过程中容易出现堵丝的问题，严重影响了打印的质量，降低了打印的速度。
发明内容
为解决现有的技术不足，本发明的目的在于提供了一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件，有效的解决多轴打印中怎么减少干涉和堵丝的问题；为多轴3D打印中出现的该类问题提供了有效的解决方法，具有成本低，加工效率高等特点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件，所述打印机喷头组件包括安装于上方的给丝组件和固定于其下方的加长水冷喷嘴组件；
在所述喷嘴组件的喷嘴上安装加热块，给丝材加热，并在所述喷嘴组件采用散热片以及采用蓄水海绵构成的水冷装置给喷嘴散热。
进一步的，所述的给丝组件包括依次连接于方形连接架上的步进电机、压紧板、压紧轮、压紧螺栓、紧压弹簧和连接于步进电机的给丝齿轮以及连接于导风罩的风扇；所述步进电机的输出端通过螺纹连接在所述给丝齿轮上，带动给丝齿轮转动，所述给丝齿轮另一端依次连接压紧轮和压紧板，所述给丝齿轮和压紧轮、压紧板的压力下实现成送丝动作；
所述压紧弹簧缠绕在所述压紧螺栓上，所述压紧螺栓贯穿整个方形连接架，其一端连接压紧板，另一端固定与方形连接架的侧面，所述压紧弹簧与方形连接架侧面为螺纹连接，通过拧紧/放松来调节其预紧力；所述压紧板一端固定于方形连接架的侧面上，另一端在压紧螺栓预紧力的控制下向给丝齿轮移动或远离给丝齿轮，将耗材压紧在给丝齿轮上；
所述风扇安装于方形连接架一侧，其外部设有导风罩，转动气流从导风罩的出口流出加速散热片的散热；
所述给丝组件下端连接喷嘴组件。
进一步的，所述喷嘴组件包含连接于给丝组件下部的喉管、散热片、导热散热片、散热快以及铁氟龙导管；
所述加热块外部为凸圆形，连接于喉管的下部，所述加热块中设有加热棒及热电偶，热电偶与加热块通过螺栓固定；
所述喉管的下部为直通开槽喉管，上部为内接梯孔喉管，其中，所述内阶梯孔喉管顶部连接在给丝组件上；所述直通开槽喉管底部开有螺纹曹，所述螺纹槽一端连接所述加热块的内部；
所述喉管外部设有若干半环形的散热片，位于所述直通开槽喉管外部的散热片与加热块上部连接凸圆外部贴合，使凸圆上的热量导向散热片上部分；贯穿于所述喉管内部设有铁氟龙管，其下部与喷嘴向接触，将打印丝材顺利导向喷嘴，在喷嘴中熔化。
作为一种优选，在所述喉管外侧，贯穿于各散热片，设有注水毛细铁导管，在所述喉管内贴附有第一散热蓄水海绵，所述注水毛细铁导管连通到第一散热蓄水海绵，将水注入第一散热蓄水海绵中。
作为一种优选，在所述直通开槽喉管的外侧面上贴附有第二散热蓄水海绵，在所述喉管外侧，贯穿于各散热片，设有注水毛细铁导管，所述注水毛细铁导管连通到第二散热蓄水海绵，将水注入第二散热蓄水海绵中。
进一步的，所述加热棒连接于加热块的孔中，通过紧定螺钉锁紧，热电偶和加热棒分别通过导线连接于温控仪，通过设定温度将加热块的温度加热到设定温度。
本发明具有如下有益效果：
本发明所达到的有益效果：本喷头组件通过结构上的改进，解决了现有面向多轴三维打印中存在的容易干涉和喷头容易堵丝的问题，在提高打印效率的同时，提高了三维打印的制造精度和可加工的范围，具有较高的经济效益。
附图说明
图1至图3是喷头组件的总装图；
图1 为喷头组件正视图；
图2 为喷头组件轴测视图；
图3 为喷头组件俯视图；
图4至图8是喷嘴组件总装图；
图4、图5喷嘴组件剖视图；
图6是喷嘴组件轴侧视图；
图7是喷嘴组件俯视图；
图8是加热块剖视图；
图9至图13是给丝机构总装图；
图9 是给丝机构主视图；
图10、图11是 给丝机构剖视图；
图12是散热风扇剖视图；
图13 是给丝机构俯视图；
图中标记及含义：
1-打印喷嘴，2-加热块，3-第一散热蓄水海绵，4-开槽直通喉管，5-第一导热散热片，6-导水毛细管，7-第二散热片，8-铁氟龙导管，9-锁紧螺母，10-第二散热蓄水海绵，11-内六角圆柱头螺钉，12-热电偶，13-紧定螺钉，14-加热棒，15-内阶梯孔喉管，16-打印丝材，17-压紧板，18-压紧轮，19-给丝齿轮，20-调节螺栓，21-步进电机，22-压紧弹簧，23-散热风扇，24-导风罩。
具体实施方式
现将结合图1-3，对本发明的技术方案进行完整的描述。以下描述仅仅是本发明的一部分实施案例而已，并非全部。基于本发明中的实施案例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明的权利保护范围之内。
如图1-13所示，本发明公开了一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件。包括给丝组件和喷嘴组件两个部分，给丝组件可连接于打印机，其下端连接喷嘴组件，打印过程中步进电机带动给丝齿轮运动，耗材在压紧轮与给丝齿轮的夹紧作用下使得丝材向下运动，完成对打印过程中耗材的补给，打印过程中为了有效散热风扇吹风经过导风罩将风输送到喉管散热片部位完成对散热片的冷却。喷嘴部分完成丝材的熔化和给出，打印过程中，导热散热片将加热块上部凸圆部分热量带走到上部分使其尽快冷却，导水毛细管将蒸馏水以合适的流速输送到散热片上的散热蓄水海绵1、2上使得喉管部位温度进一步降低，喉管内部铁氟龙导管阻止喉管热量传递到丝材，防止丝材在喉管内部因受热膨胀而堵丝，热电偶和加热棒通过导线连接于温度控制仪，热电偶检测温度，加热棒对加热块加热完成打印过程中喷嘴部位的温度恒定而达到顺利给丝的目的。
进一步的，所述的给丝组件包括依次连接于方形连接架上的步进电机、压紧板、压紧轮、压紧螺栓、紧压弹簧和连接于步进电机的给丝齿轮以及连接于导风罩的风扇；所述步进电机的输出端通过螺纹连接在所述给丝齿轮上，带动给丝齿轮转动，所述给丝齿轮另一端依次连接压紧轮和压紧板，所述给丝齿轮和压紧轮、压紧板的压力下实现成送丝动作；
所述压紧弹簧缠绕在所述压紧螺栓上，所述压紧螺栓贯穿整个方形连接架，其一端连接压紧板，另一端固定与方形连接架的侧面，所述压紧弹簧与方形连接架侧面为螺纹连接，通过拧紧/放松来调节其预紧力；所述压紧板一端固定于方形连接架的侧面上，另一端在压紧螺栓预紧力的控制下向给丝齿轮移动或远离给丝齿轮，将耗材压紧在给丝齿轮上；
所述风扇安装于方形连接架一侧，其外部设有导风罩，转动气流从导风罩的出口流出加速散热片的散热；
所述给丝组件下端连接喷嘴组件。
结合图4至图8，喷嘴组件具体包括，打印喷嘴1连接于加热块2，通过加热块将热量传导到喷嘴完成对丝材的融化出丝，加热棒14和热电偶12固定于加热块，通过导线连接于温度控制仪，完成对加热块的恒温控制，开槽直通喉管4螺纹开槽一端连接于加热块可有效阻止温度向上传递，第一导热散热片5开槽卡口一端连接于加热块凸圆外部，将凸圆部位热量导到上部散热片散热，第二散热片7连接直通开槽喉管4和内阶梯孔喉管15，铁氟龙导管8放置于直通开槽喉管4以及内阶梯孔喉管15中，能够有效阻止喉管热量传递到丝材而导致丝材受热膨胀，第一散热蓄水海绵3放置于加热块凸圆处导水毛细管6向其中注水完成冷却，3片第二散热蓄水海绵10放于第一导热散热片5上，通过导水毛细管向其中注水完成对散热片的冷却。
进一步的，所述喷嘴组件包含连接于给丝组件下部的喉管、散热片、导热散热片、散热快以及铁氟龙导管；
所述加热块外部为凸圆形，连接于喉管的下部，所述加热块中设有加热棒及热电偶，热电偶与加热块通过螺栓固定；
所述喉管的下部为直通开槽喉管，上部为内接梯孔喉管，其中，所述内阶梯孔喉管顶部连接在给丝组件上；所述直通开槽喉管底部开有螺纹曹，所述螺纹槽一端连接所述加热块的内部；
所述喉管外部设有若干半环形的散热片，位于所述直通开槽喉管外部的散热片与加热块上部连接凸圆外部贴合，使凸圆上的热量导向散热片上部分；贯穿于所述喉管内部设有铁氟龙管，其下部与喷嘴向接触，将打印丝材顺利导向喷嘴，在喷嘴中熔化。
结合图9至图13，内阶梯孔喉管15有阶梯孔，其一端螺纹连接于方形连接架25，压紧轮17连接压紧板18，压紧板18连接于方形连接架25，压紧板18带动压紧轮可以绕其轴转动，在压紧弹簧22的作用下完成对耗材的压紧，调节螺栓20连接于方形连接架25，旋转螺栓可带动压紧板沿着压紧板轴转动，完成对耗材压紧力的调节，步进电机21连接于方形连接架25，带动给丝齿轮19转动和压紧轮一起作用完成给丝动作，导风罩24连接于方形连接架25，散热风扇23连接于导风罩24，风扇转动气流从导风罩24的出口流出加速散热片的散热，进一步防止堵丝。
本实施例提供了两种冷却方法，一种是在所述喉管外侧，贯穿于各散热片，设有注水毛细铁导管，在所述喉管内贴附有第一散热蓄水海绵，所述注水毛细铁导管连通到第一散热蓄水海绵，将水注入第一散热蓄水海绵中。
另一种是在所述直通开槽喉管的外侧面上贴附有第二散热蓄水海绵，在所述喉管外侧，贯穿于各散热片，设有注水毛细铁导管，所述注水毛细铁导管连通到第二散热蓄水海绵，将水注入第二散热蓄水海绵中。
两种冷却方式以及加热方式结合使用，解决了现有面向多轴三维打印中存在的容易干涩和喷头容易堵丝的问题，在提高打印效率的同时，提高了三维打印的制造精度和可加工的范围，具有较高的经济效益。
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，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制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范围。

Claims (6)

1.一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件，其特征是，所述打印机喷头组件包括安装于上方的给丝组件和固定于其下方的加长水冷喷嘴组件；
在所述喷嘴组件的喷嘴上安装加热块，给丝材加热，并在所述喷嘴组件采用散热片以及采用蓄水海绵构成的水冷装置给喷嘴散热。
2.根据权利1要求所述的一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件，其特征是，所述的给丝组件包括依次连接于方形连接架上的步进电机、压紧板、压紧轮、压紧螺栓、紧压弹簧和连接于步进电机的给丝齿轮以及连接于导风罩的风扇；所述步进电机的输出端通过螺纹连接在所述给丝齿轮上，带动给丝齿轮转动，所述给丝齿轮另一端依次连接压紧轮和压紧板，所述给丝齿轮和压紧轮、压紧板的压力下实现成送丝动作；
所述压紧弹簧缠绕在所述压紧螺栓上，所述压紧螺栓贯穿整个方形连接架，其一端连接压紧板，另一端固定与方形连接架的侧面，所述压紧弹簧与方形连接架侧面为螺纹连接，通过拧紧/放松来调节其预紧力；所述压紧板一端固定于方形连接架的侧面上，另一端在压紧螺栓预紧力的控制下向给丝齿轮移动或远离给丝齿轮，将耗材压紧在给丝齿轮上；
所述风扇安装于方形连接架一侧，其外部设有导风罩，转动气流从导风罩的出口流出加速散热片的散热；
所述给丝组件下端连接喷嘴组件。
3.根据权利2要求所述的一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件，其特征是，所述喷嘴组件包含连接于给丝组件下部的喉管、散热片、导热散热片、散热快以及铁氟龙导管；
所述加热块外部为凸圆形，连接于喉管的下部，所述加热块中设有加热棒及热电偶，热电偶与加热块通过螺栓固定；
所述喉管的下部为直通开槽喉管，上部为内接梯孔喉管，其中，所述内阶梯孔喉管顶部连接在给丝组件上；所述直通开槽喉管底部开有螺纹曹，所述螺纹槽一端连接所述加热块的内部；
所述喉管外部设有若干半环形的散热片，位于所述直通开槽喉管外部的散热片与加热块上部连接凸圆外部贴合，使凸圆上的热量导向散热片上部分；贯穿于所述喉管内部设有铁氟龙管，其下部与喷嘴向接触，将打印丝材顺利导向喷嘴，在喷嘴中熔化。
4.根据权利3要求所述的一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件，其特征是，在所述喉管外侧，贯穿于各散热片，设有注水毛细铁导管，在所述喉管内贴附有第一散热蓄水海绵，所述注水毛细铁导管连通到第一散热蓄水海绵，将水注入第一散热蓄水海绵中。
5.根据权利3要求所述的一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件，其特征是，在所述直通开槽喉管的外侧面上贴附有第二散热蓄水海绵，在所述喉管外侧，贯穿于各散热片，设有注水毛细铁导管，所述注水毛细铁导管连通到第二散热蓄水海绵，将水注入第二散热蓄水海绵中。
6.根据权利3要求所述的一种基于减少干涉的加长型水冷五轴三维打印机喷头组件，其特征是，所述加热棒连接于加热块的孔中，通过紧定螺钉锁紧，热电偶和加热棒分别通过导线连接于温控仪，通过设定温度将加热块的温度加热到设定温度。
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