CN113752545B - 一种熔丝沉积型3d打印丝材交叉剪切设备及操作方法 - Google Patents

一种熔丝沉积型3d打印丝材交叉剪切设备及操作方法 Download PDF

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Abstract

一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备及操作方法，一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备，包括顶板、底板和切丝机构，切丝机构安装于顶板和底板之间；顶板的上表面安装有电机，电机的末端输出轴穿过顶板后安装凸轮，顶板的底面一端中部位置设置有上导向槽，底板的上表面并与上导向槽对应的位置设置有下导向槽，下导向槽的槽根位置设置有复位凸台，所述上导向槽和下导向槽之间安装有销轴，销轴上安装有滚轮，滚轮与凸轮的基圈接触，位于滚轮下方的销轴上安装有上连杆和下连杆，上连杆的头部通过上铰链安装上刀片，下连杆的头部通过下铰链安装下刀片，上刀片和下刀片交错设置，上刀片和下刀片的刃口互相对应，工作可靠，性能优。

Description

一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备及操作方法
技术领域
本发明涉及剪切设备技术领域，尤其是一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备及操作方法。
背景技术
3D打印技术从初期的模具制造、工业设计等领域逐渐拓展到一些产品的直接制造，目前，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航空航天、牙科和医疗产业等众多领域均有所应用。
在航空航天等领域，由于对3D打印成型零件的强度具有较高要求，打印材料中需添加连续纤维或其他材料进行改性。
熔丝沉积型3D打印系统，丝材在高温喷头中融化，打印过程中需要填充材料，系统通过向喷头内输送丝材，熔融的丝材受到压力连续喷出，空行程过程中，无需填充材料，停止向喷头内输送丝材，喷头内熔融的丝材失去压力即可停留在喷头中；当丝材中添加有连续纤维或其他连续材料时，打印过程中，通过向高温喷头内输送丝材，连续纤维与树脂材料同时喷出，空行程过程中，需要保证喷头不能输出材料，因此，必须将连续纤维切断，即，喷头系统中需安装有丝材剪切装置。
现有技术中一般只打印单一材料的丝材，未考虑连续纤维的因素，因此，打印系统中不包含剪切装置。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备及操作方法，从而通过在3D打印系统中添加该装置，系统可完成对不同材质及尺寸丝材的剪切，解决熔丝沉积型3D打印系统丝材的切断问题，拓展了熔丝沉积型3D打印系统可适配的丝材种类，提升系统的稳定性，提高打印产品的质量与性能。
本发明所采用的技术方案如下：
一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备，包括顶板、底板和切丝机构，所述切丝机构安装于顶板和底板之间；
顶板的上表面安装有电机，所述电机的末端输出轴穿过顶板后安装凸轮，所述顶板的底面一端中部位置设置有上导向槽，所述底板的上表面并与上导向槽对应的位置设置有下导向槽，所述下导向槽的槽根位置设置有复位凸台，所述上导向槽和下导向槽之间安装有销轴，所述销轴上安装有滚轮，所述滚轮与凸轮的基圈接触，位于滚轮下方的销轴上安装有上连杆和下连杆，所述上连杆的头部通过上铰链安装上刀片，所述下连杆的头部通过下铰链安装下刀片，所述上刀片和下刀片交错设置，上刀片和下刀片的刃口互相对应。
其进一步技术方案在于：
所述销轴与复位凸台之间安装有弹力带，弹力带位于上连杆和下连杆的下方。
所述底板上设置有刀片定位凸台，所述上刀片和下刀片交错的位置套在刀片定位凸台上。
所述顶板上开有上丝材过孔，底板上开有下丝材过孔，所述上丝材过孔与下丝材过孔对应。
所述销轴的中部设置有凸环。
所述滚轮采用轴承制作。
所述顶板的底面设置有台阶，第一台阶面处为凸轮的安装位置，第二台阶面中部还开有凹槽。
所述顶板的底面与底板的顶面互相配合。
所述顶板和底板均呈长方体结构。
一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备及操作方法，包括如下操作步骤：
第一步：初始状态下，在弹力带的作用下，滚轮与凸轮的基圈接触，上刀片和下刀片处于张开状态；
第二步：3D打印丝材可穿过顶板的上丝材过孔与底板的下丝材过孔，进入喷头内部；
第三步：此时，上刀片和下刀片刃口与3D打印丝材对应；
第四步：电机转动，驱动凸轮转动，凸轮通过与滚轮的接触推动销轴发生移动，销轴沿上导向槽和下导向槽向远离丝材过孔方向移动，从而驱动上刀片和下刀片合拢，实现对丝材的剪切工作；
第五步：电机继续转动，上刀片和下刀片在弹力带、上连杆和下连杆的作用下完成复位工作；
第六步：等待下一次剪切工作。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，利用凸轮与连杆机构驱动两片刀片共同作用，完成对丝材的切割，可避免切割过程中丝材的偏移，保证丝材与丝材过孔的同轴度，保证剪切的可靠性。
本发明采用凸轮的设计，保证了电机具有一段稳定的加速过程，提高了剪丝的成功率，可实现对不同直径、材料、形状丝材的稳定、高质量切割，该设备具有结构简洁、紧凑，驱动控制易于实现的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的爆炸图。
图3为本发明的结构示意图(省略底板)。
图4为本发明顶板的安装示意图。
图5为本发明底板的安装示意图。
图6为本发明底板和切丝机构的结构示意图。
图7为本发明切丝结构的结构示意图。
其中：101、电机；102、凸轮；103、上丝材过孔；104、顶板；105、上导向槽；
201、底板；202、下导向槽；203、弹力带；204、复位凸台；205、刀片定位凸台；206、下丝材过孔；
301、滚轮；302、销轴；303、上连杆；304、上铰链；305、上刀片；306、下刀片；307、下铰链；308、下连杆。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图7所示，本实施例的熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备，包括顶板104、底板201和切丝机构，切丝机构安装于顶板104和底板201之间；
顶板104的上表面安装有电机101，电机101的末端输出轴穿过顶板104后安装凸轮102，顶板104的底面一端中部位置设置有上导向槽105，底板201的上表面并与上导向槽105对应的位置设置有下导向槽202，下导向槽202的槽根位置设置有复位凸台204，上导向槽105和下导向槽202之间安装有销轴302，销轴302上安装有滚轮301，滚轮301与凸轮102的基圈接触，位于滚轮301下方的销轴302上安装有上连杆303和下连杆308，上连杆303的头部通过上铰链304安装上刀片305，下连杆308的头部通过下铰链307安装下刀片306，上刀片305和下刀片306交错设置，上刀片305和下刀片306的刃口互相对应。
销轴302与复位凸台204之间安装有弹力带203，弹力带203位于上连杆303和下连杆308的下方。
底板201上设置有刀片定位凸台205，上刀片305和下刀片306交错的位置套在刀片定位凸台205上。
顶板104上开有上丝材过孔103，底板201上开有下丝材过孔206，上丝材过孔103与下丝材过孔206对应。
销轴302的中部设置有凸环。
滚轮301采用轴承制作。
顶板104的底面设置有台阶，第一台阶面处为凸轮102的安装位置，第二台阶面中部还开有凹槽。
顶板104的底面与底板201的顶面互相配合。
顶板104和底板201均呈长方体结构。
本实施例的熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备及操作方法，包括如下操作步骤：
第一步：初始状态下，在弹力带203的作用下，滚轮301与凸轮102的基圈接触，上刀片305和下刀片306处于张开状态；
第二步：3D打印丝材可穿过顶板104的上丝材过孔103与底板201的下丝材过孔206，进入喷头内部；
第三步：此时，上刀片305和下刀片306刃口与3D打印丝材对应；
第四步：电机101转动，驱动凸轮102转动，凸轮102通过与滚轮301的接触推动销轴302发生移动，销轴302沿上导向槽105和下导向槽202向远离丝材过孔方向移动，从而驱动上刀片305和下刀片306合拢，实现对丝材的剪切工作；
第五步：电机101继续转动，上刀片305和下刀片306在弹力带203、上连杆303和下连杆308的作用下完成复位工作；
第六步：等待下一次剪切工作。
本发明的具体结构和功能如下：
主要包括顶板104、底板201和切丝机构，切丝机构位于顶板104与底板201之间并与底板201配合安装，在凸轮102的驱动下，滚轮301与销轴302沿上导向槽105与下导向槽202的方向平移运动；上刀片305与下刀片306分别在上连杆303与下连杆308的驱动下进行合拢，完成对3D打印丝材的切割。
顶板104上表面安装有电机101，电机101的末端输出轴穿过顶板104，并安装有凸轮102，顶板104与底板201配合连接，顶板104与底板201之间安装有切丝机构，切丝机构包含上刀片305、下刀片306、下连杆308、销轴302以及滚轮301。
顶板104加工有上丝材过孔103，顶板104下表面加工有上导向槽105。
底板201表面加工有复位凸台204、刀片定位凸台205及下丝材过孔206，下丝材过孔206与上丝材过孔103同轴。
切丝机构包含滚轮301，滚轮301安装在销轴302的上端，销轴302下端连接上连杆303及下连杆308，上连杆303通过上铰链304与上刀片305配合连接，下连杆308通过下铰链307与下刀片306配合连接，上刀片305与下刀片306通过刀片定位凸台205连接在一起。
电机101带动凸轮102转动，凸轮102表面与滚轮301配合接触从而驱动销轴302沿导向槽向远离丝材过孔方向移动，进而驱动上刀片305与下刀片306合拢，实现对3D打印丝材的剪切，同时弹力带203被拉伸。
电机101带动凸轮102转动，凸轮102基圈与滚轮301配合接触，弹力带203拉力释放，从而拉动销轴302沿导向槽向丝材过孔轴线方向移动，在上连杆303与下连杆308的传动下，推动上刀片305与下刀片306分离，完成复位。
实际工作过程中：
常态下，在弹力带203的作用下，切丝机构的销轴302上端的滚轮301与凸轮102基圈接触，上、下两片刀片处于张开状态，3D打印丝材可穿过顶板104与底板201的丝材过孔，进入喷头内部；需要切丝时，电机101转动，驱动凸轮102转动，凸轮102通过与滚轮301接触推动销轴302沿导向槽向远离丝材过孔方向移动，从而驱动两片刀片合拢，实现对丝材的剪切，之后电机101继续转动，上、下两刀片在弹力带203及连杆机构的作用下完成复位。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (1)

1.一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备，其特征在于：包括顶板(104)、底板(201)和切丝机构，所述切丝机构安装于顶板(104)和底板(201)之间；
顶板(104)的上表面安装有电机(101)，所述电机(101)的末端输出轴穿过顶板(104)后安装凸轮(102)，所述顶板(104)的底面一端中部位置设置有上导向槽(105)，所述底板(201)的上表面并与上导向槽(105)对应的位置设置有下导向槽(202)，所述下导向槽(202)的槽根位置设置有复位凸台(204)，所述上导向槽(105)和下导向槽(202)之间安装有销轴(302)，所述销轴(302)上安装有滚轮(301)，所述滚轮(301)与凸轮(102)的基圈接触，位于滚轮(301)下方的销轴(302)上安装有上连杆(303)和下连杆(308)，所述上连杆(303)的头部通过上铰链(304)安装上刀片(305)，所述下连杆(308)的头部通过下铰链(307)安装下刀片(306)，所述上刀片(305)和下刀片(306)交错设置，上刀片(305)和下刀片(306)的刃口互相对应；所述销轴(302)与复位凸台(204)之间安装有弹力带(203)，弹力带(203)位于上连杆(303)和下连杆(308)的下方；所述底板(201)上设置有刀片定位凸台(205)，所述上刀片(305)和下刀片(306)交错的位置套在刀片定位凸台(205)上；所述顶板(104)上开有上丝材过孔(103)，底板(201)上开有下丝材过孔(206)，所述上丝材过孔(103)与下丝材过孔(206)对应；所述销轴(302)的中部设置有凸环；所述滚轮(301)采用轴承制作；所述顶板(104)的底面设置有台阶，第一台阶面处为凸轮(102)的安装位置，第二台阶面中部还开有凹槽；所述顶板(104)的底面与底板(201)的顶面互相配合所述顶板(104)和底板(201)均呈长方体结构操作方法包括如下操作步骤：
第一步：初始状态下，在弹力带(203)的作用下，滚轮(301)与凸轮(102)的基圈接触，上刀片(305)和下刀片(306)处于张开状态；
第二步：3D打印丝材可穿过顶板(104)的上丝材过孔(103)与底板(201)的下丝材过孔(206)，进入喷头内部；
第三步：此时，上刀片(305)和下刀片(306)刃口与3D打印丝材对应；
第四步：电机(101)转动，驱动凸轮(102)转动，凸轮(102)通过与滚轮(301)的接触推动销轴(302)发生移动，销轴(302)沿上导向槽(105)和下导向槽(202)向远离丝材过孔方向移动，从而驱动上刀片(305)和下刀片(306)合拢，实现对丝材的剪切工作；
第五步：电机(101)继续转动，上刀片(305)和下刀片(306)在弹力带(203)、上连杆(303)和下连杆(308)的作用下完成复位工作；
第六步：等待下一次剪切工作。
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