CN204914605U - 压缩机制冷式三维打印机 - Google Patents

Abstract

压缩机制冷式三维打印机，包括压缩机制冷器和Y轴框架，Y轴框架后侧设有Y轴步进电机，Y轴框架上水平设有Y轴导轨，Y轴导轨上滑动设有加工平台，Y轴步进电机与加工平台底部传动连接，加工平台左右两侧固定连接有Z轴框架，Z轴框架底部设有Z轴步进电机，Z轴框架上设有Z轴导轨，Z轴导轨上滑动设有X轴框架，Z轴步进电机与X轴框架传动连接，X轴框架一端设有X轴步进电机，X轴框架上设有X轴导轨，X轴导轨上滑动设有三维材料挤出组件，X轴步进电机与三维材料挤出组件传动连接。本实用新型设计新颖、结构紧凑、传动稳定性高，对挤出的热熔性材料进行及时冷却，打印出来的产品不会出现变形，打印精度大大提高。

Description

压缩机制冷式三维打印机

技术领域

本实用新型属于三维成型技术领域，尤其涉及一种压缩机制冷式三维打印机。

背景技术

三维打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。三维打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件。熔融沉积造型(FDM)技术是三维打印技术中的一个主流技术，FDM技术是将CAD模型分为一层层极薄的截面，生成控制三维打印机喷嘴移动轨迹的二维几何信息。三维打印机的加热头把热熔性材料（ABS树脂、尼龙、蜡等）加热到临界状态，呈现半流体性质，在计算机控制下，沿CAD确定的二维几何信息运动轨迹，挤出头将半流动状态的材料挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。当一层完毕后，通过垂直升降系统降下新形成层，进行固化。这样层层堆积粘结，自下而上形成该模型的三维实体。

应用FDM技术的三维打印机的关键问题之一是成型精度问题，影响成型精度的因素有很多，包括机架强度、传动稳定性以及对热熔性材料进行冷却的问题等。机架强度不足会导致打印机在工作过程中出现装配尺寸的变化，对成型精度造成影响；强度不足还会导致传动稳定性不高，打印头行走过程中机架出现震动，使打印精度降低；热熔性材料经挤出头挤出后冷却太慢，会出现热熔性材料被重力自然拉长，导致打印出来的模型出现变形的问题。所以，为提高打印精度，亟需对现有的三维打印机进行改进。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、强度高、传动稳定性好、缩短热熔性材料冷却时间、提升打印精度的压缩机制冷式三维打印机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：压缩机制冷式三维打印机，包括压缩机制冷器和Y轴框架，Y轴框架后侧设有Y轴步进电机，Y轴框架上水平设有Y轴导轨，Y轴导轨上滑动设有加工平台，Y轴步进电机通过Y轴同步带传动机构与加工平台底部传动连接，加工平台左右两侧固定连接有Z轴框架，Z轴框架底部设有Z轴步进电机，Z轴框架上设有Z轴导轨，Z轴导轨上滑动设有X轴框架，Z轴步进电机通过滚珠丝杠副与X轴框架传动连接，X轴框架一端设有X轴步进电机，X轴框架上设有X轴导轨，X轴导轨上滑动设有三维材料挤出组件，X轴步进电机通过X轴同步带传动机构与三维材料挤出组件传动连接；压缩机制冷器固定设在Z轴框架侧部；

三维材料挤出组件包括滑动设在X轴导轨上的滑块，滑块上设有挤出机，挤出机下端的出料口连接有挤出管，挤出管上设有加热器，挤出管下端连接有挤出头；

压缩机制冷器包括壳体，壳体内设有盒体以及位于盒体顶部的制冷压缩机、冷凝器、冷凝散热器、节流阀、风量调节电机和涡轮风机，盒体内设有蒸发器和用于调节盒体内通风截面积大小的风门，风门中部垂直设有转动连接在盒体上的转轴，风量调节电机的主轴与转轴传动连接，冷凝散热器设在冷凝器上，壳体上设有邻近制冷压缩机的散热进风窗和邻近冷凝散热器的散热出风窗，制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器和制冷压缩机顺次通过管道连接，壳体上设有与涡轮风机进风口连接的冷却进风窗，盒体上设有与涡轮风机出风口连通的入风口，风门位于入风口和蒸发器之间；盒体上在邻近蒸发器的一端连接有导风罩，导风罩的出口连接有伸出壳体的冷风管，冷风管连接有冷却喷嘴，冷却喷嘴通过连接板设在滑块下方，冷却喷嘴的吹风口朝向挤出头的出口。

加工平台与Y轴导轨之间、X轴框架与Z轴导轨之间、滑块与X轴导轨之间均通过滑动轴承滑动连接。

采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1、X轴向、Y轴向和Z轴向均采用步进电机驱动，并采用滚珠丝杠副或同步带传动机构作为传动机构，并且在滑动连接处均采用精密的滑动轴承，移动平稳，移动精度高，从而提高三维材料挤出组件的稳定性及移动的精密度。

2、本实用新型的制冷原理为：制冷压缩机把制冷剂由低温低压气体压缩成高温高压气体，再经过冷凝器冷凝成常温高压的液体，经节流阀节流后，则成为低温低压的液体。低温低压的液态制冷剂送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为高温低压的蒸汽，再次输送进制冷压缩机，从而完成制冷循环。

盒体内的空气被制冷后，涡轮风机向盒体内吹风，气流经蒸发器被制冷，冷气通过导风罩、冷风管和冷却喷嘴喷向挤出头的出口处，挤出头将半流动状态的材料挤压出来，经冷风的强力冷却，迅速凝固形成轮廓形状的薄层。这样就避免冷却时间过长，导致热熔型材料由于自身重力作用产生变形的情况发生。

风量调节电机通过转轴驱动风门旋转，风门旋转可以调节盒体的通风截面积，从而调节冷却喷嘴的出风量，达到调节冷却效果的目的。

综上所述，本实用新型设计新颖、结构紧凑、传动稳定性高，对挤出的热熔性材料进行及时冷却，打印出来的产品不会出现变形，打印精度大大提高。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是图1中压缩机制冷器的内部结构示意图；

图3是图1中三维材料挤出组件处的放大图。

具体实施方式

如图1-图3所示，本实用新型的压缩机制冷式三维打印机，包括压缩机制冷器和Y轴框架2，Y轴框架2后侧设有Y轴步进电机3，Y轴框架2上水平设有Y轴导轨4，Y轴导轨4上滑动设有加工平台5，Y轴步进电机3通过Y轴同步带传动机构6与加工平台5底部传动连接，加工平台5左右两侧固定连接有Z轴框架7，Z轴框架7底部设有Z轴步进电机8，Z轴框架7上设有Z轴导轨9，Z轴导轨9上滑动设有X轴框架10，Z轴步进电机8通过滚珠丝杠副11与X轴框架10传动连接，X轴框架10一端设有X轴步进电机12，X轴框架10上设有X轴导轨13，X轴导轨13上滑动设有三维材料挤出组件14，X轴步进电机12通过X轴同步带传动机构15与三维材料挤出组件14传动连接；压缩机制冷器固定设在Z轴框架7侧部。

三维材料挤出组件14包括滑动设在X轴导轨13上的滑块16，滑块16上设有挤出机17，挤出机17下端的出料口连接有挤出管18，挤出管18上设有加热器19，挤出管18下端连接有挤出头30。

压缩机制冷器包括壳体20，壳体20内设有盒体21以及位于盒体21顶部的制冷压缩机22、冷凝器23、冷凝散热器24、节流阀25、风量调节电机26和涡轮风机27，盒体21内设有蒸发器28和用于调节盒体21内通风截面积大小的风门31，风门31中部垂直设有转动连接在盒体21上的转轴32，风量调节电机26的主轴与转轴32传动连接，冷凝散热器24设在冷凝器23上，壳体20上设有邻近制冷压缩机22的散热进风窗33和邻近冷凝散热器24的散热出风窗34，制冷压缩机22、冷凝器23、节流阀25、蒸发器28和制冷压缩机22顺次通过管道连接，壳体20上设有与涡轮风机27进风口连接的冷却进风窗35，盒体21上设有与涡轮风机27出风口连通的入风口，风门31位于入风口和蒸发器28之间；盒体21上在邻近蒸发器28的一端连接有导风罩36，导风罩36的出口连接有伸出壳体20的冷风管37，冷风管37连接有冷却喷嘴38，冷却喷嘴38通过连接板39设在滑块16下方，冷却喷嘴38的吹风口朝向挤出头30的出口。

加工平台5与Y轴导轨4之间、X轴框架10与Z轴导轨9之间、滑块16与X轴导轨13之间均通过滑动轴承29滑动连接。

X轴向、Y轴向和Z轴向均采用步进电机驱动，并采用滚珠丝杠副11或同步带传动机构作为传动机构，并且在滑动连接处均采用精密的滑动轴承29，移动平稳，移动精度高，从而提高三维材料挤出组件14的稳定性及移动的精密度。

本实用新型的制冷原理为：制冷压缩机22把制冷剂由低温低压气体压缩成高温高压气体，再经过冷凝器23冷凝成常温高压的液体，经节流阀25节流后，则成为低温低压的液体。低温低压的液态制冷剂送入蒸发器28，在蒸发器28中吸热蒸发而成为高温低压的蒸汽，再次输送进制冷压缩机22，从而完成制冷循环。

盒体21内的空气被制冷后，涡轮风机27向盒体21内吹风，气流经蒸发器28被制冷，冷气通过导风罩36、冷风管37和冷却喷嘴38喷向挤出头的出口处，挤出头将半流动状态的材料挤压出来，经冷风的强力冷却，迅速凝固形成轮廓形状的薄层。这样就避免冷却时间过长，导致热熔型材料由于自身重力作用产生变形的情况发生。

风量调节电机26通过转轴32驱动风门31旋转，风门31旋转可以调节盒体21的通风截面积，从而调节冷却喷嘴38的出风量，达到调节冷却效果的目的。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.压缩机制冷式三维打印机，其特征在于：包括压缩机制冷器和Y轴框架，Y轴框架后侧设有Y轴步进电机，Y轴框架上水平设有Y轴导轨，Y轴导轨上滑动设有加工平台，Y轴步进电机通过Y轴同步带传动机构与加工平台底部传动连接，加工平台左右两侧固定连接有Z轴框架，Z轴框架底部设有Z轴步进电机，Z轴框架上设有Z轴导轨，Z轴导轨上滑动设有X轴框架，Z轴步进电机通过滚珠丝杠副与X轴框架传动连接，X轴框架一端设有X轴步进电机，X轴框架上设有X轴导轨，X轴导轨上滑动设有三维材料挤出组件，X轴步进电机通过X轴同步带传动机构与三维材料挤出组件传动连接；压缩机制冷器固定设在Z轴框架侧部；

三维材料挤出组件包括滑动设在X轴导轨上的滑块，滑块上设有挤出机，挤出机下端的出料口连接有挤出管，挤出管上设有加热器，挤出管下端连接有挤出头；

压缩机制冷器包括壳体，壳体内设有盒体以及位于盒体顶部的制冷压缩机、冷凝器、冷凝散热器、节流阀、风量调节电机和涡轮风机，盒体内设有蒸发器和用于调节盒体内通风截面积大小的风门，风门中部垂直设有转动连接在盒体上的转轴，风量调节电机的主轴与转轴传动连接，冷凝散热器设在冷凝器上，壳体上设有邻近制冷压缩机的散热进风窗和邻近冷凝散热器的散热出风窗，制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器和制冷压缩机顺次通过管道连接，壳体上设有与涡轮风机进风口连接的冷却进风窗，盒体上设有与涡轮风机出风口连通的入风口，风门位于入风口和蒸发器之间；盒体上在邻近蒸发器的一端连接有导风罩，导风罩的出口连接有伸出壳体的冷风管，冷风管连接有冷却喷嘴，冷却喷嘴通过连接板设在滑块下方，冷却喷嘴的吹风口朝向挤出头的出口。

2.根据权利要求1所述的压缩机制冷式三维打印机，其特征在于：加工平台与Y轴导轨之间、X轴框架与Z轴导轨之间、滑块与X轴导轨之间均通过滑动轴承滑动连接。