CN208290490U - 具有多操作头的3d打印加工中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有多操作头的3D打印加工中心，其包括打印机架、至少两个喷嘴大小不同的打印喷头以及工具头，打印喷头分别对应设有供料机构，打印喷头通过工具头连接机构悬挂在打印机架上，且打印喷头可切换安装在工具头上，打印机架上具有带动工具头移动的驱动机构，打印机架包括底座、顶梁、竖向支撑机构和打印平台。由于具有喷嘴大小不同的打印喷头，在打印产品时根据需求可以切换打印喷头，喷嘴大的打印喷头打印速度快，喷嘴小的打印喷头使得产品的表面质量更佳，且强度较高，因此，打印产品过程中能够实现效率与质量兼顾。

Description

具有多操作头的3D打印加工中心

技术领域

本实用新型涉及3D打印机技术领域，具体涉及一种具有多操作头的3D打印加工中心。

背景技术

3D打印机是一种采用累积制造技术的快速成形机器，其工作原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来，3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。

虽然3D打印机已经能够打印出各种材质、不同形状的产品，但在通过3D打印机打印产品时，发现一些产品的成型质量差强人意，具体表现在以下几方面：第一是产品的表面质量不好，为了追求打印速度，通常在能够满足打印要求的前提下，打印机的喷嘴直径尽可能粗，以实现快速下料，下料速度过快就会造成产品表面粗糙，打印支撑又需要使用水溶性耗材；需要多喷头不同喷嘴直径，不同温度打印。第二是功能单一，对于一些打印产品，需要进行二次加工，比如，当需要在产品进行激光打标时，或者需要对打印零件表面进行切削加工以提高表面粗糙度时，需要二次装夹，加工效率低，生产成本高。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种具有多操作头的3D打印加工中心，解决现有技术中不易实现多喷头不同喷嘴直径，不同温度打印的功能；需要使用多个不同功能的工具头的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的一方面是：

提供一种具有多操作头的3D打印加工中心，包括打印机架，还包括至少三个喷嘴直径大小不同的打印喷头以及不同功能的工具头，该打印喷头分别对应设有供料机构，该打印喷头通过工具头连接机构悬挂在该打印机架上，且该打印喷头可通过自动切换装置切换安装在该工具头上。

优选的，该打印机架包括底座、顶梁、竖向支撑机构和打印平台，该竖向支撑机构包括固定在该底座一侧的两个支撑导杆，该顶梁固定在该两个支撑导杆顶部；该打印平台的一侧固定有两个与该两个支撑导杆相应的套筒，该套筒对应套设在该支撑导杆上，以使得该打印平台能够沿该支撑导杆上下移动。

优选的，该打印机架上设有用于带动该打印平台上下移动的竖向驱动组件，该竖向驱动组件包括设置在两个该支撑导杆之间的螺杆，该打印平台上对应固定有与该螺杆相匹配的螺母；该螺杆的顶端通过轴承配合安装在该顶梁上，该底座上设有螺杆电机，该螺杆的底端与该螺杆电机驱动连接。

优选的，该驱动机构包括设置在该顶梁的对侧且下端固定在该底座上的第一立柱和第二立柱，还包括垂直固定于该顶梁两端的第一纵向导轨和第二纵向导轨，该第一纵向导轨和第二纵向导轨的另一端对应固定在该第一立柱和第二立柱的顶端，该第一纵向导轨与该顶梁的交汇处、该第二纵向导轨与该顶梁的交汇处分别固定设有第一电机和第二电机；在该第一纵向导轨和第二纵向导轨之间设有横向导轨，该工具头通过横向滑块安装在该横向导轨上，该横向导轨的两端分别通过纵向滑块连接在该第一纵向导轨和第二纵向导轨上，以使得该横向导轨能够沿该第一纵向导轨和第二纵向导轨之间滑动；沿该第一纵向导轨由该第一电机至该第一立柱的方向依次布设有第一带轮、第二带轮、第三带轮、第四带轮，其中，该第一带轮安装在该第一电机的轴端，该第二带轮和第三带轮固定在该横向导轨上，该第四带轮固定在该第一立柱上；沿该第二纵向导轨由该第二电机至该第二立柱的方向依次布设有第五带轮、第六带轮、第七带轮、第八带轮，其中，该第五带轮安装在该第二电机的轴端，该第六带轮和第七带轮固定在该横向导轨上，该第八带轮固定在该第二立柱上；设置齿带，该齿带的一端连接在该工具头上，依次绕经该第二带轮、第一带轮、第四带轮、第三带轮、第七带轮、第八带轮、第五带轮和第六带轮后将另一端也固定在该工具头上。

优选的，该工具头包括连接块，该连接块的上部设有凹槽，该横向滑块固定在该凹槽中；该连接块的背面设有挂臂，该打印喷头上均设有与该挂臂相应的挂孔；且该连接块的背面设有可转动的限位挡臂，该打印喷头上均设有安装槽，该安装槽的侧壁上设有与该限位挡臂相应的限位孔。

优选的，该供料机构包括支撑板、送料组件、柔性送料管、防护罩和供料电机，该支撑板安装在该打印机架上，该供料电机和防护罩均安装在该支撑板上；所述送料组件包括保持架、导向筒、主挤压轮和副挤压轮，该保持架固定在该防护罩上，该副挤压轮安装在所述保持架上，该柔性送料管穿过该导向筒后夹设在该主挤压轮和副挤压轮的外圆周面之间，且该主挤压轮和副挤压轮之间的间隙小于该柔性送料管的外径；该供料电机与该主挤压轮之间通过齿轮对驱动连接。

优选的，该主挤压轮的外圆周面上均匀设有多个沿轴向延伸的挤压肋条。

优选的，该柔性送料管由聚四氟乙烯制成。

优选的，该工具头连接机构包括固定在该打印机架上的磁性块，该磁性块的侧面设有至少一根固定杆，该打印喷头上对应设有悬限位孔，以使得该打印喷头悬挂在该固定杆上并吸附在该磁性块上。

优选的，其还包括激光雕刻机头、钻孔机头和/或铣削机头。

本实用新型的有益技术效果在于：

1.本实用新型提供的3D打印加工中心，具有喷嘴直径不同大小的打印喷头，在打印产品时根据需求可以切换打印喷头，喷嘴大的打印喷头打印速度快且强度较高，喷嘴小的打印喷头使得产品的表面质量更佳，单独使用一个喷头打印支撑耗材。打印完成后还可以进行切削加工，进一步提高表面质量，因此，打印产品过程中能够实现效率与质量兼顾。

2.本实用新型具有多操作头的3D打印加工中心驱动机构中的平面驱动组件采用带轮和齿带配合，具有结构轻便以及便于控制传输距离的优势。

附图说明

图1为本实用新型具有多操作头的3D打印加工中心实施例1的立体图；

图2为本实用新型具有多操作头的3D打印加工中心实施例1中工具头连接机构在打印机架上的安装示意图；

图3为本实用新型具有多操作头的3D打印加工中心实施例1中小喷嘴打印喷头的立体图；

图4为本实用新型具有多操作头的3D打印加工中心实施例1中工具头的分解图；

图5为本实用新型具有多操作头的3D打印加工中心实施例1中驱动机构的齿带与带轮的配合关系示意图；

图6为本实用新型具有多操作头的3D打印加工中心实施例1中大喷嘴打印喷头的送料机构的分解图；

图7为图6中送料机构的主挤压轮和副挤压轮的配合关系示意图。

图中，各标号示意为：底座101、顶梁102、打印平台103、支撑导杆104、套筒105、大喷嘴打印喷头111、小喷嘴打印喷头112、悬限位孔1121、安装槽1122、限位孔1123、挂孔1124、磁性块113、固定杆114、工具头121、连接块122、凹槽123、横向滑块124、挂臂125、限位挡臂126、第一立柱141、第二立柱142、第一纵向导轨143、第二纵向导轨144、第一电机145、第二电机146、横向导轨147、第一带轮151、第二带轮152、第三带轮153、第四带轮154、第五带轮155、第六带轮156、第七带轮157、第八带轮158、齿带159、支撑板161、安装孔1611、柔性送料管162、防护罩163、供料电机164、主动齿轮1641、从动齿轮1642、保持架165、导向筒166、主挤压轮167、挤压肋条1671、副挤压轮168。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

实施例1：

请一并参阅图1至图7。

如图1所示，本实施例提供的具有多操作头的3D打印加工中心包括打印机架，该打印机架包括底座101、顶梁102、打印平台103和竖向支撑机构，具体的，竖向支撑机构包括固定在底座101一侧的两个支撑导杆104，顶梁102固定在两个支撑导杆104顶部，打印平台103的一侧固定有两个与两个支撑导杆104相应的套筒105，套筒105对应套设在支撑导杆104上。在打印机架上通过工具头连接机构悬挂有一个大喷嘴打印喷头111和小喷嘴打印喷头112，在打印产品的主体结构时采用大喷嘴打印喷头111，大喷嘴打印喷头111具有下料速度快的优势，保证打印效率，在打印产品的表面结构时采用小喷嘴打印喷头112，小喷嘴打印喷头112喷出的打印物料较细，使得产品的表面成型质量好。

如图1所示，在打印机架上设有带动打印平台103上下移动的竖向驱动组件，竖向驱动组件包括设置在两个支撑导杆104之间的螺杆131，在打印平台103上对应固定有与螺杆103相匹配的螺母132，螺杆131的顶端通过轴承配合安装在顶梁102上，底座101上固定设有螺杆电机，螺杆131的底端与螺杆电机驱动连接，通过控制螺杆电机的正反转带动打印平台103上下移动。

如图2所示，在打印机架上设置有两组工具头连接机构，分别用于悬挂大喷嘴打印喷头111和小喷嘴打印喷头112，工具头连接机构包括固定在顶梁102上的磁性块113，磁性块113的侧面设有两根固定杆114。如图3所示，在小喷嘴打印喷头112的壳体上设有与固定杆114相对应的悬限位孔1121，以使得小喷嘴打印喷头112悬挂在固定杆114上并吸附在磁性块113上，这里的小喷嘴打印喷头112的壳体由钢材制成，磁性块113为磁铁。大喷嘴打印喷头111上设置有对应的悬限位孔。

在打印机架上还设置有用于安装打印喷头的工具头121，大喷嘴打印喷头111和小喷嘴打印喷头112可切换安装在工具头121上。如图4所示，工具头121包括连接块122，连接块122的上部设有凹槽123，凹槽123中固定有横向滑块124，在连接块122的背面设有三个呈三角形分布的挂臂125，挂臂125用于悬挂打印喷头，在连接块122的背面还设有限位挡臂126，限位挡臂126可转动的安装在连接块122的背面。如图3所示，小喷嘴打印喷头112的壳体设有安装槽1122，安装槽1122的侧壁上设有三个与挂臂125相应的挂孔1124，打印机架带动工具头121移动到小喷嘴打印喷头112处，并将三根挂臂125对应插入三个挂孔1124中，此时安装在连接块122背面的限位挡臂126穿过限位孔1123，然后将限位挡臂126旋转90度，这样，限位挡臂126挡在安装槽1122的内壁面上，以防止小喷嘴打印喷头112从挂臂125上脱落。

进一步的，如图1所示，用于带动工具头121移动的驱动机构包括设置在顶梁102的对侧且下端固定在底座101上的第一立柱141和第二立柱142，还包括垂直固定于顶梁102两端的第一纵向导轨143和第二纵向导轨144，第一纵向导轨143和第二纵向导轨144的另一端对应固定在第一立柱141和第二立柱142的顶端，第一纵向导轨143与顶梁102的交汇处、第二纵向导轨144与顶梁102的交汇处分别固定设有第一电机145和第二电机146，在第一纵向导轨143和第二纵向导轨144之间设有横向导轨147，工具头121通过横向滑块124安装在横向导轨147上，横向导轨147的两端分别通过纵向滑块连接在第一纵向导轨143和第二纵向导轨144上，以使得横向导轨147能够沿第一纵向导轨143和第二纵向导轨144之间前后滑动。

如图5所示，沿第一纵向导轨由第一电机145至第一立柱的方向依次布设有第一带轮151、第二带轮152、第三带轮153、第四带轮154（为便于观看，图5中没有画出第一纵向导轨、横向导轨），其中，第一带轮151安装在第一电机145的轴端，第二带轮152和第三带轮153固定在横向导轨上，第四带轮154固定在第一立柱上，同样的，沿第二纵向导轨由第二电机146至第二立柱的方向依次布设有第五带轮155、第六带轮156、第七带轮157、第八带轮158，其中，第五带轮155安装在第二电机146的轴端，第六带轮156和第七带轮157固定在横向导轨上，第八带轮158固定在第二立柱上，在上述八个带轮上缠绕相匹配的齿带159，齿带159的一端连接在工具头121上，依次绕经第二带轮152、第一带轮151、第四带轮154、第三带轮153、第七带轮157、第八带轮158、第五带轮155和第六带轮156后将另一端也固定在工具头121上。

具体的，该驱动机构的工作原理如下：当第一电机145转动而第二电机146被动转动时，工具头121在沿横向导轨移动，当第一电机145和第二电机146同速反向转动时，两个电机通过齿带159带动第三带轮153、第七带轮157或第二带轮152、第六带轮156沿前后方向移动，而第三带轮153、第七带轮157或第二带轮152、第六带轮156带动横向导轨前后移动，从而带动工具头121沿前后方向移动。

进一步的，大喷嘴打印喷头111和小喷嘴打印喷头112分别对应设有供料机构，在本实施例中，大喷嘴打印喷头111和小喷嘴打印喷头112的供料机构结构相同，仅在于送料管的粗细有差别。现以大喷嘴打印喷头111的送料机构16作具体说明。

如图6所示，该供料机构包括支撑板161、柔性送料管162、防护罩163、供料电机164和送料组件，这里，支撑板161用于安装在打印机架上，支撑板161上设置有安装孔1611，供料电机164的输出轴穿过安装孔1611，供料电机164安装在支撑板161上。在供料电机164的输出轴端安装有主动齿轮1641，并设置从动齿轮1642，在防护罩163中安装有支撑从动齿轮1642的支撑轴，从而将从动齿轮1642安装在防护罩163中，而防护罩163固定在支撑板161上，实现主动齿轮1641与从动齿轮1642相啮合。

送料组件包括保持架165、导向筒166、主挤压轮167和副挤压轮168，主挤压轮167与从动齿轮1642同轴，主挤压轮167由从动齿轮1642带动转动，副挤压轮168固定在保持架165上，副挤压轮168为自由转动轮，保持架165固定在防护罩163上，导向筒166安装在保持架165上，而柔性送料管162穿过导向筒166后夹设在主挤压轮167和副挤压轮168的外圆周面之间，且主挤压轮167和副挤压轮168之间的间隙小于柔性送料管162的外径，使得柔性送料管162被压缩，这里的柔性送料管162由聚四氟乙烯制成。

如图7所示，在主挤压轮167的外圆周面上均匀设有多个沿轴向延伸的挤压肋条1671，当主挤压轮167转动时，主挤压轮167和副挤压轮168对柔性送料管162不断挤压，使得柔性送料管162对应位置的体积不断变化，从而实现送料。

在其它实施例中，该3D打印机也可以设置激光雕刻机头、钻孔机头或铣削机头，这里的激光雕刻机头借助打印机架在空间移动，可完成打印产品表面花纹的雕刻，钻孔机头借助打印机架在空间移动，可在打印产品上进行打孔，而铣削机头借助打印机架在空间移动，可对打印产品的表面进行切削加工。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种具有多操作头的3D打印加工中心，包括打印机架，其特征在于，还包括至少两个喷嘴大小不同的打印喷头以及工具头，所述打印喷头分别对应设有供料机构，所述打印喷头通过工具头连接机构悬挂在所述打印机架上，且所述打印喷头可切换安装在所述工具头上，所述打印机架上具有带动所述工具头移动的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的具有多操作头的3D打印加工中心，其特征在于，所述打印机架包括底座、顶梁、竖向支撑机构和打印平台，

所述竖向支撑机构包括固定在所述底座一侧的两个支撑导杆，所述顶梁固定在所述两个支撑导杆顶部；

所述打印平台的一侧固定有两个与所述两个支撑导杆相应的套筒，所述套筒对应套设在所述支撑导杆上，以使得所述打印平台能够沿所述支撑导杆上下移动。

3.根据权利要求2所述的具有多操作头的3D打印加工中心，其特征在于，所述打印机架上设有带动所述打印平台上下移动的竖向驱动组件，所述竖向驱动组件包括设置在两个所述支撑导杆之间的螺杆，所述打印平台上对应固定有与所述螺杆相匹配的螺母；所述螺杆的顶端通过轴承配合安装在所述顶梁上，所述底座上设有螺杆电机，所述螺杆的底端与所述螺杆电机驱动连接。

4.根据权利要求2或3所述的具有多操作头的3D打印加工中心，其特征在于，所述驱动机构包括设置在所述顶梁的对侧且下端固定在所述底座上的第一立柱和第二立柱，还包括垂直固定于所述顶梁两端的第一纵向导轨和第二纵向导轨，所述第一纵向导轨和第二纵向导轨的另一端对应固定在所述第一立柱和第二立柱的顶端，所述第一纵向导轨与所述顶梁的交汇处、所述第二纵向导轨与所述顶梁的交汇处分别固定设有第一电机和第二电机；

在所述第一纵向导轨和第二纵向导轨之间设有横向导轨，所述工具头通过横向滑块安装在所述横向导轨上，所述横向导轨的两端分别通过纵向滑块连接在所述第一纵向导轨和第二纵向导轨上，以使得所述横向导轨能够沿所述第一纵向导轨和第二纵向导轨之间滑动；

沿所述第一纵向导轨由所述第一电机至所述第一立柱的方向依次布设有第一带轮、第二带轮、第三带轮、第四带轮，其中，所述第一带轮安装在所述第一电机的轴端，所述第二带轮和第三带轮固定在所述横向导轨上，所述第四带轮固定在所述第一立柱上；

沿所述第二纵向导轨由所述第二电机至所述第二立柱的方向依次布设有第五带轮、第六带轮、第七带轮、第八带轮，其中，所述第五带轮安装在所述第二电机的轴端，所述第六带轮和第七带轮固定在所述横向导轨上，所述第八带轮固定在所述第二立柱上；

设置齿带，所述齿带的一端连接在所述工具头上，依次绕经所述第二带轮、第一带轮、第四带轮、第三带轮、第七带轮、第八带轮、第五带轮和第六带轮后将另一端也固定在所述工具头上。

5.根据权利要求4所述的具有多操作头的3D打印加工中心，其特征在于，所述工具头包括连接块，所述连接块的上部设有凹槽，所述横向滑块固定在所述凹槽中；所述连接块的背面设有挂臂，所述打印喷头上均设有与所述挂臂相应的挂孔；且所述连接块的背面设有可转动的限位挡臂，所述打印喷头上均设有安装槽，所述安装槽的侧壁上设有与所述限位挡臂相应的限位孔。

6.根据权利要求1所述的具有多操作头的3D打印加工中心，其特征在于，所述供料机构包括支撑板、送料组件、柔性送料管、防护罩和供料电机，所述支撑板安装在所述打印机架上，所述供料电机和防护罩均安装在所述支撑板上；

所述送料组件包括保持架、导向筒、主挤压轮和副挤压轮，所述保持架固定在所述防护罩上，所述副挤压轮安装在所述保持架上，所述柔性送料管穿过所述导向筒后夹设在所述主挤压轮和副挤压轮的外圆周面之间，且所述主挤压轮和副挤压轮之间的间隙小于所述柔性送料管的外径；

所述供料电机与所述主挤压轮之间通过齿轮对驱动连接。

7.根据权利要求6所述的具有多操作头的3D打印加工中心，其特征在于，所述主挤压轮的外圆周面上均匀设有多个沿轴向延伸的挤压肋条。

8.根据权利要求6所述的具有多操作头的3D打印加工中心，其特征在于，所述柔性送料管由聚四氟乙烯制成。

9.根据权利要求1所述的具有多操作头的3D打印加工中心，其特征在于，所述工具头连接机构包括固定在所述打印机架上的磁性块，所述磁性块的侧面设有至少一根固定杆，所述打印喷头上对应设有悬限位孔，以使得所述打印喷头悬挂在所述固定杆上并吸附在所述磁性块上。

10.根据权利要求1所述的具有多操作头的3D打印加工中心，其特征在于，其还包括激光雕刻机头、钻孔机头和/或铣削机头。