本發(fā)明涉及一種3D打印機(jī)，具體是噴嘴直徑實(shí)時(shí)可變的3D打印機(jī)噴頭。

背景技術(shù)：

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，又被稱作“快速成型技術(shù)”。其最大的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需機(jī)械加工或模具，就能直接從計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出的圖形數(shù)據(jù)中生成任何物體，從而極大地縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。因此被廣泛地應(yīng)用在藝術(shù)界和工業(yè)界。3D打印技術(shù)，根據(jù)其成型方法的不同，可以分為立體光刻（SLA）、疊層實(shí)體制造（LOM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、熔融沉積制造（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）等。其中FDM快速成型系統(tǒng)與其他系統(tǒng)最本質(zhì)的區(qū)別在于其沒(méi)有使用激光系統(tǒng)，因此成本最低，也是目前最為廣泛應(yīng)用的一種3D打印技術(shù)。FDM工藝一般是將固態(tài)的低熔點(diǎn)絲狀材料加熱到半熔融狀態(tài)，如PLA或ABS等。然后，將其擠出，按照物體每層所預(yù)定的軌跡，逐層制造，每制造一層工作臺(tái)下降一個(gè)層厚或打印噴頭上升一個(gè)層厚，如此反復(fù)最終構(gòu)建出整個(gè)實(shí)體。

現(xiàn)有的基于FDM工藝的3D打印機(jī)的噴頭，其結(jié)構(gòu)主要包括有進(jìn)料喉管、設(shè)置于進(jìn)料喉管外端部的鋁合金加熱塊、以及固定于鋁合金加熱塊上并與進(jìn)料喉管輸料連通的噴嘴，其中，鋁合金加熱塊上設(shè)置有用于加熱的加熱單元。打印時(shí)，絲材從由送絲機(jī)構(gòu)送至鋁合金加熱塊中受熱融化，然后從噴嘴流出。噴嘴的直徑?jīng)Q定了出絲的直徑，這就決定了打印的層片的最大厚度不可能大于噴嘴直徑。眾所周知，3D打印技術(shù)是通過(guò)分層的思想實(shí)現(xiàn)的，通常，層片厚度越厚，模型表面精度越差，但打印時(shí)間越短。層片厚度越薄，模型打印表面精度越高，到打印時(shí)間越長(zhǎng)，同時(shí)，3D打印機(jī)噴頭運(yùn)動(dòng)的速度受材料溶解速度和噴嘴直徑的限制。目前，3D打印機(jī)的噴嘴直徑在0.1到0.5 mm之間，為避免噴嘴直徑太小堵頭，大多數(shù)打印機(jī)使用0.4 mm直徑的噴嘴。如果想打印更精細(xì)的模型，通常會(huì)選擇噴嘴直徑較小的，但這樣同時(shí)會(huì)增加打印時(shí)間和堵頭的風(fēng)險(xiǎn)。

在3D打印加工過(guò)程中，通常某些模型不需要完全使用統(tǒng)一的層厚，比如附圖1所示的啞鈴型，為兼顧加工時(shí)間和加工進(jìn)度，在輪廓變化比較明顯的地方可以使用小尺寸噴嘴打印。而變化不明顯的，可以使用大尺寸噴嘴打印。這樣既可以提高模型質(zhì)量又可以降低打印時(shí)間和成本。但是，傳統(tǒng)的3D打印機(jī)的噴嘴的更換需要將固定到合金加熱塊底部的噴嘴整體擰下來(lái)，在一個(gè)模型沒(méi)有打印完前，是無(wú)法更換另一個(gè)噴嘴的，而且更換過(guò)噴嘴還需要重新校正噴嘴和打印平臺(tái)間的距離。因此非常麻煩，效率非常低。因此有必要對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)。

通過(guò)檢索：

（1）中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN105109041A公開(kāi)了一種可換噴頭打印的3D 打印機(jī)，該技術(shù)方案完全改變了傳統(tǒng)的FDM工藝的3D打印機(jī)的噴頭結(jié)構(gòu)，而且需要額外設(shè)置導(dǎo)軌進(jìn)行傳動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)無(wú)法適用于目前市場(chǎng)上非常普及的3D打印機(jī)。

（2）中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN105965898A公開(kāi)了一種可旋轉(zhuǎn)切換的3D打印機(jī)噴頭，該技術(shù)方案的打印機(jī)噴頭的旋轉(zhuǎn)需要借助外力，如手動(dòng)進(jìn)行切換，其本質(zhì)上與傳統(tǒng)的手工更換打印機(jī)噴嘴沒(méi)有太大不同，最為重要的，該技術(shù)方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)噴嘴自動(dòng)實(shí)時(shí)切換的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種噴嘴可在打印過(guò)程中實(shí)時(shí)切換，從而實(shí)現(xiàn)噴嘴直徑實(shí)時(shí)可變效果，從而可以匹配打印需要的噴嘴直徑實(shí)時(shí)可變的3D打印機(jī)噴頭。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是包括有進(jìn)料喉管、設(shè)置于進(jìn)料喉管外端部的加熱塊，加熱塊的下端面上設(shè)置噴嘴對(duì)接位，噴嘴對(duì)接位上設(shè)置有內(nèi)端與進(jìn)料喉管的進(jìn)料內(nèi)管相連通的加熱塊出料口，還包括有多個(gè)噴嘴，噴嘴上設(shè)置有依次進(jìn)料連通的噴嘴進(jìn)料口、噴嘴內(nèi)孔和噴料出料口，且多個(gè)噴嘴的噴料出料口直徑不等設(shè)置，所述的加熱塊的下端面上開(kāi)設(shè)行走軌槽，所述的多個(gè)噴嘴滑移設(shè)置于行走軌槽內(nèi)，噴嘴對(duì)接位設(shè)置于行走軌槽的底壁上，多個(gè)噴嘴之間相互固定設(shè)置有驅(qū)動(dòng)架，所述的加熱塊上還設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)架傳動(dòng)連接并用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)噴嘴在行走軌槽中滑移并使得多個(gè)噴嘴在噴嘴對(duì)接位進(jìn)行切換，且每個(gè)噴嘴在滑移切換至噴嘴對(duì)接位時(shí)噴嘴進(jìn)料口與加熱塊出料口對(duì)接連通。

進(jìn)一步設(shè)置是所述的行走軌槽為圓環(huán)形軌槽，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)輸出軸與圓環(huán)形軌槽的中心軸線同軸，所述的驅(qū)動(dòng)架包括有多個(gè)分別用于將每個(gè)噴嘴與電機(jī)輸出軸相固定聯(lián)動(dòng)的傳動(dòng)連桿。

進(jìn)一步設(shè)置是所述的行走軌槽內(nèi)側(cè)壁上對(duì)應(yīng)噴嘴對(duì)接位的位置設(shè)置有用于鎖定噴嘴的定位機(jī)構(gòu)，該定位機(jī)構(gòu)包括有定位球，以及位于行走軌槽內(nèi)側(cè)壁內(nèi)的定位球轉(zhuǎn)動(dòng)腔，以及連接于定位球轉(zhuǎn)動(dòng)腔內(nèi)端的彈簧孔，彈簧孔內(nèi)設(shè)置有伸縮彈簧，定位球轉(zhuǎn)動(dòng)位于定位球轉(zhuǎn)動(dòng)腔內(nèi)且其內(nèi)端與伸縮彈簧彈性支撐連接，所述的行走軌槽內(nèi)側(cè)壁上相對(duì)于定位球轉(zhuǎn)動(dòng)腔的外開(kāi)口處可拆卸固定蓋設(shè)有蓋板，所述的蓋板上設(shè)置有直徑小于定位球直徑的蓋板中心孔，所述的定位球的外端部外露凸起于蓋板中心孔的外端，每一個(gè)噴嘴的與所述定位球相對(duì)應(yīng)的側(cè)壁上設(shè)置有與定位球的外端部嵌配定位的定位凹孔。通過(guò)本設(shè)置，使得噴嘴在切換到噴嘴對(duì)接位時(shí)能夠得到限位固定，如此，保障噴嘴固定的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步設(shè)置是所述的定位球的外端部上設(shè)置有用于感應(yīng)噴嘴是否到位的位置感應(yīng)開(kāi)關(guān)，且該位置感應(yīng)開(kāi)關(guān)輸出與噴嘴到位與否相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)。通過(guò)本設(shè)置，該開(kāi)關(guān)信號(hào)可以結(jié)合執(zhí)行器去控制3D打印機(jī)的送絲機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，在噴嘴還沒(méi)切換到位時(shí)，停止送絲動(dòng)作。

進(jìn)一步設(shè)置是行走軌槽的開(kāi)槽深度一致，每個(gè)噴嘴的縱向高度相等設(shè)置。通過(guò)本設(shè)置，在每次噴頭切換完畢后，無(wú)需重新進(jìn)行無(wú)噴嘴位置校準(zhǔn)，提高了加工效率。

進(jìn)一步設(shè)置是所述的噴嘴設(shè)置有4個(gè)，其噴料出料口的直徑分別為0.1mm、0.2mm、0.3mm和0.4mm。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)打印過(guò)程中噴嘴直徑的實(shí)時(shí)可變切換，如此，一些對(duì)力學(xué)性能要求不高的產(chǎn)品，在打印外輪廓時(shí)可以使用小尺寸噴嘴，填充時(shí)使用大尺寸噴嘴，這樣即可以保證加工精度，又可以節(jié)省加工時(shí)間，而傳統(tǒng)3D打印機(jī)打印的最大層厚受?chē)娮熘睆较拗?，不能大幅度的提高打印時(shí)間。

下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。

附圖說(shuō)明

圖1 啞鈴型工件基于不同口徑的噴嘴的3D打印尺寸分布圖；

圖2 本發(fā)明具體實(shí)施方式立體圖；

圖3 本發(fā)明具體實(shí)施方式仰視圖；

圖4 為圖3的A-A剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。

如圖1-4所示的本發(fā)明的具體實(shí)施方式，包括有進(jìn)料喉管1、設(shè)置于進(jìn)料喉管外端部的加熱塊2，該加熱塊一般為鋁合金加熱塊，其內(nèi)設(shè)置有加熱電阻元件，為本領(lǐng)域常規(guī)配件，加熱塊2的下端面上設(shè)置噴嘴對(duì)接位21，噴嘴對(duì)接位21上設(shè)置有內(nèi)端與進(jìn)料喉管1的進(jìn)料內(nèi)管11相連通的加熱塊出料口22，還包括有多個(gè)噴嘴3，噴嘴3上設(shè)置有依次進(jìn)料連通的噴嘴進(jìn)料口31、噴嘴內(nèi)孔32和噴料出料口33，且多個(gè)噴嘴3的噴料出料口33直徑不等設(shè)置，所述的加熱塊2的下端面上開(kāi)設(shè)行走軌槽23，所述的多個(gè)噴嘴3滑移設(shè)置于行走軌槽23內(nèi)，噴嘴對(duì)接位21設(shè)置于行走軌槽23的底壁上，多個(gè)噴嘴3之間相互固定設(shè)置有驅(qū)動(dòng)架4，所述的加熱塊2上還設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)5，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)5與驅(qū)動(dòng)架4傳動(dòng)連接并用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)噴嘴3在行走軌槽中滑移并使得多個(gè)噴嘴3在噴嘴對(duì)接位21進(jìn)行切換，且每個(gè)噴嘴3在滑移切換至噴嘴對(duì)接位21時(shí)噴嘴進(jìn)料口31與加熱塊出料口22對(duì)接連通。

此外，作為具體地，本實(shí)施例所述的行走軌槽23為圓環(huán)形軌槽，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)5的電機(jī)輸出軸與圓環(huán)形軌槽的中心軸線同軸，所述的驅(qū)動(dòng)架4包括有多個(gè)分別用于將每個(gè)噴嘴與電機(jī)輸出軸相固定聯(lián)動(dòng)的傳動(dòng)連桿41，另外，所述的行走軌槽23內(nèi)側(cè)壁上對(duì)應(yīng)噴嘴對(duì)接位21的位置設(shè)置有用于鎖定噴嘴的定位機(jī)構(gòu)，該定位機(jī)構(gòu)包括有定位球61，以及位于行走軌槽內(nèi)側(cè)壁內(nèi)的定位球轉(zhuǎn)動(dòng)腔62，以及連接于定位球轉(zhuǎn)動(dòng)腔內(nèi)端的彈簧孔63，彈簧孔63內(nèi)設(shè)置有伸縮彈簧64，定位球61轉(zhuǎn)動(dòng)位于定位球轉(zhuǎn)動(dòng)腔62內(nèi)且其內(nèi)端與伸縮彈簧64彈性支撐連接，所述的行走軌槽內(nèi)側(cè)壁上相對(duì)于定位球轉(zhuǎn)動(dòng)腔的外開(kāi)口處可拆卸固定蓋設(shè)有蓋板65，所述的蓋板65上設(shè)置有直徑小于定位球直徑的蓋板中心孔651，所述的定位球61的外端部外露凸起于蓋板中心孔651的外端，每一個(gè)噴嘴3與所述定位球61相對(duì)應(yīng)的側(cè)壁上設(shè)置有與定位球的外端部嵌配定位的定位凹孔34。

此外，作為優(yōu)選地，本實(shí)施例所述的定位球61的外端部上設(shè)置有用于感應(yīng)噴嘴是否到位的位置感應(yīng)開(kāi)關(guān)，且該位置感應(yīng)開(kāi)關(guān)輸出與噴嘴到位與否相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)。該位置感應(yīng)開(kāi)關(guān)一般選擇為電容式觸摸感應(yīng)開(kāi)關(guān)。

此外，本實(shí)施例行走軌槽23的開(kāi)槽深度一致，每個(gè)噴嘴3的縱向高度相等設(shè)置，所述的噴嘴3設(shè)置有4個(gè)，其噴料出料口的直徑分別為0.1mm、0.2mm、0.3mm和0.4mm。