本實(shí)用新型涉及3D打印領(lǐng)域,尤其涉及一種3D打印機(jī)。
背景技術(shù):
3D打印機(jī)即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器,它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。運(yùn)用三維打印機(jī)打印模型,無(wú)需傳統(tǒng)的切削加工機(jī)床和加工模具,在計(jì)算機(jī)的控制下根據(jù)工件的三維模型可直接成形三維實(shí)體。
現(xiàn)有的3D打印設(shè)備加工或打印大型物件或建筑時(shí)需要配備龍門架加工中心,申請(qǐng)?zhí)枮?01610228140.6、申請(qǐng)日為2016.04.13的中國(guó)發(fā)明專利的申請(qǐng)文件中已經(jīng)公開(kāi)了對(duì)龍門架的改進(jìn)方案,該方案利用雙橫梁對(duì)立柱進(jìn)行固定,使整體結(jié)構(gòu)在進(jìn)行工件加工及3D打印工作時(shí)更為穩(wěn)定,但是改進(jìn)后的方案未對(duì)打印機(jī)頭進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn),仍然存在打印設(shè)備的出料機(jī)構(gòu)出料速度不易控制、打印過(guò)程中出料機(jī)構(gòu)的內(nèi)部不及時(shí)清理就會(huì)被固化的打印材料所堵塞的現(xiàn)象,且不易維修,從而造成設(shè)備故障甚至報(bào)廢,3D打印設(shè)備的成本本來(lái)就高,由此更會(huì)大大加大成本,并且打印大型成品困難,材料浪費(fèi)較為嚴(yán)重,污染環(huán)境,打印精度低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決上述問(wèn)題,本實(shí)用新型提供一種3D打印機(jī)來(lái)滿足所有用戶需求,該3D打印機(jī)設(shè)計(jì)合理、節(jié)能環(huán)保、成本低廉、方便打印大型成品,且易于維修,其出料機(jī)構(gòu)不易被堵塞。
本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種3D打印機(jī),包括龍門加工中心、安裝在龍門加工中心上的打印機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu);
龍門加工中心包括床身、橫梁和立柱,橫梁橫向滑動(dòng)安裝在床身上,并能夠沿床身縱向滑動(dòng),立柱豎直滑動(dòng)安裝在橫梁上,并能夠沿橫梁的橫向和縱向滑動(dòng);
打印機(jī)構(gòu)固定在立柱底端,打印機(jī)構(gòu)包括速度控制機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu),出料機(jī)構(gòu)進(jìn)包括進(jìn)料箱、錐形送料口、可拆卸擠料箱、弧形蓋板、噴頭和絞龍;進(jìn)料箱與送料機(jī)構(gòu)連接,速度控制機(jī)構(gòu)固定在進(jìn)料箱上,進(jìn)料箱、錐形送料口、可拆卸擠料箱和噴頭由上至下依次連接,絞龍的一端安裝在速度控制機(jī)構(gòu)上,另一端穿過(guò)進(jìn)料箱、錐形送料口及可拆卸擠料箱的內(nèi)部到達(dá)噴頭;可拆卸擠料箱由兩半圓形的箱體卡扣而成,其接縫處固定有弧形蓋板,防止可拆卸擠料箱中的打印材料從箱體連接縫處泄漏,弧形蓋板外側(cè)通過(guò)固定支撐件固定在立柱底端;
操作機(jī)構(gòu)與龍門加工中心及打印機(jī)構(gòu)連接,控制兩者的運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)一步地,橫梁為2個(gè),并行分布,立柱通過(guò)滑動(dòng)連接板滑動(dòng)安裝在兩橫梁之間,橫梁內(nèi)側(cè)縱向安裝有水平的X軸導(dǎo)軌,立柱靠近橫梁的兩側(cè)安裝有豎直的Z軸導(dǎo)軌,滑動(dòng)連接板的外側(cè)安裝有沿X軸導(dǎo)軌滑動(dòng)的滑塊,滑動(dòng)連接板的內(nèi)側(cè)安裝有沿Z軸導(dǎo)軌滑動(dòng)的滑塊,立柱由X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)在X軸導(dǎo)軌上滑動(dòng),由Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)在Z軸導(dǎo)軌上滑動(dòng),X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)和Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)均安裝在固定在滑動(dòng)連接板上的電機(jī)安裝板上。
進(jìn)一步地,滑動(dòng)連接板內(nèi)靠近立柱安裝有氣缸,氣缸的活塞輸出端與立柱的底端固定連接。氣缸的設(shè)置,確保了立柱的Z向微量進(jìn)給準(zhǔn)確無(wú)誤,也增加了3D打印的精度。
進(jìn)一步地,床身包括工作臺(tái)、安全門和兩側(cè)梁,工作臺(tái)位于兩側(cè)梁之間并位于打印機(jī)構(gòu)的下方,安全門安裝在兩側(cè)梁的兩端,側(cè)梁頂部安裝Y軸導(dǎo)軌。
進(jìn)一步地,速度控制機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和與電機(jī)連接的減速機(jī),減速機(jī)通過(guò)法蘭盤(pán)固定在進(jìn)料箱上。
進(jìn)一步地,進(jìn)料箱外壁連接進(jìn)料箱接頭,進(jìn)料箱接頭與進(jìn)料箱之間的夾角為20°-45°。
進(jìn)一步地,進(jìn)料箱接頭外端部安裝有法蘭盤(pán)C,法蘭盤(pán)C上開(kāi)設(shè)有進(jìn)料口和進(jìn)水口,進(jìn)料口處連接送料機(jī)構(gòu),進(jìn)水口處連接水洗裝置,當(dāng)打印完成時(shí),關(guān)閉送料機(jī)構(gòu),啟動(dòng)水洗裝置,將進(jìn)料箱、錐形送料口、可拆卸擠料箱和噴頭進(jìn)行清洗,防止打印材料固化在出料機(jī)構(gòu)內(nèi)部,降低設(shè)備故障發(fā)生率。
進(jìn)一步地,錐形送料口的大口徑端與進(jìn)料箱連接,方便打印材料被擠壓至可拆卸擠料箱內(nèi)。
進(jìn)一步地,龍門加工中心上還設(shè)置有另一組橫梁和立柱,另一組立柱底端安裝有五軸頭,五軸頭包括伺服電機(jī)C、與伺服電機(jī)C的輸出軸連接的C軸變速箱、安裝在C軸變速箱輸出端并能夠圍繞C軸旋轉(zhuǎn)的主軸箱,主軸箱內(nèi)安裝伺服電機(jī)A、與伺服電機(jī)A的輸出軸連接的A軸變速箱,A軸變速箱輸出端通過(guò)法蘭盤(pán)B安裝能夠圍繞A軸旋轉(zhuǎn)的主軸,C軸變速箱通過(guò)法蘭盤(pán)A安裝在立柱底端,C軸指繞Z軸旋轉(zhuǎn)的軸,A軸指繞X軸旋轉(zhuǎn)的軸,打印機(jī)構(gòu)2打印出的3D模型雛形通過(guò)五軸加工更加精確,精加工后的模型即可成為3D打印批量生產(chǎn)的模型,由此提高精度和效率。
進(jìn)一步地,五軸頭的C軸和A軸呈銳角分布,優(yōu)選夾角為40°-60°,銳角設(shè)計(jì)使得A軸和C軸的旋轉(zhuǎn)范圍均顯著增大,加工精度提高,在主軸尺寸相同的情況下,可以進(jìn)一步縮小主軸箱尺寸,耗能降低的同時(shí)擴(kuò)大加工范圍。
上述技術(shù)方案的有益效果是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理,打印機(jī)可以在X/Y/Z三個(gè)方向移動(dòng),從而制造大型三維成品,五軸頭的設(shè)計(jì)又使得出料機(jī)構(gòu)的加工范圍增大,使得最后打印出的物體更為立體和精確;打印材料可以采用多種,包括GRG和GRC材料;還可以通過(guò)設(shè)置電機(jī)和減速機(jī)的參數(shù)可以很方便的控制打印速度,且打印精度高;水洗裝置的設(shè)計(jì)可以在打印完成時(shí)及時(shí)進(jìn)行出料機(jī)構(gòu)內(nèi)部的清洗,而當(dāng)清洗不及時(shí)時(shí),打印材料固化將出料機(jī)構(gòu)內(nèi)部堵塞,可拆卸擠料箱的設(shè)計(jì)使得其內(nèi)部被打印材料堵塞時(shí),可通過(guò)拆卸擠料箱將其內(nèi)部堵塞的材料清除的方式消除故障,由此實(shí)現(xiàn)了雙重保障,易于清洗和維修,節(jié)能環(huán)保、成本低廉、避免模具制造的工藝,避免材料浪費(fèi),并可以一步成型所需物品,適于大型零件的批量生產(chǎn),生產(chǎn)效率高。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為打印機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本實(shí)用新型第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為五軸頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中,1、龍門加工中心;11、床身;111、工作臺(tái);112、安全門;113、側(cè)梁;114、Y軸導(dǎo)軌;12、橫梁;121、X軸導(dǎo)軌;122、Y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī);123、滑動(dòng)安裝板;13、立柱;131、滑動(dòng)連接板;132、Z軸導(dǎo)軌;133、X軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌;134、Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī);135、電機(jī)安裝板;136、氣缸;14、五軸頭;141、C軸變速箱;142、主軸箱;143、主軸;144、法蘭盤(pán)A;145、法蘭盤(pán)B;2、打印機(jī)構(gòu);21、速度控制機(jī)構(gòu);211、電機(jī);212、減速機(jī);23、出料機(jī)構(gòu);231、進(jìn)料箱;232、錐形進(jìn)料口;233、可拆卸擠料箱;234、弧形蓋板;235、噴頭;236、絞龍;237、固定支撐件;238、進(jìn)料箱接頭;239、法蘭盤(pán)C;239-1、進(jìn)料口;239-2、進(jìn)水口;3、操作機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1
如圖1所示的3D打印機(jī)包括龍門加工中心1、安裝在龍門加工中心內(nèi)部的打印機(jī)構(gòu)2和操作機(jī)構(gòu)3,操作機(jī)構(gòu)3與龍門加工中心1及打印機(jī)構(gòu)2連接,控制兩者的運(yùn)動(dòng)。
龍門加工中心1包括床身11、橫梁12和立柱13,橫梁12橫向滑動(dòng)安裝在床身11上,并能夠沿床身11縱向滑動(dòng),立柱13豎直滑動(dòng)安裝在橫梁12上,并能夠沿橫梁12的橫向和縱向滑動(dòng)。
床身11包括工作臺(tái)111、安全門112和兩個(gè)并行排列的側(cè)梁113,工作臺(tái)位于兩側(cè)梁113之間并位于打印機(jī)構(gòu)2的下方,安全門安裝在兩側(cè)梁113的兩端,側(cè)梁113頂部安裝Y軸導(dǎo)軌114。
橫梁12為2個(gè),并行分布,橫梁12通過(guò)滑動(dòng)安裝板123橫向滑動(dòng)安裝在床身11上,滑動(dòng)安裝板123底部設(shè)有沿Y軸導(dǎo)軌114滑動(dòng)的滑塊;立柱13通過(guò)滑動(dòng)連接板131滑動(dòng)安裝在兩橫梁113之間,橫梁113內(nèi)側(cè)縱向安裝有水平的X軸導(dǎo)軌121,立柱13靠近橫梁113的兩側(cè)安裝有豎直的Z軸導(dǎo)軌132,滑動(dòng)連接板131的外側(cè)安裝有沿X軸導(dǎo)軌121滑動(dòng)的滑塊,滑動(dòng)連接板131的內(nèi)側(cè)安裝有沿Z軸導(dǎo)軌132滑動(dòng)的滑塊,立柱13由X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)133驅(qū)動(dòng)沿X軸導(dǎo)軌121滑動(dòng),由Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)134驅(qū)動(dòng)沿Z軸導(dǎo)軌132滑動(dòng),X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)133和Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)134均安裝于固定在滑動(dòng)連接板131上的電機(jī)安裝板135上?;瑒?dòng)連接板131靠近立柱13一側(cè)安裝有氣缸136,氣缸136的活塞輸出端與立柱13的底端固定連接。
如圖2所示,打印機(jī)構(gòu)2包括速度控制機(jī)構(gòu)21、送料機(jī)構(gòu)22和出料機(jī)構(gòu)23,出料機(jī)構(gòu)23進(jìn)包括進(jìn)料箱231、錐形送料口232、可拆卸擠料箱233、弧形蓋板234、噴頭235和絞龍236,進(jìn)料箱231與送料機(jī)構(gòu)22連接,速度控制機(jī)構(gòu)21固定在進(jìn)料箱231上,進(jìn)料箱231、錐形送料口232、可拆卸擠料箱233和噴頭235依次連接,錐形送料口232的大口徑端與進(jìn)料箱連接,絞龍236一端安裝在速度控制機(jī)構(gòu)21底部,另一端穿過(guò)進(jìn)料箱231、錐形送料口232及可拆卸擠料箱233的內(nèi)部到達(dá)噴頭235,可拆卸擠料箱233由兩半圓形的箱體卡扣而成,其兩端分別套裝在錐形送料口232和噴頭235外側(cè),其外部由弧形蓋板234固定,弧形蓋板234的外部通過(guò)固定支撐件237可直接固定在立柱13底端,由此可以實(shí)現(xiàn)3D打印。
速度控制機(jī)構(gòu)包括電機(jī)211和與電機(jī)連接的減速機(jī)212,減速機(jī)212通過(guò)法蘭盤(pán)固定在進(jìn)料箱231上。
進(jìn)料箱外壁連接進(jìn)料箱接頭238,進(jìn)料箱接頭238與進(jìn)料箱231之間的夾角為20°-45°,進(jìn)料箱接頭238外端部安裝有法蘭盤(pán)C239。法蘭盤(pán)C239上開(kāi)設(shè)有進(jìn)料口239-1和進(jìn)水口239-2,進(jìn)料口處連接送料機(jī)構(gòu),送料機(jī)構(gòu)輸送能夠輸送用于3D打印的GRG或GRC等材料,進(jìn)水口處連接水洗裝置,水洗裝置可輸送帶有一定壓力的水對(duì)打印機(jī)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行清洗,防止打印材料固化將出料機(jī)構(gòu)內(nèi)部堵塞。
實(shí)施例2
龍門加工中心1的橫梁12和立柱13均為兩組,每組有2個(gè)并行分布的橫梁12和1個(gè)與橫梁12垂直的立柱13,其中1個(gè)立柱13底部安裝打印機(jī)構(gòu)2,另一個(gè)立柱13底端安裝五軸頭14,如圖3所示。
五軸頭14的機(jī)構(gòu)如圖4所示,五軸頭14包括伺服電機(jī)C、安裝在伺服電機(jī)C輸出端的C軸變速箱141、安裝在C軸變速箱輸出端并圍繞C軸旋轉(zhuǎn)的主軸箱142,主軸箱內(nèi)安裝伺服電機(jī)A、與伺服電機(jī)A連接的A軸變速箱,A軸變速箱輸出端通過(guò)法蘭盤(pán)B145安裝能夠圍繞A軸旋轉(zhuǎn)的主軸143,C軸變速箱通過(guò)法蘭盤(pán)A144安裝在立柱13底端,由此可以實(shí)現(xiàn)五軸加工,進(jìn)而形成五軸聯(lián)動(dòng)3D打印一體機(jī)。
在上述技術(shù)方案上,優(yōu)選地,C軸和A軸呈銳角分布,優(yōu)選地,A軸和C軸的夾角為40°-50°,在50°時(shí)A軸的旋轉(zhuǎn)范圍可達(dá)到±160°,C軸的旋轉(zhuǎn)范圍可達(dá)到±320°。
操作機(jī)構(gòu)3與X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)133、Y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)122、Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)134、五軸頭14及打印機(jī)構(gòu)2連接,五軸頭14安裝在X/Y/Z三軸移動(dòng)平臺(tái)上并與其協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)所述五軸頭結(jié)構(gòu)的五個(gè)自由度,控制五軸頭14在X/Y/Z三軸以及繞A軸/C軸旋轉(zhuǎn)等五個(gè)自由度方向移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)五軸加工;先利用打印機(jī)構(gòu)打印出3D模型,再通過(guò)五軸頭對(duì)3D模型進(jìn)行精加工,形成可回收使用的模具,模具上通過(guò)噴涂工藝進(jìn)行產(chǎn)品的批量生產(chǎn),由此,可生產(chǎn)大型且?guī)缀涡螤畋容^復(fù)雜的零件,并且更加立體和精確,操作機(jī)構(gòu)3可對(duì)打印機(jī)構(gòu)2和五軸頭14進(jìn)行選擇性控制或同步控制,提高整體設(shè)備的利用率,從而提高生產(chǎn)效率。
以上所述實(shí)施方式僅表達(dá)了本實(shí)用新型的一種或多種實(shí)施方式,其描述較為具體和詳細(xì),但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn),這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。