極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)及其成型方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)，其包括支撐架、橫向運(yùn)動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)裝置、提升裝置、橫向調(diào)節(jié)裝置及擠出噴頭。還公開(kāi)了該極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)的成型方法；本發(fā)明提供的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、合理，采用極坐標(biāo)方式進(jìn)行加工，并配合有回轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，有效保持在直線、曲線運(yùn)動(dòng)中進(jìn)給速度的均勻，達(dá)到擠出材料在沉積過(guò)程中連貫性，成型速度快、效果好；而且整體結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，工作穩(wěn)定性高；本發(fā)明提供的成型方法的工序簡(jiǎn)潔，易于實(shí)現(xiàn)，能快速針對(duì)不同成型模型進(jìn)行熔融沉積，不僅縮短了整個(gè)成型周期，還有效保證模型成型的質(zhì)量，成型效果好，效率高，利于廣泛推廣應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)及其成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沉積成型【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)及其成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]快速成型(RP)技術(shù)是九十年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，是為制造業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)服務(wù)的一項(xiàng)關(guān)鍵共性技術(shù)，對(duì)促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力有積極的推動(dòng)作用。自該技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)在發(fā)達(dá)國(guó)家的制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并由此產(chǎn)生一個(gè)新興的【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0003]RP技術(shù)是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來(lái)的。不同種類的快速成型系統(tǒng)因所用成形材料不同，成形原理和系統(tǒng)特點(diǎn)也各有不同。但是，其基本原理都是一樣的，那就是"分層制造，逐層疊加"，類似于數(shù)學(xué)上的積分過(guò)程。形象地講，快速成形系統(tǒng)就像是一臺(tái)"立體打印機(jī)"。它可以在無(wú)需準(zhǔn)備任何模具、刀具和工裝卡具的情況下，直接接受產(chǎn)品設(shè)計(jì)(CAD)數(shù)據(jù)，快速制造出新產(chǎn)品的樣件、模具或模型。因此，RP技術(shù)的推廣應(yīng)用可以大大縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低開(kāi)發(fā)成本、提高開(kāi)發(fā)質(zhì)量。由傳統(tǒng)的"去除法"到今天的"增長(zhǎng)法"，由有模制造到無(wú)模制造，這就是RP技術(shù)對(duì)制造業(yè)產(chǎn)生的革命性意義。
[0004]然而現(xiàn)有的快速成型機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作麻煩，而且均為采用直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)給，對(duì)于平面內(nèi)直線運(yùn)動(dòng)速度能夠保持均勻，但對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng)中存在聯(lián)動(dòng)進(jìn)給中的插補(bǔ)問(wèn)題使噴頭運(yùn)行速度不均勻，從而使擠出材料難以保持連貫性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述不足，本發(fā)明的目的之一在于，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、合理，操作方便，能有效保持進(jìn)給速度的均勻，且成型效果好的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)。
[0006]本發(fā)明的目的還在于，提供一種上述極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)的成型方法，該成型方法的成型工序簡(jiǎn)潔，易于實(shí)現(xiàn)，能快速針對(duì)不同成型模型進(jìn)行熔融沉積，成型效果好，效率高。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是:
[0008]一種極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)，其包括支撐架，其還包括橫向運(yùn)動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)裝置、提升裝置、橫向調(diào)節(jié)裝置及擠出噴頭，所述橫向運(yùn)動(dòng)裝置橫向設(shè)置在所述支撐架上，所述回轉(zhuǎn)裝置設(shè)置在橫向運(yùn)動(dòng)裝置上，并受該橫向運(yùn)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)作橫向運(yùn)動(dòng)，所述提升裝置設(shè)置在回轉(zhuǎn)裝置上，并受該回轉(zhuǎn)裝置的驅(qū)動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述橫向調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在提升裝置上，并受該提升裝置的驅(qū)動(dòng)相對(duì)橫向調(diào)節(jié)裝置作升降運(yùn)動(dòng)，所述擠出噴頭設(shè)置在橫向調(diào)節(jié)裝置上，并受該橫向調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)相對(duì)回轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)軸線作靠攏或遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)。
[0009]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述橫向運(yùn)動(dòng)裝置包括橫向?qū)к?、橫向滑塊、橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、橫向同步帶和橫向同步輪，所述橫向?qū)к墮M向設(shè)置在所述支撐架的頂部，所述橫向同步帶對(duì)應(yīng)橫向?qū)к壍囊欢宋恢迷O(shè)置所述支撐架上，所述橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)應(yīng)橫向?qū)к壍牧硪欢宋恢迷O(shè)置所述支撐架上，該橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上設(shè)有主動(dòng)帶輪，該主動(dòng)帶輪通過(guò)所述的橫向同步帶與橫向同步輪相連接，所述橫向滑塊活動(dòng)設(shè)置在橫向?qū)к壣?，且與所述橫向同步帶相連接。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述回轉(zhuǎn)裝置包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、固定板、連接轉(zhuǎn)軸、軸承座、法蘭盤、齒形帶、齒形主動(dòng)帶輪和齒形從動(dòng)帶輪，所述軸承座設(shè)置在所述固定板的一側(cè)，所述連接轉(zhuǎn)軸的上端通過(guò)軸承組件設(shè)置在所述軸承座上，下端貫穿所述固定板，且設(shè)有所述的齒形從動(dòng)帶輪，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)置在所述固定板的另一側(cè)，且該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸貫穿所述固定板，且設(shè)有所述齒形主動(dòng)帶輪，該齒形主動(dòng)帶輪通過(guò)所述的齒形帶與齒形從動(dòng)帶輪相連接，所述法蘭盤固定設(shè)置在軸承座上端，所述橫向滑塊固定設(shè)置在該法蘭盤上。
[0011]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述連接轉(zhuǎn)軸的上端上按從上到下的順序依次設(shè)有第一臺(tái)階和第二臺(tái)階，其中第一臺(tái)階通過(guò)圓錐滾子軸承與所述軸承座相適配，第二臺(tái)階通過(guò)推力球軸承與所述軸承座相適配。
[0012]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述提升裝置包括提升電機(jī)、導(dǎo)軌軸、提升絲桿、橫向固定架、上旋轉(zhuǎn)板和下旋轉(zhuǎn)板，所述上旋轉(zhuǎn)板與所述連接轉(zhuǎn)軸的下端相連接，所述下旋轉(zhuǎn)板通過(guò)導(dǎo)軌軸間隔水平設(shè)置在上旋轉(zhuǎn)板的正下方位置，所述提升電機(jī)設(shè)置在所述下旋轉(zhuǎn)板的底面，且該提升電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸貫穿該下旋轉(zhuǎn)板，且與所述提升絲桿的下端相連接，該提升絲桿的上端垂直向上延伸，并通過(guò)一軸孔活動(dòng)設(shè)置在所述上旋轉(zhuǎn)板上，所述橫向固定架活動(dòng)設(shè)置在導(dǎo)軌軸上，且通過(guò)絲桿座與所述提升絲桿相連接。
[0013]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述橫向調(diào)節(jié)裝置包括兩組對(duì)稱設(shè)置在所述橫向固定架上的橫向移動(dòng)組，該橫向移動(dòng)組包括調(diào)節(jié)電機(jī)、橫向運(yùn)動(dòng)架、橫向絲桿及與該橫向絲桿相適配的橫向絲桿座，所述橫向運(yùn)動(dòng)架通過(guò)滑軌活動(dòng)設(shè)置在橫向固定架上，所述橫向絲桿座設(shè)置在該橫向運(yùn)動(dòng)架上，所述調(diào)節(jié)電機(jī)固定設(shè)置在所述橫向固定架上，所述橫向絲桿一端與該調(diào)節(jié)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸相連接，另一端旋入所述橫向絲桿座。
[0014]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述擠出噴頭的一端通過(guò)固定座設(shè)置在所述橫向運(yùn)動(dòng)架的下端，另一端水平延伸一定距離后，然后傾斜向下延伸。
[0015]一種上述的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)的成型方法，其包括以下步驟:
[0016](I)通過(guò)橫向運(yùn)動(dòng)裝置和提升裝置的進(jìn)給，使擠出噴頭快速到達(dá)預(yù)定的位置；
[0017](2)擠出噴頭將絲狀的熱塑性材料加熱溶化并擠出；
[0018](3)通過(guò)橫向運(yùn)動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)裝置和橫向調(diào)節(jié)裝置的相互配合工作，使擠出噴頭在工作臺(tái)面上按照預(yù)先設(shè)定的軌跡路線移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)擠出成型；
[0019](4)當(dāng)一層堆積完成之后，提升裝置按預(yù)先設(shè)定的增量層厚度將擠出噴頭向上提升一個(gè)層的厚度，然后重復(fù)步驟(3)，實(shí)現(xiàn)沿著預(yù)先設(shè)定的軌跡路線進(jìn)行堆積；
[0020](5)重復(fù)步驟(4)，直至所需堆積的層數(shù)，完成整個(gè)熔融沉積過(guò)程。
[0021]作為本發(fā)明的一種改進(jìn),所述絲狀的熱塑性材料的直徑為1.5?2.5mm。
[0022]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述擠出噴頭的噴嘴直徑為0.2?1.2mm。
[0023]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提供的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、合理，采用極坐標(biāo)方式進(jìn)行加工，并配合有回轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，有效保持在直線、曲線運(yùn)動(dòng)中進(jìn)給速度的均勻，達(dá)到擠出材料在沉積過(guò)程中連貫性，成型速度快、效果好；而且整體結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，工作穩(wěn)定性高；本發(fā)明提供的成型方法的工序簡(jiǎn)潔，易于實(shí)現(xiàn)，能快速針對(duì)不同成型模型進(jìn)行熔融沉積，不僅縮短了整個(gè)成型周期，還有效保證模型成型的質(zhì)量，成型效果好，效率高，利于廣泛推廣應(yīng)用。
[0024]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是圖1中橫向運(yùn)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3是圖1中回轉(zhuǎn)裝置、提升裝置和橫向調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4是圖1中回轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5是圖1中提升裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖6是圖1中橫向調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]參見(jiàn)圖1至圖6，本實(shí)施例提供的一種極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)，其包括支撐架1、橫向運(yùn)動(dòng)裝置2、回轉(zhuǎn)裝置3、提升裝置4、橫向調(diào)節(jié)裝置5及擠出噴頭6，所述橫向運(yùn)動(dòng)裝置2橫向設(shè)置在所述支撐架I上，所述回轉(zhuǎn)裝置3設(shè)置在橫向運(yùn)動(dòng)裝置2上，并受該橫向運(yùn)動(dòng)裝置2的驅(qū)動(dòng)作橫向運(yùn)動(dòng)，所述提升裝置4設(shè)置在回轉(zhuǎn)裝置3上，并受該回轉(zhuǎn)裝置3的驅(qū)動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述橫向調(diào)節(jié)裝置5設(shè)置在提升裝置4上，并受該提升裝置4的驅(qū)動(dòng)相對(duì)橫向調(diào)節(jié)裝置5作升降運(yùn)動(dòng)，所述擠出噴頭6設(shè)置在橫向調(diào)節(jié)裝置5上，并受該橫向調(diào)節(jié)裝置5的驅(qū)動(dòng)相對(duì)回轉(zhuǎn)裝置3的旋轉(zhuǎn)軸線作靠攏或遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)。
[0032]參見(jiàn)圖1和圖2，所述橫向運(yùn)動(dòng)裝置2包括橫向?qū)к?1、橫向滑塊22、橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)23、橫向同步帶24和橫向同步輪25，所述橫向?qū)к?1橫向設(shè)置在所述支撐架I的頂部，所述橫向同步帶24對(duì)應(yīng)橫向?qū)к?1的一端位置設(shè)置所述支撐架I上，所述橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)23對(duì)應(yīng)橫向?qū)к?1的另一端位置設(shè)置所述支撐架I上，該橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)23的驅(qū)動(dòng)軸上設(shè)有主動(dòng)帶輪26,該主動(dòng)帶輪26通過(guò)所述的橫向同步帶24與橫向同步輪25相連接,所述橫向滑塊22活動(dòng)設(shè)置在橫向?qū)к?1上，且與所述橫向同步帶24相連接。工作時(shí)，橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)23通過(guò)橫向同步帶24能快速帶動(dòng)回轉(zhuǎn)裝置3、提升裝置4、橫向調(diào)節(jié)裝置5及擠出噴頭6在水平方向運(yùn)動(dòng)，使擠出噴頭6能快速到達(dá)工作的預(yù)定位置。
[0033]參見(jiàn)圖1、圖3和圖4，所述回轉(zhuǎn)裝置3包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)31、固定板32、連接轉(zhuǎn)軸33、軸承座34、法蘭盤35、齒形帶36、齒形主動(dòng)帶輪37和齒形從動(dòng)帶輪38，所述軸承座34設(shè)置在所述固定板32的一側(cè)，所述連接轉(zhuǎn)軸33的上端通過(guò)軸承組件設(shè)置在所述軸承座34上，下端貫穿所述固定板32，且設(shè)有所述的齒形從動(dòng)帶輪38，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)31設(shè)置在所述固定板32的另一側(cè)，且該旋轉(zhuǎn)電機(jī)31的驅(qū)動(dòng)軸貫穿所述固定板32，且設(shè)有所述齒形主動(dòng)帶輪37，該齒形主動(dòng)帶輪37通過(guò)所述的齒形帶36與齒形從動(dòng)帶輪38相連接，所述法蘭盤35固定設(shè)置在軸承座34上端，所述橫向滑塊22固定設(shè)置在該法蘭盤35上，可以通過(guò)螺栓連接?；剞D(zhuǎn)裝置3利用齒形帶36的齒形與齒形主動(dòng)帶輪37和齒形從動(dòng)帶輪38相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，它兼有帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，能方便的實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)中心距的傳遞。傳動(dòng)過(guò)程無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，平均傳動(dòng)比較準(zhǔn)確，傳動(dòng)精度高，且齒形帶36的強(qiáng)度高，厚度小，重量輕，故可以用于低速及高速的傳動(dòng)，齒形帶36無(wú)需特別張緊，作用在軸上等處的載荷小，傳動(dòng)效率較高。同時(shí)采用齒形帶36的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以將旋轉(zhuǎn)電機(jī)31的驅(qū)動(dòng)軸和所述連接轉(zhuǎn)軸33相錯(cuò)開(kāi)，這樣傳動(dòng)結(jié)構(gòu)更加容易設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性也較好。
[0034]優(yōu)選的，所述連接轉(zhuǎn)軸33的上端上按從上到下的順序依次設(shè)有第一臺(tái)階和第二臺(tái)階，其中第一臺(tái)階通過(guò)圓錐滾子軸承39與所述軸承座34相適配，第二臺(tái)階通過(guò)推力球軸承40與所述軸承座34相適配。所述連接轉(zhuǎn)軸33為階梯軸狀，與所述軸承座34之間通過(guò)推力球軸承40和圓錐滾子軸承39配合裝配，這樣既可以保證能夠承受較大的壓力，又可以保證零件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的同軸度，使該設(shè)備運(yùn)行更加平穩(wěn)。
[0035]參見(jiàn)圖1、圖3和圖5，所述提升裝置4包括提升電機(jī)41、導(dǎo)軌軸42、提升絲桿43、橫向固定架44、上旋轉(zhuǎn)板45和下旋轉(zhuǎn)板46，所述上旋轉(zhuǎn)板45與所述連接轉(zhuǎn)軸33的下端相連接，所述下旋轉(zhuǎn)板46通過(guò)導(dǎo)軌軸42間隔水平設(shè)置在上旋轉(zhuǎn)板45的正下方位置，所述提升電機(jī)41設(shè)置在所述下旋轉(zhuǎn)板46的底面，且該提升電機(jī)41的驅(qū)動(dòng)軸貫穿該下旋轉(zhuǎn)板46，且與所述提升絲桿43的下端相連接，該提升絲桿43的上端垂直向上延伸，并通過(guò)一軸孔活動(dòng)設(shè)置在所述上旋轉(zhuǎn)板45上，所述橫向固定架44活動(dòng)設(shè)置在導(dǎo)軌軸42上，且通過(guò)絲桿座與所述提升絲桿43相連接。所述提升裝置4采用絲桿結(jié)構(gòu)，由下方固定的提升電機(jī)41帶動(dòng)提升絲桿43轉(zhuǎn)動(dòng)，在絲桿座與該提升絲桿43配合下，驅(qū)動(dòng)橫向固定架44作升降動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)固定在該橫向調(diào)節(jié)裝置5上的部件提升和下降的目的。
[0036]參見(jiàn)圖1、圖3和圖6，所述橫向調(diào)節(jié)裝置5包括兩組對(duì)稱設(shè)置在所述橫向固定架44上的橫向移動(dòng)組,該橫向移動(dòng)組包括調(diào)節(jié)電機(jī)51、橫向運(yùn)動(dòng)架52、橫向絲桿53及與該橫向絲桿53相適配的橫向絲桿座54,所述橫向運(yùn)動(dòng)架52通過(guò)滑軌55活動(dòng)設(shè)置在橫向固定架44上，所述橫向絲桿座54設(shè)置在該橫向運(yùn)動(dòng)架52上，所述調(diào)節(jié)電機(jī)51固定設(shè)置在所述橫向固定架上，所述橫向絲桿53—端與該調(diào)節(jié)電機(jī)51的驅(qū)動(dòng)軸相連接，另一端旋入所述橫向絲桿座54。橫向調(diào)節(jié)裝置5為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，每一個(gè)橫向運(yùn)動(dòng)架52的下端都設(shè)有一個(gè)擠出噴頭6，即該設(shè)備共有一對(duì)擠出噴頭6。這樣橫向運(yùn)動(dòng)架52和擠出噴頭6相對(duì)中間軸線對(duì)稱，做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的重心正好在設(shè)備的中間軸線上，運(yùn)行更加的平穩(wěn)，摩擦較小，噪音較小。工作時(shí)，調(diào)節(jié)電機(jī)51可以通過(guò)橫向絲桿53帶動(dòng)橫向運(yùn)動(dòng)架52連同擠出噴頭6作向外或向外運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)兩擠出噴頭6相對(duì)回轉(zhuǎn)裝置3的旋轉(zhuǎn)軸線作靠攏或遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)不同成型工件的回轉(zhuǎn)半徑的要求，使設(shè)備的通用性更強(qiáng)。
[0037]所述擠出噴頭6的一端通過(guò)固定座61設(shè)置在所述橫向運(yùn)動(dòng)架52的下端，另一端水平延伸一定距離后，然后傾斜向下延伸。另外，還可以在提升裝置4的輸出端設(shè)有角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，以通過(guò)該角度調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)擠出噴頭6的成型角度，使成型噴頭保持一個(gè)很好的擠出噴射角度，提高了成型質(zhì)量。
[0038]本發(fā)明提供的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、合理，采用極坐標(biāo)方式進(jìn)行加工，并配合有回轉(zhuǎn)裝置3實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，有效保持在直線、曲線運(yùn)動(dòng)中進(jìn)給速度的均勻，達(dá)到擠出材料在沉積過(guò)程中連貫性，成型速度快、效果好；而且整體結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，工作穩(wěn)定性高。
[0039]本發(fā)明提供的成型方法的工序簡(jiǎn)潔，易于實(shí)現(xiàn)，能快速針對(duì)不同成型模型進(jìn)行熔融沉積，不僅縮短了整個(gè)成型周期，還有效保證模型成型的質(zhì)量，成型效果好，效率高，利于廣泛推廣應(yīng)用。
[0040]本發(fā)明極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)主要是利用熱塑性材料的熱熔性、粘結(jié)性，在計(jì)算機(jī)控制下層層堆積成形。其熱塑性材料可以為非金屬材料或者金屬材料。
[0041]本發(fā)明極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)中的各個(gè)電機(jī)(如橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)23、旋轉(zhuǎn)電機(jī)31、提升電機(jī)41、調(diào)節(jié)電機(jī)51)均使用線路與外置的控制終端相連，通過(guò)數(shù)控編程來(lái)控制各個(gè)電機(jī)的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)設(shè)備的控制。保護(hù)用的惰性氣體瓶等裝置，質(zhì)量較大，可以采用外接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以方便與擠出噴頭6連接。本發(fā)明極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，采用全自動(dòng)化熔融沉積成型設(shè)計(jì)，效率更高，可以采用不同種類噴頭，可加工不同精度要求的成型工件，采用擠出噴頭6加熱絲材，可分別對(duì)金屬材料或者非金屬材料進(jìn)行熔融沉積成型，并將采用封閉式的加工方法，將加工與后處理結(jié)合起來(lái)，使加工成型工件在特定條件下冷卻；并使用溫度傳感器進(jìn)行溫度反饋，結(jié)合紅外探頭加熱，是加工中心處于特定溫度條件下，并采用惰性氣體保護(hù)使工件在惰性氣體的保護(hù)下防止工件被氧化。
[0042]工作時(shí)，本發(fā)明極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)的成型方法具體有以下步驟:
[0043](I)通過(guò)橫向運(yùn)動(dòng)裝置2和提升裝置4的進(jìn)給，使擠出噴頭6快速到達(dá)預(yù)定的位置；
[0044](2)擠出噴頭6將絲狀的熱塑性材料加熱溶化并擠出；所述絲狀的熱塑性材料的直徑為1.5?2.5mm，優(yōu)選為2mm ;所述擠出噴頭6的噴嘴直徑為0.2?1.2mm，優(yōu)選為0.2?
0.6mm,溶化后的材料以一定的壓力從該噴嘴擠噴出來(lái)；
[0045](3)通過(guò)橫向運(yùn)動(dòng)裝置2、回轉(zhuǎn)裝置3和橫向調(diào)節(jié)裝置5的相互配合工作，使擠出噴頭6在工作臺(tái)面上按照預(yù)先設(shè)定的軌跡路線移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)擠出成型；
[0046](4)當(dāng)一層堆積完成之后，提升裝置4按預(yù)先設(shè)定的增量層厚度將擠出噴頭6向上提升一個(gè)層的厚度，然后重復(fù)步驟(3)，實(shí)現(xiàn)沿著預(yù)先設(shè)定的軌跡路線進(jìn)行堆積；
[0047](5)重復(fù)步驟(4)，直至所需堆積的層數(shù)，完成整個(gè)熔融沉積過(guò)程。
[0048]根據(jù)上述說(shuō)明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能夠?qū)ι鲜鰧?shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所作出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。此夕卜，盡管本說(shuō)明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。如本發(fā)明上述實(shí)施例所述，采用與其相同或相似的結(jié)構(gòu)而得到的其它結(jié)構(gòu)成型機(jī)及成型方法，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)，其包括支撐架，其特征在于:其還包括橫向運(yùn)動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)裝置、提升裝置、橫向調(diào)節(jié)裝置及擠出噴頭，所述橫向運(yùn)動(dòng)裝置橫向設(shè)置在所述支撐架上，所述回轉(zhuǎn)裝置設(shè)置在橫向運(yùn)動(dòng)裝置上，并受該橫向運(yùn)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)作橫向運(yùn)動(dòng)，所述提升裝置設(shè)置在回轉(zhuǎn)裝置上，并受該回轉(zhuǎn)裝置的驅(qū)動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述橫向調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在提升裝置上，并受該提升裝置的驅(qū)動(dòng)相對(duì)橫向調(diào)節(jié)裝置作升降運(yùn)動(dòng)，所述擠出噴頭設(shè)置在橫向調(diào)節(jié)裝置上，并受該橫向調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)相對(duì)回轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)軸線作靠攏或遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)，其特征在于，所述橫向運(yùn)動(dòng)裝置包括橫向?qū)к?、橫向滑塊、橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、橫向同步帶和橫向同步輪，所述橫向?qū)к墮M向設(shè)置在所述支撐架的頂部，所述橫向同步帶對(duì)應(yīng)橫向?qū)к壍囊欢宋恢迷O(shè)置所述支撐架上，所述橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)應(yīng)橫向?qū)к壍牧硪欢宋恢迷O(shè)置所述支撐架上，該橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上設(shè)有主動(dòng)帶輪，該主動(dòng)帶輪通過(guò)所述的橫向同步帶與橫向同步輪相連接，所述橫向滑塊活動(dòng)設(shè)置在橫向?qū)к壣?，且與所述橫向同步帶相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)，其特征在于，所述回轉(zhuǎn)裝置包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、固定板、連接轉(zhuǎn)軸、軸承座、法蘭盤、齒形帶、齒形主動(dòng)帶輪和齒形從動(dòng)帶輪，所述軸承座設(shè)置在所述固定板的一側(cè)，所述連接轉(zhuǎn)軸的上端通過(guò)軸承組件設(shè)置在所述軸承座上，下端貫穿所述固定板，且設(shè)有所述的齒形從動(dòng)帶輪，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)置在所述固定板的另一側(cè)，且該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸貫穿所述固定板，且設(shè)有所述齒形主動(dòng)帶輪，該齒形主動(dòng)帶輪通過(guò)所述的齒形帶與齒形從動(dòng)帶輪相連接，所述法蘭盤固定設(shè)置在軸承座上端，所述橫向滑塊固定設(shè)置在該法蘭盤上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)，其特征在于，所述連接轉(zhuǎn)軸的上端上按從上到下的順序依次設(shè)有第一臺(tái)階和第二臺(tái)階，其中第一臺(tái)階通過(guò)圓錐滾子軸承與所述軸承座相適配 ，第二臺(tái)階通過(guò)推力球軸承與所述軸承座相適配。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)，其特征在于，所述提升裝置包括提升電機(jī)、導(dǎo)軌軸、提升絲桿、橫向固定架、上旋轉(zhuǎn)板和下旋轉(zhuǎn)板，所述上旋轉(zhuǎn)板與所述連接轉(zhuǎn)軸的下端相連接，所述下旋轉(zhuǎn)板通過(guò)導(dǎo)軌軸間隔水平設(shè)置在上旋轉(zhuǎn)板的正下方位置，所述提升電機(jī)設(shè)置在所述下旋轉(zhuǎn)板的底面，且該提升電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸貫穿該下旋轉(zhuǎn)板，且與所述提升絲桿的下端相連接，該提升絲桿的上端垂直向上延伸，并通過(guò)一軸孔活動(dòng)設(shè)置在所述上旋轉(zhuǎn)板上，所述橫向固定架活動(dòng)設(shè)置在導(dǎo)軌軸上，且通過(guò)絲桿座與所述提升絲桿相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)，其特征在于，所述橫向調(diào)節(jié)裝置包括兩組對(duì)稱設(shè)置在所述橫向固定架上的橫向移動(dòng)組，該橫向移動(dòng)組包括調(diào)節(jié)電機(jī)、橫向運(yùn)動(dòng)架、橫向絲桿及與該橫向絲桿相適配的橫向絲桿座，所述橫向運(yùn)動(dòng)架通過(guò)滑軌活動(dòng)設(shè)置在橫向固定架上，所述橫向絲桿座設(shè)置在該橫向運(yùn)動(dòng)架上，所述調(diào)節(jié)電機(jī)固定設(shè)置在所述橫向固定架上，所述橫向絲桿一端與該調(diào)節(jié)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸相連接，另一端旋入所述橫向絲桿座。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)，其特征在于，所述擠出噴頭的一端通過(guò)固定座設(shè)置在所述橫向運(yùn)動(dòng)架的下端，另一端水平延伸一定距離后，然后傾斜向下延伸。
8.—種權(quán)利要求1-7之一所述的極坐標(biāo)數(shù)控熔融沉積快速成型機(jī)的成型方法，其特征在于，其包括以下步驟: (1)通過(guò)橫向運(yùn)動(dòng)裝置和提升裝置的進(jìn)給，使擠出噴頭快速到達(dá)預(yù)定的位置； (2)擠出噴頭將絲狀的熱塑性材料加熱溶化并擠出； (3)通過(guò)橫向運(yùn)動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)裝置和橫向調(diào)節(jié)裝置的相互配合工作，使擠出噴頭在工作臺(tái)面上按照預(yù)先設(shè)定的軌跡路線移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)擠出成型； (4)當(dāng)一層堆積完成之后，提升裝置按預(yù)先設(shè)定的增量層厚度將擠出噴頭向上提升一個(gè)層的厚度，然后重復(fù)步驟(3)，實(shí)現(xiàn)沿著預(yù)先設(shè)定的軌跡路線進(jìn)行堆積； (5)重復(fù)步驟(4)，直至所需堆積的層數(shù)，完成整個(gè)熔融沉積過(guò)程。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成型方法，其特征在于，所述絲狀的熱塑性材料的直徑為.1~ 5 ~2.5mmο
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的成型方法，其特征在于，所述擠出噴頭的噴嘴直徑為.0.2 ~1.2mm。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK103786345SQ201410063315
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】許燕, 周建平, 姜宏, 塞亞熱, 阿不都熱西提, 單雪海, 尹貽梁, 石云姍 申請(qǐng)人:新疆大學(xué)