本發(fā)明涉及一種3D打印機(jī)，具體涉及一種可調(diào)遠(yuǎn)近程傳輸方式的3D打印機(jī)的送絲加熱裝置。

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)是無需機(jī)械加工或磨具，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)絲狀打印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。

3D打印機(jī)的送絲加熱裝置包括送絲機(jī)構(gòu)及加熱噴頭，送絲機(jī)構(gòu)將絲狀的打印材料逐漸傳遞至加熱噴頭，由加熱噴頭加熱后噴出，傳統(tǒng)的送絲機(jī)構(gòu)根據(jù)輸送方式的不同分為遠(yuǎn)程送絲機(jī)構(gòu)和近程送絲機(jī)構(gòu)兩種，近程送絲機(jī)構(gòu)與加熱噴頭兩者直接組裝，相對遠(yuǎn)程送絲機(jī)構(gòu)，擠出更精準(zhǔn)，換料方便，對擠出電機(jī)的力矩要求較低，而遠(yuǎn)程送絲機(jī)構(gòu)與加熱噴頭兩者通過管道銜接，送絲機(jī)構(gòu)與加熱噴頭呈分離狀態(tài)，相對近程送絲機(jī)構(gòu)，加熱噴頭慣性小，移動(dòng)定位更加精準(zhǔn)，打印速度快，方便維護(hù)，故兩者具有各自的優(yōu)點(diǎn)，適用于不同的場合，然而兩者傳輸方式的送絲機(jī)構(gòu)不能相互切換，造成單一結(jié)構(gòu)的送絲機(jī)構(gòu)的適用范圍有限。

此外，加熱噴頭主要包括有進(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，但打印時(shí)間越長，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，在一個(gè)模型沒有打印完前，是無法更換另一個(gè)噴嘴的，而且更換過噴嘴還需要重新校正噴嘴和打印平臺間的距離。因此非常麻煩，效率非常低。因此有必要對此進(jìn)行改進(jìn)。

通過檢索：

（1）中國專利公開號CN105109041A公開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)無法適用于目前市場上非常普及的3D打印機(jī)改造。

（2）中國專利公開號CN105965898A公開了一種可旋轉(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)噴嘴沒有太大不同，最為重要的，該技術(shù)方案無法實(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：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種可將絲狀打印材料的傳輸方式進(jìn)行切換、適用范圍廣的可調(diào)遠(yuǎn)近程傳輸方式的3D打印機(jī)的送絲加熱裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：包括送絲機(jī)構(gòu)、加熱噴頭及銜接送絲機(jī)構(gòu)和加熱噴頭的送絲軟管，所述的送絲機(jī)構(gòu)包括送絲座、送絲通道及送絲組件，所述的送絲通道貫穿設(shè)置于送絲座，所述的送絲通道兩端分別為進(jìn)絲端及出絲端，所述的送絲組件包括送絲輪及驅(qū)動(dòng)送絲輪轉(zhuǎn)動(dòng)的送絲電機(jī)，所述的送絲輪分別設(shè)置于送絲通道兩側(cè)并將絲狀打印材料向出絲端擠壓，其中一個(gè)的所述的送絲輪外周排布有與絲狀打印材料相摩擦的送絲齒，所述的加熱噴頭包括有進(jìn)料喉管及設(shè)置于進(jìn)料喉管外端部的加熱塊，所述的進(jìn)料喉管上設(shè)置有加熱進(jìn)料口，所述的進(jìn)料喉管位于加熱進(jìn)料口設(shè)置有環(huán)狀插接管，所述的送絲座位于出絲端設(shè)置有與環(huán)狀插接管插配并與環(huán)狀插接管聯(lián)通的送絲安裝管，所述的環(huán)狀插接管內(nèi)周沿周向設(shè)置有密封組件及限位組件，所述的密封組件包括沿周向設(shè)置的密封環(huán)及安裝密封環(huán)的密封安裝槽，所述的限位組件包括鋼珠、鋼珠腔、鋼珠彈簧及限位槽，所述的限位槽沿周向等距設(shè)置于送絲安裝管外周，所述的鋼珠腔沿周向設(shè)置于環(huán)狀插接管內(nèi)周，所述的鋼珠活動(dòng)設(shè)置于鋼珠腔且可部分伸出鋼珠腔，所述的鋼珠彈簧將鋼珠向限位槽復(fù)位構(gòu)成與限位槽的卡配，所述的送絲軟管由彈性材質(zhì)制成，所述的送絲軟管一端套設(shè)于送絲安裝管，另一端插設(shè)于環(huán)狀插接管，且均呈過盈配合,所述的送絲軟管兩端分別安裝于環(huán)狀插接管及送絲安裝管，即為遠(yuǎn)程輸送方式；所述的送絲軟管被拆卸后，將環(huán)狀插接管及送絲安裝管進(jìn)行組裝，即為近程輸送方式。

進(jìn)一步設(shè)置是所述的加熱塊的下端面上設(shè)置噴嘴對接位，噴嘴對接位上設(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)噴嘴在噴嘴對接位進(jìn)行切換，且每個(gè)噴嘴在滑移切換至噴嘴對接位時(shí)噴嘴進(jìn)料口與加熱塊出料口對接連通。

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)壁上對應(yīng)噴嘴對接位的位置設(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)壁上相對于定位球轉(zhuǎn)動(dòng)腔的外開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。通過本設(shè)置，使得噴嘴在切換到噴嘴對接位時(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)開關(guān)，且該位置感應(yīng)開關(guān)輸出與噴嘴到位與否相對應(yīng)的開關(guān)信號。通過本設(shè)置，該開關(guān)信號可以結(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)置是行走軌槽的開槽深度一致，每個(gè)噴嘴的縱向高度相等設(shè)置。通過本設(shè)置，在每次噴頭切換完畢后，無需重新進(jìn)行無噴嘴位置校準(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)是可將絲狀打印材料的輸送方式可進(jìn)行切換，當(dāng)需要遠(yuǎn)程輸送方式時(shí)，將送絲軟管兩端分別安裝于環(huán)狀插接管及送絲安裝管，由送絲軟管傳輸絲狀打印材料，當(dāng)需要近程輸送方式時(shí)，拆卸送絲軟管，將環(huán)狀插接管及送絲安裝管進(jìn)行組裝，將送絲機(jī)構(gòu)和加熱噴頭組合為一體，同時(shí)具有兩種輸送方式的優(yōu)點(diǎn)，并可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行切換，提高設(shè)備的適用范圍；此外，可以實(shí)現(xiàn)打印過程中噴嘴直徑的實(shí)時(shí)可變切換，如此，一些對力學(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)打印的最大層厚受噴嘴直徑限制，不能大幅度的提高打印時(shí)間。

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

附圖說明

圖1 啞鈴型工件基于不同口徑的碰嘴的3D打印尺寸分布圖；

圖2本發(fā)明具體實(shí)施方式遠(yuǎn)程傳輸方式的立體圖；

圖3本發(fā)明具體實(shí)施方式近程傳輸方式的立體圖；

圖4 本發(fā)明具體實(shí)施方式中加熱噴頭的立體圖；

圖5本發(fā)明具體實(shí)施方式中加熱噴頭的仰視圖；

圖6為圖5的A-A剖視圖；

圖7為發(fā)明具體實(shí)施方式中近程傳輸方式時(shí)環(huán)狀插接管和送絲安裝管的裝配示意圖;

圖8為為發(fā)明具體實(shí)施方式中遠(yuǎn)程傳輸方式時(shí)送絲軟管、環(huán)狀插接管和送絲安裝管的裝配示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(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)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。

如圖1-8所示的本發(fā)明的具體實(shí)施方式，包括送絲機(jī)構(gòu)7、加熱噴頭8及銜接送絲機(jī)構(gòu)7和加熱噴頭8的送絲軟管9，所述的送絲機(jī)構(gòu)7包括送絲座71、送絲通道72及送絲組件，所述的送絲通道72貫穿設(shè)置于送絲座71，所述的送絲通道72兩端分別為進(jìn)絲端721及出絲端722，所述的送絲組件包括送絲輪73及驅(qū)動(dòng)送絲輪73轉(zhuǎn)動(dòng)的送絲電機(jī)，所述的送絲輪73分別設(shè)置于送絲通道72兩側(cè)并將絲狀打印材料向出絲端722擠壓，其中一個(gè)的所述的送絲輪73外周排布有與絲狀打印材料相摩擦的送絲齒731，所述的加熱噴頭8包括有進(jìn)料喉管1及設(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，所述的進(jìn)料喉管1上設(shè)置有加熱進(jìn)料口12，所述的進(jìn)料喉管1位于加熱進(jìn)料口12設(shè)置有環(huán)狀插接管13，所述的送絲座71位于出絲端722設(shè)置有與環(huán)狀插接管13插配并與環(huán)狀插接管13聯(lián)通的送絲安裝管74，所述的環(huán)狀插接管13內(nèi)周沿周向設(shè)置有密封組件及限位組件，所述的密封組件包括沿周向設(shè)置的密封環(huán)131及安裝密封環(huán)131的密封安裝槽132，所述的限位組件包括鋼珠133、鋼珠腔134、鋼珠彈簧135及限位槽741，所述的限位槽741沿周向等距設(shè)置于送絲安裝管74外周，所述的鋼珠腔134沿周向設(shè)置于環(huán)狀插接管13內(nèi)周，所述的鋼珠133活動(dòng)設(shè)置于鋼珠腔134且可部分伸出鋼珠腔134，所述的鋼珠彈簧135將鋼珠133向限位槽741復(fù)位構(gòu)成與限位槽741的卡配，所述的送絲軟管9由彈性材質(zhì)制成，所述的送絲軟管9一端套設(shè)于送絲安裝管74，另一端插設(shè)于環(huán)狀插接管13且均呈過盈配合,所述的送絲軟管兩端分別安裝于環(huán)狀插接管及送絲安裝管，即為遠(yuǎn)程輸送方式；所述的送絲軟管被拆卸后，將環(huán)狀插接管及送絲安裝管進(jìn)行組裝，即為近程輸送方式。

具體地，加熱塊2的下端面上設(shè)置噴嘴對接位21，噴嘴對接位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在噴嘴對接位21進(jìn)行切換，且每個(gè)噴嘴3在滑移切換至噴嘴對接位21時(shí)噴嘴進(jìn)料口31與加熱塊出料口22對接連通。

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)壁上對應(yīng)噴嘴對接位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)壁上相對于定位球轉(zhuǎn)動(dòng)腔的外開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的與所述定位球61相對應(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)開關(guān)，且該位置感應(yīng)開關(guān)輸出與噴嘴到位與否相對應(yīng)的開關(guān)信號。該位置感應(yīng)開關(guān)一般選擇為電容式觸摸感應(yīng)開關(guān)。

此外，本實(shí)施例行走軌槽23的開槽深度一致，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。