本發(fā)明涉及3D打印領域，尤其涉及一種3D打印機。

背景技術：

3D打印機即快速成形技術的一種機器，它是一種數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。運用三維打印機打印模型，無需傳統(tǒng)的切削加工機床和加工模具，在計算機的控制下根據(jù)工件的三維模型可直接成形三維實體。

現(xiàn)有的3D打印設備加工或打印大型物件或建筑時需要配備龍門架加工中心，申請?zhí)枮?01610228140.6、申請日為2016.04.13的中國發(fā)明專利的申請文件中已經(jīng)公開了對龍門架的改進方案，該方案利用雙橫梁對立柱進行固定，使整體結構在進行工件加工及3D打印工作時更為穩(wěn)定，但是改進后的方案未對打印機頭進行相應的改進，仍然存在打印設備的出料機構出料速度不易控制、打印過程中出料機構的內(nèi)部不及時清理就會被固化的打印材料所堵塞的現(xiàn)象，且不易維修，從而造成設備故障甚至報廢，3D打印設備的成本本來就高，由此更會大大加大成本，并且打印大型成品困難，材料浪費較為嚴重，污染環(huán)境，打印精度低。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種3D打印機來滿足所有用戶需求，該3D打印機設計合理、節(jié)能環(huán)保、成本低廉、方便打印大型成品，且易于維修，其出料機構不易被堵塞。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種3D打印機，包括龍門加工中心、安裝在龍門加工中心上的打印機構、操作機構；

龍門加工中心包括床身、橫梁和立柱,橫梁橫向滑動安裝在床身上，并能夠沿床身縱向滑動，立柱豎直滑動安裝在橫梁上，并能夠沿橫梁的橫向和縱向滑動；

打印機構固定在立柱底端，打印機構包括速度控制機構、送料機構和出料機構，出料機構進包括進料箱、錐形送料口、可拆卸擠料箱、弧形蓋板、噴頭和絞龍；進料箱與送料機構連接，速度控制機構固定在進料箱上，進料箱、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構上，另一端穿過進料箱、錐形送料口及可拆卸擠料箱的內(nèi)部到達噴頭；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，弧形蓋板外側通過固定支撐件固定在立柱底端；

操作機構與龍門加工中心及打印機構連接，控制兩者的運動。

進一步地,橫梁為2個，并行分布，立柱通過滑動連接板滑動安裝在兩橫梁之間，橫梁內(nèi)側縱向安裝有水平的X軸導軌，立柱靠近橫梁的兩側安裝有豎直的Z軸導軌，滑動連接板的外側安裝有沿X軸導軌滑動的滑塊，滑動連接板的內(nèi)側安裝有沿Z軸導軌滑動的滑塊，立柱由X軸驅動電機驅動在X軸導軌上滑動，由Z軸驅動電機驅動在Z軸導軌上滑動，X軸驅動電機和Z軸驅動電機均安裝在固定在滑動連接板上的電機安裝板上。

進一步地,滑動連接板內(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。氣缸的設置，確保了立柱的Z向微量進給準確無誤，也增加了3D打印的精度。

進一步地,床身包括工作臺、安全門和兩側梁，工作臺位于兩側梁之間并位于打印機構的下方，安全門安裝在兩側梁的兩端，側梁頂部安裝Y軸導軌。

進一步地,速度控制機構包括電機和與電機連接的減速機，減速機通過法蘭盤固定在進料箱上。

進一步地,進料箱外壁連接進料箱接頭，進料箱接頭與進料箱之間的夾角為20°-45°。

進一步地,進料箱接頭外端部安裝有法蘭盤C，法蘭盤C上開設有進料口和進水口，進料口處連接送料機構，進水口處連接水洗裝置，當打印完成時，關閉送料機構，啟動水洗裝置，將進料箱、錐形送料口、可拆卸擠料箱和噴頭進行清洗，防止打印材料固化在出料機構內(nèi)部，降低設備故障發(fā)生率。

進一步地,錐形送料口的大口徑端與進料箱連接，方便打印材料被擠壓至可拆卸擠料箱內(nèi)。

進一步地,龍門加工中心上還設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C、與伺服電機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軸旋轉的主軸箱，主軸箱內(nèi)安裝伺服電機A、與伺服電機A的輸出軸連接的A軸變速箱，A軸變速箱輸出端通過法蘭盤B安裝能夠圍繞A軸旋轉的主軸，C軸變速箱通過法蘭盤A安裝在立柱底端，C軸指繞Z軸旋轉的軸，A軸指繞X軸旋轉的軸，打印機構2打印出的3D模型雛形通過五軸加工更加精確，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°，銳角設計使得A軸和C軸的旋轉范圍均顯著增大，加工精度提高，在主軸尺寸相同的情況下，可以進一步縮小主軸箱尺寸，耗能降低的同時擴大加工范圍。

上述技術方案的有益效果是：結構簡單、設計合理，打印機可以在X/Y/Z三個方向移動，從而制造大型三維成品，五軸頭的設計又使得出料機構的加工范圍增大，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；還可以通過設置電機和減速機的參數(shù)可以很方便的控制打印速度，且打印精度高；水洗裝置的設計可以在打印完成時及時進行出料機構內(nèi)部的清洗，而當清洗不及時時，打印材料固化將出料機構內(nèi)部堵塞，可拆卸擠料箱的設計使得其內(nèi)部被打印材料堵塞時，可拆卸固定支撐件及擠料箱，將擠料箱內(nèi)部堵塞的材料清除以消除故障，由此實現(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，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。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一種實施例的結構示意圖；

圖2為打印機構的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明第二種實施例的結構示意圖；

圖4為五軸頭的結構示意圖。

圖中，1、龍門加工中心；11、床身；111、工作臺；112、安全門；113、側梁；114、Y軸導軌；12、橫梁；121、X軸導軌；122、Y軸驅動電機；123、滑動安裝板；13、立柱；131、滑動連接板；132、Z軸導軌；133、X軸驅動導軌；134、Z軸驅動電機；135、電機安裝板；136、氣缸；14、五軸頭；141、C軸變速箱；142、主軸箱；143、主軸；144、法蘭盤A；145、法蘭盤B；2、打印機構；21、速度控制機構；211、電機；212、減速機；23、出料機構；231、進料箱；232、錐形進料口；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、進料箱接頭；239、法蘭盤C；239-1、進料口；239-2、進水口；3、操作機構。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。

實施例1

如圖1所示的3D打印機包括龍門加工中心1、安裝在龍門加工中心內(nèi)部的打印機構2和操作機構3，操作機構3與龍門加工中心1及打印機構2連接，控制兩者的運動。

龍門加工中心1包括床身11、橫梁12和立柱13,橫梁12橫向滑動安裝在床身11上，并能夠沿床身11縱向滑動，立柱13豎直滑動安裝在橫梁12上，并能夠沿橫梁12的橫向和縱向滑動。

床身11包括工作臺111、安全門112和兩個并行排列的側梁113，工作臺位于兩側梁113之間并位于打印機構2的下方，安全門安裝在兩側梁113的兩端，側梁113頂部安裝Y軸導軌114。

橫梁12為2個，并行分布，橫梁12通過滑動安裝板123橫向滑動安裝在床身11上，滑動安裝板123底部設有沿Y軸導軌114滑動的滑塊；立柱13通過滑動連接板131滑動安裝在兩橫梁113之間，橫梁113內(nèi)側縱向安裝有水平的X軸導軌121，立柱13靠近橫梁113的兩側安裝有豎直的Z軸導軌132，滑動連接板131的外側安裝有沿X軸導軌121滑動的滑塊，滑動連接板131的內(nèi)側安裝有沿Z軸導軌132滑動的滑塊，立柱13由X軸驅動電機133驅動沿X軸導軌121滑動，由Z軸驅動電機134驅動沿Z軸導軌132滑動，X軸驅動電機133和Z軸驅動電機134均安裝于固定在滑動連接板131上的電機安裝板135上?；瑒舆B接板131靠近立柱13一側安裝有氣缸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，打印機構2包括速度控制機構21、送料機構22和出料機構23，出料機構23進包括進料箱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，進料箱231與送料機構22連接，速度控制機構21固定在進料箱231上，進料箱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的大口徑端與進料箱連接，絞龍236一端安裝在速度控制機構21底部，另一端穿過進料箱231、錐形送料口232及可拆卸擠料箱233的內(nèi)部到達噴頭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，其外部由弧形蓋板234固定，弧形蓋板234的外部通過固定支撐件237可直接固定在立柱13底端，由此可以實現(xiàn)3D打印。

速度控制機構包括電機211和與電機連接的減速機212，減速機212通過法蘭盤固定在進料箱231上。

進料箱外壁連接進料箱接頭238，進料箱接頭238與進料箱231之間的夾角為20°-45°，進料箱接頭238外端部安裝有法蘭盤C239。法蘭盤C239上開設有進料口239-1和進水口239-2，進料口處連接送料機構，送料機構輸送能夠輸送用于3D打印的GRG或GRC等材料,進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打印機構內(nèi)部進行清洗，防止打印材料固化將出料機構內(nèi)部堵塞。

實施例2

龍門加工中心1的橫梁12和立柱13均為兩組，每組有2個并行分布的橫梁12和1個與橫梁12垂直的立柱13，其中1個立柱13底部安裝打印機構2，另一個立柱13底端安裝五軸頭14，如圖3所示。

五軸頭14的機構如圖4所示，五軸頭14包括伺服電機C、安裝在伺服電機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軸旋轉的主軸箱142，主軸箱內(nèi)安裝伺服電機A、與伺服電機A連接的A軸變速箱，A軸變速箱輸出端通過法蘭盤B145安裝能夠圍繞A軸旋轉的主軸143，C軸變速箱通過法蘭盤A144安裝在立柱13底端，由此可以實現(xiàn)五軸加工，進而形成五軸聯(lián)動3D打印一體機。

在上述技術方案上，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A軸的旋轉范圍可達到±160°，C軸的旋轉范圍可達到±320°。

操作機構3與X軸驅動電機133、Y軸驅動電機122、Z軸驅動電機134、五軸頭14及打印機構2連接，五軸頭14安裝在X/Y/Z三軸移動平臺上并與其協(xié)同作用實現(xiàn)所述五軸頭結構的五個自由度，控制五軸頭14在X/Y/Z三軸以及繞A軸/C軸旋轉等五個自由度方向移動，從而實現(xiàn)五軸加工；先利用打印機構打印出3D模型，再通過五軸頭對3D模型進行精加工，形成可回收使用的模具，模具上通過噴涂工藝進行產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，由此，可生產(chǎn)大型且?guī)缀涡螤畋容^復雜的零件，并且更加立體和精確，操作機構3可對打印機構2和五軸頭14進行選擇性控制或同步控制，提高整體設備的利用率，從而提高生產(chǎn)效率。

以上所述實施方式僅表達了本發(fā)明的一種或多種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。