一種基于熔融層積成型技術3d打印機的螺桿擠出裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種熔融層積成型技術(簡稱：FDM)的3D打印機的螺桿擠出裝置，屬于3D打印【技術領域】。該螺桿擠出裝置包括減速機構、送料機構、熱融噴頭、電機和支撐板，減速機構在電機的驅動下，通過送料機構將熱熔絲料送入熱融噴頭內，熱融噴頭將熱熔絲料加熱至熔化，由經蝸桿、蝸輪減速的減速機構中的螺桿將已熔化的熱熔絲料從熱融噴頭中擠出。本螺桿擠出裝置設計緊湊、控制精確、擠出壓力大、適用于不同尺寸和精度的熱熔絲料，有效提高了熔融層積成型技術的3D打印機的精度和速度，有效減少了出絲不均和堵頭現象。
【專利說明】一種基于熔融層積成型技術3D打印機的螺桿擠出裝置

【技術領域】
[0001]本發明屬于三維打印成型領域，具體涉及熔融層積成型技術(簡稱:FDM)的3D打印機的螺桿擠出裝置。

【背景技術】
[0002]FDM熔融層積成型3D打印技術是以絲狀熱融性材料為原料，利用電加熱方式將絲材加熱至熔化溫度，在計算機的控制下，根據截面信息，用熱融噴頭將熔融的材料涂覆在工作臺上，冷卻后形成工件的一層截面，熱融噴頭上移一層高度，再進行下一層截面涂覆，這樣逐層堆積形成三維工件。
[0003]現有FDM熔融層積成型3D打印機的擠出裝置均采用步進電機輸出軸安裝送絲輪，直接對熱融絲料進行擠壓給進，通過熱融絲料向下施加壓力，使熔融后材料通過噴頭擠出，其主要的問題是:
[0004]1、由于熱融絲料前端已受熱軟化，其擠出壓力小，噴頭出絲速度有限，造成在設計上噴頭口徑較大、打印行走機構運行速度較慢，使3D打印機的精度和速度難以提高。
[0005]2、由于熱融絲料尺寸不均勻，使熱融絲料進料速度和向下壓力不均勻，造成噴頭出絲速度不均勻，可靠性較差，出現失步，甚至噴頭堵死，使得對熱融絲料尺寸精度要求很聞。
[0006]3、由于是間接的施加擠出壓力，使噴頭出絲難以精確控制，限制了打印過程中的如停絲走位、加速堆積等的運行動作，影響了 3D打印機的精度和速度，降低了打印的成品率。


【發明內容】

[0007]本發明所要解決的技術問題是:利用螺桿擠出技術，為基于熔融層積成型技術3D打印機提供一種可精確控制、并利于提高打印精度和速度的擠出裝置。
[0008]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:
[0009]一種基于熔融層積成型技術3D打印機的螺桿擠出裝置，包括:減速機構、送料機構、熱融噴頭、電機和支撐板，所述減速機構在所述電機的驅動下，通過所述送料機構將熱熔絲料送入所述熱融噴頭內，所述熱融噴頭將熱熔絲料加熱至熔點，熔化，由所述減速機構中的螺桿將已熔化的熱熔絲料從熱融噴頭中擠出。
[0010]本發明中，所述減速機構包括減速箱上蓋、蝸桿、螺桿、蝸輪、減速箱體和聯軸器，步進電機的輸出軸通過聯軸器與蝸桿連接，螺桿與蝸輪剛性連接，減速箱上蓋和減速箱體將各零件準確安裝到位，保證蝸桿與蝸輪良好嚙合狀態。
[0011]本發明中，所述送料機構包括送料軟管、軟管接頭、頂緊柱、青銅軸承、彈簧、頂緊螺絲和引料管，頂緊柱兩端分別套上青銅軸承，裝入減速機構中，依次將兩只彈簧和兩只頂緊螺絲裝入減速機構中，兩只彈簧分別頂住兩只青銅軸承，軟管接頭裝入減速箱上蓋，送料軟管裝入軟管接頭，引料管裝入減速箱體。
[0012]本發明中，所述電機為步進電機，安裝在減速機構上。
[0013]本發明中，所述熱融噴頭、減速機構依次安裝在支撐板上。
[0014]本發明中，所述減速機構內的螺桿頭部裝入熱融噴頭。
[0015]本發明中，所述弓I料管被支撐板頂緊。
[0016]本發明的有益作用在于:
[0017]螺桿的旋轉直接施壓于熔化后的熱熔絲料，通過調整電機的轉速、停轉和短暫反轉，可精確控制出絲速度和精度，避免出絲不均現象，可實現打印機各類復雜的運行動作。
[0018]電機經蝸桿12和蝸輪14減速后，輸出端的螺桿大幅提高了扭矩，使擠出壓力提高一個數量級以上，有利于使用較小口徑的噴頭以提高打印精度和大幅度提高打印速度，最大限度避免了噴頭堵死現象。
[0019]以螺桿旋轉拉入為主、聯軸器和頂緊柱旋轉擠入為輔、可調整頂緊螺絲和有彈簧隨動的送料機構，使打印機適用于不同尺寸熱熔絲料，且對其沒有尺寸精度要求，同時保證了雙送料裝置的同步。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明立體圖；
[0021]圖2為本發明的立體分解圖；
[0022]圖3為減速箱的主剖面圖；
[0023]圖4為減速箱的俯視剖面圖；
[0024]圖5為送料機構的立體分解圖；
[0025]其中:1、減速機構；2、送料機構；3、熱融噴頭；4、電機；5、支撐板；11、減速箱上蓋；12、蝸桿；13、螺桿；14、蝸輪；15、減速箱體；16、聯軸器；21、送料軟管；22、軟管接頭；23、頂緊柱；24、青銅軸承；25、彈簧；26、頂緊螺絲；27、熱熔絲料；28、引料管；41、輸出軸。

【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖，對本發明作進一步說明。
[0027]如附圖1所示，一種基于熔融層積成型技術3D打印機的螺桿擠出裝置，包括:具有減速和螺旋擠壓作用的減速機構1、借用減速機構中旋轉部件實現旋轉拉入的送料機構2、實現電加熱和出絲的熱融噴頭3、為本裝置提供旋轉動力的電機4和實現本裝置連接及與打印機連接的支撐板5。
[0028]如附圖2、圖3、圖4的所示，所述減速機構I在電機4的輸出軸41的驅動下，通過聯軸器16驅動蝸桿12，經蝸桿12與蝸輪14的嚙合，帶動與蝸輪14剛性連接的螺桿13轉動。
[0029]如附圖2、圖3、圖4的所示，所述蝸桿12可選用單頭，蝸輪14可選用24齒，減速比為1:24，考慮到單頭蝸桿12和蝸輪14的傳動效率為65%左右，因此，可將電機4的輸出扭矩提高15.6倍。
[0030]如附圖2的所示，所述螺桿13頭部裝入熱融噴頭3內，螺桿13在已熔化的熱熔絲料27中的旋轉，為熱融噴頭3提供壓力，使熔化的熱熔絲料27從熱融噴頭3中擠出。
[0031]如附圖2、圖5的所示，熱熔絲料27穿過通過送料軟管21和軟管接頭22，進入減速機構I，在減速機構I中的聯軸器16與安裝在青銅軸承24中的頂緊柱23的中間穿過，由頂緊螺絲26作用于彈簧25施加壓力，電機4的輸出軸41帶動聯軸器16轉動時，實現熱熔絲料27初次、輕壓送料。
[0032]如附圖2、圖5的所示，熱熔絲料27再經過安裝在減速機構I上的引料管28，進入螺桿13的螺紋槽中，隨螺桿13的旋轉，將熱熔絲料27旋轉拉入熱融噴頭3中，被熱融噴頭3加熱熔化，以便被螺桿13從熱融噴頭3中擠出。
[0033]如附圖2、圖5的所示，由于轉速與螺桿13轉速不一致，所以在熱熔絲料27被螺桿13旋轉拉入時，作用于熱熔絲料27送料的以螺桿13為主，頂緊柱23由于彈簧25的作用，起到隨動作用。
[0034]如附圖2、圖5的所示，頂緊螺絲26可以調節聯軸器16和頂緊柱23之間間隙，可適用于常用的Φ 1.7?Φ3.0直徑的熱熔絲料27.
[0035]如附圖2、圖5的所示，熱熔絲料27被螺桿13旋轉拉入特性和聯軸器16與頂緊柱23之間的彈性間隙，對熱熔絲料27的尺寸精度沒有要求。
[0036]如附圖1所示，電機4選用42mm、1.8。步進電機，驅動電路采用1/8細分。
[0037]本實施方案中，采用螺桿13的旋轉直接施壓于熔化后的熱熔絲料27，實現了通過控制電機4運轉參數，精確控制打印的速度和精度；采用蝸桿12和蝸輪14的減速，輸出端的螺桿13的扭矩大幅提高，使擠出壓力提高十倍以上；采用以螺桿13旋轉拉入為主、聯軸器16和頂緊柱23旋轉擠入為輔的送料機構2，使打印機適用于不同尺寸和精度熱熔絲料27。
[0038]在此說明中，就特定實例做出描述，僅在說明本發明的技術思路和一種實現方式，并為本領域技術人員了解本
【發明內容】
和實現方案，并不能限制本發明的保護范圍，凡根據本發明核心實質所進行的實施方案改變和功能的增減，均應在本發明專利的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種基于熔融層積成型技術3D打印機的螺桿擠出裝置，其特征在于:減速機構(I)、送料機構(2)、熱融噴頭(3)、電機(4)和支撐板(5)，所述減速機構(I)在所述電機(4)的驅動下，通過所述送料機構(2)將熱熔絲料(27)送入所述熱融噴頭(3)內，所述熱融噴頭(3)將熱熔絲料(27)加熱至熔點，融化，由所述減速機構(I)中的螺桿(13)將已融化的熱熔絲料(27)從熱融噴頭(3)中擠出。
2.根據權利要求1所述螺桿擠出裝置，其特征在于:減速機構(I)包括減速箱上蓋(11)、蝸桿(12)、螺桿(13)、蝸輪(14)、減速箱體(15)和聯軸器(16)，電機(4)的輸出軸(41)通過聯軸器(16)與蝸桿(12)連接，螺桿(13)與蝸輪(14)剛性連接，減速箱上蓋(11)和減速箱體(15)將各零件準確安裝到位，保證蝸桿(12)與蝸輪(14)良好嚙合狀態。
3.根據權利要求1所述螺桿擠出裝置，其特征在于:送料機構(2)包括送料軟管(21)、軟管接頭(22)、頂緊柱(23)、青銅軸承(24)、彈簧(25)、頂緊螺絲(26)和引料管(28)，頂緊柱(23)兩端分別套上青銅軸承(24)，裝入減速機構(I)中，依次將兩只彈簧(25)和兩只頂緊螺絲(26)裝入減速機構(I)中，兩只彈簧(25)分別頂住兩只青銅軸承(24)，軟管接頭(22)裝入減速箱上蓋(11)，送料軟管(21)裝入軟管接頭(22)，引料管(28)裝入減速箱體(15)。
4.根據權利要求1所述螺桿擠出裝置，其特征在于:電機(4)為步進電機，安裝在減速機構⑴上。
5.根據權利要求1所述螺桿擠出裝置，其特征在于:熱融噴頭(3)、減速機構(I)依次安裝在支撐板(5)上。
6.根據權利要求1所述螺桿擠出裝置，其特征在于:減速機構(I)內的螺桿(13)頭部裝入熱融噴頭(3)。
7.根據權利要求1所述螺桿擠出裝置，其特征在于:引料管(28)，被支撐板(5)頂緊。
【文檔編號】B29C67/00GK104441559SQ201310433954
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】葛鵬 申請人:南京融會咨策投資管理有限公司