3d打印机用高速打印头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及打印设备，尤其是涉及一种能在保证高精度打印效果的同时加快打印速度的3D打印机用高速打印头。
【背景技术】
[0002]3D打印技术是一种快速成型技术，它以数字模型文件为基础，运用金属，塑料，无机材料等，通过逐层打印的方式来构造物体。目前，以塑料为耗材的3D打印技术多采用熔融沉积方式(FDM技术)，即把丝状热熔型材料融化后，通过喷嘴挤出，沉积在一个平台上，通过材料的层层堆积最终形成物体。现有的FDM技术所使用的耗材为丝状材料，而不能直接使用普通的工业原材料，因此生产成本高。现有的3D打印机只是使用一种喷嘴进行打印，如喷嘴口径较小，在打印产品主体时，要反复打印影响了打印速度，而如使用大口径的喷嘴，在打印产品主体时能提高打印速度，但在打印边缘或细节部分时不能达到合理的精度。
【发明内容】
[0003]为克服现有3D打印头的缺点，本发明目的在于提供一种能在保证高精度打印效果的同时加快打印速度的3D打印机用高速打印头。
[0004]本发明通过以下技术措施实现的，一种3D打印机用高速打印头，包括机架，所述机架上方固定有一液压缸，所述液压缸的活塞固定有一可沿机架上下滑的进料装置，所述进料装置的出口通过一容积计量泵连通喷嘴结构；所述机架上纵向设置有进料管，所述进料装置包括驱动装置和由驱动装置驱动旋转的螺杆，所述进料管包围所述螺杆且在其上方设置有进料口，所述进料管的下方设置为进料热熔腔，所述螺杆未端套设有一单向阀；所述喷嘴结构包括连通容积计量泵的喷嘴管，所述喷嘴管出口端旋转设置有一多喷嘴头，所述多喷嘴头设置有至少二个不同口径的喷孔，所述多喷嘴头旋转至任一喷嘴孔的开口指向工件时，仅该喷嘴孔与喷嘴管连通，所述多喷嘴头由一旋转动力装置驱动旋转。所述多喷嘴头沿圆周方向排列有一系列不同口径的喷孔，打印精细的表面时可用小口径提高精度，打印工件内部结构或者粗糙的表面时切换较大的口径，在保持精度不变的情况下大幅度的提高了平均打印速度。当换用另外的打印头时，不用的打印头可以将喷嘴转至喷孔分布的圆周上无喷孔的空白处，从而使该打印头的喷孔处在正在工作的打印头喷孔平面之上一定距离，对刚打印出的脆弱表面完全没用任何破坏。
[0005]作为一种优选方式，所述机架上方固定有二液压缸，每一所述液压缸的活塞分别固定有一可沿机架上下滑的进料装置，每一所述进料装置的出口都通过一容积计量泵连通喷嘴结构，每一所述进料装置都包括驱动装置和由驱动装置驱动旋转的螺杆，包围所述螺杆的机架的上方设置有进料口，包围所述螺杆的机架的下方设置有进料热熔腔，所述螺杆未端套设有一单向阀；各所述喷嘴结构包括连通容积计量泵的喷嘴管，所述喷嘴管出口端旋转设置有一多喷嘴头。
[0006]作为一种优选方式，所述液压缸为双作用液压缸；所述液压缸在喷嘴结构工作时，保持向下的稳定压力，同时螺杆旋转进料在所述单向阀的单向止逆作用下被材料垫高而向上升，产生与油缸压力相反的力，该力大于油缸向下压力时，油缸在恒压溢流阀的作用下，多余的油液发生溢流，油缸会向压力相反的方向倒退，从而维持恒定的压力不变而又不妨碍螺杆进料上升的动作，(比弹簧受压而压力逐渐增大的特性要好的多)，所述液压缸在喷嘴结构停止工作时，油缸压力换向产生一向上的压力，同时配合容积计量泵反转，使喷嘴口产生负压，低于大气压力，从而在切换打印头或者经过不需要打印的空白区域时，使已经流出的部分材料缩回，确保不同打印头之间快速切换不会混料或在空白区域不会漏料。
[0007]作为一种优选方式，所述喷嘴管上设置用于给喷嘴管中流体进行加热的出料加热
目.ο
[0008]作为一种优选方式，所述多喷嘴头由一旋转轴带动旋转，所述旋转轴上套设置有一压缩弹簧，所述压缩弹簧的回复力使多喷嘴头紧密地抵接在喷嘴管上。有效的保证既可以旋转又防止泄漏。
[0009]作为一种优选方式，所述进料装置上设置有行程探杆，所述进料装置沿上下移动时，所述行程探杆分别感应机架上设置的上位置传感器和下位置传感器。
[0010]作为一种优选方式，所述驱动旋转轴由一电机或气缸或油缸驱动的连杆传动旋转。
[0011 ] 作为一种优选方式，所述出料加热装置为电热装置。
[0012]作为一种优选方式，所述容积计量泵包括两个外圆紧贴泵体内壁且相互紧密啮合的齿轮，其中一个齿轮由伺服电机或步进电机驱动旋转。
[0013]作为一种优选方式，所述容积计量泵为保温型计量泵。
[0014]本发明工作时，从进料口进入的颗粒状或者粉末状或者流体状原料通过混料器进入包围螺杆的进料管内，驱动装置驱动螺杆旋转，将原料通过螺杆挤入进料热熔腔中，原料在热熔腔中被加热后融化为流体状态，随着流体原料的增加和温度的升高，流体流动性增加，在螺杆推动下经过单向阀流体向下单向流动，从而推动套设在单向阀上的螺杆向上连同与螺杆一体的驱动装置向上滑动，从而增加了进料管出口处的贮液空间，直到上升到预定的最高端时，驱动装置停止工作，进料过程停止，因而此时单向阀因下端压力大于上端而关闭，防止流体返流，当流体经容积计量泵泵出后，根据需要由旋转动力装置驱动多喷嘴头旋转至其中一个所需口径的喷嘴指向工件，并由该喷嘴喷出流体后，进料管出口处处的压力减少，此时由于液压缸维持了一个稳定向下的压力，进料装置向下滑动，为容积计量泵持续提供料液，当下降到预定的最下端时，此时驱动装置开始工作，继续供料，从而周而复始保持容积计量泵中的原料得到补充并维持一个稳定的压力，从而保证了供料的持续，并利用与计算机连接的计量泵根据计算机发来的信号控制流体排出时间和排出的流量。本发明利用液压缸保证了进料管流体压力的稳定性，从而保证了喷嘴流出的流体的持续稳定；同时利用可旋转的多喷嘴头上不同口径的喷嘴，能在打印的过程中直接根据需要调整不同口径的喷嘴，使打印的产品更快速的同时保证其打印精度；同时本发明不限于使用丝状材料，还可以使用颗粒状或者粉末状或者流体状原料作为打印材料，从而能打印更多材质的产品O
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例的主视图；
[0016]图2为本发明实施例的侧视图；
[0017]图3为本发明实施例计量泵的结构示意图；。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
[0019]一种3D打印机用高速打印头，请参考图1至图3，包括机架200，所述机架200上方固定有一液压缸100，所述液压缸100的活塞杆105上固定有一可沿机架200上下滑的进料装置，所述进料装置的出口通过一容积计量泵600连通喷嘴结构，所述机架200上纵向设置有进料管500，所述进料装置包括驱动装置300和由驱动装置300驱动旋转的螺杆301，所述进料管500包围所述螺杆且在其上方设置有混料器400，混料器400上还设置有进料口 401，所述进料管500的下方设置为进料热熔腔501，螺杆301未端套设有一单向阀；喷嘴结构包括连通容积计量泵600的喷嘴管700，所述喷嘴管700出口端旋转设置有一多喷嘴头900，在本实施例中，多喷嘴头900沿圆周方向排列有二个不同口径的喷孔，所述多喷嘴头900旋转至任一喷嘴的开口指向工件时，仅该喷嘴与喷嘴管700连通，所述多喷嘴头900由一旋转动力装置800驱动旋转。打印精细的表面时可用小口径提高精度，打印工件内部结构或者粗糙的表面时切换较大的口径，在保持精度不变的情况下大幅度的提高了平均打印速度；当换用另外的打印头时，不用的打印头可以将喷嘴转至喷孔分布的圆周上无喷孔的空白处，从而使该打印头的喷孔处在正在工作的打印头喷孔平面之上一定距离，对刚打印出的脆弱表面完全没用任何破坏。
[0020]打印头工作时，从进料口 401进入的颗粒状或者粉末状或者流体状原料通过混料器400进入包围螺杆301的进料管500内，驱动装置300驱动螺杆301旋转，将原料通过螺杆301挤入进料热熔腔501中，原料在热熔腔501中被加热后融化为流体状态，随着流体原料的增加和温度的升高，流体压力增大后，会在单向阀的作用下流体向下单向流动，从而推动驱动装置向上滑动，从而增加了进料管500出口处的贮液空间，直到上升到预定的最高端时，驱动装置停止工作，此时单向阀关闭，防止流体返流，当流体经容积计量泵600泵出后，根据需要由旋转动力装置800驱动多喷嘴头900旋转至其中一个所需口径的喷嘴指向工件，并由该喷嘴喷出流体后，进料管500出口处处的压力减少，此时由于液压缸100维持了一个稳定向下的压力，进料装置向下滑动，为容积计量泵600持续提供料液，当下降到预定的最下端时，此时驱动装置300开始工作，继续供料，从而周而复始保持容积计量泵600中的原料得到补充并维持一个稳定的压力，