【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造，具体而言，尤其涉及一种可实现多维度多材料交替3d打印的材料挤出装置及其工作方法。
技术介绍
1、当前打印技术以单喷头打印机为主，在使用过程中，单次打印仅能使用一种线宽打印，在打印强度、精度与打印速度只之间仅能取其一，增加填充度必然导致打印时间加长，打印时间缩短必然导致打印原件填充度下降，若使用不同线宽打印，需要更换不同打印机，且打印机之间互不兼容，无法完成打印。并且在除垂直于基板打印方向以外的其他方位上，现有打印机往往不能很好的体现打印件侧面等其他方位的细节，存在打印件打印精度低，细节无法体现等问题，增大废件产生的概率，提升成本。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，而提供一种可实现多维度多材料交替3d打印的材料挤出装置及其工作方法。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种可实现多维度多材料交替3d打印的材料挤出装置，包括：喷头打印装置、移动横梁、整体框架、多角度多维度移动平台和竖直电机，所述多角度多维度移动平台安装在整体框架的底部，所述竖直电机安装在整体框架的底部两侧，所述移动横梁通过竖直电机滑动连接在整体框架上，所述喷头打印装置连接在移动横梁上；
4、所述喷头打印装置包括打印机整体外壳、安装在打印机整体外壳上的打印机构以及安装在打印机整体外壳下方的喷头切换装置，所述喷头切换装置与打印机构相连，用于实现不同线宽的打印材料经打印机构挤出至多角度多维度移动平台上；所述多角度多维度移动平台具有旋转和倾斜功能，用于实
5、进一步地，所述打印机构包括安装在打印机整体外壳上的上部电机、螺杆、黄铜垫圈、螺杆通道和喷头，所述上部电机的输出端与螺杆的一端通过定位螺丝相连，所述螺杆的另一端插入螺杆通道和黄铜垫圈内部连通的孔洞中，所述黄铜垫圈与螺杆通道的一端相连，所述螺杆通道的另一端与喷头相连，所述喷头设有多个且均安装在喷头切换装置上；所述螺杆通道的外部通过螺纹连接有第一加热套，所述喷头的外部设置有第二加热套，所述第二加热套拔插式连接在第一加热套的下方。
6、进一步地，所述喷头切换装置包括安装在打印机整体外壳下方的第一电机座、电机、第一圆柱齿轮、轴承盖板、万向节、转换器下方盖板和齿轮轴，所述第一电机座安装在打印机整体外壳下方，并通过螺钉与第一加热套相连，所述电机安装在第一电机座上，所述电机的输出端与第一圆柱齿轮相连，所述第一圆柱齿轮与齿轮轴的一端啮合连接，所述齿轮轴的另一端与万向节的一侧相连，所述万向节的另一侧连接有下方杆，所述下方杆连接在下轴套内，所述下轴套连接在轴承盖板上，所述轴承盖板通过螺钉与第二加热套相连，所述转换器下方盖板与轴承盖板相连，所述喷头安装在转换器下方盖板上。
7、进一步地，所述喷头打印装置还包括与移动横梁滑动连接的移动机构，所述移动机构包括喷头移动电机、滑动轮、多个从动轮和外壳，所述外壳固定连接在打印机整体外壳上，所述喷头移动电机安装在外壳上，所述喷头移动电机的输出端与滑动轮相连，所述外壳上开设通孔，所述移动横梁贯穿所述通孔，所述滑动轮位于通孔的一侧，用于与移动横梁的侧边滑动连接；所述多个从动轮分布在通孔的上下侧，用于与移动横梁的上下边滑动连接。
8、进一步地，所述喷头打印装置还包括加热机构，所述加热机构包括安装在轴承盖板上的加热块。
9、进一步地，所述喷头打印装置还包括散热机构，所述散热机构包括散热风扇和风扇固定件，所述散热风扇通过风扇固定件固定在打印机整体外壳上。
10、进一步地，所述旋转机构包括轴齿轮、轴、旋转平台轴套、电机前齿轮、转体、内部旋转电机、座体和中间连接平台，所述底座的底部设有固定件，所述固定件连接在整体框架底部设置的皮带上，所述座体安装在底座上，所述转体置于座体上，所述转体的顶部与中间连接平台相连，所述内部旋转电机安装在转体上，所述内部旋转电机的输出端与电机前齿轮相连，所述电机前齿轮与轴齿轮啮合连接，所述轴齿轮连接在旋转平台轴套上，所述旋转平台轴套连接在轴的下方，所述轴与中间连接平台转动连接，所述顶盖与轴的顶部相连且置于中间连接平台上方；
11、所述中间连接平台的内部设有内嵌式加热机构，通过外部控制实现对顶盖的加热效果，所述内嵌加热机构包括中间连接平台内部埋入的铜线和热敏传感器，用于实现加热和温度的控制。
12、进一步地，所述倾斜机构包括蜗轮、蜗杆轴、第二电机座、倾斜电机、环块和第二圆柱齿轮，所述第二电机座安装在座体上，所述蜗杆轴、倾斜电机均安装在第二电机座上，所述倾斜电机的输出端与第二圆柱齿轮相连，所述第二圆柱齿轮与蜗杆轴一端的齿轮啮合连接，所述蜗杆轴通过连接轴与转体相连，所述蜗轮连接在环块上且与蜗杆轴啮合连接，所述环块与转体相连。
13、进一步地，所述底座上还安装有蜗杆电机外壳和蜗轮保护外壳，所述蜗杆电机外壳上安装有蜗杆和下方传动电机，所述下方传动电机的输出端与蜗杆相连，所述蜗杆与座体底部设置的蜗轮啮合连接，所述蜗轮保护外壳包围在座体的蜗轮的外部，所述蜗杆用于实现倾斜机构的再次水平旋转，此次旋转在特殊情况下用于抵消最上方旋转机构的旋转角度，增加平台的自由度与实现代码简化功能。
14、本专利技术还提供了一种可实现多维度多材料交替3d打印的材料挤出装置的工作方法，包括如下步骤：
15、s1、3d打印机在打印程序开始时先进行自我程序的调平和检测：喷头打印装置与多角度多维度移动平台参与检测；多角度多维度移动平台通过皮带的运动进行前后方向定位来确定多角度多维度移动平台的位置，在这个过程中，多角度多维度移动平台的各个步进电机会恢复到其程序设定初始位置，通过各个电机运动使多角度多维度移动平台的打印平台恢复水平状态；喷头打印装置的初始准备工作为：电机通过运动将打印喷头调整到初始位置，在此之后，3d打印机通过喷头上的传感器进行喷头打印装置的九点调平，以确保多维度多角度移动平台置于水平位置，进而确保打印原件质量；在调平准备工作进行时，多维度多角度移动平台上的加热床同步进行加热，喷头打印装置同部进行加热；当调平、多维度多角度移动平台加热与喷头加热三者最终都完成时，准备工作结束；
16、s2、在3d打印机检测与调平完成后，3d打印机开始工作：材料通过外部管道输送到打印机整体外壳的通道中，之后在外壳的长方体(含有散热栅格)的空间内暂存，并通过螺杆的旋转带动粒料进入螺杆通道的通道内，通过第一加热套和第二加热套的加热融化粒料，最终抵达喷头的位置挤出；
17、s3、多角度多维度移动平台通过下方传动电机带动蜗杆，之后带动座体上的涡轮部分实现座体的旋转；
18、s4、倾斜电机带动蜗杆轴，之后带动涡轮使得转体倾斜旋转；
19、s5、内部旋转电机通过旋转带动电机前本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可实现多维度多材料交替3D打印的材料挤出装置，其特征在于，包括：喷头打印装置(01)、移动横梁(02)、整体框架(03)、多角度多维度移动平台(04)和竖直电机(05)，所述多角度多维度移动平台(04)安装在整体框架(03)的底部，所述竖直电机(05)安装在整体框架(03)的底部两侧，所述移动横梁(02)通过竖直电机(05)滑动连接在整体框架(03)上，所述喷头打印装置(01)连接在移动横梁(02)上；
2.根据权利要求1所述的可实现多维度多材料交替3D打印的材料挤出装置，其特征在于，所述打印机构包括安装在打印机整体外壳(3)上的上部电机(1)、螺杆(2)、黄铜垫圈(4)、螺杆通道(17)和喷头(21)，所述上部电机(1)的输出端与螺杆(2)的一端通过定位螺丝相连，所述螺杆(2)的另一端插入螺杆通道(17)和黄铜垫圈(4)内部连通的孔洞中所述黄铜垫圈(4)与螺杆通道(17)的一端相连，所述螺杆通道(17)的另一端与喷头(21)相连，所述喷头(21)设有多个且均安装在喷头切换装置上；所述螺杆通道(17)的外部通过螺纹连接有第一加热套(18)，所述喷头(21)的外
3.根据权利要求2所述的可实现多维度多材料交替3D打印的材料挤出装置，其特征在于，所述喷头切换装置包括安装在打印机整体外壳(3)下方的第一电机座(7)、电机(8)、第一圆柱齿轮(9)、轴承盖板(11)、万向节(12)、转换器下方盖板(13)和齿轮轴(19)，所述第一电机座(7)安装在打印机整体外壳(3)下方，并通过螺钉与第一加热套(18)相连，所述电机(8)安装在第一电机座(7)上，所述电机(8)的输出端与第一圆柱齿轮(9)相连，所述第一圆柱齿轮(9)与齿轮轴(19)的一端啮合连接，所述齿轮轴(19)的另一端与万向节(12)的一侧相连，所述万向节(12)的另一侧连接有下方杆，所述下方杆连接在下轴套内，所述下轴套连接在轴承盖板(11)上，所述轴承盖板(11)通过螺钉与第二加热套(20)相连，所述转换器下方盖板(13)与轴承盖板(11)相连，所述喷头(21)安装在转换器下方盖板(13)上。
4.根据权利要求1所述的可实现多维度多材料交替3D打印的材料挤出装置，其特征在于，所述喷头打印装置(01)还包括与移动横梁(02)滑动连接的移动机构，所述移动机构包括喷头移动电机(14)、滑动轮(15)、多个从动轮和外壳(16)，所述外壳(16)固定连接在打印机整体外壳(3)上，所述喷头移动电机(14)安装在外壳(16)上，所述喷头移动电机(14)的输出端与滑动轮(15)相连，所述外壳(16)上开设通孔，所述移动横梁(02)贯穿所述通孔，所述滑动轮(15)位于通孔的一侧，用于与移动横梁(02)的侧边滑动连接；所述多个从动轮分布在通孔的上下侧，用于与移动横梁(02)的上下边滑动连接。
5.根据权利要求3所述的可实现多维度多材料交替3D打印的材料挤出装置，其特征在于，所述喷头打印装置(01)还包括加热机构，所述加热机构包括安装在轴承盖板(11)上的加热块(10)。
6.根据权利要求1所述的可实现多维度多材料交替3D打印的材料挤出装置，其特征在于，所述喷头打印装置(01)还包括散热机构，所述散热机构包括散热风扇(5)和风扇固定件(6)，所述散热风扇(5)通过风扇固定件(6)固定在打印机整体外壳(3)上。
7.根据权利要求1所述的可实现多维度多材料交替3D打印的材料挤出装置，其特征在于，所述旋转机构包括轴齿轮(23)、轴(25)、旋转平台轴套(26)、电机前齿轮(27)、转体(28)、内部旋转电机(29)、座体(30)和中间连接平台(35)，所述底座(39)的底部设有固定件(40)，所述固定件(40)连接在整体框架(03)底部设置的皮带上，所述座体(30)安装在底座(39)上，所述转体(28)置于座体(30)上，所述转体(28)的顶部与中间连接平台(35)相连，所述内部旋转电机(29)安装在转体(28)上，所述内部旋转电机(29)的输出端与电机前齿轮(27)相连，所述电机前齿轮(27)与轴齿轮(23)啮合连接，所述轴齿轮(23)连接在旋转平台轴套(26)上，所述旋转平台轴套(26)连接在轴(25)的下方，所述轴(25)与中间连接平台(35)转动连接，所述顶盖(34)与轴(25)的顶部相连且置于中间连接平台(35)上方；
8.根据权利要求7所述的可实现多维度多材料交替3D打印的材料挤出装置，其特征在于，所述倾斜机构包括蜗轮(22)、蜗杆轴(24)、第二电机座(36)、倾斜电机(37)、环块(41)和第二圆柱齿轮(4...
【技术特征摘要】
1.一种可实现多维度多材料交替3d打印的材料挤出装置，其特征在于，包括：喷头打印装置(01)、移动横梁(02)、整体框架(03)、多角度多维度移动平台(04)和竖直电机(05)，所述多角度多维度移动平台(04)安装在整体框架(03)的底部，所述竖直电机(05)安装在整体框架(03)的底部两侧，所述移动横梁(02)通过竖直电机(05)滑动连接在整体框架(03)上，所述喷头打印装置(01)连接在移动横梁(02)上；
2.根据权利要求1所述的可实现多维度多材料交替3d打印的材料挤出装置，其特征在于，所述打印机构包括安装在打印机整体外壳(3)上的上部电机(1)、螺杆(2)、黄铜垫圈(4)、螺杆通道(17)和喷头(21)，所述上部电机(1)的输出端与螺杆(2)的一端通过定位螺丝相连，所述螺杆(2)的另一端插入螺杆通道(17)和黄铜垫圈(4)内部连通的孔洞中所述黄铜垫圈(4)与螺杆通道(17)的一端相连，所述螺杆通道(17)的另一端与喷头(21)相连，所述喷头(21)设有多个且均安装在喷头切换装置上；所述螺杆通道(17)的外部通过螺纹连接有第一加热套(18)，所述喷头(21)的外部设置有第二加热套(20)，所述第二加热套(20)拔插式连接在第一加热套(18)的下方。
3.根据权利要求2所述的可实现多维度多材料交替3d打印的材料挤出装置，其特征在于，所述喷头切换装置包括安装在打印机整体外壳(3)下方的第一电机座(7)、电机(8)、第一圆柱齿轮(9)、轴承盖板(11)、万向节(12)、转换器下方盖板(13)和齿轮轴(19)，所述第一电机座(7)安装在打印机整体外壳(3)下方，并通过螺钉与第一加热套(18)相连，所述电机(8)安装在第一电机座(7)上，所述电机(8)的输出端与第一圆柱齿轮(9)相连，所述第一圆柱齿轮(9)与齿轮轴(19)的一端啮合连接，所述齿轮轴(19)的另一端与万向节(12)的一侧相连，所述万向节(12)的另一侧连接有下方杆，所述下方杆连接在下轴套内，所述下轴套连接在轴承盖板(11)上，所述轴承盖板(11)通过螺钉与第二加热套(20)相连，所述转换器下方盖板(13)与轴承盖板(11)相连，所述喷头(21)安装在转换器下方盖板(13)上。
4.根据权利要求1所述的可实现多维度多材料交替3d打印的材料挤出装置，其特征在于，所述喷头打印装置(01)还包括与移动横梁(02)滑动连接的移动机构，所述移动机构包括喷头移动电机(14)、滑动轮(15)、多个从动轮和外壳(16)，所述外壳(16)固定连接在打印机整体外壳(3)上，所述喷头移动电机(14)安装在外壳(16)上，所述喷头移动电机(14)的输出端与滑动轮(15)相连，所述外壳(16)上开设通孔，所述移动横梁(02)贯穿所述通孔，所述滑动轮(15)位于通孔的一侧，用于与移动横梁(02)的侧边滑动连接；所述多个从动轮分布在通孔的上下侧，用于与移动横梁(02)的上下边滑动连接。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王肇贵，孙济安，刘凯伦，徐鹏博，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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