一種適用于FDM打印機(jī)的錐形螺桿擠出設(shè)備制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供的適用于FDM(熔融沉積成型)打印機(jī)的錐形螺桿擠出設(shè)備是由依次連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和螺桿擠出機(jī)構(gòu)構(gòu)成，螺桿擠出機(jī)構(gòu)中的螺桿為錐形螺桿，錐形螺桿的螺紋部分是由錐形段和平直段構(gòu)成，且二者的長(zhǎng)度比至少為4：1；料筒的內(nèi)腔也由錐形段和平直段構(gòu)成，并與錐形螺桿外徑匹配；擠出頭由一連接器和熱熔噴頭構(gòu)成，連接器的截面形狀呈“T”形，固定于料筒的下端面，其上半部沿軸向開有一漏斗形通孔，并與下半部開有內(nèi)螺紋的同軸通孔相通；熱熔噴頭通過(guò)其外表面上開的螺紋與連接器相連。本發(fā)明專利技術(shù)可在保證足夠的螺旋線長(zhǎng)度條件下，大幅度減小整個(gè)擠出設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)尺寸和重量，不僅使該設(shè)備驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)更為輕松容易，且還可以降低制備成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種適用于FDM打印機(jī)的錐形螺桿擠出設(shè)備
本專利技術(shù)屬于3D打印裝置
，具體涉及一種適用于FDM(熔融沉積成型)打印機(jī)的錐形螺桿擠出設(shè)備。
技術(shù)介紹
3D打印是快速成型技術(shù)的一種，近幾年發(fā)展迅猛。其原理是：首先通過(guò)三維建模軟件進(jìn)行實(shí)體建模，再通過(guò)切片軟件對(duì)模型進(jìn)行逐層切片。工作時(shí)，3D打印機(jī)通過(guò)讀取每層橫截面的信息，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料進(jìn)行逐層打印從而制造出三維實(shí)體。該技術(shù)已在工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、航空航天、模具制造等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。FDM技術(shù)是目前3D打印主流技術(shù)中的一種，它主要以ABS、PLA等熱熔性塑料絲材作為打印耗材，絲料通過(guò)送絲機(jī)構(gòu)送入加熱區(qū)加熱融化，靠未熔融絲料自身的一個(gè)柱塞推力作用被擠出，再配合擠出噴頭的移動(dòng)從而進(jìn)行打印。但這種技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：對(duì)材料的流動(dòng)性、收縮率、強(qiáng)度等具有較高的要求，導(dǎo)致目前用于FDM技術(shù)的材料非常有限；靠近加熱區(qū)的絲料端往往由于傳熱而軟化，使得送絲機(jī)構(gòu)在噴頭內(nèi)產(chǎn)生的壓強(qiáng)不足，導(dǎo)致阻塞而無(wú)法正常打印；成絲工藝過(guò)程增加了打印成本。針對(duì)FDM技術(shù)存在的諸多問(wèn)題，申請(qǐng)?zhí)?01410441995.5的專利申請(qǐng)，公開了一種適用于FDM打印機(jī)的擠出機(jī)，該FDM打印機(jī)用擠出機(jī)采用了螺桿擠出原理，雖可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)擠出效果，但仍有如下不足：因其擠出螺桿采用的是普通平直螺桿結(jié)構(gòu)，如果要對(duì)需要大壓縮比、蓬松的塑料粒料或粉料進(jìn)行塑化的時(shí)候，其塑化效果較差；為了保證物料的輸送、熔融和均化，螺桿就需要較大的長(zhǎng)徑比(通常為25～30)，這將導(dǎo)致螺桿長(zhǎng)度增加，使擠出設(shè)備總體尺寸加大，重量加重，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)困難；物料在該擠出機(jī)螺桿中經(jīng)塑化后被直接擠出時(shí)，物料會(huì)慣性保持在料筒中的螺旋運(yùn)動(dòng)，從而容易引起打印制件變形，降低打印制件形狀和尺寸的精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于FDM打印機(jī)的錐形螺桿擠出設(shè)備，以適用于更廣泛的材料，并提高FDM技術(shù)打印的穩(wěn)定性和可靠性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是一種適用于FDM打印機(jī)的錐形螺桿擠出設(shè)備，該擠出設(shè)備由依次連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和螺桿擠出機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其特征在于螺桿擠出機(jī)構(gòu)中的螺桿為錐形螺桿，錐形螺桿的螺紋部分是由錐形段和平直段構(gòu)成，且錐形段與平直段的長(zhǎng)度比至少為4：1；料筒的內(nèi)腔也由錐形段和平直段構(gòu)成，并與錐形螺桿外徑匹配；擠出頭由一連接器和熱熔噴頭構(gòu)成，連接器的截面形狀呈“T”形，固定于料筒的下端面，其上半部沿軸向開有一漏斗形通孔，并與下半部開有內(nèi)螺紋的同軸通孔相通；熱熔噴頭通過(guò)其外表面上開的螺紋與連接器相連。以上錐形螺桿擠出設(shè)備的螺桿擠出機(jī)構(gòu)中還設(shè)置了一塊多孔板，該多孔板安裝在料筒與連接器之間。以上錐形螺桿擠出設(shè)備中所述錐形螺桿錐形段與平直段的長(zhǎng)度比為4～6：1。以上錐形螺桿擠出設(shè)備中所述錐形螺桿錐形段的錐角為α為10～45°。以上錐形螺桿擠出設(shè)備中所述錐形螺桿錐形段的螺槽深度是沿?cái)D出方向逐漸變淺的。上述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間還可根據(jù)需要配置減速器，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的常識(shí)。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：1、由于本專利技術(shù)提供的擠出設(shè)備中的螺桿為錐形螺桿，因而能夠在保證足夠長(zhǎng)的螺旋線長(zhǎng)度前提條件下，大幅度減小整個(gè)擠出設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)尺寸和重量，不僅使該設(shè)備驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)更為輕松容易，且還可以降低制備成本。2、由于本專利技術(shù)提供的擠出設(shè)備中錐形螺桿錐形段的長(zhǎng)度比平直段的長(zhǎng)度至少要長(zhǎng)3倍，加之其尺寸是逐漸減小的，在結(jié)構(gòu)上又可自然形成一定的壓縮比，因而不僅能夠充分保證物料，包括需要大壓縮比、蓬松的塑料粒料或粉料的塑化壓縮比，使得塑化熔融效果更佳，且還能夠增加錐形螺桿的強(qiáng)度，提高其使用壽命，一舉兩得。3、由于本專利技術(shù)提供的擠出設(shè)備在錐形螺桿錐形段后設(shè)計(jì)了一定長(zhǎng)度的平直段，因而可保證擠出的物料形態(tài)更加穩(wěn)定。4、由于本專利技術(shù)提供的擠出設(shè)備在料筒與擠出頭之間設(shè)置安放了一塊多孔板，加之?dāng)D出頭中還有一段平直熔體流道，因而使經(jīng)螺桿擠出熔融后的物料運(yùn)動(dòng)不再是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而是由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，并使出料更加均勻，避免了現(xiàn)有技術(shù)最終出料時(shí)物料的變形，大大提高打印制件的精度和質(zhì)量的問(wèn)題。5、由于本專利技術(shù)提供的擠出設(shè)備的擠出頭是由連接器和熱熔噴頭構(gòu)成，且熱熔噴頭與連接器又為螺紋連接方式，因而方便拆卸，并可針對(duì)不同物料的性質(zhì)裝配不同內(nèi)徑的熱熔噴頭，擴(kuò)大了適用范圍。6、由于本專利技術(shù)提供的擠出設(shè)備是將錐形段的螺槽深度沿?cái)D出方向逐漸變淺的，因而不僅可進(jìn)一步增大物料的壓縮比，其還可增加對(duì)物料的剪切力，使物料熔融更均勻。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)提供的錐形螺桿擠出設(shè)備的結(jié)構(gòu)爆炸分解示意圖；圖2為本專利技術(shù)提供的錐形螺桿擠出設(shè)備豎直方向的裝配剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本專利技術(shù)提供的錐形螺桿擠出設(shè)備中錐形螺桿的結(jié)構(gòu)和錐形段的錐角示意圖；其中，1-驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2-前軸承；3-后軸承；4-軸承蓋；5-軸承座；6-錐形螺桿；7-料筒；8-料斗；9-熱熔噴頭；10-多孔板；11-連接器；12-圓螺母；13-圓螺母用墊片；14-隔熱片；15-溫度傳感器；16-加熱套。具體實(shí)施方式下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本專利技術(shù)保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
對(duì)本專利技術(shù)做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本專利技術(shù)保護(hù)范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例提供的適用于3D打印機(jī)的錐形螺桿擠出設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1、2所示，具體包括依次連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和螺桿擠出機(jī)構(gòu)。其中螺桿擠出機(jī)構(gòu)包括螺桿、料筒7、加熱套16、料斗8、擠出頭和多孔板10。螺桿擠出機(jī)構(gòu)中的螺桿為錐形螺桿6，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，錐形螺桿6的螺紋部分是由錐形段和平直段構(gòu)成，且錐形段與平直段的長(zhǎng)度比本實(shí)施例為4：1，錐形螺桿6錐形段的錐角本實(shí)施例為10°見(jiàn)圖3，且錐形段的螺槽深度是沿?cái)D出方向逐漸變淺的；料筒7的內(nèi)腔也由錐形段和平直段構(gòu)成，并與錐形螺桿6外徑匹配，外壁上安裝料斗8，料筒7與料斗8通過(guò)螺釘固定聯(lián)接，料斗8的進(jìn)料方向與擠出方向夾角為30°；加熱套16包覆在料筒7外，其上設(shè)有溫度傳感器15；擠出頭由一連接器11和熱熔噴頭9構(gòu)成，連接器11的截面形狀呈“T”形，通過(guò)螺釘固定連接于料筒7的下端面，其上半部沿軸向開有一漏斗形通孔，并與下半部開有內(nèi)螺紋的同軸通孔相通，熱熔噴頭9通過(guò)其一端外表面上開的螺紋與連接器11相連，另一端的外表面設(shè)有加熱套16；多孔板10安裝在料筒7與連接器11之間。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括前軸承2、后軸承3、軸承蓋4和軸承座5，螺桿擠出機(jī)構(gòu)的錐形螺桿6后端由前軸承2、后軸承3和軸承蓋4配合安裝固定在軸承座5中，并通過(guò)連接件圓螺母12對(duì)后軸承3實(shí)現(xiàn)軸向定位，圓螺母12由圓螺母用墊片13進(jìn)行卡位防轉(zhuǎn)；料筒7與軸承座5之間還設(shè)有隔熱片14。驅(qū)動(dòng)電機(jī)1通過(guò)輸出軸與錐形螺桿6相連，二者連接方式為鍵連接。驅(qū)動(dòng)電機(jī)1還可根據(jù)需要配置減速器。本專利技術(shù)工作時(shí)，首先將錐形螺桿擠出設(shè)備的加熱套16打開，待溫度上升到適宜擠出物料的溫度時(shí)開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)1，驅(qū)動(dòng)電機(jī)1驅(qū)動(dòng)錐形螺桿6運(yùn)動(dòng)，然后將塑料粒料或粉料通過(guò)加料斗8送入料筒7，塑料粒料或粉料在錐形螺桿6的作用下向前輸送，同時(shí)在熱和剪切作用下逐漸熔化至熔融狀態(tài)，經(jīng)均化后擠出，料筒7外壁安裝的溫度傳感器15可隨本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種適用于FDM打印機(jī)的錐形螺桿擠出設(shè)備，該擠出設(shè)備包括依次連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(1)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和螺桿擠出機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其特征在于螺桿擠出機(jī)構(gòu)中的螺桿為錐形螺桿(6)，錐形螺桿(6)的螺紋部分是由錐形段和平直段構(gòu)成，且錐形段與平直段的長(zhǎng)度比至少為4：1；料筒(7)的內(nèi)腔也由錐形段和平直段構(gòu)成，并與錐形螺桿(6)外徑匹配；擠出頭由一連接器(11)和熱熔噴頭(9)構(gòu)成，連接器(11)的截面形狀呈“T”形，固定于料筒(7)的下端面，其上半部沿軸向開有一漏斗形通孔，并與下半部開有內(nèi)螺紋的同軸通孔相通，熱熔噴頭(9)通過(guò)其外表面上開的螺紋與連接器(11)相連。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種適用于FDM打印機(jī)的錐形螺桿擠出設(shè)備，該擠出設(shè)備包括依次連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(1)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和螺桿擠出機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其特征在于螺桿擠出機(jī)構(gòu)中的螺桿為錐形螺桿(6)，錐形螺桿(6)的螺紋部分是由錐形段和平直段構(gòu)成，且錐形段與平直段的長(zhǎng)度比至少為4：1；料筒(7)的內(nèi)腔也由錐形段和平直段構(gòu)成，并與錐形螺桿(6)外徑匹配；擠出頭由一連接器(11)和熱熔噴頭(9)構(gòu)成，連接器(11)的截面形狀呈“T”形，固定于料筒(7)的下端面，其上半部沿軸向開有一漏斗形通孔，并與下半部開有內(nèi)螺紋的同軸通孔相通，熱熔噴頭(9)通過(guò)其外表面上開的螺紋與連接器(11)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于FDM打印機(jī)的錐形螺桿擠出設(shè)備，其特征在于該擠出設(shè)備的螺桿擠出機(jī)構(gòu)中還設(shè)置了一塊多孔板(10)，該多孔板(10)安裝在料筒(7)與連接器(11)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于FDM打印機(jī)的錐形螺桿擠出...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張杰，王琪，許祥，陳剛，陳寧，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：四川大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51