CN105328907A - 一种fdm三维打印加工一体机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种FDM三维打印加工一体机,包括龙门框架、挤出机构、行走轨道、储料仓、电主轴；龙门框架的内围铺设有行走轨道，且与龙门框架的内围互不相接；行走轨道上移动设置有转运小车；龙门框架包括X/Y轴移动定位机构和Z轴移动定位机构；X/Y轴移动定位机构侧面上端设置有侧位加料机构；X/Y轴移动定位机构设有X/Y平面移动机构；X/Y平面移动机构底端垂直设置有打印平台；X/Y平面移动机构上设置有滑座；滑座上设置有挤出机构；储料仓固定设置在滑座或挤出机构上；电主轴固定设置在滑座或挤出机构上。本发明的有益效果是：降低了设备的资金投入，提高了生产效率，有效降低了FDM三维打印工业应用的成本。

Description

一种FDM三维打印加工一体机

技术领域

本发明涉及一种应用在铸造模具内的打印加工设备，具体的涉及一种FDM三维打印加工一体机，属于工业机械铸造类领域。

背景技术

在铸造模具领域使用FDM三维打印机打印模型可以缩短设计变更时间，并直接用于产品认证测试、以及应用于同步开发夹具、检具，能达到缩短产品开发周期约40%-50%。传统的打印技术因打印尺寸限制、组芯工艺等因素，未经后处理的工件也许需要进行二次加工处理，例如装配螺丝、钻孔拋光等，造成FDM三维打印产品二次转序，大大增加了打印产品的时间及成本。

为此，如何提供一种高效的FDM三维打印加工一体机，是本发明研究的目的所在。

发明内容

为克服现有技术的不足之处，本发明提供一种FDM三维打印加工一体机，能同时实现3D打印、数控加工的功能，大大降低了设备的资金投入，极大的提高了生产效率，符合现在复合式机床的发展方向。

为解决现有技术的问题，本发明采用的技术方案是：

一种FDM三维打印加工一体机,包括龙门框架、挤出机构、打印平台、转运小车、行走轨道、储料仓、侧位加料机构、电主轴；所述的龙门框架的内围铺设有行走轨道，且与龙门框架的内围互不相接；所述的行走轨道上移动设置有转运小车；所述的龙门框架包括X/Y轴移动定位机构和Z轴移动定位机构,所述的Z轴移动定位机构包括Z轴移动组件和Z轴驱动组件，所述的Z轴移动组件为导轨丝杠，所述Z轴驱动组件为伺服电机；所述的X/Y轴移动定位机构侧面上端设置有侧位加料机构；所述的侧位加料机构包括料仓、上料泵、料位检测机构和气动蝶阀；所述的X/Y轴移动定位机构设有X/Y平面移动机构；所述的X/Y平面移动机构底端垂直设置有打印平台；所述的X/Y平面移动机构上设置有滑座；所述的滑座上设置有挤出机构；所述的储料仓固定设置在滑座或挤出机构上；所述的电主轴固定设置在滑座或挤出机构上；所述的电主轴包括W轴移动定位机构；所述的W轴移动定位机构为气缸及导轨。

进一步的，所述的X/Y平面移动机构包括X轴移动组件、Y轴移动组件和X/Y轴驱动组件；所述的X轴移动组件和Y轴移动组件为导轨、齿轮齿条传动或导轨、丝杠传动；所述的X/Y轴驱动组件为伺服电机。

进一步的，所述的挤出机构包括挤出驱动机构、挤出装置、挤出加热机构、冷却机构；所述的驱动机构包括伺服电机、减速机；所述的挤出装置包括出螺杆、挤出喷嘴和加热器；所述的冷却机构包括水冷管。

进一步的，所述的打印平台设置有定位卡紧机构；所述的定位卡紧机构作用在Z轴移动定位机构和转运小车上。

进一步的，所述的打印平台上平面的内表面设置有加热器；所述的加热器设置方式是粘接、焊接或者卡接；所述打印平台下平面于支撑台接触的两端设有绝热板。

进一步的，所述的行走轨道通过V轴移动定位机构在V轴方向上移动定位；所述的V轴移动定位机构包括V轴移动组件、V轴驱动组件；所述的V轴移动组件为辊道、齿轮齿条；所述的V轴驱动组件为伺服电机。

进一步的，所述的储料仓包括振动下料机构和料位计。

进一步的，所述的一体机利用电控机构控制；所述的电控机构为数控***。

同时,本发明提供了一种利用上述FDM三维打印加工一体机进行加工的方法,包括以下步骤：

1.将要打印的三维模型导入切片软件，生产模型打印代码，并提前导入***；

2.将打印平台3放置到转运小车4上，定位卡紧机构卡紧，打印平台3与转运小车4通过数控***由V轴移动定位机构驱动至打印区域下方；

3.松开定位卡紧机构Ⅰ，卡紧定位卡紧机构Ⅱ，启动Z轴移动定位机构12，通过数控***由Z轴移动定位机构12驱动打印平台3至打印区；

4.启动加热器加热打印平台3；

5.启动挤出机构2加热；

6.运行模型打印代码，进行产品；打印完成后，关闭打印平台3及挤出机构2的加热器；

7.启动W轴，将电主轴8放置加工区域，编辑运行加工程序对打印产品进行加工；

8.完成加工后，退回电主轴8，降下并退回打印平台3，取出打印完成并加工完成的工件。

本发明的有益效果是：降低了设备的资金投入，提高了生产效率，有效降低了FDM三维打印工业应用的成本。

附图说明

图1为本发明的装置示意图。

图2为本发明装置的俯视图。

其中：龙门框架1、挤出机构2、打印平台3、转运小车4、小车行走轨道5、储料仓6、侧位加料机构7、电主轴8、X/Y轴移动定位机构9、X/Y平面移动机构10、滑座11、Z轴移动定位机构12。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

下面结合附图1-2对本发明做进一步分析。

如附图1所示，本发明的FDM三维打印加工一体机,包括龙门框架1、挤出机构2、打印平台3、转运小车4、小车行走轨道5、储料仓6、侧位加料机构7、电主轴8；所述的龙门框架的内围铺设有行走轨道，且与龙门框架的内围互不相接；所述的行走轨道上移动设置有转运小车；所述的龙门框架包括X/Y轴移动定位机构和Z轴移动定位机构,所述的Z轴移动定位机构包括Z轴移动组件和Z轴驱动组件，所述的Z轴移动组件为导轨丝杠，所述Z轴驱动组件为伺服电机；所述的X/Y轴移动定位机构侧面上端设置有侧位加料机构；所述的侧位加料机构包括料仓、上料泵、料位检测机构和气动蝶阀；所述的X/Y轴移动定位机构设有X/Y平面移动机构；所述的X/Y平面移动机构底端垂直设置有打印平台；所述的X/Y平面移动机构上设置有滑座；所述的滑座上设置有挤出机构；所述的储料仓固定设置在滑座或挤出机构上；所述的电主轴固定设置在滑座或挤出机构上；所述的电主轴包括W轴移动定位机构；所述的W轴移动定位机构为气缸及导轨。

其中,龙门框架1通过地脚螺栓固定在地面上，包括X、Y两个轴的移动定位机构及Z轴移动定位机构12；挤出机构2设置在滑座11上，滑座11设置在X/Y平面移动机构10上。挤出机构2通过滑座11在X/Y轴方向上移动定位。

X/Y平面移动机构10包括X轴移动组件、Y轴移动组件，X/Y轴驱动组件。移动组件可以是导轨、齿轮齿条传动或导轨、丝杠传动。驱动组件为伺服电机。

挤出机构2包括挤出驱动机构、挤出装置、挤出加热机构、冷却机构。挤出驱动机构包括伺服电机、减速机，挤出装置包括挤出螺杆、挤出喷嘴、加热器。冷却机构包括水冷管。

打印平台3分别设置有与Z轴移动定位机构12定位卡紧机构Ⅰ和与转运小车4定位卡紧机构Ⅱ。若定位卡紧机构Ⅱ卡紧，定位卡紧机构松开Ⅰ，打印平台3可在Z轴方向上移动定位；若定位卡紧机构Ⅰ松开定位卡紧机构Ⅱ卡紧，打印平台3可通过转运小车4在V轴方向上移动定位。打印平台3与Z轴及转运小车4的定位卡紧互不干涉。

打印平台3内部设有加热器，加热器置于打印平台3上平面的内表面上，加热器可以是粘接、焊接或者卡接于打印平台3上平面的内表面上；打印平台3下平面于支撑台接触的两端设有绝热板；

Z轴移动定位机构12包括Z轴移动组件、Z轴驱动组件。移动组件为导轨丝杠，驱动组件为伺服电机。

如图2所示,行走轨道5放置在地面上，包括V轴移动定位机构；转运小车4放置在行走轨道5上，通过V轴移动定位机构在V轴方向上移动定位。转运小车4放置在小车行走轨道5上，包括与打印平台3嵌合的定位装置、V轴移动定位机构。

V轴移动定位机构包括V轴移动组件、V轴驱动组件。V轴移动组件为辊道、齿轮齿条，V轴驱动组件为伺服电机。其中齿轮、伺服电机安装在转运小车4上，辊道、齿条安装在行走轨道5上。

电主轴8设置在滑座11或挤出机构2上，包括W轴移动定位机构。

W轴移动定位机构为气缸及导轨。电主轴8通过W轴移动定位机构在W轴方向上移动定位。

储料仓6设置在滑座11或挤出机构2上，包括储料仓6、振动下料机构、料位计。侧位加料机构7固定在地面上，包括料仓、上料泵、料位检测机构、气动蝶阀。

本发明所述的一体机利用电控机构控制；电控机构为数控***，

控制X/Y、Z、V、W的运动。

本发明的装置在实际运行过程中,如下述步骤：

第一步，将要打印的三维模型导入切片软件，生产模型打印代码，并提前导入***；

第二步，将打印平台3放置到转运小车4上，定位卡紧机构卡紧。打印平台3与转运小车4通过数控***由V轴移动定位机构驱动至打印区域下方；

第三步，松开定位卡紧机构Ⅰ，卡紧定位卡紧机构Ⅱ，启动Z轴移动定位机构12。通过数控***由Z轴移动定位机构12驱动打印平台3至打印区；

第四步，启动加热器加热打印平台3；

第五步，启动挤出机构2加热；

第六步，运行模型打印代码，进行产品；打印完成后，关闭打印平台3及挤出机构2的加热器；

第七步，启动W轴，将电主轴8放置加工区域，编辑运行加工程序对打印产品进行加工。（电主轴8初始位置高于挤出喷嘴）

第八步，完成加工后，退回电主轴8。降下并退回打印平台3，取出打印完成并加工完成的工件。

本发明所述的一种FDM三维打印加工一体机，在打印过程中储料仓6料位计检测缺料时，打印程序中断，滑座11（包括挤出机构2、储料仓6）移至侧位加料处进行加料，完成加料后返回继续打印。

本发明采用的是数控加工机床与3D打印相结合的方式，同一台设备即可进行FDM三维打印，又可进行数控加工。避免了FDM三维打印产品二次加工转序的问题，大大降低了设备的资金投入，极大的提高了生产效率，有效降低的FDM三维打印工业应用的成本，进一步推动了FDM三维打印技术在铸造模具领域的应用。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种FDM三维打印加工一体机,其特征在于：包括龙门框架、挤出机构、打印平台、转运小车、行走轨道、储料仓、侧位加料机构、电主轴；所述的龙门框架的内围铺设有行走轨道，且与龙门框架的内围互不相接；所述的行走轨道上移动设置有转运小车；所述的龙门框架包括X/Y轴移动定位机构和Z轴移动定位机构,所述的Z轴移动定位机构包括Z轴移动组件和Z轴驱动组件，所述的Z轴移动组件为导轨丝杠，所述Z轴驱动组件为伺服电机；所述的X/Y轴移动定位机构侧面上端设置有侧位加料机构；所述的侧位加料机构包括料仓、上料泵、料位检测机构和气动蝶阀；所述的X/Y轴移动定位机构设有X/Y平面移动机构；所述的X/Y平面移动机构底端垂直设置有打印平台；所述的X/Y平面移动机构上设置有滑座；所述的滑座上设置有挤出机构；所述的储料仓固定设置在滑座或挤出机构上；所述的电主轴固定设置在滑座或挤出机构上；所述的电主轴包括W轴移动定位机构；所述的W轴移动定位机构为气缸及导轨。

2.根据权利要求1所述的一种FDM三维打印加工一体机,其特征在于：所述的X/Y平面移动机构包括X轴移动组件、Y轴移动组件和X/Y轴驱动组件；所述的X轴移动组件和Y轴移动组件为导轨、齿轮齿条传动或导轨、丝杠传动；所述的X/Y轴驱动组件为伺服电机。

3.根据权利要求1所述的一种FDM三维打印加工一体机,其特征在于：所述的挤出机构包括挤出驱动机构、挤出装置、挤出加热机构、冷却机构；所述的驱动机构包括伺服电机、减速机；所述的挤出装置包括出螺杆、挤出喷嘴和加热器；所述的冷却机构包括水冷管。

4.根据权利要求1所述的一种FDM三维打印加工一体机,其特征在于：所述的打印平台设置有定位卡紧机构；所述的定位卡紧机构作用在Z轴移动定位机构和转运小车上。

5.根据权利要求1所述的一种FDM三维打印加工一体机,其特征在于：所述的打印平台上平面的内表面设置有加热器；所述的加热器设置方式是粘接、焊接或者卡接；所述打印平台下平面于支撑台接触的两端设有绝热板。

6.根据权利要求1所述的一种FDM三维打印加工一体机,其特征在于：所述的行走轨道通过V轴移动定位机构在V轴方向上移动定位；所述的V轴移动定位机构包括V轴移动组件、V轴驱动组件；所述的V轴移动组件为辊道、齿轮齿条；所述的V轴驱动组件为伺服电机。

7.根据权利要求1所述的一种FDM三维打印加工一体机,其特征在于：所述的储料仓包括振动下料机构和料位计。

8.根据权利要求1所述的一种FDM三维打印加工一体机,其特征在于：所述的一体机利用电控机构控制；所述的电控机构为数控***。

9.利用一种FDM三维打印加工一体机进行加工的方法,包括以下步骤：

（1）将要打印的三维模型导入切片软件，生产模型打印代码，并提前导入***；

（2）将打印平台放置到转运小车上，定位卡紧机构卡紧，打印平台与转运小车通过数控***由V轴移动定位机构驱动至打印区域下方；

（3）松开定位卡紧机构Ⅰ，卡紧定位卡紧机构Ⅱ，启动Z轴移动定位机构，通过数控***由Z轴移动定位机构驱动打印平台至打印区；

（4）启动加热器加热打印平台；

（5）启动挤出机构加热；

（6）运行模型打印代码，进行产品；打印完成后，关闭打印平台及挤出机构的加热器；

（7）启动W轴，将电主轴放置加工区域，编辑运行加工程序对打印产品进行加工；

（8）完成加工后，退回电主轴，降下并退回打印平台，取出打印完成并加工完成的工件。