[發明專利]極坐標數控熔融沉積快速成型機及其成型方法

有效

• 申請號: 201410063315.0
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103786345B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 許燕;周建平;姜宏;塞亞熱;阿不都熱西提;單雪海;尹貽梁;石云姍
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/20;B29C64/209;B29C64/236;B29C64/232;B29C64/241;B29C64/245;B29C64/30;B29C64/386;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y50/0
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1.一種極坐標數控熔融沉積快速成型機，其包括支撐架，其特征在于：其還包括橫向運動裝置、回轉裝置、提升裝置、橫向調節裝置及擠出噴頭，所述橫向運動裝置橫向設置在所述支撐架上，所述回轉裝置設置在橫向運動裝置上，并受該橫向運動裝置的驅動作橫向運動，所述提升裝置設置在回轉裝置上，并受該回轉裝置的驅動作旋轉運動，所述橫向調節裝置設置在提升裝置上，并受該提升裝置的驅動相對橫向調節裝置作升降運動，所述擠出噴頭設置在橫向調節裝置上，并受該橫向調節裝置的驅動相對回轉裝置的旋轉軸線作靠攏或遠離運動；

所述回轉裝置包括旋轉電機、固定板、連接轉軸、軸承座、法蘭盤、齒形帶、齒形主動帶輪和齒形從動帶輪，所述軸承座設置在所述固定板的一側，所述連接轉軸的上端通過軸承組件設置在所述軸承座上，下端貫穿所述固定板，且設有所述的齒形從動帶輪，所述旋轉電機設置在所述固定板的另一側，且該旋轉電機的驅動軸貫穿所述固定板，且設有所述齒形主動帶輪，該齒形主動帶輪通過所述的齒形帶與齒形從動帶輪相連接，所述法蘭盤固定設置在軸承座上端；

橫向調節裝置為對稱結構，每一個橫向運動架的下端都設有一個擠出噴頭。

2.根據權利要求1所述的極坐標數控熔融沉積快速成型機，其特征在于，所述橫向運動裝置包括橫向導軌、橫向滑塊、橫向驅動電機、橫向同步帶和橫向同步輪，所述橫向導軌橫向設置在所述支撐架的頂部，所述橫向同步帶對應橫向導軌的一端位置設置所述支撐架上，所述橫向驅動電機對應橫向導軌的另一端位置設置所述支撐架上，該橫向驅動電機的驅動軸上設有主動帶輪，該主動帶輪通過所述的橫向同步帶與橫向同步輪相連接，所述橫向滑塊活動設置在橫向導軌上，且與所述橫向同步帶相連接。

3.根據權利要求2所述的極坐標數控熔融沉積快速成型機，其特征在于，所述橫向滑塊固定設置在該法蘭盤上。

4.根據權利要求3所述的極坐標數控熔融沉積快速成型機，其特征在于，所述連接轉軸的上端上按從上到下的順序依次設有第一臺階和第二臺階，其中第一臺階通過圓錐滾子軸承與所述軸承座相適配，第二臺階通過推力球軸承與所述軸承座相適配。

5.根據權利要求3所述的極坐標數控熔融沉積快速成型機，其特征在于，所述提升裝置包括提升電機、導軌軸、提升絲桿、橫向固定架、上旋轉板和下旋轉板，所述上旋轉板與所述連接轉軸的下端相連接，所述下旋轉板通過導軌軸間隔水平設置在上旋轉板的正下方位置，所述提升電機設置在所述下旋轉板的底面，且該提升電機的驅動軸貫穿該下旋轉板，且與所述提升絲桿的下端相連接，該提升絲桿的上端垂直向上延伸，并通過一軸孔活動設置在所述上旋轉板上，所述橫向固定架活動設置在導軌軸上，且通過絲桿座與所述提升絲桿相連接。

6.根據權利要求5所述的極坐標數控熔融沉積快速成型機，其特征在于，所述橫向調節裝置包括兩組對稱設置在所述橫向固定架上的橫向移動組，該橫向移動組包括調節電機、橫向運動架、橫向絲桿及與該橫向絲桿相適配的橫向絲桿座，所述橫向運動架通過滑軌活動設置在橫向固定架上，所述橫向絲桿座設置在該橫向運動架上，所述調節電機固定設置在所述橫向固定架上，所述橫向絲桿一端與該調節電機的驅動軸相連接，另一端旋入所述橫向絲桿座。

7.根據權利要求1所述的極坐標數控熔融沉積快速成型機，其特征在于，所述擠出噴頭的一端通過固定座設置在所述橫向運動架的下端，另一端水平延伸一定距離后，然后傾斜向下延伸。

8.一種權利要求1-7之一所述的極坐標數控熔融沉積快速成型機的成型方法，其特征在于，其包括以下步驟：

(1)通過橫向運動裝置和提升裝置的進給，使擠出噴頭快速到達預定的位置；

(2)擠出噴頭將絲狀的熱塑性材料加熱熔化并擠出；

(3)通過橫向運動裝置、回轉裝置和橫向調節裝置的相互配合工作，使擠出噴頭在工作臺面上按照預先設定的軌跡路線移動，實現擠出成型；

(4)當一層堆積完成之后，提升裝置按預先設定的增量層厚度將擠出噴頭向上提升一個層的厚度，然后重復步驟(3)，實現沿著預先設定的軌跡路線進行堆積；

(5)重復步驟(4)，直至所需堆積的層數，完成整個熔融沉積過程；

所述絲狀的熱塑性材料的直徑為1.5～2.5mm；

所述擠出噴頭的噴嘴直徑為0.2～1.2mm。