一种电磁操控的可伸缩双喷头FDM-3D打印机喷头组件的制作方法

本发明属于增材制造领域，涉及一种电磁操控的可伸缩双喷头fdm-3d打印机喷头组件。

背景技术

熔融沉积快速原型制造(fdm)工艺是通过将丝状材料如热塑性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积，每完成一层，工作台下降一个层厚进行迭加沉积新的一层，如此反复最终实现零件的沉积成型。fdm系统与其它3d打印系统的最大区别在于fdm没有采用激光系统,从而把维护成本降到了最低水平，此外它具有设备简单、工艺干净、运行成本低且不产生垃圾，并且可以快速构建中空零件等优点，因此应用范围很广。

传统的fdm打印机只有一个喷头，每次只能打印一种材料，随着双色打印、两种材料混合打印等的需求，出现了双喷头的fdm打印机，但是所谓的双喷头仅仅是将两个打印头组件机械的连接在一起，这样打印头的重量增加了一倍，增加了控制难度，而且振动较大，对打印精度影响较大；并且，因为两个喷嘴处于同一高度，且不能伸缩，未工作的喷嘴在移动的过程中会影响到已打印部分，导致表面质量降低。

专利cn108115935a提出一种单电机的双喷头fdm打印机挤出机构，但是其内部结构复杂，减重效果有限，没有真正达到减重的目的，且没有解决未工作的喷嘴在移动的过程中会影响到已打印部分等问题；专利cn207432783u提出一种双喷头fdm打印机挤出机构，意图解决双打印头之间距离精度不足以及两打印头高度难以相同等问题，但没有减轻双喷头打印机喷头组件的重量，也没有解决未工作的喷嘴在移动的过程中会影响到已打印部分这个问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电磁操控的可伸缩双喷头fdm-3d打印机喷头组件，极大减轻了喷头组件的重量，降低了控制难度，提高了打印精度和表面精度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种电磁操控的可伸缩双喷头fdm-3d打印机喷头组件，包括固定架、电机和主动轮；

所述主动轮两侧分别对称设置有第一从动轮和第二从动轮，三者处于同一平面，主动轮与电机输出轴固定连接，电机通过连杆与固定架摆动连接，使主动轮与电机能够朝两侧摆动；

电机底部两边分别对称固定有第二铁片和第三铁片，第二铁片和第三铁片的外侧分别对称设置有固定在固定架上的第二电磁铁和第三电磁铁；

第一从动轮与主动轮之间设置有第一线材，第一线材两端分别连接固定架上的第一喷嘴和第一导料管，第二从动轮与主动轮之间设置有第二线材，第二线材两端分别连接固定架上的第二喷嘴和第二导料管；

当第一喷嘴工作时，电机转动，第二电磁铁通电，并且吸引第三铁片将主动轮与第二从动轮压紧输送第一线材；当第二喷嘴工作时，电机反转，第三电磁铁通电，并且吸引第三铁片将主动轮与第二从动轮压紧输送第二线材。

优选的，第一喷嘴顶部设置有空心圆柱和第一铁片，空心圆柱的顶端穿过固定架设置有挡圈，第一喷嘴和固定架之间设置有被压缩的弹性元件；固定架底部对应第一铁片设置有第一电磁铁；第二喷嘴与第一喷嘴的连接结构相同。

进一步，第一喷嘴、第二喷嘴、空心圆柱和挡圈均由非铁磁材料制成。

进一步，所述弹性元件为弹簧，弹簧套设在空心圆柱上，两端分别连接固定架底部和第一喷嘴顶部。

优选的，第一从动轮和第二从动轮与固定架固定连接。

优选的，待机状态时，主动轮位置低于两个从动轮，当主动轮往两侧摆动到与从动轮压紧对应线材时主动轮水平位置与从动轮相同。

优选的，第二铁片与竖直方向呈夹角设置，当第二电磁铁吸引第二铁片将主动轮与第一从动轮压紧时，第二铁片与第二电磁铁平行吸合，第三铁片和第三电磁铁与第二铁片和第二电磁铁对称设置。

优选的，当电磁铁吸引铁片将主动轮与从动轮压紧时，电磁铁与铁片留有缝隙。

优选的，主动轮和从动轮内部的支撑件与连接件均采用高性能聚合物材料制成。

优选的，所述电机为步进电机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过运用电磁铁，将电机通过朝两侧摆动，带动主动轮分别与两侧两个从动轮配合，从而能够对两个线材进行挤出，给两个喷嘴供料，在保证喷头组件基本功能的前提下，减少了一个电机和一个摩擦轮重量极大地减轻，降低了控制难度，提高了打印精度和表面精度。

进一步，通过给两个喷嘴安装电磁铁，在其中一个喷嘴工作时，电磁铁通过吸引铁片克服弹性元件的弹力，将另一个喷嘴吸引起来，防止移动过程中划到模型表面，影响表面精度，工作时挡圈与弹性元件保证了喷头与固定架的连接。

进一步，两个从动轮固定在固定架上，从而省略了两个从动轮压力调节组件，减轻了组件重量。

进一步，未工作时，主动轮放置位置低于两个从动轮，当主动轮往两侧摆动到与从动轮压紧线材时其水平位置与从动轮相同，保证了挤压时不会使线材发生位移。

进一步，当电磁铁吸引铁片将主动轮与从动轮压紧时，电磁铁与铁片恰好平行，从而保证足够的吸引力。

进一步，当电磁铁吸引铁片将主动轮与从动轮压紧时，电磁铁并未与铁片接触，两者之间留有缝隙，这样就可以通过调节电磁铁电流的大小得到合适的压紧力，保证顺利挤出线材，为喷嘴供料。

进一步，通过将主动轮和从动轮内部的支撑件与连接件均采用高性能聚合物材料制成，减轻了组件重量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1-第一喷嘴；2-第一铁片；3-弹簧；4-第一电磁铁；5-挡圈；6固定架；7-第二电磁铁；8-第二铁片；9-第一从动轮；10-主动轮；11-电机；12-第一导料管；13-连杆；14-第二导料管；15-第二从动轮；16-第三铁片；17-第三电磁铁；18-第二喷嘴；19-空心圆柱；20-第一线材；21-第二线材。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，本发明所述喷头组件包括固定架6、电机11和主动轮10。

主动轮10两侧分别对称设置有第一从动轮9和第二从动轮15，三者端面处于同一平面，主动轮10与电机11输出轴固定连接，电机11通过连杆13与固定架6摆动连接，使主动轮10与电机11能够朝两侧摆动。

电机11底部两边分别对称固定有第二铁片8和第三铁片16，第二铁片8和第三铁片16外侧分别对称设置有固定在固定架6上的第二电磁铁7和第三电磁铁17。

固定架6上分别设置有第一导料管12和第二导料管14，第一线材20经第一导料管12穿过第一从动轮9与主动轮10之间接入到第一喷嘴1内，第二线材21经第二导料管14穿过第二从动轮15与主动轮10之间接入到第二喷嘴18内。

当第一喷嘴1工作时，第二电磁铁7通电，并且吸引第三铁片8将主动轮10与第二从动轮9压紧；当第二喷嘴18工作时，电机反转，第三电磁铁17通电，并且吸引第三铁片16将主动轮10与第二从动轮15压紧。

本发明利用一个电机11通过左右摆动，并且仅可以左右摆动，带动主动轮10分别与左右两个从动轮配合，从而能够对两个线材进行挤出，给两个喷嘴供料。传统的双喷头挤出机构包括两个主动轮、两个从动轮、两个电机，而本发明简化为两个从动轮、一个主动轮、一个电机，重量明显减轻。

当第一喷嘴1工作时，主控制器给继电器信号，为第二电磁铁7通电，并控制电机11转动，从而实现供料；当第二喷嘴18工作时，主控制器给继电器信号，为第三电磁铁17通电，并控制电机11反转，从而实现供料。

第一喷嘴1顶部设置有空心圆柱19和第一铁片2，空心圆柱19的顶端穿过固定架6设置有挡圈5，第一喷嘴1和固定架6之间设置有被压缩的弹性元件；固定架6底部对应第一铁片2设置有第一电磁铁4；当第一电磁铁4通电时，第一铁片2带动第一喷嘴1向固定架6方向运动缩回，断电时，在弹性元件的作用下伸出，由挡圈5卡接在固定架6上；第二喷嘴18与第一喷嘴结构完全相同。第一喷嘴1、第二喷嘴18、空心圆柱19和挡圈5均为非铁磁材料，本优选实例中采用铜质材料制成。采用铜质材料，主要原因是防止被电磁铁吸引。

弹簧3的弹力足够使喷嘴处于稳定的工作位置，而第一电磁铁4的吸引力足以克服弹簧3弹力将喷嘴吸起。

当第一喷嘴1需要工作时，主控制器控制继电器给第二电磁铁7和第二喷嘴18上的第一电磁铁4同时通电，第二电磁铁7通过吸引固定在电机11上的第二铁片8将主动轮10与第一从动轮9压紧，电机11转动带动主动轮10转动从而实现第一线材20给第一喷嘴1供料，同时，第二喷嘴18上的第一电磁铁4吸引安装在第二喷嘴18上的第一铁片2，并克服弹簧3弹力，将第二喷嘴18吸起，而第一喷嘴1通过弹簧3的弹力处于正常位置上；当第二喷嘴18需要工作时，主控制器控制继电器给第三电磁铁17和第一喷嘴1上的第一电磁铁4同时通电并控制电机反转，第三电磁铁17通过吸引固定在电机11上的第三铁片16将主动轮10与第二从动轮15压紧，电机11转动带动主动轮10转动从而实现第二线材21给第二喷嘴18供料，同时，第一喷嘴1上的第一电磁铁4吸引安装在第一喷嘴1上的第一铁片2，并克服弹簧3弹力，将第一喷嘴1吸起，而第二喷嘴18通过弹簧3的弹力处于正常位置上。

第一从动轮9和第二从动轮15与固定架6固定连接。从而省略了两个从动轮压力调节组件，减轻了组件重量。

未工作时，主动轮10放置位置低于两个从动轮，当主动轮10往两侧摆动到与从动轮压紧线材时其水平位置与从动轮相同，保证了挤压时不会使线材发生位移。

第二铁片8与竖直方向有夹角，当第二电磁铁7吸引第二铁片8将主动轮10与第一从动轮9压紧时，第二铁片8与第二电磁铁7平行，第三铁片16和第三电磁铁17与第二铁片8和第二电磁铁7位置关系对称设置。从而保证足够的吸引力。

当电磁铁吸引铁片将主动轮与从动轮压紧时，电磁铁与铁片留有缝隙，本实施例优选缝隙为1毫米，这样就可以通过调节电磁铁电流的大小得到合适的压紧力，保证顺利挤出线材，为喷嘴供料。

主动轮10和从动轮内部的支撑件与连接件均采用高性能聚合物材料制成，减轻了组件重量。本优选实例中的电机11采用步进电机。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。