一种高精度的3D打印耗材拉丝装置的制作方法

本发明涉及耗材拉丝领域，具体的涉及一种高精度的3d打印耗材拉丝装置。

背景技术：

增材制造技术(也称“3d打印”)是基于计算机三维cad模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法，增材制造技术可以在一台设备上快速精密地制造出任意复杂形状和结构的零部件，从而实现“自由制造”，与传统加工技术相比，增材制造可降低加工成本20％-40％以上，缩短产品研发周期约80％，增材制造作为一项前瞻性、战略性技术，其工程应用性很强，领域跨度大，对未来制造业，尤其是高端制造的发展十分重要。其中熔融沉积快速原型制造(fdm)是一种将各种热熔性的丝状/粉体材料加热熔化挤出成型技术，它具有设备简单、工艺干净、运行成本低且不产生垃圾，可以快速构建中空零件等优点。相比于针对军工的选择性激光融化设备(slm)，fdm打印机价格低廉，易于推广并尽快应用于工艺品、模具、汽车零部件直接制造等民用工业。

目前，国内3d打印耗材还在采用传统的挤出、冷却、绕丝工艺，由于3d打印耗材对丝材的线径要求很严格，目前市面上大多采用1.75±0.02mm的规格，如此高的精度要求，拉丝工艺有严格的要求，特别是对于结晶或者半结晶的聚丙烯、聚酰胺等材料，高温熔化后粘度较低，在传统的水平拉丝工艺中，由于重力的影响，形成的丝材截面多为水滴型或者“d”字形。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种高精度的3d打印耗材拉丝装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种高精度的3d打印耗材拉丝装置，包括支架，支架顶部的一端安装有控制器，支架顶部的另一端设有固定筒，固定筒的底部设有集料部，且集料部外侧的固定筒侧壁内部设有第四加热管，第四加热管与控制器电连接，集料部上方的固定筒内侧壁通过2个轴承座安装有导圆筒，导圆筒的侧壁内部设有水浴腔，水浴腔内部等间距设有多个第二加热管，第二加热管与控制器电连接，且水浴腔的内部设有第二温度传感器，第二温度传感器的输出端与控制器的输入端电性连接，水浴腔上方的导圆筒侧壁上设有溢流槽，导圆筒的内侧从上至下依次设有漏斗腔、包覆通道以及导圆腔，且包覆通道分别与漏斗腔、导圆腔连通,漏斗腔正上方设有挤出机，且挤出机挤出口位于漏斗腔的中心线位置处，包覆通道外侧的导圆筒外侧壁上设有第二齿轮，第二齿轮一侧的固定筒内侧壁固定有第一电机，第一电机与控制器电连接，第一电机的输出端固定连接有第一齿轮，且第一齿轮与第二齿轮相互啮合，导圆腔内部的两侧皆竖直安装有3个导圆辊，导圆辊的外侧设有环形凹槽，导圆辊导圆辊的输出端延伸至固定筒一侧固定连接有第三齿轮，且第三齿轮上方的固定筒外侧壁固定有第四电机，第四电机与控制器电连接，第四电机的输出端固定有第四齿轮，且第四齿轮的外侧与对应第三齿轮的外侧之间连接有链条，固定筒一侧的顶部焊接有储料箱，储料箱的侧壁内部等间距设有多个第三加热管，第三加热管与控制器电连接，储料箱靠近导圆筒一侧的顶端设有连接管，且连接管远离储料箱的一端延伸至溢流槽内部，储料箱下方的固定筒外侧壁固定有抽水泵，抽水泵与控制器电连接，抽水泵的输入管延伸至集料部内部底端，抽水泵的输出管延伸至储料箱内部的底端，固定筒一侧的支架顶部设有加热箱，加热箱侧壁的内部设有多个第一加热管，第一加热管与控制器电连接，加热箱内部的一侧安装有第一温度传感器，第一温度传感器的输出端与控制器输入端电性连接，加热箱内部顶端靠近第一温度传感器一侧设有第四导向轮，第四导向轮下方的加热箱内部安装有第三导向轮，第三导向轮远离第四导向轮一侧的加热箱内部设有隔板，隔板远离第三导向轮一侧的加热箱内部设有第五导向轮，第五导向轮上方的加热箱内部设有第一导向轮，加热箱与固定筒之间焊接有支撑杆，且支撑杆上等间距设有3个风扇，风扇与控制器电连接，加热箱远离固定筒一侧的支架顶部设有支撑架，且支撑架的一侧安装有第二电机，第二电机与控制器电连接，第二电机的输出端延伸至支撑架内部固定连接有绕丝轴。

优选的，导圆筒下方的固定筒内部设有第五导向轮，第五导向轮一侧的固定筒侧壁设有第三通孔。

优选的，加热箱两侧的顶部设有第二通孔。

优选的，第五导向轮的底部、第三通孔、第二通孔、第四导向轮的顶部、第一导向轮的顶部以及绕丝轴的顶部位于同一高度。

优选的，第三导向轮与第五导向轮位于同一高度，且第三导向轮与第五导向轮之间的隔板上设有第一通孔。

优选的，导圆辊的环形凹槽的半径为1.76mm，挤出机挤出口的半径为1.75mm。

优选的，集料部呈漏斗状。

3.有益效果

1、本发明导圆筒的内侧从上至下依次设置漏斗腔、包覆通道以及导圆腔，并且在漏斗腔内部盛装液蜡，液蜡从漏斗腔通过包覆通道流入导圆腔，而挤出机挤出的丝材依次通过漏斗腔、包覆通道以及导圆腔时，由于液蜡的熔点为57～63℃，可对高温丝材进行初步冷却，并且液蜡可在丝材表面形成一层石蜡层，起到保护膜的作用，防止丝材受重力影响，造成形成的丝材截面为水滴型。

2、本发明包覆通道外侧的导圆筒外侧壁上设置第二齿轮，第二齿轮一侧的固定筒内侧壁固定第一电机，第一电机的输出端固定连接第一齿轮，且第一齿轮与第二齿轮相互啮合，并在导圆腔内部的两侧皆竖直安装3个导圆辊，导圆辊的外侧设置环形凹槽，导圆辊导圆辊的输出端延伸至固定筒一侧固定连接第三齿轮，且第三齿轮上方的固定筒外侧壁固定第四电机，第四电机的输出端固定第四齿轮，且第四齿轮的外侧与对应第三齿轮的外侧之间连接链条，丝材在进入导圆腔内部通过导圆腔两侧设置的3个导圆辊的环形凹槽，由于导圆辊的环形凹槽的半径为1.85mm，挤出机挤出口的半径为1.75mm，而2个第四电机的输出端转动带动2个第四齿轮朝与丝材运动方向相反的反向进行转动，而第四齿轮转动通过链条带动第三齿轮转动，使导圆腔两侧设置的3个导圆辊转动反向与丝材运动方向相反，同时，第一电机的输出端转动通过第一齿轮带动导圆筒整体发生转动，所以当丝材通过导圆腔两侧设置的3个导圆辊的环形凹槽时，这时相对应的2个导圆辊的环形凹槽，可对丝材起到向上托起的力进一步消除重力对丝材的影响，并且又对丝材起到了导圆滚圆的目的，提高了丝材圆度，同时可使丝材表面形成一层薄薄的蜡保护层。

3、本发明的通过在导圆筒的侧壁内部设置水浴腔，水浴腔内部等间距设置多个第二加热管，且水浴腔的内部设置第二温度传感器，对导圆筒进行水浴加热，同时对温度进行检测，防止导圆筒内侧液蜡凝固。

4、本发明的水浴腔上方的导圆筒侧壁上设置溢流槽，在固定筒的底部设置集料部，且集料部外侧的固定筒侧壁内部设置第四加热管，固定筒一侧的顶部焊接储料箱，储料箱的侧壁内部等间距设置多个第三加热管，储料箱靠近导圆筒一侧的顶端设置连接管，且连接管远离储料箱的一端延伸至溢流槽内部，储料箱下方的固定筒外侧壁固定抽水泵，抽水泵的输入管延伸至集料部内部底端，抽水泵的输出管延伸至储料箱内部的底端，抽水泵将集料部底部液蜡导入送入储料箱内部，当储料箱液蜡的液面达到连接管位置处时，液蜡通过连接管进入溢流槽，当溢流槽内部的液蜡装满时，溢出并流入漏斗腔，防止进入的液蜡冲击力过大，并且保证了液蜡流动均匀、平稳，可有效避免液蜡波动导致的丝径起伏现象。

5、本发明加热箱与固定筒之间焊接支撑杆，且支撑杆上等间距设置3个风扇，当丝材经过风扇上方时，使液蜡快速在丝材表面的凝结，防止丝材在水平方向受重力影响，使丝材横截面呈水滴型或d字型，同时对丝材进行再次冷却。

6、本发明加热箱侧壁的内部设置多个第一加热管，加热箱内部的一侧安装第一温度传感器，加热箱内部顶端靠近第一温度传感器一侧设置第四导向轮，第四导向轮下方的加热箱内部安装第三导向轮，第三导向轮远离第四导向轮一侧的加热箱内部设置隔板，隔板远离第三导向轮一侧的加热箱内部设置第五导向轮，第五导向轮上方的加热箱内部设置第一导向轮，第一加热管对加热箱的水进行加热，第一温度传感器对加热箱的水问进行检测，使加热箱的水温保持在64℃，当丝材进入加热箱内部时，由于丝材在经过风冷后基本已经凝固成型，所以丝材进入水温为64℃的水中，可使丝材表面的蜡保护层，快速溶化，因为蜡不溶于水，所以会漂浮在水面上，而加热箱隔板将加热箱分为2个部分，使蜡融化漂浮在隔板一侧的水面，防止丝材导出加热箱时，丝材上沾有石蜡。

综上所述本发明通过漏斗腔流动的液蜡可对高温丝材进行初步冷却，并且液蜡可在丝材表面形成一层石蜡层，起到保护膜的作用，导圆腔两侧设置的3个导圆辊的环形凹槽可对丝材起到向上托起的力进一步消除重力对丝材的影响，并且又对丝材起到了导圆滚圆的目的，且可使丝材表面形成一层薄薄的蜡保护层，加快液蜡的凝固的速度，同时对液蜡进行循环使用，使液蜡缓慢均匀的进入漏斗腔防止进入的液蜡冲击力过大，并且保证了液蜡流动均匀、平稳，可有效避免液蜡波动导致的丝径起伏现象，再通过3个风扇加快液蜡在丝材表面的凝结速度，防止丝材在水平方向受重力影响，将丝材导入水温为64℃的水中，将丝材表面的蜡保护层除去，对蜡进行重复利用，节约资源，使制备的丝材圆度高，均匀性好，防止形成的丝材截面为水滴型或者“d”字形。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明导圆筒的正视图；

图3为本发明导圆辊的结构示意图

图4为本发明导圆辊转动方向示意图。

附图标记：1-绕丝轴，2-支撑架，3-第一导向轮，4-隔板，41-第一通孔，5-第三导向轮，6-加热箱，61-第一加热管，62-第一温度传感器，63-第二通孔，7-支撑杆，8-第五导向轮，9-固定筒，91-第三通孔，10-第二加热管，11-轴承座，12-第一电机，13-第一齿轮，14-包覆通道，15-导圆筒，16-漏斗腔，17-挤出机，18-溢流槽，19-连接管，20-储料箱，21-第二齿轮，22-第三加热管，23-水浴腔，24-第二温度传感器，25-导圆辊，251-环形凹槽，26-导圆腔，27-抽水泵，28-集料部，29-第四加热管，30-支架，31-风扇，32-第四导向轮，33-第五导向轮，34-第二电机，35-第三齿轮，36-第四齿轮，37-第四电机，38-链条，39-控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1-4所示的一种高精度的3d打印耗材拉丝装置，包括支架30，支架30顶部的一端安装有控制器39，支架30顶部的另一端设有固定筒9，固定筒9的底部设有集料部28，集料部28呈漏斗状，且集料部28外侧的固定筒9侧壁内部设有第四加热管29，第四加热管29与控制器39电连接，集料部28上方的固定筒9内侧壁通过2个轴承座11安装有导圆筒15，导圆筒15的侧壁内部设有水浴腔23，水浴腔23内部等间距设有多个第二加热管10，第二加热管10与控制器39电连接，且水浴腔23的内部设有第二温度传感器24，第二温度传感器24的输出端与控制器39的输入端电性连接，水浴腔23上方的导圆筒15侧壁上设有溢流槽18，导圆筒15的内侧从上至下依次设有漏斗腔16、包覆通道14以及导圆腔26，且包覆通道14分别与漏斗腔16、导圆腔26连通,漏斗腔16正上方设有挤出机17，且挤出机17的挤出口位于漏斗腔(16)的中心线位置处，包覆通道14外侧的导圆筒15外侧壁上设有第二齿轮21，第二齿轮21一侧的固定筒9内侧壁固定有第一电机12，第一电机12与控制器39电连接，第一电机12的输出端固定连接有第一齿轮13，且第一齿轮13与第二齿轮21相互啮合，导圆腔26内部的两侧皆竖直安装有3个导圆辊25，导圆辊25的外侧设有环形凹槽251，导圆辊25的环形凹槽251的半径为1.76mm，挤出机17挤出口的半径为1.75mm，导圆辊25导圆辊25的输出端延伸至固定筒9一侧固定连接有第三齿轮35，且第三齿轮35上方的固定筒9外侧壁固定有第四电机37，第四电机37与控制器39电连接，第四电机37的输出端固定有第四齿轮36，且第四齿轮36的外侧与对应第三齿轮35的外侧之间连接有链条38，固定筒9一侧的顶部焊接有储料箱20，储料箱20的侧壁内部等间距设有多个第三加热管22，第三加热管22与控制器39电连接，储料箱20靠近导圆筒15一侧的顶端设有连接管19，且连接管19远离储料箱20的一端延伸至溢流槽18内部，储料箱20下方的固定筒9外侧壁固定有抽水泵27，抽水泵27与控制器39电连接，抽水泵27的输入管延伸至集料部28内部底端，抽水泵27的输出管延伸至储料箱20内部的底端，导圆筒15下方的固定筒9内部设有第五导向轮8，第五导向轮8一侧的固定筒9侧壁设有第三通孔91，固定筒9一侧的支架30顶部设有加热箱6，加热箱6两侧的顶部设有第二通孔63，第五导向轮8的底部、第三通孔91、第二通孔63、第四导向轮32的顶部、第一导向轮3的顶部以及绕丝轴1的顶部位于同一高度，加热箱6侧壁的内部设有多个第一加热管61，第一加热管61与控制器39电连接，加热箱6内部的一侧安装有第一温度传感器62，第一温度传感器62的输出端与控制器39输入端电性连接，加热箱6内部顶端靠近第一温度传感器62一侧设有第四导向轮32，第四导向轮32下方的加热箱6内部安装有第三导向轮5，第三导向轮5远离第四导向轮32一侧的加热箱6内部设有隔板4，隔板4远离第三导向轮5一侧的加热箱6内部设有第五导向轮33，第三导向轮5与第五导向轮33位于同一高度，且第三导向轮5与第五导向轮33之间的隔板4上设有第一通孔41，第五导向轮33上方的加热箱6内部设有第一导向轮3，加热箱6与固定筒9之间焊接有支撑杆7，且支撑杆7上等间距设有3个风扇31，风扇31与控制器39电连接，加热箱6远离固定筒9一侧的支架30顶部设有支撑架2，且支撑架2的一侧安装有第二电机34，第二电机34与控制器39电连接，第二电机34的输出端延伸至支撑架2内部固定连接有绕丝轴1。

上述的具体应用过程为：

漏斗腔16内部盛装液蜡，液蜡从漏斗腔16通过包覆通道14流入导圆腔26，挤出机17挤出的丝材在通过漏斗腔16、包覆通道14时，由于液蜡的熔点为57～63℃，可对高温丝材进行初步冷却，并且液蜡可在丝材表面形成一层石蜡层，起到保护膜的作用，防止丝材受重力影响，造成形成的丝材截面为水滴型，当挤出机17挤出的丝材丝材在进入导圆腔26内部通过导圆腔26两侧设置的3个导圆辊25的环形凹槽251时，控制器39控制2个第四电机37的输出端转动带动2个第四齿轮36朝与丝材运动方向相反的反向进行转动，而第四齿轮36转动通过链条38带动第三齿轮35转动，使导圆腔26两侧设置的3个导圆辊25转动反向与丝材运动方向相反，同时，第一电机12的输出端转动通过第一齿轮13带动导圆筒整体发生转动，所以当丝材通过导圆腔26两侧设置的3个导圆辊25的环形凹槽251时，这时相对应的2个导圆辊25的环形凹槽251，可对丝材起到向上托起的力进一步消除重力对丝材的影响，并且又对丝材起到了导圆滚圆的目的，提高了丝材圆度，同时由于导圆辊25的环形凹槽251的半径为1.85mm，挤出机17挤出口的半径为1.75mm，可使丝材表面形成一层薄薄的蜡保护层，加快石蜡凝结速度，防止丝材冷却时产生水滴型，在这一过程中水浴腔23的内部设置的第二温度传感器24对水温进行检测，将信息传输至控制器39，控制器39控制第二加热管10对水浴腔23内部的水进行加热，使温度保持合适温度，防止导圆筒内侧液蜡凝固，而液蜡从漏斗腔16通过包覆通道14流入导圆腔26，并滴落至集料部28内部，抽水泵27将集料部28底部液蜡送入储料箱20内部，当储料箱20液蜡的液面达到连接管19位置处时，液蜡通过连接管19进入溢流槽18，当溢流槽18内部的液蜡装满时，溢出并流入漏斗腔16，防止进入的液蜡冲击力过大，并且保证了液蜡流动均匀、平稳，可有效避免液蜡波动导致的丝径起伏现象，接着丝材通过第五导向轮8和第三通孔91导入出固定筒9，在丝材经过支撑杆7上方的时，控制器39控制3个风扇31转动，使液蜡快速在丝材表面的凝结，防止丝材在水平方向受重力影响，使丝材横截面呈水滴型或d字型，同时对丝材进行再次冷却，然后丝材通过依次通过第四导向轮32、第三导向轮5、第一通孔41以及第一导向轮3进入加热箱6后导出，最后被收卷至卷线轴1上，由于丝材在经过风冷后基本已经凝固成型，所以丝材进入加热箱6内部水温为64℃的水中，可使丝材表面的蜡保护层，快速溶化，因为蜡不溶于水，所以会漂浮在水面上，而加热箱6隔板4将加热箱分为2个部分，使蜡融化漂浮在隔板4一侧的水面，防止丝材导出加热箱6时，丝材上沾有石蜡。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。