本发明涉及一种3d打印设备，该设备可以通过多个连续成形的壳体来打印半球形固体，该设备属于3d打印领域。
背景技术：
3d打印是一种把数字模型制造成为三维立体物体的过程。其中打印是一个附加的过程，在这个过程中，通过建立连续的打印层在先前的打印层上，以“增长”这个对象。3d打印不同于其他成型或制造技术，这些技术可以依赖于填充模具或去除材料，例如切割或钻孔。目前，市场上的大多3d打印设备均采用笛卡尔坐标系进行三维坐标定位，在打印球形三维模型时，需要驱动多个执行器来进行轮廓定位，这加大了计算平台的计算量，增加设备负荷。其次目前大多打印设备由于采用笛卡尔坐标定位，同时喷嘴设置不合理，导致打印出来的球形三维模型多有粗糙边缘轮廓，致使模型常常不够光滑。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种3d打印设备，所述设备包括：打印头、打印平台、第一滑动机构、第二滑动机构、第一电机、第二电机、旋转电机；
所述第一电机、第二电机、旋转电机的输出端分别连接第一滑动机构、第二滑动机构、打印平台的输入端；
所述打印平台的上表面包括圆盘轨道，所述圆盘轨道的输入端作为所述打印平台的输入端；
所述打印头固定于第一滑动机构上，所述第一滑动机构与第二滑动机构滑动连接，带动打印头在圆盘轨道上与第二滑动机构相对运动，所述相对运动的方向垂直于圆盘轨道的径向；
所述第二滑动机构可在所述圆盘轨道上沿径向移动，进而带动所述打印头沿径向移动；
所述圆盘轨道可由旋转电机驱动以圆盘轨道上的一点为中心做水平面内的旋转运动，优选地，所述圆盘轨道上的一点为圆盘轨道的圆心。
优选地，所述打印头的入口包括多个丝料腔，用于输入多路丝料，所述多个丝料腔在打印头的内部向下汇集入一个流道；所述打印头的末端包括喷嘴，所述喷嘴的末端包括板孔，所述板孔与流道形成混合腔；每个丝料腔还配置有丝料配送控制器，用于控制丝料进入混合腔的速度；所述丝料腔的下端还设置有第一加热元件，用于熔化丝料。
优选地，所述喷嘴处安装有第二加热元件，用于加热混合后的丝料，所述第二加热元件为缠绕于喷嘴内表面的薄膜电阻。
优选地，所述丝料配送控制器包括两个旋转轮，两个旋转轮的旋转方向相反，可以根据旋转轮的旋转速度控制丝料进入混合腔的速度。
优选地，所述第一滑动机构还连接有支撑延长臂，可用于支撑打印头。
优选地，所述第一滑动机构还连接有支撑延长臂，可用于支撑打印头。
优选地，所述喷嘴的出口处的气流角为75°-90°。
优选地，所述气流角的垂直高度为10毫米-20毫米。
优选地，所述混合腔为环形管,所述环形管的内部包含搅拌机构，所述搅拌机构包括螺旋叶片、电动螺旋轴。
有益效果
与相关技术相比较，本发明提供的一种3d打印设备具有如下有益效果：
本发明提供的3d打印设备可以通过圆盘轨道旋转与第二滑动机构的径向移动从而完成水平方向的圆形轮廓打印，再配合第一滑动机构在垂直于径向上的移动完成三维的圆滑曲面打印，如球形的构造，其中每层材料由多个单独形成的环组成。通过设置圆盘轨道，圆盘轨道连接第二滑动机构，第二滑动机构连接第一滑动机构，这样形成球面坐标系，降低计算机计算复杂度，每次只需控制一个电机就可以创建一个具有连续边缘轮廓的半球形物体，通过设置第一加热元件和第二加热元件防止打印设备在工作中发生凝固堵塞，延长打印设备的工作时长，打印头的喷嘴有一个从75度到90度的气流角，使喷嘴易于接近半球形物体，这使形成的半球体没有明显的阶梯边缘轮廓，使打印工件更加光滑。同时设置四个丝料配送控制器，控制丝料速度，保持基体上材料的均匀性。喷嘴锥形部分的纵向长度设置在10毫米到20毫米之间，防止喷嘴处物料的凝结，使打印设备连续工作时间长，打印出来的模型更加光滑。
附图说明
图1是3d打印设备通过控制器进行打印的示意图；
图2是3d打印设备打印一个半球形物体的示意图；
图3是3d打印设备打印头横截面视图；
图中：打印头1、丝料配送控制器2、第二滑动机构3、第一滑动机构4、第一加热元件5、丝料腔6、丝料7、喷嘴8、混合腔9、底物10、材料层11、工作面12、运动控制器13、板孔14、圆盘轨道15、第一驱动电机16、支撑延长臂17、第二驱动电机18、打印平台19、圆形物料20、旋转电机21、第二加热元件22、搅拌机构23、气流角24。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
图1是3d打印设备的局部剖视图，该3d打印设备通过逐层打印多个连续的薄层材料来渐进地构建一个立体的打印对象，所述3d打印设备包括：打印头1、第二滑动机构3、第一滑动机构4、，丝料配送控制器2、第一加热元件5、丝料腔6、丝料7、喷嘴8、混合腔9、底物10、材料层11、工作面12、运动控制器13、板孔14、圆盘轨道15、第一驱动电机16、支撑延长臂17、第二驱动电机18、打印平台19、圆形物料20、旋转电机21打印头1；运动控制器13用于控制打印头1的移动，将打印头1转入一个预定的工作区中；丝料腔6，不同的丝料7进入丝料腔6通过丝料配送控制器2进一步推进至混合腔，在推进的过程中通过加热元件5进行加热熔融，然后达到混合腔9，混合腔9中的搅拌机构23通过电动螺旋轴带动进行搅拌，经过搅拌推进的熔融丝料达到喷嘴8，所述喷嘴开有板孔14，熔融材料通过板孔14流出打印口。
所述材料离开喷嘴8后，熔融的材料开始冷却并重新凝固到底物10上。底物10是一个当前打印工作表面，底物10下层是先前形成的固化的材料层11。在熔融材料被应用于先前形成的材料层11的情况下，熔融物料的温度可能导致之前的材料层11表面局部熔化。这种局部的熔化有助于将新应用的材料与上一层已经凝固的材料层11的结合。
图2示意图描述的一个3d打印设备打印一个半球形物体的示意图，该设备在一个可控制的球面坐标系内。如图所示，3d打印设备可以创建一个具有连续边缘轮廓的半球形物体，而这并没有明显的阶梯边缘轮廓。一般来说，当通过多个径向递增的外壳来构建球形或半球形物体时，这种打印设备可能特别有用，比如可以用来形成球形物体的核心。
如图1所示，所述3d打印设备包括：第一滑动机构4、第二滑动机构3、打印头1，所述第一滑动机构4、第二滑动机构3固定于圆盘轨道15上，打印头1滑动连接同时圆盘轨道15连接第一滑动机构4，。所述圆盘轨道15被布置在一个与工作表面正交的轨道平面内，并且有一个恒定曲率半径。
所述第二滑动机构3，包括多个轮子、轴承及轴套组件，它可以使其顺利地沿轨迹进行平移。第二滑动机构由第二电机驱动18驱动，第二驱动电机18可控制第二滑动机构在圆盘轨道上的位置。
所述第一滑动机构4连接支撑延长臂17，支撑延长臂17反过来支撑打印头1。通过控制第一驱动电机16实现控制支撑延伸臂17与第一滑动机构4的相对位置，以实现打印头的径向移动。
所述运动控制器13可以与第一驱动电机16和第二驱动电机18进行信息互通，通过运动控制器13可以分别控制打印头1的方位角和径向定位，运动控制器13可以体现为一个数字计算机或数据处理设备。
图2所示的一种3d打印设备，打印头1可以将熔融料“打印”到底层的半球形底物19上，在打印过程中它可以形成半球形的材料层，因此，该3d打印设备可以打印出一个自然连续的圆，大大简化了生成数控程序所需的计算量。(现有技术的笛卡尔的控制必须协调两个不同执行器的驱动来产生一个相似的圆)。
如图3打印设备打印头横截面视图所示，在打印过程中，打印丝料7以热塑性长丝的形式输入丝料腔6，通过连续的进料机构，可以将其推进到打印头。连续的进料机构主要依靠四个进料控制器2上的旋转轮，旋转轮通过旋转来控制进料速度。
如图3所示，丝料7进入打印头1中的丝料腔6，丝料腔6通过一个第一加热元件5加热，通过加热使丝状热塑塑料熔化热塑塑料。所述第一加热元件5位于打印头1的主体部分中，为了防止热塑性塑料在喷嘴8内再凝固，通过设置二次加热元件22对喷嘴8内的材料进行再加热处理，所述第二加热元件是缠绕于喷嘴壁内表面的薄膜电阻，这样可以尽量减少喷嘴的壁厚。所述二次加热元件22相对于第一加热元件5是一个较低功率的加热元件，但能够保持丝料在热塑性塑料熔点处或以上温度。
所述混合腔9包含一个搅拌机构23来促进混合，所述搅拌机构23由螺旋叶片、螺旋轴构成，进一步螺旋轴由旋转电机驱动。
如图3所示，所述喷嘴8出口尖端呈一定的锥度，这一角度也称为气流角24。这个气流角的角度范围在75°到90°之间，角度较大的气流角特别适合用来接近半球形物体，并且喷嘴锥形部分的纵向长度为大约10毫米到20毫米之间，过长容易导致喷嘴处物料的凝结。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实发明的专利保护范围内。