一种高分子材料3D打印增减材一体机及其操控方法与流程

一种高分子材料3d打印增减材一体机及其操控方法
技术领域
1.本发明属于3d打印设备技术领域，具体涉及一种高分子材料3d打印增减材一体机及其操控方法。


背景技术：

2.3d打印一般分金属和非金属打印，非金属一般包括树脂，塑料和陶瓷打印，塑料打印一般包含丝材打印和粉材打印，丝材和粉材一般的特点是打印速度慢，尺寸小，成本也比较高。
3.所以行业需要塑料(这里我们称为高分子材料)的快速大尺寸低成本打印，这就需要采用粒料的材料模式，可是高分子材料的粒料打印过程中，会出现表面不够光滑，精度不够的情况，这时通常需要额外的精加工，精加工需要另外设计工装夹治具，也需要确保在同一坐标系精加工，费时费力。
4.在中国专利cn201721238080.x中公开了一种3d打印和铣削的增减材复合加工装置，通过装置上设置的运动平台以及可以通过多轴机械臂来完成增材部分与减材部分的切换，并实现了增减材4轴复合加工，这种加工方式的运动方式采用的是齿轮方式传动，会影响实际的传动精度，并且能实现增材部分与减材部分部分的切换。
5.同时3d打印高分子材料，尤其是复合材料，对喷头的磨损较快，而速度的控制一般也由于喷嘴供应商采用0.6，0.8，1.0mm等口径的标准，无法精准控制，现在市场上喷嘴的材料是不锈钢，通常不够耐磨(大尺寸打印的材料消耗量大，如果是复合材料，通常对耐磨的要求更高)，也无法提升挤出效率，不可以更好的适应工艺参数调整需求。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高分子材料3d打印增减材一体机及其操控方法，解决了现有技术中存在的上述技术问题。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种高分子材料3d打印增减材一体机，包括机架本体、运动模组、铣刀模组、喷料模组、相机模组，
9.所述机架本体为近身面敞开的框架式结构，运动模组设置于机架本体所在的中部框架内；
10.所述运动模组包括x轴运动组件、y轴运动组件、z轴运动组件，所述x轴运动组件设置有两组，且位于每组x轴运动组件上分别滑动设置有铣刀模组和喷料模组，同时x轴运动组件所在的两端部分别滑动设置在y轴运动组件上，所述z轴运动组件竖向设置，同时所述承载平台在z轴运动组件上沿z轴方向滑动设置；
11.通过喷料模组将3d打印成型的模型在承载平台上成型；
12.所述铣刀模组所在下方的通过r轴连接座设置有刀具，通过刀具的旋转对打印成型的模型进行打磨。
13.相机模组由多组组成，位于喷料模组的喷射方向以及侧边位置同步设置两组相机模组，同时位于x轴运动组件、y轴运动组件所构成的端面上设置多组相机模组。
14.进一步的，所述铣刀模组和喷料模组均通过独立驱动在两组x轴运动组件上。
15.进一步的，所述喷料模组所在的下方设置有喷嘴，通过喷嘴控制物料喷射的速率及喷射温度，将物料喷射在承载平台上。
16.进一步的，所述喷料模组采用逐层打印方式成型，并在成型后，采用铣刀模组对成型的模型进行进行打磨修正，随后再进行下一个打印工序作业。
17.高分子材料3d打印增减材一体机的操控方法，包括以下步骤：
18.s1、首先将待打印物件置于承载平台上，在指定温度对待打印物件下的三维空间尺寸数据，并根据三维空间尺寸数值调整运动模组相对于承载平台的相对位置，再将测量数据传输给控制中心；
19.s2、根据测量的数据，选择打印路径，并将承载品台所在上部承载空间的环境温度调整为测量时的状态温度；
20.s3、将测量数据的待打印物件从底部至顶部分割成若干等份层，随后从最底层开始通过选择的打印路径控制喷料模组在承载品台上表面喷射物料，喷射打印成型后，通过相机模组记录打印的数据与原先拍摄的数据进行比对并记录差异值m；
21.s4、通过铣刀模组根据差异值m对打印成型的该层模型进行修正作业，修成完成后承载品台下降一个等份层，通过喷料模组继续在修成完成的模型上继续选择打印路径进行喷射打印并成型，再次通过相机模组记录打印的数据与原先拍摄的数据进行比对并记录差异值；
22.s5、通过铣刀模组根据差异值对s中打印成型的该层模型进行修正作业，重复上述喷射打印即修正作业，直至完成所有层模型的成型作业。
23.进一步的，所述s3、s4中在喷射打印成型每层模型时，均重新选择打印路径进行打印喷射作业。
24.进一步的，所述s4采用铣刀模组进行修正作业完成时，采用相机模组进行二次测量，并将测量数据与原始数据进行比较，当误差在预设范围内，则进行下一个工序的喷射打印作业，当误差超过预设范围，则重新采用铣刀模组再进行二次修正作业，直至修正后的误差范围在预设范围内。
25.进一步的，所述机架本体上设置的相机模组为独立分布设置，并随着铣刀模组、喷料模组的运动轨迹作出追踪式拍摄调整。
26.本发明的有益效果：
27.1、本装置喷料模组上设置的喷嘴，通过单独对温度以及喷射物料的速率控制，以实现更好的挤出速度，保证最佳的挤出工艺和连续生产精度。
28.2、本装置的铣刀模组设置，可实现在r轴的旋转，以便满足刀具在多个角度对于喷料模组喷射成型的模型进行修正切削作业，可提高切削的精度。
29.3、本发明提供的操控方法通过将铣刀模组对喷料模组喷射成型的模型进行修正，并且采用逐层喷射逐层修正的方式，极大提高了喷射成型的精度。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
31.图1是本发明实施例的整体结构示意图；
32.图2是本发明实施例的剖面结构示意图；
33.图3是本发明实施例的侧面结构示意图；
34.图4是本发明实施例的俯视结构示意图；
35.图5是本发明实施例的操控方法结构框图。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
37.如图1、图2所示，本发明实施例提供一种高分子材料3d打印增减材一体机，包括机架本体1、运动模组2、铣刀模组3、喷料模组4、相机模组5，
38.机架本体1为近身面敞开的框架式结构，运动模组2设置于机架本体1所在的中部框架内；
39.运动模组2包括x轴运动组件21、y轴运动组件22、z轴运动组件23，x轴运动组件21设置有两组，且位于每组x轴运动组件21上分别滑动设置有铣刀模组3和喷料模组4，同时x轴运动组件21所在的两端部分别滑动设置在y轴运动组件22上，z轴运动组件23竖向设置，同时承载平台11在z轴运动组件23上沿z轴方向滑动设置；
40.如图3、图4所示，通过喷料模组4所在的下方设置有喷嘴41，通过喷嘴41控制物料喷射的速率及喷射温度，这种喷嘴41不易磨损，耐高温不变形，以保证持续的挤出量的稳定，以确认打印精度。将物料喷射在承载平台11上将3d打印成型的模型在承载平台11上成型，而对于喷嘴41的喷射方向的调整可通过x轴运动组件21、y轴运动组件22来进行。
41.铣刀模组3所在下方的通过r轴连接座31设置有刀具32，通过刀具32的旋转对打印成型的模型进行打磨，同时铣刀模组3和喷料模组4均通过独立驱动在两组x轴运动组件21上。首先通过喷料模组4采用逐层打印方式成型，并在成型后，采用铣刀模组3对成型的模型进行进行打磨修正，随后再进行下一个打印工序作业。
42.相机模组5由多组组成，位于喷料模组4的喷射方向以及侧边位置同步设置两组相机模组5，同时位于x轴运动组件21、y轴运动组件22所构成的端面上设置多组相机模组5。
43.如图5所示，高分子材料3d打印增减材一体机的操控方法，包括以下步骤：
44.s1、首先将待打印物件置于承载平台11上，在指定温度对待打印物件下的三维空间尺寸数据，并根据三维空间尺寸数值调整运动模组2相对于承载平台11的相对位置，再将测量数据传输给控制中心。
45.s2、根据测量的数据，选择打印路径，通过对x轴运动组件21、y轴运动组件22的调整实现打印路径的选择与打印，并将承载品台11所在上部承载空间的环境温度调整为测量时的状态温度，同时控制喷料模组4上的喷嘴41喷射温度以及喷射速度，使得喷射的物料能够在承载平台11上成型(由于喷嘴41与承载平台11存在一定间距，为了保持喷射物料在承
载平台11上成型的温度保持稳定，需要控制物料在喷射时的温度，以便保证物料在可控范围内的膨胀系数，以免影响打印精度)。
46.s3、将测量数据的待打印物件从底部至顶部分割成若干等份层，随后从最底层开始通过选择的打印路径控制喷料模组4在承载品台11上表面喷射物料，喷射打印成型后，通过相机模组5记录打印的数据与原先拍摄的数据进行比对并记录差异值m1。
47.s4、通过铣刀模组3根据差异值m1对打印成型的该层模型进行修正作业，修成完成后承载品台11下降一个等份层(从下到上依次进行每一等份层的打印，即z轴运动组件23下降一个等份层，带动已经打印成型的模型同步下降一个等份层高度，而喷料模组4以及铣刀模组3的相对高度保持不变)，通过喷料模组4继续在修成完成的模型上继续选择打印路径(重新选择打印路径)进行喷射打印并成型，再次通过相机模组5记录打印的数据与原先拍摄的数据进行比对并记录差异值m2。
48.采用铣刀模组3进行修正作业完成时，采用相机模组5(机架本体1上设置的相机模组5为独立分布设置，并随着铣刀模组3、喷料模组4的运动轨迹作出追踪式拍摄调整)进行二次测量，并将测量数据与原始数据进行比较，当误差在预设范围内，则进行下一个工序的喷射打印作业，当误差超过预设范围，则重新采用铣刀模组3再进行二次修正作业，直至修正后的误差范围在预设范围内。
49.s5、通过铣刀模组3根据差异值对s4中打印成型的差异值m2所在的该层模型进行修正作业，重复上述喷射打印即修正作业，直至完成所有层模型的成型作业。
50.整个操控方法通过将铣刀模组3对喷料模组4喷射成型的模型进行修正，并且采用逐层喷射逐层修正的方式，极大提高了喷射成型的精度。
51.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。