通流截面动态缩放调节的打印头、打印方法及加工件技术

本发明专利技术涉及通流截面动态缩放调节的打印头、打印方法及加工件，属于3D打印领域，包括电机减速器一体机与齿轮传动的驱动机构、单层多片槽导引契合式幕瓣机构；幕瓣机构依次是销转盘、滑块导槽动瓣、导槽固定盘，销转盘与导槽固定盘是同轴的；驱动机构使销转盘旋转，销转盘上N个均布的圆柱销在滑块导槽动瓣上导槽移动，并驱动N片滑块导槽动瓣沿导槽固定盘上均布导槽移动，形成正N边形的可缩放与封闭的通流截面，实现打印头通流面积的无级调节；还可将中心处大孔的销转盘，更换为带多种分布小孔的孔系销转盘；并通过协同控制三坐标方向运动、打印材料流量或压力、通流截面面积等参数，能形成毛笔书画的效果、3D打印产品、食品的纹理与质构。理与质构。理与质构。

【技术实现步骤摘要】
通流截面动态缩放调节的打印头、打印方法及加工件


[0001]本专利技术涉及3D打印、增材加工或食品加工机械
，尤其是一种通流截面动态缩放调节的打印头、打印方法及加工件。

技术介绍

[0002]3D打印存在不同的方式，它们的不同在于所用材料，以及材料的使用方式，其中直写打印就是将浆料通过针管挤出，层层堆叠来构型，但当有不同粗细线条需求时，要更换不同粗细的针管，或者使用多喷头切换。在3D打印中，通常平面分层打印是XY轴二联控的二维运动，从而形成封闭轮廓线以及封闭轮廓线中间填充，在Z轴方向调整，打印出形体；因此仅仅注重轮廓线的处理，在轮廓面上形成层叠纹路。
[0003]奶油裱花图案不是平面分层式堆积的，不能采用通常的平面分层3D打印。人工操作的奶油裱花，通常协调控制X轴、Y轴、Z轴方向运动和打印材料流量或挤出压力，即双手抓持、运动并同时挤压装奶油的锥尖剪开的锥形塑料袋；大面积图案、宽线条需要多次填充而效率低，并且也不能实现二种颜色一次成形的操作，更需要长时间训练才能做出通常的图案和文字；奶油裱花注重装饰效果和个性化，应用3D打印、增材加工，可大大减少技术劳动力。
[0004]用中国毛笔写字的十一种笔锋、绘画的十六种皴法，这些是3D打印难以实现的纹理效果；木纹纸、花纹板等装饰材料，难以仿真出自然材料上的纹理；生日蛋糕的裱花装饰、年轻人高价购买的“文创类”食品等3D打印产品，除轮廓形状之外还有纹理、质构，还会影响到口感、风味。
[0005]3D打印、增材加工不仅是完成成形加工，还需要实现装饰、美化效果，乃至个性化产品，打印头的结构设计与参数优化具有重要价值，同时点线面体的运动分析基础上的成形工艺也需要与打印头设计相结合。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种通流截面动态缩放调节的打印头、打印方法及加工件，从而满足打印对象在纹理、质构的需求，借助于打印头结构和打印方法的创新设计，使3D打印具有更好的通用性与适应性。
[0007]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种通流截面动态缩放调节的打印头，包括驱动机构、幕瓣机构；
[0009]所述驱动机构采用电机减速器一体机与齿轮传动机构，
[0010]所述幕瓣机构为单层多片槽导引契合式，相对运动的三层结构组件依次是驱动销转盘、动瓣、导槽固定盘，所述驱动销转盘相对于所述导槽固定盘是同轴转动的；所述驱动机构使所述驱动销转盘发生旋转，所述驱动销转盘上N个均布的圆柱销在所述动瓣上导槽移动，并驱动N片所述动瓣沿所述导槽固定盘上均布导槽移动，从而形成正N边形的可缩放与封闭的通流截面，实现打印头通流面积的无级调节；所述正N边形的N为3
‑
24之间的正整
数；
[0011]所述幕瓣机构的通流截面包括：正N边形的孔形、正N边形的笔尖孔形、正N边形多种分布小孔的孔形、正N边形错孔的孔形、正N边形错槽的孔形、正N边形错孔错槽的孔形、双流道正N边形的孔形、毛笔头式孔系销转盘的孔形；
[0012]所述驱动销转盘至少包括：销转盘、孔系销转盘，
[0013]所述动瓣至少包括：滑块导槽动瓣、方孔滑块导槽动瓣、笔尖滑块导槽动瓣，
[0014]所述导槽固定盘至少包括：大孔导槽固定盘、分布小孔导槽固定盘、分布窄槽导槽固定盘、分布小孔窄槽导槽固定盘。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进：
[0016]采用齿轮传动机构的驱动机构中，支架圆锥流道管上端的螺纹与3D打印机连接，支架圆锥流道管下端是圆锥孔，电机减速器一体机固定在支架圆锥流道管侧面水平支架上，主动齿轮通过紧定螺钉固定在电机减速器一体机输出轴上；与主动齿轮啮合的从动齿轮通过内孔定位固定在转动座筒，转动座筒套在二个滚针轴承上，二个滚针轴承内圈之间设置有隔套，二个滚针轴承装配在支架圆锥流道管下端外圆面上；
[0017]或采用另一种行星轮传动的驱动机构中，法兰圆锥流道管上端的螺纹与3D打印机连接，法兰圆锥流道管下端是圆锥孔，电机减速器一体机固定在支架转动座筒的支架上，主动齿轮通过紧定螺钉固定在电机减速器一体机输出轴上；与主动齿轮啮合的固定齿轮靠内孔定位固定在法兰圆锥流道管上，支架转动座筒套在二个滚针轴承上，二个滚针轴承内圈之间有隔套，二个滚针轴承装配在法兰圆锥流道管下端外圆面上。
[0018]所述正N边形的孔形的幕瓣机构中，大孔导槽固定盘固定在支架圆锥流道管上，大孔导槽固定盘的外圆柱上有环槽、装有密封垫圈，密封垫圈在大孔导槽固定盘和转动座筒之间起密封作用，销转盘固定在转动座筒上，N块滑块导槽动瓣均布在销转盘和大孔导槽固定盘之间，销转盘上均布有N个圆柱销，销转盘上的每个圆柱销均在一个滑块导槽动瓣上的导槽中，滑块导槽动瓣上的滑块部分在大孔导槽固定盘上的导槽中，销转盘与大孔导槽固定盘保证同轴状态；销转盘与转动座筒之间有调节垫片，保证销转盘、滑块导槽动瓣、大孔导槽固定盘相邻之间既有转动间隙又有对打印材料的密封作用；
[0019]或者所述正N边形多种分布小孔的孔形的幕瓣机构中，大孔导槽固定盘固定在法兰圆锥流道管上，大孔导槽固定盘的外圆柱上有环槽、装有密封垫圈，密封垫圈在大孔导槽固定盘和支架转动座筒之间起密封作用，孔系销转盘固定在支架转动座筒上，N块滑块导槽动瓣均布在孔系销转盘和大孔导槽固定盘之间，孔系销转盘上均布有N个圆柱销，转盘上的每个圆柱销均在一个滑块导槽动瓣上的导槽中，滑块导槽动瓣上的滑块部分在大孔导槽固定盘上的导槽中，孔系销转盘与大孔导槽固定盘保证同轴状态；孔系销转盘与支架转动座筒之间有调节垫片，保证孔系销转盘、滑块导槽动瓣、大孔导槽固定盘相邻之间既有转动间隙又有对打印材料的密封作用。
[0020]所述正N边形的笔尖孔形的幕瓣机构中，大孔导槽固定盘固定在支架圆锥流道管上，大孔导槽固定盘的外圆柱上有环槽、装有密封垫圈，密封垫圈在大孔导槽固定盘和转动座筒之间起密封作用，销转盘固定在转动座筒上，N块笔尖滑块导槽动瓣均布在销转盘和大孔导槽固定盘之间，销转盘上均布有N个圆柱销，每个圆柱销均在一个笔尖滑块导槽动瓣上的导槽中，笔尖滑块导槽动瓣上的滑块部分在大孔导槽固定盘上的导槽中，销转盘与大孔
导槽固定盘保证同轴状态；销转盘与转动座筒之间有调节垫片，保证销转盘、笔尖滑块导槽动瓣、大孔导槽固定盘相邻之间既有转动间隙又有对打印材料的密封作用；
[0021]其中，笔尖滑块导槽动瓣上相对滑动的一侧接触面垂直连接一块横截面为四边形的竖板，横截面为四边形的竖板从销转盘中间大孔中向下伸出，从而形成缩放的正N边形笔尖。
[0022]所述双流道正N边形的孔形，仅在支架圆锥流道管孔内增加了一个流道，通过定位圆弧T型内流道管上端的菱形法兰的圆弧侧面，与支架圆锥流道管台阶圆弧面间隙配定位，支架圆锥流道管和定位圆弧T型内流道管共同安装在3D打印机上。
[0023]所述毛笔头式孔系销转盘孔形的幕瓣机构中，即在孔系销转盘上，细塑料管粘接在毛笔头式孔系销转盘的小孔里，起固定作用的丝状物嵌入孔系销转盘上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通流截面动态缩放调节的打印头，其特征在于：包括驱动机构、幕瓣机构；所述驱动机构采用电机减速器一体机与齿轮传动机构，所述幕瓣机构为单层多片槽导引契合式，相对运动的三层结构组件依次是驱动销转盘、动瓣、导槽固定盘，所述驱动销转盘相对于所述导槽固定盘是同轴转动的；所述驱动机构使所述驱动销转盘发生旋转，所述驱动销转盘上N个均布的圆柱销在所述动瓣上导槽移动，并驱动N片所述动瓣沿所述导槽固定盘上均布导槽移动，从而形成正N边形的可缩放与封闭的通流截面，实现打印头通流面积的无级调节；所述正N边形的N为3
‑
24之间的正整数；所述幕瓣机构的通流截面包括：正N边形的孔形、正N边形的笔尖孔形、正N边形多种分布小孔的孔形、正N边形错孔的孔形、正N边形错槽的孔形、正N边形错孔错槽的孔形、双流道正N边形的孔形、毛笔头式孔系销转盘的孔形；所述驱动销转盘至少包括：销转盘(101)、孔系销转盘(102)，所述动瓣至少包括：滑块导槽动瓣(201)、方孔滑块导槽动瓣(202)、笔尖滑块导槽动瓣(203)，所述导槽固定盘至少包括：大孔导槽固定盘(301)、分布小孔导槽固定盘(302)、分布窄槽导槽固定盘(303)、分布小孔窄槽导槽固定盘(304)。2.如权利要求1所述的通流截面动态缩放调节的打印头，其特征在于：采用齿轮传动机构的驱动机构中，支架圆锥流道管(8)上端的螺纹与3D打印机连接，支架圆锥流道管(8)下端是圆锥孔，电机减速器一体机(12)固定在支架圆锥流道管(8)侧面水平支架上，主动齿轮(11)通过紧定螺钉固定在电机减速器一体机(12)输出轴上；与主动齿轮(11)啮合的从动齿轮(10)通过内孔定位固定在转动座筒(5)，转动座筒(5)套在二个滚针轴承(7)上，二个滚针轴承(7)内圈之间设置有隔套(9)，二个滚针轴承(7)装配在支架圆锥流道管(8)下端外圆面上；或采用另一种行星轮传动的驱动机构中，法兰圆锥流道管(81)上端的螺纹与3D打印机连接，法兰圆锥流道管(81)下端是圆锥孔，电机减速器一体机(12)固定在支架转动座筒(51)的支架上，主动齿轮(11)通过紧定螺钉固定在电机减速器一体机(12)输出轴上；与主动齿轮(11)啮合的固定齿轮(1001)靠内孔定位固定在法兰圆锥流道管(81)上，支架转动座筒(51)套在二个滚针轴承(7)上，二个滚针轴承(7)内圈之间有隔套(9)，二个滚针轴承(7)装配在法兰圆锥流道管(81)下端外圆面上。3.如权利要求2所述的通流截面动态缩放调节的打印头，其特征在于：所述正N边形的孔形的幕瓣机构中，大孔导槽固定盘(301)固定在支架圆锥流道管(8)上，大孔导槽固定盘(301)的外圆柱上有环槽、装有密封垫圈(6)，密封垫圈(6)在大孔导槽固定盘(301)和转动座筒(5)之间起密封作用，销转盘(101)固定在转动座筒(5)上，N块滑块导槽动瓣(201)均布在销转盘(101)和大孔导槽固定盘(301)之间，销转盘(101)上均布有N个圆柱销，销转盘(101)上的每个圆柱销均在一个滑块导槽动瓣(201)上的导槽中，滑块导槽动瓣(201)上的滑块部分在大孔导槽固定盘(301)上的导槽中，销转盘(101)与大孔导槽固定盘(301)保证同轴状态；销转盘(101)与转动座筒(5)之间有调节垫片(4)，保证销转盘(101)、滑块导槽动瓣(201)、大孔导槽固定盘(301)相邻之间既有转动间隙又有对打印材料的密封作用；或者所述正N边形多种分布小孔的孔形的幕瓣机构中，大孔导槽固定盘(301)固定在法兰圆锥流道管(81)上，大孔导槽固定盘(301)的外圆柱上有环槽、装有密封垫圈(6)，密封垫
圈(6)在大孔导槽固定盘(301)和支架转动座筒(51)之间起密封作用，孔系销转盘(102)固定在支架转动座筒(51)上，N块滑块导槽动瓣(201)均布在孔系销转盘(102)和大孔导槽固定盘(301)之间，孔系销转盘(102)上均布有N个圆柱销，转盘(1)上的每个圆柱销均在一个滑块导槽动瓣(201)上的导槽中，滑块导槽动瓣(201)上的滑块部分在大孔导槽固定盘(301)上的导槽中，孔系销转盘(102)与大孔导槽固定盘(301)保证同轴状态；孔系销转盘(102)与支架转动座筒(51)之间有调节垫片(4)，保证孔系销转盘(102)、滑块导槽动瓣(201)、大...

【专利技术属性】
技术研发人员：章军，刘禹，刘光元，吕兵，李东亚，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：