一种应用于3D打印设备的旋转进丝机构的制作方法

一种应用于3d打印设备的旋转进丝机构
技术领域
1.本实用新型涉及3d打印设备的技术领域，尤其是一种应用于3d打印设备的旋转进丝机构。


背景技术：

2.热熔器是一种用于热塑性塑料管材、模具的加热熔化专业工具，3d打印设备是一种特殊的热熔器。
3.随着科技的发展，3d打印技术越来越普遍地应用于各个领域，与此同时，3d打印技术也以更多种类型产品的形式出现在人们的生活中，常见的产品有3d打印机和3d打印笔。
4.3d打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3d打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3d打印机是可以“打印”出真实的3d物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。
5.3d打印笔，与3d打印机通过机械臂带动打印喷头的移动实现3d打印不同的是：3d打印笔由人手操控，3d打印笔可以根据人的意愿来实现立体作画，也就是说，用户仅仅需要通过传统的画笔操作就能够在三维环境下绘制立体图案。目前，3d打印笔采用热熔沉积技术，其内的笔墨采用热熔材料，例如pla(聚乳酸)材料或abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)材料，通常也称为耗材。在使用过程中，3d打印笔内的热熔材料经过加热后从笔头喷出，然后热熔材料冷却形成3d绘制的图案。
6.现有公告号为cn105729798b的中国专利，公开了一种挤压装置，其包含：喷嘴；马达，所述马达与细丝接合机构操作性地联接，所述细丝接合机构被配置成当由所述马达驱动时朝着所述喷嘴推动细丝；加热器，设置在所述细丝接合机构和所述喷嘴之间，使得当由所述细丝接合机构朝着所述喷嘴推动所述细丝时，所述细丝被移动到所述加热器中，所述加热器被配置成熔化所述细丝；以及控制构件，其包含能够在第一位置和第二位置之间移动的细丝接合表面，所述细丝接合表面的至少一部分在所述第二位置比在所述第一位置更靠近所述细丝接合机构，所述控制构件被定位以使得(a)所述细丝接合表面面向所述细丝接合机构并且(b)细丝移动的路径在所述细丝接合表面和所述细丝接合机构之间延伸。结合附图6a-6c可以毫无疑义的看出，其细丝接合机构位于细丝的其中一个方向的外侧，因此细丝在前进过程中只有一侧受到了接触和驱动，显然会存在受力不均的情况，进而破坏细丝的形状。
7.又例如公告号为cn106257979a的中国专利，公开了挤出装置可包括与马达可操作地联接的驱动部使得驱动部通过马达的操作绕轴旋转。驱动部可具有被定位使得轴延伸通过其的通道。驱动部可具有被定位在通道中并且被配置以接合延伸通过通道的丝线使得驱动部的旋转使丝线相对于驱动部移动的丝线接合构件。驱动部可被定位为使得驱动部的第一旋转方向沿着轴朝着出口推压丝线。加热器可被配置以熔化丝线并且可被设置在驱动部
和出口之间以从驱动部接收丝线。结合其中的附图可以毫无疑义的看出，推进丝线前进的主要结构是螺旋齿结构(即图中标记为214的驱动部)，螺旋齿具有连续不断的螺纹。实际使用发现，丝线(一般为塑料丝)与螺纹接触时摩檫力变化较大，因此对丝线的粗细要求特别高，若是正公差一点，丝线进不去，电机转不动；负公差一点，丝线就会打滑。
8.因此，急需一种全新的进丝机构，能够降低耗材自身的尺寸等需求，并将耗材平稳、可靠地向前输送。


技术实现要素：

9.为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供一种应用于3d打印设备的旋转进丝机构。
10.本实用新型解决其技术问题的技术方案是：一种应用于3d打印设备的旋转进丝机构，包括按传动顺序依次设置的驱动装置、传动组件和旋切刀片，所述的旋切刀片具有耗材驱动通道以包裹耗材并将耗材向前输送，所述的旋切刀片包括从动旋转基座、以及由从动旋转基座向内倾斜设置的咬合弹性片体，所述的从动旋转基座与所述的传动组件形成传动配合，所述的咬合弹性片体至少部分倾斜切入至耗材中以施加给耗材向前移动的推进力。
11.作为优选，所述的咬合弹性片体有多个且相互间断设置。
12.作为优选，所述的咬合弹性片体有2个且呈中心对称设置。
13.作为优选，所述的咬合弹性片体有3个且间隔120度均匀排布。
14.作为优选，所述咬合弹性片体与耗材之间形成螺旋升角ω。
15.作为优选，所述的咬合弹性片体具有短侧边和长侧边、以及连接在短侧边与长侧边之间的倾斜刀刃，所述倾斜刀刃与耗材之间形成所述的螺旋升角ω。
16.作为优选，所述的倾斜刀刃具有由下至上逐渐向外倾斜的切面。
17.作为优选，螺旋升角ω＝arctan[p/(π
×
(d-2
×
af))]，p为耗材导程，d为耗材外径，af为切入量；
[0018]
其中，耗材导程p＝f/(n
×
π
×
(d/2)^2)，其中f为耗材挤出量，n为驱动装置的转速。
[0019]
作为优选，所述的传动组件包括受驱动装置驱动的输入齿轮、与输入齿轮啮合的进丝齿轮，所述的进丝齿轮具有供耗材通过的耗材通道。
[0020]
作为优选，还包括一压紧块，所述耗材通道的前端具有连接孔，所述的压紧块将所述的从动旋转基座压紧在连接孔中，以使得旋切刀片与进丝齿轮同步转动。
[0021]
本实用新型的有益效果在于：1、通过旋切刀片的设置，代替了现有的单侧驱动或是螺旋齿结构，以达到将3d打印耗材旋转向前输送的功能；2、旋切刀片改善现有结构中存在的摩擦过大停滞或是摩擦力太小空转的缺陷，对耗材粗细和正负公差的要求低，能够平稳可靠地将耗材向前输送；3、旋切刀片将耗材包裹其中，并将力作用于耗材的周侧，因此耗材受力较为均衡，使得耗材在通过耗材驱动通道后的一致性更好。
附图说明
[0022]
图1是本实用新型的整体装配示意图。
[0023]
图2是本实用新型的剖视图。
[0024]
图3是本实用新型的爆炸图。
[0025]
图4是本实用新型中螺旋升角ω的示意图。
[0026]
图5是旋切刀片具有2个咬合弹性片体的结构示意图。
[0027]
图6是旋切刀片具有3个咬合弹性片体的结构示意图。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
[0029]
参照图1～图6，一种应用于3d打印设备的旋转进丝机构，包括按传动顺序依次设置的驱动装置1、传动组件和旋切刀片2，所述的旋切刀片2具有耗材驱动通道3以包裹耗材并将耗材14向前输送，所述的旋切刀片2包括从动旋转基座4、以及由从动旋转基座4向内倾斜设置的咬合弹性片体5，所述的从动旋转基座4与所述的传动组件形成传动配合，所述的咬合弹性片体5至少部分倾斜切入至耗材14中以施加给耗材14向前移动的推进力。
[0030]
其中，从动旋转基座4与咬合弹性片体5可以是一体成型，也可以分体成型再组装在一起。
[0031]
上述的结构方案中，关于咬合弹性片体5的数量并未作出特殊限定，可以是一个，也可以是多个。优选的，所述的咬合弹性片体5有多个且相互间断设置。采用上述优选的结构方案，一方面是数量上，单个的形式受力必然存在不均衡的缺陷，因此采用多个可以更好地作用于耗材并使得作用力更加均衡；另一方面，现有的螺旋齿是连续不断的，因此当前段的螺纹导致与耗材的接触过松或过紧后，后续段的螺纹会跟随前段的螺纹的路径并出现同样的问题，因此采用多个咬合弹性片体5之间相互间断设置的方式，能够使得多个咬合弹性片体5对耗材作用时存在切入量较大的区段，也存在切入量较小(最小为0)的区段，两者切入量落差更大，进而对耗材的粗细要求降低了，且使得进丝驱动的效果更佳。
[0032]
咬合弹性片体5的数量和排布方式多种多样，在此提供几种优选方式：一、所述的咬合弹性片体5有2个且呈中心对称设置。二、所述的咬合弹性片体5有3个且间隔120度均匀排布。三、所述的咬合弹性片体5有4个且间隔90度均匀排布。在使用效果和生产加工难度综合考量，上述3种组合均是较佳的方案。
[0033]
咬合弹性片体5的设置使用，最关键的点是其与耗材之间能够形成螺旋升角ω。具体的，螺旋升角ω＝arctan[p/(π
×
(d-2
×
af))]，p为耗材导程，d为耗材外径，af为切入量；其中，耗材导程p＝f/(n
×
π
×
(d/2)^2)，其中f为耗材挤出量，n为驱动装置1的转速。
[0034]
举例，一般认为切入量af为单边0.3mm为佳，耗材外径d以1.75mm，3d打印笔适合用户手动操作的耗材挤出量f为76-860mm^3/min，由于驱动力矩的原因驱动装置1的转速n需要减速至60r/min，故可根据公式推算出螺旋升角范围在8.3
°
≤ω≤58.8
°
较为适宜。更优选的，考虑到螺旋升角超过45度时，根据力的分解，此时对耗材的向前的推力会小于旋转力，故最大角度不建议超过45
°
。综上，将螺旋升角范围控制在8.3
°
≤ω≤45
°
最佳。
[0035]
关于咬合弹性片体5的具体物理结构为：其具有短侧边6和长侧边7、以及连接在短侧边6与长侧边7之间的倾斜刀刃7，所述倾斜刀刃7与耗材之间形成所述的螺旋升角ω。
[0036]
为了使得倾斜刀刃7咬入耗材更加顺畅，所述的倾斜刀刃7具有由下至上逐渐向外倾斜的切面8。
[0037]
传动组件的结构方案多种多样，不做特殊限定。在此提出一种优选方案，具体为：
包括受驱动装置1驱动的输入齿轮9、与输入齿轮9啮合的进丝齿轮10，所述的进丝齿轮10具有供耗材通过的耗材通道11。
[0038]
为了实现旋切刀片2安装和转动工作，优选方式为：还包括一压紧块12，所述耗材通道11的前端具有连接孔13，所述的压紧块12将所述的从动旋转基座4压紧在连接孔13中，以使得旋切刀片2与进丝齿轮10同步转动。当然，旋切刀片2的连接结构并不局限与上述方式，例如还可以通过胶粘、热熔、卡扣、甚至与进丝齿轮10做成一体等方式以实现其与进丝齿轮10连接并传动，上述仅是较佳实施例，并非对本实用新型做任何限制。
[0039]
实际工作中，单片咬合弹性片体5对于耗材的咬合力较小，当多片咬合弹性片体5共同作用给耗材时，即能够提供足够大且有效咬合力。
[0040]
本实用新型提供了一种应用于3d打印设备的旋转进丝机构，特别是应用在小尺寸的3d打印笔中。采用了具有倾斜设置的咬合弹性片体5的旋切刀片2，以代替现有的螺旋齿或其它螺纹驱动等结构，咬合弹性片体5至少部分倾斜切入至耗材中以施加给耗材向前移动的推进力。旋切刀片2的独特优势点在于，对耗材的一致性要求低，及时耗材自身存在粗细不一的情况，咬合弹性片体5也能够咬合到位，以驱动耗材平稳向前。
[0041]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何限制，凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。