用于打印喷头的温度平衡装置及其增材制造机床滑枕的制作方法

1.本发明涉及增材制造机床制造技术领域，尤其涉及一种用于打印喷头的温度平衡装置及其增材制造机床滑枕。


背景技术：

2.随着数控加工领域增材的制造飞速发展，相比传统的减材加工，俨然成为不可或缺的重要部分。增材制造俗称3d打印，是融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。3d打印需要将3d打印的打印头固定在滑枕上，打印头能够随着滑枕在机床上的运动而运动，且使机床起到最好的辅助作用，保证打印的顺利进行。
3.目前传统的三轴机床打印，需要精简机床的滑枕结构使其能够实现喷头的快速移动，以满足待加工工件的快速成型需要。但是受综合因素制约，滑枕结构逐渐变成狭长结构。增材制造的工件可以简单地用长宽高表达其外形，机床的长度和宽度可以加长，以适应超长零件或超宽零件的制作，在此过程中保证x向或y向的精度非常容易。
4.目前滑枕结构通过设置在滑枕外部一侧的传动模组与机床连接。滑枕具有用于容置打印喷头工作的狭长空间。但是目前的3d打印喷头的工作特性使其自身会产生热量伴随着极高的温度，由于打印喷头局部的热量影响，导致高温处滑枕的传动模组导轨的热变形更明显，随着打印工件高度的增加，容置有3d打印喷头的滑枕能够通过传动模组相对于机床上配合向上滑动，发生热形变的传动模组的导轨和滑块接触发生配合，因此打印喷头所产生的高温热量对传动模组的热形变的影响越来越大，进而对打印喷头的打印精度的影响越来越大，造成了增材制造质量不高的问题。


技术实现要素：

5.要解决的技术问题鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于打印喷头的温度平衡装置及其增材制造机床滑枕，其解决了发生热形变的传动模组的导轨和滑块接触发生配合，因此打印喷头所产生的高温热量对传动模组的热形变的影响越来越大，进而对打印喷头的打印精度的影响越来越大，造成了增材制造质量不高技术问题。
6.技术方案为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：一种用于打印喷头的温度平衡装置，包括热量收集单元和热量排放单元；所述热量收集单元设置于靠近打印喷头的一侧，且所述热量收集单元具有中空腔室，且所述中空腔室能够容置所述打印喷头所产生的热量并将所述热量封存；所述热量排放单元设置于远离所述打印喷头的一侧，所述热量排放单元具有散热通道，所述散热通道与所述中空腔室相连通形成温度平衡室；
所述热量排放单元能够将封存的所述热量从所述中空腔室排出并通过所述散热通道送至外部，以使所述温度平衡室内的温度平衡。
7.可选地，所述热量收集单元包括隔热组件；所述隔热组件能够沿所述打印喷头的外部围合形成所述中空腔室，阻隔所述热量与滑枕之间的热量传递。
8.可选地，所述隔热组件包括隔热垫主体以及两个相对设置的第一隔热侧垫和第二隔热侧垫；所述第一隔热侧垫和所述第二隔热侧垫分别与所述隔热垫主体进行侧边连接。
9.可选地，所述隔热垫主体、所述第一隔热侧垫和所述第二隔热侧垫的厚度在10mm~12mm。
10.可选地，所述热量排放单元包括第一吹气件、第二吹气件、第一通气管道、第二通气管道；所述第一通气管道包括依次连通的第一进气口、进气通道和第一出气口；所述第一进气口处设置所述第一吹气件，所述第一吹气件能够将外部空气通过所述第一进气口吹入所述进气通道内，所述第一出气口与所述中空腔室相连通；所述第二通气管道包括依次连通的第二进气口、出气通道和第二出气口；所述第二进气口与所述中空腔室相连通，所述第二进气口处设置所述第二吹气件，所述第二吹气件能够将所述中空腔室内的气体吹入所述出气通道内，所述第二出气口与外部相连通。
11.第二方面，一种增材制造机床滑枕，所述滑枕适用于增材制造机床，包括滑枕主体、打印喷头、传动模块和所述的用于打印喷头的温度平衡装置；所述滑枕主体具有矩形空间，所述打印喷头位于所述矩形空间的下方；所述传动模块设置于所述滑枕主体的外部一侧壁上，且所述传动模块能够带动所述滑枕主体相对于所述增材制造机床上下滑动；所述温度平衡装置设置于所述打印喷头与所述矩形空间之间，且所述打印喷头安装于所述热量收集单元的所述中空腔室内，所述热量排放单元的所述散热通道设置于所述矩形空间的上方。
12.可选地，所述滑枕主体包括第一侧板、与所述第一侧板相对设置的滑枕盖板、两个相对设置的第二侧板和第三侧板以及两个相对设置的顶板和底板；所述第二侧板和所述第三侧板分别与所述第一侧板侧边连接，所述顶板和所述底板分别与所述第一侧板侧边连接，且所述第一侧板、所述第二侧板、所述第三侧板、所述顶板和所述底板共同围合形成一侧具有敞口的所述矩形空间；所述滑枕盖板扣设于所述矩形空间的所述敞口处形成封闭结构，且所述滑枕盖板的两侧分别与所述第二侧板和所述第三侧板可拆卸连接。
13.可选地，还包括阻温材料层，所述阻温材料层分别铺设于所述矩形空间的内侧壁。
14.可选地，所述矩形空间的上方间隔设置有多个隔断筋板；所述隔断筋板均平行于所述底板设置，所述散热通道依次穿过所述隔断筋板；相邻的所述隔断筋板以及阻温材料层之间围合形成恒温空间。
15.可选地，还包括底部安装块、顶部安装块和导轨；
所述底部安装块一侧固定安装于所述第一侧板的侧壁上，且所述底部安装块的另一侧固定安装于所述打印喷头的底部；所述顶部安装块一侧与所述导轨一侧固定连接，所述导轨的另一侧与滑块相对滑动，所述滑块固定安装于所述打印喷头的顶部，所述顶部安装块的另一侧固定安装于所述第一侧板的侧壁上。
16.有益效果本发明的有益效果是：本发明的一种用于打印喷头的温度平衡装置及其增材制造机床滑枕，通过在滑枕和打印喷头之间设置有温度平衡装置。由于在温度平衡装置中设置热量收集单元，热量收集单元能够将打印喷头所产生的热量进行封存，然后通过热量排放单元的散热通道将热量排放传导至外部。相比较现有技术而言，本发明能够通过热量收集单元热量从中空腔室排出并通过热量排放单元将热量导出，避免滑枕的传动模块受到局部高温的影响出现热变形，确保了滑枕的内部各处温度的平衡，目的是为了提高打印喷头的打印精度，同时保证了增材制造机床所加工工件的结构一致性，进而提升了增材制造质量。
附图说明
17.图1为本发明的用于增材制造机床的滑枕的主视示意图；图2为本发明的用于增材制造机床的滑枕的后视示意图；图3为本发明的用于增材制造机床的滑枕的左视示意图；图4为图3沿d-d切开的纵向剖面示意图；图5为图3所圈出的“a”处的细节放大图。
18.附图标记说明1：滑枕主体；11：第一侧板；12：滑枕盖板；121：第一盖板；122：第二盖板；123：第三盖板；13：第二侧板；14：第三侧板；15：顶板；16：底板；2：打印喷头；3：传动模块；4：阻温材料层；5：隔断筋板；6：底部安装块；7：顶部安装块；8：导轨；100：热量收集单元；101：中空腔室；102：隔热组件；1021：隔热垫主体；1022：第一隔热侧垫；1023：第二隔热侧垫；1024：盖板隔热垫；200：热量排放单元；201：第一吹气件；202：第二吹气件；203：第一通气管道；204：第二通气管道。
具体实施方式
19.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”和“外”等方位名词以图1的定向为参照。参照图1中将第一侧板11所在的一侧定义为“前”，将第二侧板13
所在的一侧定义为“左”。
20.参照图1-5所示，本发明实施例提出的一种增材制造机床滑枕，滑枕适用于增材制造机床。
21.其中，增材制造机床滑枕包括滑枕主体1、打印喷头2、传动模块3和用于打印喷头的温度平衡装置。
22.滑枕主体1具有矩形空间，打印喷头2位于矩形空间的下方。
23.进一步地，滑枕主体1包括设置在前方的第一侧板11、与第一侧板11相对设置的，且设置在后方的滑枕盖板12、两个相对设置的，且分别位于左右两侧的第二侧板13和第三侧板14以及两个相对设置的，且分别位于上下两侧的顶板15和底板16。
24.第二侧板13和第三侧板14分别与第一侧板11左右两侧边焊接相连。顶板15和底板16分别与第一侧板11上下两侧边焊接相连。第一侧板11、第二侧板13、第三侧板14、顶板15和底板16共同围合形成一侧后方具有敞口的矩形空间。
25.进一步地，矩形空间的上方等间隔均匀设置有七个相互平行设置的隔断筋板5。
26.七个隔断筋板5均平行于顶板15和底板16设置。散热通道依次穿过隔断筋板5。
27.需要说明的是，最下方的隔断筋板5将矩形空间分成上下两部分。其中，上部分用于放置热量排放单元200，下部分用于放置热量收集单元100和打印喷头2。
28.进一步地，还包括阻温材料层4，阻温材料层4分别铺设于矩形空间的内侧壁。即在矩形空间的上下两部分的内侧壁均通铺阻温材料层4，目的是增强隔热效果，防止温度平衡室的热量通过靠近第一侧板11一侧传递至传动模块3处，进而能够更好地防止传动模块3变形。
29.相邻的隔断筋板5以及阻温材料层4之间围合形成恒温空间。具体地，阻温材料层4的厚度在3mm-5mm。
30.在本实施例中，每个单独的恒温空间内的温度趋近于相同，且相邻的恒温空间的温度差较小，进一步地确保了温度的平稳变化范围小等优点。而且，矩形空间上部分的七个隔断筋板5同时还起到了对保温材料层4加固的作用。
31.滑枕盖板12扣设于矩形空间的敞口处形成封闭结构，且滑枕盖板12的两侧分别与第二侧板13和第三侧板14可拆卸连接。
32.具体地，滑枕盖板12包括从下至上依次设置的第一盖板121、第二盖板122和第三盖板123。第一盖板121扣设于矩形空间的下方，通过拆卸第一盖板121对打印喷头2进行后期维护。第二盖板122扣设于矩形空间的中部，便于阻温材料层4以及隔热组件102的更换。第三盖板123扣设于矩形空间的上方，便于散热通道的更换以及后期维护。
33.传动模块3设置于滑枕主体1的外部一侧壁上，且传动模块3能够带动滑枕主体1相对于增材制造机床上下滑动。
34.具体地，传动模块3包括传动滑块和传动滑轨，传动滑块呈长条形竖直设置于滑枕主体1的第一侧壁11的左右两侧。传动滑轨设置于增材制造机床上，通过外部驱动机构使得传动滑块沿传动滑轨上下滑动，进而使得带有打印喷头2的滑枕主体1相对于增材制造机床的主体支架上下滑动以对工件进行加工。
35.温度平衡装置设置于打印喷头2与矩形空间之间，且打印喷头2安装于热量收集单元100的中空腔室101内，热量排放单元200的散热通道设置于矩形空间的上方。
36.其中，一种用于打印喷头的温度平衡装置，包括热量收集单元100和热量排放单元200。
37.热量收集单元100设置于靠近打印喷头2的一侧即矩形空间的下部分，且热量收集单元100具有中空腔室101，且中空腔室101能够容置打印喷头2所产生的热量并将热量封存。
38.进一步地，热量收集单元100包括隔热组件102。
39.隔热组件102能够沿打印喷头2的外部围合形成中空腔室101，隔热组件102能够形成存储热量的中空腔室101，并阻隔热量与滑枕之间的热量传递。
40.在本实施例中，通过采用隔热组件102，能够进一步地减少了打印喷头2处产生的高温热量对滑枕的传动模块3的传动滑块以及传动滑轨之间运动的影响，从而提高了滑枕的传动模块3的使用寿命。而且本实施例中的结构简单，重量轻，满足了打印喷头2在滑枕的带动下能够快速上下移动的需要，进而使得增材制造机床的通用性好。
41.进一步地，隔热组件102包括设置在前方的隔热垫主体1021以及两个相对隔热垫主体1021左右两侧设置的第一隔热侧垫1022和第二隔热侧垫1023。能够更好地进行热量的阻隔。具体地，隔热垫主体1021呈长方形结构件，第一隔热侧垫1022和第二隔热侧垫1023均成长方形结构件。隔热垫主体1021、第一隔热侧垫1022和第二隔热侧垫1023所围合形成的中空腔室的俯视截面呈半“凵”字形。
42.第一隔热侧垫1022和第二隔热侧垫1023分别与隔热垫主体1021进行侧边拼接。隔热组件102能够从打印喷头2靠近传动模块3的一侧分别设置有隔热垫主体1021、第一隔热侧垫1022和第二隔热侧垫1023三个方向对温度进行阻隔，以防止热量与传动模块3接触产生变形。
43.进一步地，隔热垫主体1021、第一隔热侧垫1022和第二隔热侧垫1023的厚度在10mm~12mm。隔热组件102的整体厚度均在阻温材料层4的3-4倍，由于隔热组件102位于热量产生区，其所在出热量的温度最高，因此需要较厚的隔热组件102来进行隔热的同时隔温组件102的第一隔热侧垫1022和第二隔热侧垫1023的均与阻温材料层4的侧壁相抵接，以使滑枕的空间利用率高，解决狭长空间下布局难问题。
44.进一步地，在滑枕盖板12的前侧壁依次设置有阻温材料层4以及盖板隔热垫1024。能够在滑枕盖板12一侧对热量进行更好地阻隔。
45.进一步地，在矩形空间的下部分同样等间距设置多个固定加强筋，且多个固定加强筋的作用是对阻温材料层4以及隔热组件102进行加固。
46.热量排放单元200设置于远离打印喷头2的一侧，热量排放单元200具有散热通道，散热通道与中空腔室101相连通形成温度平衡室。
47.热量排放单元200能够将热量从中空腔室101排出并通过散热通道送至外部，以使温度平衡室内的温度平衡。
48.进一步地，热量排放单元200包括第一吹气件201、第二吹气件202、第一通气管道203、第二通气管道204。
49.第一通气管道203包括依次连通的第一进气口、进气通道和第一出气口。
50.第一进气口处设置第一吹气件201，第一吹气件201能够将外部空气通过第一进气口吹入进气通道内，第一出气口与中空腔室101相连通。具体地，第一吹气件201可以是风
扇，且该风扇的能够朝向进气通道内吹气。
51.第二通气管道204包括依次连通的第二进气口、出气通道和第二出气口。
52.第二进气口与中空腔室101相连通，第二进气口处设置第二吹气件202，第二吹气件202能够将中空腔室101内的气体吹入出气通道内，第二出气口与外部相连通。进气通道和出气通道共同形成散热通道。具体地，第二吹气件202也可以是风扇，该风扇能够朝向出气通道内吹气。
53.需要说明的是，在第一通气管道203和第二通气管道204采用钢制管道，且第一通气管道203和第二通气管道204均等距离开设有过个通风孔，在热量排放单元200传输中空腔室内的空气时通过钢管上的通风孔不断与恒温空间进行热量交换，实现对流进而确保了滑枕内部的温度平衡。
54.进一步地，还包括底部安装块6、顶部安装块7和导轨8。底部安装块6一侧固定安装于第一侧板11的侧壁上，且底部安装块6的另一侧固定安装于打印喷头2的底部。
55.顶部安装块7一侧与导轨8一侧固定连接，导轨8的另一侧与滑块相对滑动，滑块固定安装于打印喷头2的顶部，顶部安装块7的另一侧固定安装于第一侧板11的侧壁上。
56.在本实施例中，相比较现有的直接将打印喷头2的上下两端通过螺栓固定安装在第一侧板11上而言，本实施例的打印喷头2通过底端的底部安装块6将打印喷头2固定连接在第一侧板11上。顶端与导轨8固定连接，然后通过导轨8和顶部安装块7相配合上下滑动实现打印喷头2的形变补偿。当打印喷头2工作时处于高温状态，打印喷头2自身受到热变形的影响会出现一定的形变，进而影响打印喷头2与滑枕主体1的相对位置，从而影响打印精度。本实施例中，打印喷头2的底端与滑枕主体11上的底部安装块6固定，保证打印喷头2与滑枕的相对位置固定。打印喷头2的顶端与滑块相连，与滑块配套的导轨8与顶部安装块7相连，通过滑块与导轨8的滑动连接增加了打印喷头2的自由度，从而抵消了打印喷头2的热变形，确保可打印喷头2的打印精度以及打印喷头所加工的工件材料的光洁度。
57.一种用于3d打印喷头的温度平衡方法，基于上述的用于3d打印喷头的温度平衡装置，温度平衡方法包括：热量收集单元100的中空腔室101能够将打印喷头2的热量进行存储，同时热量排放单元200能够将存储的热量通过散热通道排出，以使温度平衡室内的温度平衡。
58.具体地，当3d打印喷头2工作时，打印喷头2所产生的热量原来越多，热量便存储于隔热组件102的隔热垫主体1021、第一隔热侧垫1022和第二隔热侧垫1023所围合形成的中空腔室内，同时隔热垫主体1021、第一隔热侧垫1022和第二隔热侧垫1023的厚度较厚能够进一步地防止热量跑出传递至滑枕的传动模组3内影响打印精度。再通过热量排放单元200由第一通气管道203和第二通气管道204共同形成的散热通道将中空腔室内的热量排出。即通过第一吹气件201将外部空气依次通过第一进气口、进气通道和第一出口吹入中空腔室内，然后中空腔室内的热量被集中地从第二进气口、出气通道和第二出气口通过第二吹气件203吹出至外部完成温度的平衡。
59.本发明的一种用于打印喷头的温度平衡装置及其增材制造机床滑枕，通过在滑枕和打印喷头2之间设置有温度平衡装置。由于在温度平衡装置中设置热量收集单元100，热量收集单元100能够将打印喷头2所产生的热量进行封存，然后通过热量排放单元200的散热通道将热量排放传导至外部。相比较现有技术而言，本发明能够通过热量收集单元100和
热量排放单元200将热量从中空腔室101排出并通过热量排放单元200将热量导出，避免滑枕的传动模块3受到局部高温的影响出现热变形，确保了滑枕的内部各处温度的平衡，目的是为了提高打印喷头的打印精度，同时保证了增材制造机床所加工工件的结构一致性，进而提升了增材制造质量。
60.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
61.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
62.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征
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上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
63.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
64.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。