一种熔丝沉积型3d打印丝材交叉剪切设备及操作方法
阅读说明：本技术 一种熔丝沉积型3d打印丝材交叉剪切设备及操作方法 (Fuse deposition type 3D printing wire material cross shearing equipment and operation method ) 是由 张秋菊 孙沂琳 焦露 陈威 于 2021-09-23 设计创作，主要内容包括：一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备及操作方法,一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备,包括顶板、底板和切丝机构,切丝机构安装于顶板和底板之间；顶板的上表面安装有电机,电机的末端输出轴穿过顶板后安装凸轮,顶板的底面一端中部位置设置有上导向槽,底板的上表面并与上导向槽对应的位置设置有下导向槽,下导向槽的槽根位置设置有复位凸台,所述上导向槽和下导向槽之间安装有销轴,销轴上安装有滚轮,滚轮与凸轮的基圈接触,位于滚轮下方的销轴上安装有上连杆和下连杆,上连杆的头部通过上铰链安装上刀片,下连杆的头部通过下铰链安装下刀片,上刀片和下刀片交错设置,上刀片和下刀片的刃口互相对应,工作可靠,性能优。(A fuse deposition type 3D printing wire cross shearing device and an operation method thereof are provided, the fuse deposition type 3D printing wire cross shearing device comprises a top plate, a bottom plate and a shredding mechanism, wherein the shredding mechanism is arranged between the top plate and the bottom plate; the upper surface of the top plate is provided with a motor, a cam is installed after a tail end output shaft of the motor penetrates through the top plate, an upper guide groove is formed in the middle position of one end of the bottom surface of the top plate, a lower guide groove is formed in the upper surface of the bottom plate and corresponds to the upper guide groove, a reset boss is arranged at the groove root position of the lower guide groove, a pin shaft is installed between the upper guide groove and the lower guide groove, a roller is installed on the pin shaft and contacts with a base ring of the cam, an upper connecting rod and a lower connecting rod are installed on the pin shaft located below the roller, the head of the upper connecting rod is provided with an upper blade through an upper hinge, the head of the lower connecting rod is provided with a lower blade through a lower hinge, the upper blade and the lower blade are arranged in a staggered mode, the cutting edges of the upper blade and the lower blade correspond to each other, the operation is reliable, and the performance is excellent.)
技术领域
本发明涉及剪切设备技术领域，尤其是一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备及操作方法。
背景技术
3D打印技术从初期的模具制造、工业设计等领域逐渐拓展到一些产品的直接制造，目前，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航空航天、牙科和医疗产业等众多领域均有所应用。
在航空航天等领域，由于对3D打印成型零件的强度具有较高要求，打印材料中需添加连续纤维或其他材料进行改性。
熔丝沉积型3D打印系统，丝材在高温喷头中融化，打印过程中需要填充材料，系统通过向喷头内输送丝材，熔融的丝材受到压力连续喷出，空行程过程中，无需填充材料，停止向喷头内输送丝材，喷头内熔融的丝材失去压力即可停留在喷头中；当丝材中添加有连续纤维或其他连续材料时，打印过程中，通过向高温喷头内输送丝材，连续纤维与树脂材料同时喷出，空行程过程中，需要保证喷头不能输出材料，因此，必须将连续纤维切断，即，喷头系统中需安装有丝材剪切装置。
现有技术中一般只打印单一材料的丝材，未考虑连续纤维的因素，因此，打印系统中不包含剪切装置。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备及操作方法，从而通过在3D打印系统中添加该装置，系统可完成对不同材质及尺寸丝材的剪切，解决熔丝沉积型3D打印系统丝材的切断问题，拓展了熔丝沉积型3D打印系统可适配的丝材种类，提升系统的稳定性，提高打印产品的质量与性能。
本发明所采用的技术方案如下：
一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备，包括顶板、底板和切丝机构，所述切丝机构安装于顶板和底板之间；
顶板的上表面安装有电机，所述电机的末端输出轴穿过顶板后安装凸轮，所述顶板的底面一端中部位置设置有上导向槽，所述底板的上表面并与上导向槽对应的位置设置有下导向槽，所述下导向槽的槽根位置设置有复位凸台，所述上导向槽和下导向槽之间安装有销轴，所述销轴上安装有滚轮，所述滚轮与凸轮的基圈接触，位于滚轮下方的销轴上安装有上连杆和下连杆，所述上连杆的头部通过上铰链安装上刀片，所述下连杆的头部通过下铰链安装下刀片，所述上刀片和下刀片交错设置，上刀片和下刀片的刃口互相对应。
其进一步技术方案在于：
所述销轴与复位凸台之间安装有弹力带，弹力带位于上连杆和下连杆的下方。
所述底板上设置有刀片定位凸台，所述上刀片和下刀片交错的位置套在刀片定位凸台上。
所述顶板上开有上丝材过孔，底板上开有下丝材过孔，所述上丝材过孔与下丝材过孔对应。
所述销轴的中部设置有凸环。
所述滚轮采用轴承制作。
所述顶板的底面设置有台阶，第一台阶面处为凸轮的安装位置，第二台阶面中部还开有凹槽。
所述顶板的底面与底板的顶面互相配合。
所述顶板和底板均呈长方体结构。
一种熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备及操作方法，包括如下操作步骤：
第一步：初始状态下，在弹力带的作用下，滚轮与凸轮的基圈接触，上刀片和下刀片处于张开状态；
第二步：3D打印丝材可穿过顶板的上丝材过孔与底板的下丝材过孔，进入喷头内部；
第三步：此时，上刀片和下刀片刃口与3D打印丝材对应；
第四步：电机转动，驱动凸轮转动，凸轮通过与滚轮的接触推动销轴发生移动，销轴沿上导向槽和下导向槽向远离丝材过孔方向移动，从而驱动上刀片和下刀片合拢，实现对丝材的剪切工作；
第五步：电机继续转动，上刀片和下刀片在弹力带、上连杆和下连杆的作用下完成复位工作；
第六步：等待下一次剪切工作。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，利用凸轮与连杆机构驱动两片刀片共同作用，完成对丝材的切割，可避免切割过程中丝材的偏移，保证丝材与丝材过孔的同轴度，保证剪切的可靠性。
本发明采用凸轮的设计，保证了电机具有一段稳定的加速过程，提高了剪丝的成功率，可实现对不同直径、材料、形状丝材的稳定、高质量切割，该设备具有结构简洁、紧凑，驱动控制易于实现的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的爆炸图。
图3为本发明的结构示意图(省略底板)。
图4为本发明顶板的安装示意图。
图5为本发明底板的安装示意图。
图6为本发明底板和切丝机构的结构示意图。
图7为本发明切丝结构的结构示意图。
其中：101、电机；102、凸轮；103、上丝材过孔；104、顶板；105、上导向槽；
201、底板；202、下导向槽；203、弹力带；204、复位凸台；205、刀片定位凸台；206、下丝材过孔；
301、滚轮；302、销轴；303、上连杆；304、上铰链；305、上刀片；306、下刀片；307、下铰链；308、下连杆。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图7所示，本实施例的熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备，包括顶板104、底板201和切丝机构，切丝机构安装于顶板104和底板201之间；
顶板104的上表面安装有电机101，电机101的末端输出轴穿过顶板104后安装凸轮102，顶板104的底面一端中部位置设置有上导向槽105，底板201的上表面并与上导向槽105对应的位置设置有下导向槽202，下导向槽202的槽根位置设置有复位凸台204，上导向槽105和下导向槽202之间安装有销轴302，销轴302上安装有滚轮301，滚轮301与凸轮102的基圈接触，位于滚轮301下方的销轴302上安装有上连杆303和下连杆308，上连杆303的头部通过上铰链304安装上刀片305，下连杆308的头部通过下铰链307安装下刀片306，上刀片305和下刀片306交错设置，上刀片305和下刀片306的刃口互相对应。
销轴302与复位凸台204之间安装有弹力带203，弹力带203位于上连杆303和下连杆308的下方。
底板201上设置有刀片定位凸台205，上刀片305和下刀片306交错的位置套在刀片定位凸台205上。
顶板104上开有上丝材过孔103，底板201上开有下丝材过孔206，上丝材过孔103与下丝材过孔206对应。
销轴302的中部设置有凸环。
滚轮301采用轴承制作。
顶板104的底面设置有台阶，第一台阶面处为凸轮102的安装位置，第二台阶面中部还开有凹槽。
顶板104的底面与底板201的顶面互相配合。
顶板104和底板201均呈长方体结构。
本实施例的熔丝沉积型3D打印丝材交叉剪切设备及操作方法，包括如下操作步骤：
第一步：初始状态下，在弹力带203的作用下，滚轮301与凸轮102的基圈接触，上刀片305和下刀片306处于张开状态；
第二步：3D打印丝材可穿过顶板104的上丝材过孔103与底板201的下丝材过孔206，进入喷头内部；
第三步：此时，上刀片305和下刀片306刃口与3D打印丝材对应；
第四步：电机101转动，驱动凸轮102转动，凸轮102通过与滚轮301的接触推动销轴302发生移动，销轴302沿上导向槽105和下导向槽202向远离丝材过孔方向移动，从而驱动上刀片305和下刀片306合拢，实现对丝材的剪切工作；
第五步：电机101继续转动，上刀片305和下刀片306在弹力带203、上连杆303和下连杆308的作用下完成复位工作；
第六步：等待下一次剪切工作。
本发明的具体结构和功能如下：
主要包括顶板104、底板201和切丝机构，切丝机构位于顶板104与底板201之间并与底板201配合安装，在凸轮102的驱动下，滚轮301与销轴302沿上导向槽105与下导向槽202的方向平移运动；上刀片305与下刀片306分别在上连杆303与下连杆308的驱动下进行合拢，完成对3D打印丝材的切割。
顶板104上表面安装有电机101，电机101的末端输出轴穿过顶板104，并安装有凸轮102，顶板104与底板201配合连接，顶板104与底板201之间安装有切丝机构，切丝机构包含上刀片305、下刀片306、下连杆308、销轴302以及滚轮301。
顶板104加工有上丝材过孔103，顶板104下表面加工有上导向槽105。
底板201表面加工有复位凸台204、刀片定位凸台205及下丝材过孔206，下丝材过孔206与上丝材过孔103同轴。
切丝机构包含滚轮301，滚轮301安装在销轴302的上端，销轴302下端连接上连杆303及下连杆308，上连杆303通过上铰链304与上刀片305配合连接，下连杆308通过下铰链307与下刀片306配合连接，上刀片305与下刀片306通过刀片定位凸台205连接在一起。
电机101带动凸轮102转动，凸轮102表面与滚轮301配合接触从而驱动销轴302沿导向槽向远离丝材过孔方向移动，进而驱动上刀片305与下刀片306合拢，实现对3D打印丝材的剪切，同时弹力带203被拉伸。
电机101带动凸轮102转动，凸轮102基圈与滚轮301配合接触，弹力带203拉力释放，从而拉动销轴302沿导向槽向丝材过孔轴线方向移动，在上连杆303与下连杆308的传动下，推动上刀片305与下刀片306分离，完成复位。
实际工作过程中：
常态下，在弹力带203的作用下，切丝机构的销轴302上端的滚轮301与凸轮102基圈接触，上、下两片刀片处于张开状态，3D打印丝材可穿过顶板104与底板201的丝材过孔，进入喷头内部；需要切丝时，电机101转动，驱动凸轮102转动，凸轮102通过与滚轮301接触推动销轴302沿导向槽向远离丝材过孔方向移动，从而驱动两片刀片合拢，实现对丝材的剪切，之后电机101继续转动，上、下两刀片在弹力带203及连杆机构的作用下完成复位。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
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