一种多头增材制造装备
阅读说明：本技术 一种多头增材制造装备 (Multi-head additive manufacturing equipment ) 是由 路伟光 王碧青 张东翼 王海亮 乔宝石 于 2020-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种多头增材制造装备,该装备将多个3D打印机的喷头通过转接板安装在三坐标测量机垂直运动轴上,可以完成在有效工作行程范围内的运动及定位等动作,同时实现多个喷头3D打印的功能,且工作喷头数量可设置。其中三坐标测量机是一种基于几何量测量的高精度精密测量仪器,其三轴均采用气浮导轨方式,有效的规避了传统的直线导轨+滑块等导轨方式给运动平台带来的振动及摩擦,可以实现高精度运动。相对于目前大型3D打印机有效工作行程的规格来说,工作行程有明显的优势,打印精度、生产效率都大幅提高,可实现测量打印一体化,进一步拓宽了增材制造的应用范围。(The invention relates to multi-head additive manufacturing equipment, wherein nozzles of a plurality of 3D printers are arranged on a vertical movement shaft of a three-coordinate measuring machine through adapter plates, so that the actions of movement, positioning and the like in an effective working stroke range can be completed, the 3D printing function of the plurality of nozzles is realized, and the number of the working nozzles can be set. The three-coordinate measuring machine is a high-precision measuring instrument based on geometric quantity measurement, the three axes of the three-coordinate measuring machine all adopt an air-floating guide rail mode, vibration and friction caused by traditional guide rail modes such as a linear guide rail and a sliding block to a moving platform are effectively avoided, and high-precision movement can be realized. Compared with the specification of the effective working stroke of the existing large-scale 3D printer, the working stroke has obvious advantages, the printing precision and the production efficiency are greatly improved, the measurement and printing integration can be realized, and the application range of additive manufacturing is further widened.)
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种多头增材制造装备。
背景技术
3D打印技术是一种快速成型技术，它以数字模型为基础，将金属粉末、流体材质、塑料等各种类型的可粘合材料，通过计算机软件程序控制，使用逐层堆叠材料的方式来构建物体的立体成型技术，3D打印机是作为3D打印技术具体呈现的增材制造装备。
现有技术中，3D打印机存在以下缺点：一是效率不高，单个零部件打印时间长，无法满足大批量生产需求；二是精度不高，三轴尤其是垂直运动的Z轴定位精度一般不高于20μm，行程一般在100-1200mm左右；三是无法满足测量打印一体化需求，现有的3D打印机只能完成增材制造功能，需要更换设备进行测量，效率低下。
因此，发明人提供了一种多头增材制造装备，可以显著提高产量、精度，同时满足测量打印一体化的需求。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明实施例提供了一种多头增材制造装备，通过对三坐标测量机进行改装设计多头的安装板，有效解决现有增材制造装备存在的打印精度差、效率低和测量打印无法一体化的技术问题。
(2)技术方案
一种多头增材制造装备，包括：三坐标测量机、安装板、转接板、3D打印头，所述三坐标测量机的垂直运动轴通过所述转接板与所述安装板可拆卸连接；所述安装板上可拆卸固定一个以上所述3D打印头。
进一步地，还包括送料机构；所述安装板为平薄板，可以是圆板或者方板，所述安装板上开有一个以上送料孔，每个所述3D打印头安装在所述安装板的1个所述送料孔对应的下面表；所述送料机构通过所述送料孔将原料送至所述3D打印头内。
进一步地，所述3D打印头包括打印头和位于其上方的加热机构，所述加热机构为中空结构，所述打印头通过加热机构固定在安装板上。
进一步地，所述送料机构输送的打印原料为丝材，所述丝材的第一端固定在所述送料机构丝盘内，丝材的第二端依次穿过所述三坐标测量机的垂直运动轴内部，再穿过所述加热机构内部的中空结构、送料孔，再连接在打印头的头部。
进一步地，所述安装板的上表面与转接板之间设有多条肋板。
进一步地，所述3D打印头、加热机构、送料孔与丝材数量一致，组成整个多头增材制造装备的核心硬件。
进一步地，所述3D打印头均布在安装板的下表面。
进一步地，还包括微调机构，所述微调机构设置在安装板上，可以分组调节所述3D打印头位置。
进一步地，所述微调机构包括滑台和安装其上的手动丝杠，所述3D打印头通过滑台机构与所述转接板连接，可以根据要求手动调节其位置，更好地满足定制化打印需求。
进一步地，可根据工作需要设置不同3D打印头进行打印作业。
进一步地，所述安装板可以整体拆卸并更换为测量头，满足测量打印一体化的需求。
本发明基于3D打印机中FDM(熔融沉积成型工艺)进行描述，但本专利包括并不限于该种工艺。
本发明采用三坐标测量机进行驱动，三坐标测量机是基于坐标测量技术的一种高效率精密测量仪器，三轴均采用高精度闭环控制系统，精度可提高3-10倍。打印头数量可根据具体要求选择，由此可以实现多个零件同时打印作业。另外多头部件可整体拆卸，换装为测量头，满足测量打印一体化的需求。
综上，本发明通过将三坐标测量机引入增材制造装备中，通过将多个打印头集成在安装板上，并将安装板可拆卸与三坐标测量机的垂直运动轴相连接，实现了增材制造装备的高精度定位，可同时生产出多个部件，还具备了几何量测量和3D打印的功能。该增材制造装备可满足多个大型零部件、多个小型零部件的个性化打印作业等在高精度和大尺寸领域的工作要求，且可实现增材制造及几何量测量一体化功能，进一步拓宽了增材制造工作形式、应用范围和应用领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的多头增材制造装备的整机示意图；
图2是图1所示的多头增材制造装备的打印头部件俯视角度结构示意图；
图3是图1所示的多头增材制造装备的打印头部件平视角度结构示意图。
图中：1-3D打印头；2-送料孔；3-安装板；4-丝材；5-三坐标测量机的垂直运动轴；6-转接板；7-微调机构；8-肋板；9-三坐标测量机；10-打印头部件；11-打印头；12-加热机构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1是图1是本发明实施例的多头增材制造装备的整机示意图；图2是图1所示的多头增材制造装备的打印头部件俯视角度结构示意图；图3是图1所示的多头增材制造装备的打印头部件平视角度结构示意图。如图1-3所示，本发明基于3D打印机中FDM(熔融沉积成型工艺)进行描述，但本专利包括并不限于该种工艺。多头增材制造装备包括了三坐标测量机9、打印头部件10、送料机构。打印头部件10包括安装板3、转接板6、3D打印头1，所述三坐标测量机的垂直运动轴5通过所述转接板6与所述安装板3可拆卸连接；所述安装板3上可拆卸固定9所述3D打印头1。所述安装板3为平板型，上表面安装多个可支撑的肋板8，安装板3上开有9个送料孔2，每个3D打印头1对应安装在安装板3的1个送料孔2对应的下面表；所述3D打印头包括打印头11和位于其上方的加热机构12，所述加热机构12为中空结构。所述送料机构输送的打印原料为丝材4，所述丝材4的第一端固定在所述送料机构丝盘内，丝材4的第二端依次穿过所述三坐标测量机的垂直运动轴5内部，再穿过所述加热机构12内部的中空结构、送料孔2，再连接在打印头11的头部。
所述打印头11、加热机构12、送料孔2与丝材3的数量一致，组成整个多头增材制造装备的核心硬件；所述3D打印头1均布在安装板的下表面。
进一步地，还包括微调机构7，所述微调机构7设置在安装板3上，可以分组调节所述3D打印头1位置，所述微调机构7包括滑台和安装其上的手动丝杠，所述3D打印头通过滑台机构与所述转接板连接，可以根据要求手动调节其位置，更好地满足定制化打印需求。
进一步地，可根据工作需要设置不同3D打印头1进行打印作业。
进一步地，所述安装板3可以整体拆卸并更换为测量头，满足测量打印一体化的需求。
本发明采用三坐标测量机进行驱动，三坐标测量机是基于坐标测量技术的一种高效率精密测量仪器，三轴均采用高精度闭环控制系统，精度可提高3-10倍。打印头数量可根据具体要求选择，由此可以实现多个零件同时打印作业。另外多头部件可整体拆卸，换装为测量头，满足测量打印一体化的需求。
综上，本发明通过将三坐标测量机引入增材制造装备中，通过将多个打印头集成在安装板上，并将安装板可拆卸与三坐标测量机的垂直运动轴相连接，实现了增材制造装备的高精度定位，可同时生产出多个部件，还具备了几何量测量和3D打印的功能。该装置可满足需要采用增材制造方式多个大型零部件、多个小型零部件的个性化打印作业等在高精度和大尺寸领域的工作要求，且可实现增材制造及几何量测量一体化功能，进一步拓宽了增材制造工作形式、应用范围和应用领域。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。