一种3D增材打印头及增材加工设备的制作方法

一种3d增材打印头及增材加工设备
技术领域
1.本技术涉及增材制造领域，尤其是涉及一种3d增材打印头。本技术还涉及一种增材加工设备。


背景技术：

2.增材制造是一种基于数字3d模型将材料一层一层添加到工件上，形成设定的3d结构的制造方法。与传统制造相比，增材制造更易于在狭窄空间内制造高度复杂的几何结构，具有加工精度高、材料利用率高和制造效率更高的优点，在复杂构件的高精度、高效加工，尤其是航空航天构件的加工方面得到了越来越广泛的应用。
3.增材制造通常通过增材枪进行，增材枪通常安装在加工设备的运动臂上，并随着运动壁移动到工件的指定位置，向工件方向靠近，同时向增材枪中输送增材焊丝，当增材焊丝接近工件时，增材焊丝与工件之间在增材电源的作用下放电，将增材焊丝熔化在工件上，实现对工件的增材加工。在增材加工过程中，为了对工件的不同部位进行增材加工，增材焊枪需要向工件的不同部位移动和/或转动。
4.现有的增材加工设备，为了避免增材枪运动过程中增材电源线缆的缠绕，通常将增材电源线缆布置在设备移动壁的内部，而通常移动壁、增材枪及其配套装置的信号线缆通常布置在移动壁内，这就会导致增材电源线缆与信号线缆布置在一起。而在增材枪工作时，增材电源线缆中通常流通着高功率高频电流，在增材电源线缆的周边产生高强度电磁场，易于对信号线缆中传输的电信号产生干扰，影响增材制造的加工精度。


技术实现要素：

5.为了保证增材制造的加工精度，本技术提供一种3d增材打印头及增材加工设备。
6.本技术提供的3d增材打印头采用如下的技术方案：一种3d增材打印头，包括安装座、c轴运动室、c轴驱动机构、增材基座、a轴驱动机构、增材枪和热熔成像装置，所述c轴运动室安装在所述安装座上，且能够在所述c轴驱动机构驱动下相对于所述安装座作旋转运动，所述增材基座安装在所述c轴运动室上，且能够在所述a轴驱动机构的驱动下摆动，所述增材枪和热熔成像装置安装在所述增材基座上，以能够通过所述热熔成像装置监测所述增材枪的增材打印区域，所述增材枪包括增材电缆，所述安装座上设置有增材电源接口，所述增材电缆从所述c轴运动室的外部连接到所述增材电源接口。
7.通过采用上述技术方案，利用c轴运动室和c轴驱动机构的设置，能够带动增材枪相对于安装座形成c轴旋转运动，从而能够通过增材枪对工件的不同方向的侧面进行增材加工；在此基础上，利用增材基座和a轴驱动机构的设置，能够带动增材枪形成a轴摆动，从而能够通过增材枪以不同的角度对工件进行增材加工，再通过将3d增材打印头安装在通常的三维移动架上，形成对工件的五轴联动增材加工，提高增材加工的加工精度；利用设置在增材基座上的热熔成像装置，能够在增材加工的同时，对增材加工的品质进行实时监控，保
证增材加工的质量；利用增材电缆从c轴运动室的外部连接到安装座上增材电源接口的设置，能够减小增材电缆中高强度高频电流对c轴运动室内部控制电信号的干扰，保证增材加工的精度。
8.在一个具体的可实施方案中，所述安装座上设置有运动室配合管，所述c轴运动室上设置有c轴驱动块和c轴密封环，所述c轴驱动机构固定在所述安装座上，所述c轴驱动块设置在所述运动室配合管内，且与所述c轴驱动机构相连接，所述c轴密封环设置在所述c轴驱动块的周边，且能够形成与所述运动室配合管之间的密封，所述c轴驱动块的中部设置有与所述c轴运动室相连通的第一过线孔，所述第一过线孔连接到所述安装座与所述运动室配合管相对的一端。
9.通过采用上述技术方案，利用c轴驱动块能够方便地驱动c轴运动室的转动，利用设置在c轴驱动块上的第一过线孔，能够供设置在c轴运动室内的信号线缆通过，减小c轴运动室旋转对信号线缆的影响；利用设置在c轴驱动块周边的c轴密封环和设置在安装座上的运动室配合管，能够方便地形成c轴运动室与安装座之间的密封，防止增材加工过程中加工粉尘进入c轴运动室。
10.在一个具体的可实施方案中，所述c轴驱动机构包括c轴驱动电机和c轴减速机，所述c轴减速机固定在所述安装座上，所述c轴驱动电机固定在所述c轴减速机上，且与所述c轴减速机驱动连接，所述c轴驱动块固定在所述c轴减速机的输出端，所述c轴减速机上设置有过线通孔，所述过线通孔与所述第一过线孔相对设置且相互连通。
11.通过采用上述技术方案，利用与c轴驱动电机驱动连接的c轴减速机，能够增加c轴驱动电机的驱动力，提高对c轴运动室旋转运动的控制精度，利用设置在c轴减速机上与第一过线孔相对设置相互连通的过线通孔，能够在c轴运动室的旋转轴心位置引出信号线缆，减小旋转运动对信号线缆的影响。
12.在一个具体的可实施方案中，所述运动室配合管的内壁设置有台阶环，所述运动室配合管、台阶环、c轴密封环和c轴运动室之间设置有第一滑动密封圈，所述c轴密封环与c轴运动室之间设置有第一固定密封圈。
13.通过采用上述技术方案，利用设置在运动室配合管、台阶环、c轴密封环和c轴运动室之间的第一滑动密封圈，能够更好地保证c轴运动室旋转过程中c轴运动室与安装座之间的密封；利用设置在c轴密封环与c轴运动室之间的第一固定密封圈，能够提高c轴密封环与c轴运动室之间的密封度，方向增材加工粉尘通过c轴密封环与c轴运动室之间的间隙进入c轴运动室内。
14.在一个具体的可实施方案中，所述c轴运动室的侧方设置有增材座安装环，所述增材基座的一端设置有转动连接结构，所述转动连接结构的一端固定在所述增材基座上，另一端穿过所述增材座安装环与设置在所述c轴运动室内的所述a轴驱动机构相连接，所述转动连接结构的中部设置有连接在所述增材基座与所述c轴运动室的第二过线孔。
15.通过采用上述技术方案，利用设置在c轴运动室侧方的增材座安装环与设置在增材基座一端的转动连接结构之间的配合，能够使得增材基座能够在a轴驱动机构的驱动下在增材座安装环中转动，形成增材枪的a轴摆动；利用设置在转动连接结构中部的第二过线孔，能够供热熔成像装置的信号线缆通过，减小增材基座摆动对信号线缆的影响。
16.在一个具体的可实施方案中，所述a轴驱动机构包括a轴驱动电机和a轴减速机，所
述c轴运动室内设置有减速机安装架，所述a轴减速机固定在所述减速机安装架上，所述a轴驱动电机固定在所述a轴减速机上，且与所述a轴减速机驱动连接，所述转动连接结构包括第一连接座和第二连接座，所述第一连接座设置在所述c轴运动室内，且固定在所述a轴减速机的输出端，所述第二连接座穿过所述增材座安装环设置，且与所述第一连接座固定连接，所述增材基座与所述第二连接座固定连接，在所述第一连接座与所述第二连接座之间设置有第二固定密封圈，在所述增材座安装环与所述第二连接座之间设置有第二滑动密封圈。
17.通过采用上述技术方案，利用a轴减速机的设置，能够增加增材基座的摆动力，提高增材枪的定位精度；利用第一连接座和第二连接座相互固定连接的设置，能够在保证增材基座可靠摆动的同时，利用第二固定密封圈和第二滑动密封圈，保证c轴运动室侧壁的密封。
18.在一个具体的可实施方案中，所述增材电缆的端部设置有电缆连接头，所述安装座上设置有接口滑道，所述增材电源接口设置在所述接口滑道上，所述电缆连接头滑动安装在所述接口滑道中，且能够与所述增材电源接口相连接。
19.通过采用上述技术方案，利用电缆连接头在接口滑道中滑动的设置，能够在增材枪进行c轴旋转时，使得增材电缆连接到安装座的不同位置，防止旋转导致增材电缆的缠绕。
20.在一个具体的可实施方案中，所述增材电源接口包括间隔设置在所述接口滑道中的多个连接电极点，每个所述连接电极点设置有多个电极条，所述电极条中间部分的厚度小于端部的厚度，多个所述电极条分别设置在所述接口滑道的内外两侧，所述电缆连接头两侧的对应位置设置有电极槽，所述电极槽中设置有弹性电极片，当所述电缆连接头位于所述连接电极点处时，所述弹性电极片能够与所述电极条弹性接触，所述弹性电极片与所述增材电缆相连接。
21.通过采用上述技术方案，利用设置在连接电极点处的多个电极条，能够分别与电缆连接头中的多个弹性电极片相接触，从而减小每个弹性电极片与电极条之间流过的电流，提高安装座与增材电缆之间的通流能力；利用间隔设置在接口滑道中的多个连接电极点，有利于电缆连接头连接到任一个连接电极点处，延长弹性电极片与电极条稳定接触时间，减少弹性电极片与电极条之间滑动引起的电弧放电和磨损，提高电连接的可靠性；利用电极条中间部分的厚度小于端部的厚度的设置，能够通过弹性电极片的弹力形成电缆连接头保持在连接电极点处的趋势，有利于保持弹性电极片与电极条之间的静态连接，和电缆连接头离开一个连接电极点后迅速连接到邻近的连接电极点处。
22.在一个具体的可实施方案中，所述连接电极点处的所述接口滑道底部设置有第一磁铁，所述电缆连接头的顶部设置有第二磁铁，所述第一磁铁与所述第二磁铁的磁极相反。
23.通过采用上述技术方案，利用分别设置在接口滑道底部和电缆连接头顶部磁极相反的第一磁铁和第二磁铁，能够通过第一磁铁与第二磁铁之间的吸引力，提高电缆连接头在连接电极点处的位置稳定性，并有助于电缆连接头离开一个连接电极点后，迅速、可靠地连接到邻近的连接电极点。
24.本技术提供的增材加工设备，采用了任一种本技术所提供的3d增材打印头。
25.通过采用上述技术方案，利用本技术的3d增材打印头，能够丰富增材枪的动作灵
活性，减小增材电流对控制信号的干扰，并能够在增材作业过程中对增材质量进行监控，有利于提高增材加工设备的加工精度。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.利用c轴运动室相对于安装座旋转，以及增材基座相对于c轴运动室摆动的设置，使得安装在增材基座上的增材枪能够在安装座上作c轴旋转和a轴摆动，从而能够将安装座安装在三维移动结构上，形成增材枪的五轴联动动作，便于对不同形状的待加工工件的不同部位进行增材加工，提高增材加工的便利性和加工精度；2.利用设置在增材基座上的增材枪能够在增材加工的同时，以较好的视角同步对加工部位进行成像，保证工件的不同加工部位均能够清晰地成像，从而能够实时监控增材加工过程中形成的瑕疵，保证工件的增材加工质量；3.利用增材电缆设置在c轴运动室外部的设置，能够使得增材电缆与设置在c轴运动室内的信号线缆分离，减小增材电缆中通过的高频高功率电流产生的电磁场对信号线缆中通过的电信号的干扰，保证增材加工的可靠性和加工精度。
附图说明
27.图1为本技术的3d增材打印头一个实施例的示意图。
28.图2为本技术的3d增材打印头一个实施例的内部结构示意图。
29.图3为本技术的3d增材打印头一个实施例另一个视角示意图。
30.图4为本技术的3d增材打印头一个实施例中电缆连接头部分剖视图。
31.图5为本技术的3d增材打印头一个实施例中电缆连接头示意图。
32.图6为本技术的3d增材打印头一个实施例中电极条示意图。
33.图7为本技术的增材加工设备一个实施例中3d增材打印头部分示意图。
34.附图标记说明：1、安装座；11、增材电源接口；111、电极条；12、运动室配合管；121、台阶环；122、第一滑动密封圈；13、接口滑道；14、第一磁铁；2、c轴运动室；21、c轴驱动块；211、第一过线孔；22、c轴密封环；221、第一固定密封圈；23、增材座安装环；231、第二滑动密封圈；24、减速机安装架；3、c轴驱动机构；31、c轴驱动电机；32、c轴减速机；321、过线通孔；4、增材基座；41、第二过线孔；42、第一连接座；43、第二连接座；44、第二固定密封圈；5、a轴驱动机构；51、a轴驱动电机；52、a轴减速机；6、增材枪；61、增材电缆；62、电缆连接头；621、电极槽；622、弹性电极片；623、第二磁铁；7、热熔成像装置；8、吸尘罩；9、z向滑台。
具体实施方式
35.下面结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。
36.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，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技术中的具体含义。
37.在本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示
相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
38.本技术的3d增材打印头的一个实施例，如图1和图2所示，包括安装座1、c轴运动室2、c轴驱动机构3、增材基座4、a轴驱动机构5、增材枪6和热熔成像装置7。安装座1通常是一个圆形金属座，安装座1一方面能够作为本技术的3d增材打印头中其他结构单元的安装基座，另一方面也是本技术的3d增材打印头与外部结构进行安装连接的连接座。c轴运动室2是一个由金属外壳组合而成的中空腔室，c轴运动室2安装在安装座1上，并且能够相对于安装座1旋转。c轴驱动机构3可以是各种形式的旋转驱动机构，c轴驱动机构3设置在c轴运动室2与安装座1之间，在c轴驱动机构3的驱动下，c轴运动室2能够沿安装座1的轴向旋转，形成c轴旋转运动。
39.增材基座4安装在c轴运动室2的上，且能够在a轴驱动机构5的驱动下相对于c轴运动室2摆动。增材基座4可以沿c轴运动室2旋转轴的方向设置，通过增材基座4与c轴运动室2之间的转动连接形成增材基座4的摆动；增材基座4也可以沿垂直于c轴运动室2旋转轴的方向设置，通过增材基座4在c轴运动室2侧向的旋转形成增材基座4的摆动。
40.增材枪6和热熔成像装置7均安装在增材基座4上，增材枪6的工作端向远离安装座1的方向延伸，从而能够伸向待加工工件，对工件的表面进行增材打印加工。在增材枪6的工作端设置有吸尘罩8，吸尘罩8罩在增材枪6的工作端的周边，并通过连接在吸尘罩8上的吸尘管抽吸空气，将增材枪6增材打印产生的粉尘吸除。增材枪6能够随着增材基座4的摆动而摆动，形成增材枪6的a轴运动，同时，增材枪6还能够随着c轴运动室2的旋转而旋转，形成增材枪6的c轴运动。在实际使用中，还可以将本技术的3d增材打印头通过安装座1安装在增材加工设备的三维运动臂上，随作三维运动臂作x向、y向、z向运动，形成增材枪6的x轴、y轴、z轴运动，与本技术的3d增材打印头中增材枪6的a轴运动和c轴运动相结合，形成增材枪6的x轴、y轴、z轴、c轴和a轴的五轴联动，增加工件一次装夹的加工范围和加工精度。
41.热熔成像装置7的成像镜头正对增材枪6的工作端，从而能够对增材枪6在工件上的增材打印区域进行成像，成像信号通过信号线缆从增材基座4的内部进入c轴运动室2内，并经过安装座1和c轴驱动机构3穿出，传输到图像显示设备，在图像显示设备上还原成图像显示出来。由于工件上的增材打印区域的温度通常很高，无法通过肉眼来直接观察，通过热熔成像装置7能够将工件上的增材打印区域的图像清晰地显示出来，因而能够对增材情况及增材质量进行实时监测，及时发现增材打印质量问题，有利于及时进行调整控制和采取补救措施。
42.在增材枪6随着增材基座4运动，对工件的不同部位进行增材加工时，热熔成像装置7能够随着增材基座4与增材枪6同步运动，使得热熔成像装置7的成像镜头始终正对工件上的增材打印区域，形成对工件不同部位增材打印区域的实时监测。
43.增材枪6通过增材电缆61供电，增材枪6工作时，通过增材电缆61输入高频、大功率电源，电源通过从增材枪6工作端伸出的焊丝向工件的表面放电，放电产生的电弧将焊丝的端部熔化，附着在经电弧加热后的工件表面，形成对工件的增材打印。安装座1上设置有增材电源接口11，增材电缆61从c轴运动室2的外部连接到增材电源接口11，使得增材枪6所需的高频、高功率电源从c轴运动室2的外部通过，一方面与传输热熔成像装置7的成像信号等弱电信号的信号线缆保持较大的距离，另一方面从c轴运动室2的内部通过的弱电信号受到
c轴运动室2金属壳体的屏蔽保护，极大地减小了高频、高功率电源产生的电磁场对弱电信号的干扰，保证了成像信号、控制信号等弱电信号的稳定性，有利于保证增材制造的加工精度。
44.在本技术的3d增材打印头的一些实施例中，如图2所示，安装座1的一侧设置有运动室配合管12，运动室配合管12是一种由安装座1向c轴运动室2方向延伸的管状凸起。在c轴运动室2上与安装座1相连接的一端设置有c轴驱动块21和c轴密封环22，c轴驱动机构3固定在安装座1上，通常固定在安装座1上与c轴运动室2相对的一侧。
45.c轴驱动块21通常为圆形金属块，c轴驱动块21设置在运动室配合管12内，与c轴驱动机构3伸入运动室配合管12处的驱动轴相连接。c轴密封环22为一圆形金属环，c轴密封环22套设在c轴驱动块21的端部，并且能够在c轴密封环22与运动室配合管12之间形成密封。c轴密封环22和c轴驱动块21均固定在c轴运动室2端面的金属外壳上，并且能够在运动室配合管12内旋转。
46.在c轴驱动块21的中部设置有沿c轴驱动块21的转动轴方向开设有贯穿c轴驱动块21的第一过线孔211，第一过线孔211的一端与c轴运动室2相连通，另一端连接到安装座1与运动室配合管12相对的一端。
47.在本技术的3d增材打印头的一种优选实施例中，如图2所示，c轴驱动机构3包括c轴驱动电机31和c轴减速机32。c轴减速机32固定在安装座1上，c轴驱动电机31固定在c轴减速机32上。c轴驱动电机31可以是各种转速、旋转位置可控的电机，如各种步进电机、伺服电机。c轴驱动电机31的输出轴与c轴减速机32相连接，c轴减速机32的输出端与c轴驱动块21固定连接，c轴减速机32能够将c轴驱动电机31的旋转减速后传递给c轴驱动块21，驱动c轴驱动块21以相对较慢的转速旋转，从而带动c轴运动室2旋转。
48.c轴减速机32上设置有贯穿其输出轴的过线通孔321，c轴驱动块21与c轴减速机32的输出轴同轴设置，使得过线通孔321与第一过线孔211位置相对且相互连通。在c轴驱动机构3驱动c轴运动室2旋转时，过线通孔321和第一过线孔211均处于c轴运动室2的旋转轴上，因而c轴运动室2旋转时设置在过线通孔321和第一过线孔211内的信号线缆的位置变化较小，减小c轴运动室2的旋转对信号线缆的牵扯。
49.在本技术的3d增材打印头的一些实施例中，如图2所示，在运动室配合管12的内壁设置有向轴心方向径向延伸的台阶环121。台阶环121与运动室配合管12开口端的距离与c轴密封环22的高度相当，在由运动室配合管12的内壁、台阶环121、c轴密封环22的外侧壁和c轴运动室2的端部围成的空间内设置有第一滑动密封圈122。第一滑动密封圈122能够在c轴运动室2转动时，保持运动室配合管12与c轴运动室2之间的密封，防止增材加工形成的粉尘沿运动室配合管12与c轴运动室2之间的间隙进入c轴运动室2内。在c轴密封环22与c轴运动室2之间设置有第一固定密封圈221，在c轴密封环22和c轴运动室2相互连接的至少一个接触面上设置有密封槽，第一固定密封圈221设置在该密封槽中，保证c轴密封环22和c轴运动室2之间的可靠密封。
50.在本技术的3d增材打印头的一些实施例中，如图1和图2所示，c轴运动室2的主体偏离c轴运动室2相对于安装座1旋转的旋转轴设置，使得c轴运动室2的一侧偏离c轴运动室2的旋转轴，而另一侧接近c轴运动室2的旋转轴。在c轴运动室2接近c轴运动室2旋转轴的一侧设置有增材座安装环23，增材基座4的一端设置有转动连接结构，转动连接结构的一端固
定在增材基座4上，另一端穿过增材座安装环23与c轴运动室2转动连接。且增材基座4的转动轴与c轴运动室2旋转轴相互垂直。
51.a轴驱动机构5固定在c轴运动室2的内部，且与转动连接结构驱动连接，使得增材基座4能够在a轴驱动机构5的驱动下往复转动，形成增材基座4的a轴摆动。在转动连接结构的中部，通常是转动连接结构的轴心位置设置有第二过线孔41，第二过线孔41贯穿转动连接结构的两端，连通设置在增材基座4内部的空腔与c轴运动室2的内腔，热熔成像装置7的信号线缆穿过增材基座4的侧壁进入其内部的空腔，并穿过第二过线孔41进入c轴运动室2的内腔中。
52.在本技术的3d增材打印头的一种优选实施例中，如图2所示，a轴驱动机构5包括a轴驱动电机51和a轴减速机52。同样，a轴驱动电机51可以是各种转速、旋转位置可控的电机。在c轴运动室2内设置有减速机安装架24，a轴减速机52固定在减速机安装架24上，a轴驱动电机51固定在a轴减速机52上，并且与a轴减速机52驱动连接。a轴减速机52能够将a轴驱动电机51的转动减速后传递给转动连接结构，驱动转动连接结构转动。
53.转动连接结构包括相互连接的第一连接座42和第二连接座43，其中，第一连接座42设置在c轴运动室2内，与a轴减速机52的输出端固定连接，第二连接座43穿过增材座安装环23设置，且能够在增材座安装环23内转动。增材基座4与第二连接座43固定连接，以能够随着第二连接座43同步转动。
54.在第一连接座42与第二连接座43之间设置有第二固定密封圈44，形成第一连接座42与第二连接座43之间的可靠密封，在增材座安装环23与第二连接座43之间设置有第二滑动密封圈231，保证第二连接座43在增材座安装环23内转动时，第二连接座43与增材座安装环23之间的可靠密封，防止增材加工形成的粉尘沿第二连接座43与增材座安装环23之间的间隙进入c轴运动室2内。
55.在本技术的3d增材打印头的一些实施例中，如图3和图4所示，在安装座1上设置有接口滑道13，在增材电缆61的端部设置有电缆连接头62，电缆连接头62的形状与接口滑道13相适配，使得电缆连接头62能够安装在接口滑道13中，且能够在接口滑道13中滑动。增材电源接口11设置在接口滑道13上，使得电缆连接头62在接口滑道13中滑动时，增材电缆61能够与增材电源接口11保持连接，从而在c轴运动室2旋转时，通过电缆连接头62在接口滑道13中滑动，保持增材电缆61上的电源供应，同时能够避免增材电缆61与c轴运动室2相缠绕。
56.在本技术的3d增材打印头的一种优选实施例中，如图3和图4所示，在接口滑道13中间隔设置有多个连接电极点，形成增材电源接口11。通常，连接电极点设置有4-6个，4-6个连接电极点在接口滑道13中均匀设置。在每个连接电极点处设置有多个电极条111，并通过多个电极条111与电缆连接头62相连接，以减小通过每个电极条111传输的电流的大小。
57.电极条111由导电性较好的金属材料，如铜制成，在电极条111的表面还可以镀覆一层高导电材料镀层。如图5所示，电极条111通常设置为长条形，其中间部分的厚度小于端部的厚度，且两端设置有弧形斜面。每个连接电极点处的多个电极条111分别设置在接口滑道13的内外两侧，通常在接口滑道13的内外两侧相对设置。
58.如图6所示，在电缆连接头62两侧的对应位置设置有多个电极槽621，电极槽621的数量与每个连接电极点处的电极条111的数量相同。在每个电极槽621中设置有弹性电极片
622，弹性电极片622与增材电缆61中的电源线相连接。当电缆连接头62位于连接电极点处时，每个电极槽621中的弹性电极片622能够卡合在一个电极条111的两侧，通过弹性电极片622的弹性贴合在电极条111上，形成与电极条111之间的可靠接触，并使得弹性电极片622能够停留在电极条111的中部，使得电缆连接头62能够稳定在连接电极点位置。
59.通常，增材电缆61设置在弹性套管中，并且增材电缆61的长度稍长于增材枪6与安装座1之间的距离。当c轴运动室2旋转时，在转动角度不大的情况下，能够通过增材电缆61的弹性变形，使得电缆连接头62保持在原来连接的连接电极点处位置不变；在转动角度较大的时，随着增材电缆61对电缆连接头62牵引力的持续增加，带动弹性电极片622向电极条111的一侧移动，并从电极条111一侧厚度较大的端部脱出。弹性电极片622的弹力作用在电极条111端部的弧形斜面上，形成推动电缆连接头62向远离原连接电极点方向移动的推动力，该推动力与增材电缆61的牵引相叠加，使得电缆连接头62迅速向相邻的连接电极点移动，并连接到下一个连接电极点处，弹性电极片622也卡合在该连接电极点处的电极条111的中部，形成弹性电极片622与电极条111之间的可靠连接。这样，既能够形成增材电缆61与接口滑道13中不同连接电极点之间的可靠连接，防止增材电缆61与c轴运动室2的缠绕，又能够减少弹性电极片622与电极条111之间滑动，提高连接的可靠性，减少滑动时产生的放电电弧。
60.作为本技术的3d增材打印头的一种具体实施方式，如图4所示，在每个连接电极点处的接口滑道13底部嵌设有第一磁铁14，同时，在电缆连接头62的顶部嵌设有第二磁铁623。第一磁铁14和第二磁铁623均可以选用钕铁硼磁铁，第一磁铁14和第二磁铁623设置为，第一磁铁14和第二磁铁623相互邻近的一端的磁极相反。第一磁铁14与第二磁铁623通过磁力相互吸引，能够将电缆连接头62更好地维持在连接电极点处。当电缆连接头62离开原连接电极点，向相邻的连接电极点移动时，第一磁铁14与第二磁铁623之间的吸引力使得电缆连接头62能够顺利地连接到相邻连接电极点处。
61.本技术的增材加工设备的一个实施例，使用本技术任一实施例的3d增材打印头。如图7所示，3d增材打印头通过安装座1固定在增材加工设备的z向滑台9上，与吸尘罩8相连接的吸尘管道、与增材电源接口11相连接的电源电缆和与热熔成像装置7等部件相连接的信号线缆均从z向滑台9内部通过。z向滑台9能够在增材加工设备的横梁上作y向运动，并且能够随增材加工设备的横梁上作x向运动，使得增材枪6能够形成五轴联动。本实施例的增材加工设备具有所使用的相应实施例的3d增材打印头所具有的优点。
62.在本技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“具体实施例”、
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优选实施例”等的描述意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技术的至少一个实施例或示例中。在本技术中，对上述术语的示意性表述不一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
63.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种3d增材打印头，其特征在于：包括安装座（1）、c轴运动室（2）、c轴驱动机构（3）、增材基座（4）、a轴驱动机构（5）、增材枪（6）和热熔成像装置（7），所述c轴运动室（2）安装在所述安装座（1）上，且能够在所述c轴驱动机构（3）驱动下相对于所述安装座（1）作旋转运动，所述增材基座（4）安装在所述c轴运动室（2）上，且能够在所述a轴驱动机构（5）的驱动下摆动，所述增材枪（6）和热熔成像装置（7）安装在所述增材基座（4）上，以能够通过所述热熔成像装置（7）监测所述增材枪（6）的增材打印区域，所述增材枪（6）包括增材电缆（61），所述安装座（1）上设置有增材电源接口（11），所述增材电缆（61）从所述c轴运动室（2）的外部连接到所述增材电源接口（11）。2.根据权利要求1所述的3d增材打印头，其特征在于：所述安装座（1）上设置有运动室配合管（12），所述c轴运动室（2）上设置有c轴驱动块（21）和c轴密封环（22），所述c轴驱动机构（3）固定在所述安装座（1）上，所述c轴驱动块（21）设置在所述运动室配合管（12）内，且与所述c轴驱动机构（3）相连接，所述c轴密封环（22）设置在所述c轴驱动块（21）的周边，且能够形成与所述运动室配合管（12）之间的密封，所述c轴驱动块（21）的中部设置有与所述c轴运动室（2）相连通的第一过线孔（211），所述第一过线孔（211）连接到所述安装座（1）与所述运动室配合管（12）相对的一端。3.根据权利要求2所述的3d增材打印头，其特征在于：所述c轴驱动机构（3）包括c轴驱动电机（31）和c轴减速机（32），所述c轴减速机（32）固定在所述安装座（1）上，所述c轴驱动电机（31）固定在所述c轴减速机（32）上，且与所述c轴减速机（32）驱动连接，所述c轴驱动块（21）固定在所述c轴减速机（32）的输出端，所述c轴减速机（32）上设置有过线通孔（321），所述过线通孔（321）与所述第一过线孔（211）相对设置且相互连通。4.根据权利要求2所述的3d增材打印头，其特征在于：所述运动室配合管（12）的内壁设置有台阶环（121），所述运动室配合管（12）、台阶环（121）、c轴密封环（22）和c轴运动室（2）之间设置有第一滑动密封圈（122），所述c轴密封环（22）与c轴运动室（2）之间设置有第一固定密封圈（221）。5.根据权利要求1所述的3d增材打印头，其特征在于：所述c轴运动室（2）的侧方设置有增材座安装环（23），所述增材基座（4）的一端设置有转动连接结构，所述转动连接结构的一端固定在所述增材基座（4）上，另一端穿过所述增材座安装环（23）与设置在所述c轴运动室（2）内的所述a轴驱动机构（5）相连接，所述转动连接结构的中部设置有连接在所述增材基座（4）与所述c轴运动室（2）的第二过线孔（41）。6.根据权利要求5所述的3d增材打印头，其特征在于：所述a轴驱动机构（5）包括a轴驱动电机（51）和a轴减速机（52），所述c轴运动室（2）内设置有减速机安装架（24），所述a轴减速机（52）固定在所述减速机安装架（24）上，所述a轴驱动电机（51）固定在所述a轴减速机（52）上，且与所述a轴减速机（52）驱动连接，所述转动连接结构包括第一连接座（42）和第二连接座（43），所述第一连接座（42）设置在所述c轴运动室（2）内，且固定在所述a轴减速机（52）的输出端，所述第二连接座（43）穿过所述增材座安装环（23）设置，且与所述第一连接座（42）固定连接，所述增材基座（4）与所述第二连接座（43）固定连接，在所述第一连接座（42）与所述第二连接座（43）之间设置有第二固定密封圈（44），在所述增材座安装环（23）与所述第二连接座（43）之间设置有第二滑动密封圈（231）。7.根据权利要求1-6中任一项所述的3d增材打印头，其特征在于：所述增材电缆（61）的
端部设置有电缆连接头（62），所述安装座（1）上设置有接口滑道（13），所述增材电源接口（11）设置在所述接口滑道（13）上，所述电缆连接头（62）滑动安装在所述接口滑道（13）中，且能够与所述增材电源接口（11）相连接。8.根据权利要求7所述的3d增材打印头，其特征在于：所述增材电源接口（11）包括间隔设置在所述接口滑道（13）中的多个连接电极点，每个所述连接电极点设置有多个电极条（111），所述电极条（111）中间部分的厚度小于端部的厚度，多个所述电极条（111）分别设置在所述接口滑道（13）的内外两侧，所述电缆连接头（62）两侧的对应位置设置有电极槽（621），所述电极槽（621）中设置有弹性电极片（622），当所述电缆连接头（62）位于所述连接电极点处时，所述弹性电极片（622）能够与所述电极条（111）弹性接触，所述弹性电极片（622）与所述增材电缆（61）相连接。9.根据权利要求8所述的3d增材打印头，其特征在于：所述连接电极点处的所述接口滑道（13）底部设置有第一磁铁（14），所述电缆连接头（62）的顶部设置有第二磁铁（623），所述第一磁铁（14）与所述第二磁铁（623）相邻端的磁极相反。10.一种增材加工设备，其特征在于：包括根据权利要求1-9中任一项所述的3d增材打印头。

技术总结
本申请涉及一种3D增材打印头及增材加工设备，其涉及增材制造领域，3D增材打印头包括安装座、C轴运动室、C轴驱动机构、增材基座、A轴驱动机构、增材枪和热熔成像装置，C轴运动室安装在所述安装座上，且能够在C轴驱动机构驱动下相对于安装座旋转，增材基座安装在C轴运动室上，且能够在A轴驱动机构的驱动下摆动，增材枪和热熔成像装置安装在增材基座上，以能够监测增材枪的增材打印区域，增材枪的增材电缆从C轴运动室的外部连接到增材电源接口，能够保证增材制造的精度。本申请还公开了一种使用本申请3D增材打印头的增材加工设备。申请3D增材打印头的增材加工设备。申请3D增材打印头的增材加工设备。


技术研发人员：蔡晶 仇启龙 冯学胜 王超 王数
受保护的技术使用者：南京宁庆数控机床制造有限公司
技术研发日：2023.08.04
技术公布日：2023/10/5