本發明涉及一種3D打印機，具體是噴嘴直徑實時可變的3D打印機噴頭。

背景技術：

3D打印技術出現在20世紀80年代，又被稱作“快速成型技術”。其最大的優點是無需機械加工或模具，就能直接從計算機設計出的圖形數據中生成任何物體，從而極大地縮短產品的研發周期，提高生產率和降低生產成本。因此被廣泛地應用在藝術界和工業界。3D打印技術，根據其成型方法的不同，可以分為立體光刻（SLA）、疊層實體制造（LOM）、選擇性激光燒結（SLS）、熔融沉積制造（Fused Deposition Modeling，FDM）等。其中FDM快速成型系統與其他系統最本質的區別在于其沒有使用激光系統，因此成本最低，也是目前最為廣泛應用的一種3D打印技術。FDM工藝一般是將固態的低熔點絲狀材料加熱到半熔融狀態，如PLA或ABS等。然后，將其擠出，按照物體每層所預定的軌跡，逐層制造，每制造一層工作臺下降一個層厚或打印噴頭上升一個層厚，如此反復最終構建出整個實體。

現有的基于FDM工藝的3D打印機的噴頭，其結構主要包括有進料喉管、設置于進料喉管外端部的鋁合金加熱塊、以及固定于鋁合金加熱塊上并與進料喉管輸料連通的噴嘴，其中，鋁合金加熱塊上設置有用于加熱的加熱單元。打印時，絲材從由送絲機構送至鋁合金加熱塊中受熱融化，然后從噴嘴流出。噴嘴的直徑決定了出絲的直徑，這就決定了打印的層片的最大厚度不可能大于噴嘴直徑。眾所周知，3D打印技術是通過分層的思想實現的，通常，層片厚度越厚，模型表面精度越差，但打印時間越短。層片厚度越薄，模型打印表面精度越高，到打印時間越長，同時，3D打印機噴頭運動的速度受材料溶解速度和噴嘴直徑的限制。目前，3D打印機的噴嘴直徑在0.1到0.5 mm之間，為避免噴嘴直徑太小堵頭，大多數打印機使用0.4 mm直徑的噴嘴。如果想打印更精細的模型，通常會選擇噴嘴直徑較小的，但這樣同時會增加打印時間和堵頭的風險。

在3D打印加工過程中，通常某些模型不需要完全使用統一的層厚，比如附圖1所示的啞鈴型，為兼顧加工時間和加工進度，在輪廓變化比較明顯的地方可以使用小尺寸噴嘴打印。而變化不明顯的，可以使用大尺寸噴嘴打印。這樣既可以提高模型質量又可以降低打印時間和成本。但是，傳統的3D打印機的噴嘴的更換需要將固定到合金加熱塊底部的噴嘴整體擰下來，在一個模型沒有打印完前，是無法更換另一個噴嘴的，而且更換過噴嘴還需要重新校正噴嘴和打印平臺間的距離。因此非常麻煩，效率非常低。因此有必要對此進行改進。

通過檢索：

（1）中國專利公開號CN105109041A公開了一種可換噴頭打印的3D 打印機，該技術方案完全改變了傳統的FDM工藝的3D打印機的噴頭結構，而且需要額外設置導軌進行傳動，這種結構無法適用于目前市場上非常普及的3D打印機。

（2）中國專利公開號CN105965898A公開了一種可旋轉切換的3D打印機噴頭，該技術方案的打印機噴頭的旋轉需要借助外力，如手動進行切換，其本質上與傳統的手工更換打印機噴嘴沒有太大不同，最為重要的，該技術方案無法實現實時噴嘴自動實時切換的功能。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，而提供一種噴嘴可在打印過程中實時切換，從而實現噴嘴直徑實時可變效果，從而可以匹配打印需要的噴嘴直徑實時可變的3D打印機噴頭。

為實現上述目的，本發明的技術方案是包括有進料喉管、設置于進料喉管外端部的加熱塊，加熱塊的下端面上設置噴嘴對接位，噴嘴對接位上設置有內端與進料喉管的進料內管相連通的加熱塊出料口，還包括有多個噴嘴，噴嘴上設置有依次進料連通的噴嘴進料口、噴嘴內孔和噴料出料口，且多個噴嘴的噴料出料口直徑不等設置，所述的加熱塊的下端面上開設行走軌槽，所述的多個噴嘴滑移設置于行走軌槽內，噴嘴對接位設置于行走軌槽的底壁上，多個噴嘴之間相互固定設置有驅動架，所述的加熱塊上還設置有驅動電機，所述的驅動電機與驅動架傳動連接并用于驅動多個噴嘴在行走軌槽中滑移并使得多個噴嘴在噴嘴對接位進行切換，且每個噴嘴在滑移切換至噴嘴對接位時噴嘴進料口與加熱塊出料口對接連通。

進一步設置是所述的行走軌槽為圓環形軌槽，所述的驅動電機的電機輸出軸與圓環形軌槽的中心軸線同軸，所述的驅動架包括有多個分別用于將每個噴嘴與電機輸出軸相固定聯動的傳動連桿。

進一步設置是所述的行走軌槽內側壁上對應噴嘴對接位的位置設置有用于鎖定噴嘴的定位機構，該定位機構包括有定位球，以及位于行走軌槽內側壁內的定位球轉動腔，以及連接于定位球轉動腔內端的彈簧孔，彈簧孔內設置有伸縮彈簧，定位球轉動位于定位球轉動腔內且其內端與伸縮彈簧彈性支撐連接，所述的行走軌槽內側壁上相對于定位球轉動腔的外開口處可拆卸固定蓋設有蓋板，所述的蓋板上設置有直徑小于定位球直徑的蓋板中心孔，所述的定位球的外端部外露凸起于蓋板中心孔的外端，每一個噴嘴的與所述定位球相對應的側壁上設置有與定位球的外端部嵌配定位的定位凹孔。通過本設置，使得噴嘴在切換到噴嘴對接位時能夠得到限位固定，如此，保障噴嘴固定的穩定性。

進一步設置是所述的定位球的外端部上設置有用于感應噴嘴是否到位的位置感應開關，且該位置感應開關輸出與噴嘴到位與否相對應的開關信號。通過本設置，該開關信號可以結合執行器去控制3D打印機的送絲機構運動，在噴嘴還沒切換到位時，停止送絲動作。

進一步設置是行走軌槽的開槽深度一致，每個噴嘴的縱向高度相等設置。通過本設置，在每次噴頭切換完畢后，無需重新進行無噴嘴位置校準，提高了加工效率。

進一步設置是所述的噴嘴設置有4個，其噴料出料口的直徑分別為0.1mm、0.2mm、0.3mm和0.4mm。

本發明的優點是可以實現打印過程中噴嘴直徑的實時可變切換，如此，一些對力學性能要求不高的產品，在打印外輪廓時可以使用小尺寸噴嘴，填充時使用大尺寸噴嘴，這樣即可以保證加工精度，又可以節省加工時間，而傳統3D打印機打印的最大層厚受噴嘴直徑限制，不能大幅度的提高打印時間。

下面結合說明書附圖和具體實施方式對本發明做進一步介紹。

附圖說明

圖1 啞鈴型工件基于不同口徑的噴嘴的3D打印尺寸分布圖；

圖2 本發明具體實施方式立體圖；

圖3 本發明具體實施方式仰視圖；

圖4 為圖3的A-A剖視圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行具體的描述，只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限定，該領域的技術工程師可根據上述發明的內容對本發明作出一些非本質的改進和調整。

如圖1-4所示的本發明的具體實施方式，包括有進料喉管1、設置于進料喉管外端部的加熱塊2，該加熱塊一般為鋁合金加熱塊，其內設置有加熱電阻元件，為本領域常規配件，加熱塊2的下端面上設置噴嘴對接位21，噴嘴對接位21上設置有內端與進料喉管1的進料內管11相連通的加熱塊出料口22，還包括有多個噴嘴3，噴嘴3上設置有依次進料連通的噴嘴進料口31、噴嘴內孔32和噴料出料口33，且多個噴嘴3的噴料出料口33直徑不等設置，所述的加熱塊2的下端面上開設行走軌槽23，所述的多個噴嘴3滑移設置于行走軌槽23內，噴嘴對接位21設置于行走軌槽23的底壁上，多個噴嘴3之間相互固定設置有驅動架4，所述的加熱塊2上還設置有驅動電機5，所述的驅動電機5與驅動架4傳動連接并用于驅動多個噴嘴3在行走軌槽中滑移并使得多個噴嘴3在噴嘴對接位21進行切換，且每個噴嘴3在滑移切換至噴嘴對接位21時噴嘴進料口31與加熱塊出料口22對接連通。

此外，作為具體地，本實施例所述的行走軌槽23為圓環形軌槽，所述的驅動電機5的電機輸出軸與圓環形軌槽的中心軸線同軸，所述的驅動架4包括有多個分別用于將每個噴嘴與電機輸出軸相固定聯動的傳動連桿41，另外，所述的行走軌槽23內側壁上對應噴嘴對接位21的位置設置有用于鎖定噴嘴的定位機構，該定位機構包括有定位球61，以及位于行走軌槽內側壁內的定位球轉動腔62，以及連接于定位球轉動腔內端的彈簧孔63，彈簧孔63內設置有伸縮彈簧64，定位球61轉動位于定位球轉動腔62內且其內端與伸縮彈簧64彈性支撐連接，所述的行走軌槽內側壁上相對于定位球轉動腔的外開口處可拆卸固定蓋設有蓋板65，所述的蓋板65上設置有直徑小于定位球直徑的蓋板中心孔651，所述的定位球61的外端部外露凸起于蓋板中心孔651的外端，每一個噴嘴3與所述定位球61相對應的側壁上設置有與定位球的外端部嵌配定位的定位凹孔34。

此外，作為優選地，本實施例所述的定位球61的外端部上設置有用于感應噴嘴是否到位的位置感應開關，且該位置感應開關輸出與噴嘴到位與否相對應的開關信號。該位置感應開關一般選擇為電容式觸摸感應開關。

此外，本實施例行走軌槽23的開槽深度一致，每個噴嘴3的縱向高度相等設置，所述的噴嘴3設置有4個，其噴料出料口的直徑分別為0.1mm、0.2mm、0.3mm和0.4mm。