[发明专利]连续纤维增强复合材料3D打印的纤维丝剪断装置和方法

权利要求书

1.一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维丝剪断装置，包括打印头支架(1)及其上安装的步进电机模块(2)，打印头支架(1)和打印机连接；其特征在于：步进电机模块(2)给剪切单元(3)提供动力，剪切单元(3)位于步进电机模块(2)的下方，剪切单元(3)安装在滑块(4)上，滑块(4)在直线滑轨(5)上面滑动，直线滑轨(5)通过固定架(7)安装在打印头支架(1)上；剪切单元(3)下方设有打印头(6)，打印头(6)固定在打印头支架(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维丝剪断装置，其特征在于：所述的滑块(4)和直线滑轨(5)共有两对，分别安装在剪切单元(3)的左右两侧。

3.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维丝剪断装置，其特征在于：所述的步进电机模块(2)包括由步进电机(21)，步进电机(21)安装在电机安装板(22)上，电机安装板(22)连接在打印头支架(1)上，步进电机(21)电机轴和传动螺母(23)配合连接，传动螺母(23)连接在传动支架(24)上，传动支架(24)和剪切单元(3)连接。

4.根据权利要求3所述的一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维丝剪断装置，其特征在于：所述的步进电机(21)的电机轴为丝杠，传动螺母(23)与电机轴之间通过螺纹传递动力，将电机轴旋转运动转化成传动螺母(23)的直线运动。

5.根据权利要求3所述的一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维丝剪断装置，其特征在于：所述的剪切单元(3)包括气缸(32)，气缸(32)固定在剪切支架(31)上，剪切支架(31)和传动支架(24)连接；气缸(32)的活塞杆有螺纹孔，与U型支架(33)连接，U型支架(33)两端与左右两侧的剪切滑块(35)连接；剪切滑块(35)沿剪切滑轨(34)滑动，剪切滑轨(34)固定在剪切支架(31)上；剪切滑块(35)与连杆(36)上端通过固定轴(37)连接，连杆(36)能够绕固定轴(37)转动；连杆(36)另一端通过另一个固定轴(37)与弧形刀头(39)连接；弧形刀头(39)安装在壳体(38)上，壳体(38)固定在剪切支架(31)上。

6.根据权利要求5所述的一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维丝剪断装置，其特征在于：所述的固定轴(37)与弧形刀头(39)、剪切滑块(35)上面的安装孔采用过盈配合安装，与连杆(36)之间为间隙配合，实现连杆(36)绕固定轴(37)的转动。

7.根据权利要求5所述的一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维丝剪断装置，其特征在于：所述的壳体(38)内部设有滑道，弧形刀头(39)在壳体(38)的内部左右滑动，且壳体(38)为耐磨材料制作，并且在接触的位置添加润滑油。

8.根据权利要求5所述的一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维丝剪断装置，其特征在于：所述的连杆(36)和与之连接的剪切滑块(35)、弧形刀头(39)共同构成一套双滑块结构，将来自气缸(32)的纵向运动转化成横向运动，实现弧形刀头(39)的开合。

9.根据权利要求5所述的一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维丝剪断装置，其特征在于：所述的弧形刀头(39)由左弧形刀头(391)和右弧形刀头(392)组成，进行剪切时两个刀头对向运动，形成剪切力。

10.利用一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维丝剪断装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将打印头支架(1)上移；

2)启动步进电机(21)带动剪切单元(3)向下运动，打印头(6)中引出的纤维丝进入弧形刀头(39)中间；

3)电磁阀控制气缸(32)推动弧形刀头(39)闭合，剪断纤维丝；

4)纤维丝剪断后，电磁阀控制气缸(32)使弧形刀头(39)张开；

6)步进电机(21)带动剪切单元(3)向上运动复位，复位后的剪切单元(3)最低点高于打印头(6)最低点；

7)将打印头支架(1)下移，开始执行剩余的打印指令。