本发明属于3d打印设备，具体涉及微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机。
背景技术：
1、目前，常见的熔融沉积型3d打印机一般只有3个自由度属于2.5轴打印，对于具有复杂空间造型的构件，成型难度大、效率低；现有面向连续纤维复合材料3d打印的设备较少，且由于连续纤维无法切断而没有办法实现连续纤维打印路径的中断或跳转；同时，连续纤维复合材料3d打印技术中普遍存在纤维与树脂浸渍不充分的问题，导致材料浸渍不充分的原因主要包括：传统的加热块加热连续纤维增强复合材料的方式，具有加热速度较慢，且复合材料受热不均匀的缺陷；传统熔融堆积过程中，连续纤维与树脂材料缺乏有效混合措施。以上缺陷严重限制了3d打印技术生产效率的提升以及产品质量的改善。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，能够实现复杂形状连续纤维复合材料零件的快速高精度3d打印。
2、本发明所采用的技术方案是，微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，包括打印机框架，打印机框架的顶面连接有x轴运动机构，x轴运动机构连接有y轴运动机构，y轴运动机构连接有连接板，连接板的两侧板面分别连接有剪丝机构和打印头机构，剪丝机构设置于打印头机构的上方，打印机框架的侧面连接有z轴运动机构，z轴运动机构连接有摇篮机构，摇篮机构设置于打印头机构的下方。
3、本发明的特点还在于：
4、x轴运动机构包括分别连接于打印机框架顶面相对的两边上的运动导轨，两个运动导轨上均连接有第一滑块，y轴运动机构连接于两个第一滑块之间，打印机框架相对的两边同侧一端部均连接有第一电机，两个第一电机的输出轴均连接有第一同步轮，连接第一电机的打印机框架两边的另一端均通过惰轮架连接有第一惰轮，第一惰轮及第一同步轮与y轴运动机构通过同步带连接。
5、y轴运动机构包括两根互相平行设置的运动光杆，两根运动光杆连接于两个第一滑块之间，两根运动光杆之间连接有第二滑块，第二滑块的表面与连接板连接，两个第一滑块的表面连接有两个第二惰轮，第二滑块与第一惰轮、第一同步轮及第二惰轮之间通过同步带连接。
6、z轴运动机构包括两个导柱架，两个导柱架分别连接于打印机框架底部相对的两边，打印机框架连接运动导轨的两边侧面均连接有连板，相对的连板与导柱架之间连接有导柱，相对的连板与导柱架均通过轴承座连接有轴承，两个轴承之间连接有丝杠，两个丝杠之间连接有平台，导柱穿过平台，摇篮机构连接于平台的表面，平台的表面通过第一连接件连接有螺母座，螺母座上连接有螺母，螺母匹配套接于丝杠上，丝杠底部穿过轴承，丝杠穿过轴承的端部连接有第二同步轮，打印机框架底部一边通过第二连接件连接有第二电机，第二电机的输出轴通过皮带与两个第二同步轮连接。
7、打印头机构包括微波机构外壳，微波机构外壳外侧间隙配合有打印喷头框架，打印喷头框架的外壁通过喷头支架连接于连接板的一侧，微波机构外壳的内部顶面连接有黄铜导体，黄铜导体连接有微波耦合通道，微波耦合通道穿过微波机构外壳和打印喷头框架，所黄铜导体内安装有微波滤波器，微波机构外壳的底部连接有喷嘴过滤器，喷嘴过滤器的底部连接有黄铜喷嘴，喷嘴过滤器的内部开设有树脂加热腔，微波机构外壳的内部开设有纤维加热腔，纤维加热腔与树脂加热腔连通，树脂加热腔连接有喉管，喉管穿过微波机构外壳和打印喷头框架，打印喷头框架的底部连接有散热翅片，散热翅片靠近喷嘴滤波器设置，黄铜喷嘴设置于摇篮机构的上方。
8、喷头支架连接有支撑板，支撑板的板面中部通过紧固螺栓连接有超声振动旋耳，超声振动旋耳相对的两侧边均通过紧固螺母连接有超声振动体，超声振动体远离紧固螺母的端部连接有振动体支架，振动体支架通过紧固螺钉与支撑板连接，超声振动旋耳的中部连接有喷头外壳，喷头外壳设置于剪丝机构的下方，超声振动旋耳设置于打印喷头框架的上方。
9、剪丝机构包括直线舵机板，直线舵机板的板面通过螺栓连接有直线舵机，直线舵机板连接于连接板与喷头支架相对的一侧，直线舵机的一端连接有刀片，刀片靠近连接板设置，连接板的一侧连接有刀片挡板，刀片挡板设置于喷头外壳的上方，连接板的板面开设有通孔，通孔设置于刀片挡板与刀片的连线之间。
10、摇篮机构包括两个相对设置的侧板，两个侧板均与平台的表面连接，两个侧板之间连接有摇床，摇床的底部连接有c轴电机，c轴电机的输出端穿过摇床连接有打印平台，打印平台设置于黄铜喷嘴的下方，其中一个侧板连接有b轴电机，b轴电机的输出端穿过侧板连接有主动同步轮，侧板连接有从动同步轮，从动同步轮连接有连接轴，连接轴穿过侧板与摇床连接，从动同步轮通过连接带与主动同步轮连接。
11、打印机框架相对的两侧边均连接有收卷轮。
12、本发明的有益效果是：
13、本发明微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，超声辅助振动的引入可以促进纤维与熔融树脂的充分浸润，大大降低了复合材料的内部孔隙率及缺陷，从而使得复合材料制件的力学性能和成型效率得到改善；采用实时浸渍3d打印工艺，相对于预浸渍3d打印工艺，不需要提前准备预浸渍纤维，在保证了连续纤维复合材料质量的同时又减少了成本；剪丝机构可以在打印过程中将连续纤维剪断，实现连续纤维打印路径的中断或跳转，增强了零件的可设计性；相对于2.5轴打印，五轴打印可以成型空间构型复杂的复合材料构件，用微波加热替代加热块加热，材料加热更快更均匀，熔融温度控制更精确。
1.微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，其特征在于，包括打印机框架(1)，所述打印机框架(1)的顶面连接有x轴运动机构，所述x轴运动机构连接有y轴运动机构，所述y轴运动机构连接有连接板(7)，所述连接板(7)的两侧板面分别连接有剪丝机构(3)和打印头机构(2)，所述剪丝机构(3)设置于打印头机构(2)的上方，所述打印机框架(1)的侧面连接有z轴运动机构，所述z轴运动机构连接有摇篮机构(4)，所述摇篮机构(4)设置于打印头机构(2)的下方。
2.根据权利要求1所述的微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，其特征在于，所述x轴运动机构包括分别连接于打印机框架(1)顶面相对的两边上的运动导轨(114)，两个所述运动导轨(114)上均连接有第一滑块(115)，所述y轴运动机构连接于两个第一滑块(115)之间，所述打印机框架(1)相对的两边同侧一端部均连接有第一电机(111)，两个所述第一电机(111)的输出轴均连接有第一同步轮(118)，连接第一电机(111)的打印机框架(1)两边的另一端均通过惰轮架(112)连接有第一惰轮(113)，所述第一惰轮(113)及第一同步轮(118)与y轴运动机构通过同步带连接。
3.根据权利要求2所述的微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，其特征在于，所述y轴运动机构包括两根互相平行设置的运动光杆(116)，两根所述运动光杆(116)连接于两个第一滑块(115)之间，两根所述运动光杆(116)之间连接有第二滑块(117)，所述第二滑块(117)的表面与连接板(7)连接，两个所述第一滑块(115)的表面连接有两个第二惰轮(119)，所述第二滑块(117)与第一惰轮(113)、第一同步轮(118)及第二惰轮(119)之间通过同步带连接。
4.根据权利要求1所述的微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，其特征在于，所述z轴运动机构包括两个导柱架(127)，两个所述导柱架(127)分别连接于打印机框架(1)底部相对的两边，所述打印机框架(1)连接运动导轨(114)的两边侧面均连接有连板(121)，相对的连板(121)与导柱架(127)之间连接有导柱(122)，相对的连板(121)与导柱架(127)均通过轴承座(126)连接有轴承，两个轴承之间连接有丝杠(123)，两个所述丝杠(123)之间连接有平台(129)，所述导柱(122)穿过平台(129)，所述摇篮机构(4)连接于平台(129)的表面，所述平台(129)的表面通过第一连接件(128)连接有螺母座(125)，所述螺母座(125)上连接有螺母(124)，所述螺母(124)匹配套接于丝杠(123)上，所述丝杠(123)底部穿过轴承，所述丝杠(123)穿过轴承的端部连接有第二同步轮(1212)，所述打印机框架(1)底部一边通过第二连接件(1211)连接有第二电机(1210)，第二电机(1210)的输出轴通过皮带与两个第二同步轮(1212)连接。
5.根据权利要求1所述的微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，其特征在于，所述打印头机构(2)包括微波机构外壳(216)，所述微波机构外壳(216)外侧间隙配合有打印喷头框架，所述打印喷头框架的外壁通过喷头支架(210)连接于连接板(7)的一侧，所述微波机构外壳(216)的内部顶面连接有黄铜导体(211)，所述黄铜导体(211)连接有微波耦合通道(217)，所述微波耦合通道(217)穿过微波机构外壳(216)和打印喷头框架，所述黄铜导体(211)内安装有微波滤波器(212)，所述微波机构外壳(216)的底部连接有喷嘴过滤器(213)，所述喷嘴过滤器(213)的底部连接有黄铜喷嘴(219)，所述喷嘴过滤器(213)的内部开设有树脂加热腔(218)，所述微波机构外壳(216)的内部开设有纤维加热腔(215)，所述纤维加热腔(215)与树脂加热腔(218)连通，所述树脂加热腔(218)连接有喉管(6)，所述喉管(6)穿过微波机构外壳(216)和打印喷头框架，所述打印喷头框架的底部连接有散热翅片(214)，所述散热翅片(214)靠近喷嘴滤波器(213)设置，所述黄铜喷嘴(219)设置于摇篮机构(4)的上方。
6.根据权利要求5所述的微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，其特征在于，所述喷头支架(210)连接有支撑板(221)，所述支撑板(221)的板面中部通过紧固螺栓(227)连接有超声振动旋耳(222)，所述超声振动旋耳(222)相对的两侧边均通过紧固螺母(226)连接有超声振动体(223)，所述超声振动体(223)远离紧固螺母(226)的端部连接有振动体支架(224)，所述振动体支架(224)通过紧固螺钉(225)与支撑板(211)连接，所述超声振动旋耳(222)的中部连接有喷头外壳(228)，所述喷头外壳(228)设置于剪丝机构(3)的下方，所述超声振动旋耳(222)设置于打印喷头框架的上方。
7.根据权利要求6所述的微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，其特征在于，所述剪丝机构包括直线舵机板(34)，所述直线舵机板(34)的板面通过螺栓连接有直线舵机(31)，所述直线舵机板(34)连接于连接板(7)与喷头支架(210)相对的一侧，所述直线舵机(31)的一端连接有刀片(33)，所述刀片(33)靠近连接板(7)设置，所述连接板(7)的一侧连接有刀片挡板(32)，所述刀片挡板(32)设置于喷头外壳(228)的上方，所述连接板(7)的板面开设有通孔，所述通孔设置于刀片挡板(32)与刀片(33)的连线之间。
8.根据权利要求5所述的微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，其特征在于，所述摇篮机构(4)包括两个相对设置的侧板(412)，两个所述侧板(412)均与平台(129)的表面连接，两个所述侧板(412)之间连接有摇床(415)，所述摇床(415)的底部连接有c轴电机(422)，所述c轴电机(422)的输出端穿过摇床(415)连接有打印平台(421)，所述打印平台(421)设置于黄铜喷嘴(219)的下方，其中一个侧板(412)连接有b轴电机(411)，所述b轴电机(411)的输出端穿过侧板(412)连接有主动同步轮(413)，所述侧板(412)连接有从动同步轮(414)，所述从动同步轮(414)连接有连接轴，所述连接轴穿过侧板(412)与摇床(415)连接，所述从动同步轮(414)通过连接带与主动同步轮(413)连接。
9.根据权利要求1所述的微波超声集成辅助的连续纤维复合材料五轴3d打印机，其特征在于，所述打印机框架(1)相对的两侧边均连接有收卷轮(13)。
