本發(fā)明涉及快速成型設備領(lǐng)域，特別是一種精確度高的雙動力3D打印機、打印方法及該機器的安裝方法。

背景技術(shù)：

3D打印機作為一種快速成型技術(shù)，在長期的使用過程中，使用范圍廣泛，也有著諸多的改進方案。

比如，有些對噴頭的改進，使材質(zhì)融合的效果更好，提高成型效果；有些對噴頭所在的支架進行改進，使噴頭的工作載體更加穩(wěn)定，降低廢品率；或者，對打印材料提出改進，使其軟硬、粘合度更容易定型。

有相關(guān)技術(shù)人員提出利用帶同步帶動噴頭在XY方向坐標的方法，具體方法參見中國專利文件中，公布號為CN105216322A，名為一種3D打印機的XY軸聯(lián)動裝置及聯(lián)動方法的專利技術(shù)，公開了一種雙電機同時驅(qū)動同一根繞成H型的同步帶，以實現(xiàn)XY的聯(lián)動。

但是，現(xiàn)有技術(shù)仍舊存在如下缺點：1.成品表面加工精度低；2.重量大，裝配精度高，成本高；3.長時間使用后容易變形。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中加工精度低、成本高、易變形的問題。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，成品加工程度低主要表現(xiàn)在光潔度誤差和形狀誤差上，其中光潔度誤差主要表現(xiàn)層與層間存在有棱紋，影響表面光潔度；其中形狀誤差主要表現(xiàn)在 型的同步帶在運轉(zhuǎn)過程中張力不均衡，容易發(fā)生影響噴頭的位移，從而影響形狀的精確程度，比如將圓形打成橢圓形。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的具體方案是：

設計一種精確度高的雙動力3D打印機，包括龍門型支架，所述龍門型支架包括兩側(cè)立柱和與立柱間存在滑動副連接的橫梁，所述打印機還包括處于所述立柱下方的打印臺、滑動安裝在所述橫梁上的噴頭和為噴頭提供原料的進料裝置，所述打印臺下方安裝有控制打印臺在Y方向移動的Y向驅(qū)動裝置，所述龍門型支架上安裝有帶動噴頭在X軸和Z軸方向移動的雙向移動裝置；

所述雙向移動裝置包括同步帶輪、繞經(jīng)同步帶輪形成“”形閉環(huán)連接的同步帶、和處于兩側(cè)立柱底部的步進電機，所述電機的輸出軸與所述同步帶輪相配合。

優(yōu)選的，所述Y向驅(qū)動裝置包括安裝在打印臺下方的底部驅(qū)動電機和其帶動的同步帶輪，同步帶繞經(jīng)所述同步帶輪，以連接并帶動打印臺在Y方向移動。

同步帶與步進電機輸出軸配合的一側(cè)設有齒條，以與步進電機的輸出軸形成齒輪齒條傳動。

所述噴頭安裝在噴頭支架上，該噴頭支架的兩端與所述同步帶相連接，所述噴頭支架上安裝有與橫梁相配合的滾輪。

所述噴頭支架一側(cè)設有一個偏心輪，另一側(cè)設有兩個位于同一平面的滾輪。

所述噴頭支架和滑座均由亞克力板制成，所述噴頭支架中亞克力板的厚度為6mm，所述滑座中亞克力板的厚度為3～5mm。所述滑動副連接包括亞克力支撐板，在所述亞克力支撐板上安裝的三個滾輪，且滾輪由POM塑料注塑而成。

優(yōu)選的，所述立柱和橫梁包括呈長方體型中空的單元構(gòu)件和四個軌道構(gòu)件，軌道構(gòu)件由柄部和呈直角的傘蓋部一體組成且軌道構(gòu)件的橫截面呈傘狀，軌道構(gòu)件的柄部與單元構(gòu)件高度方向上的四條楞邊一體連接，且柄部沿單元構(gòu)件橫截面的對角線方向設置，相鄰兩個軌道構(gòu)件與單元構(gòu)件的側(cè)面組成一個凹槽，軌道構(gòu)件的傘蓋部底面為與柄部平行的斜面，相鄰兩軌道構(gòu)件的傘蓋部底面組成軌道；所述滾輪的輪面兩側(cè)為與軌道配合的斜切面。

優(yōu)選的，單元構(gòu)件為中空柱，所述軌道構(gòu)件的傘蓋部與柄部連接處設有圓柱型空腔。

一種使用精確度高的雙動力3D打印機的打印方法，其步驟如下：

（1）建模并確定噴頭的行進軌跡：利用建模軟件對所打印零件進行繪圖建模，輸入模擬系統(tǒng)；

（2）根據(jù)行進軌跡確定各電機的運動速度和運動方式：根據(jù)步驟（1）中模擬系統(tǒng)的輸出，確定個電機的運動速度和轉(zhuǎn)向，當噴頭X方向行進時，立柱底部各電機同向轉(zhuǎn)動，當噴頭Z方向行進時，立柱底部各電機反向差速轉(zhuǎn)動，以帶動立柱相對于打印臺的升降，當噴頭Y方向行進時，底部電機以相應的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動，各方向的行進過程相獨立；

（3）啟動各電機，開始逐層打印。

一種精確度高的雙動力3D打印機的安裝方法，具體步驟如下，

（1）組裝連接件：分別組裝支座和滑座，支座處于橫梁上，滑座處于橫梁（5）兩端；

（2）套裝：將橫梁套裝在兩側(cè)立柱內(nèi)后，傳送帶繞經(jīng)各傳動輪后固定，形成“”形閉環(huán)連接。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）由于3D加工的流程是逐層打印，然后每層打印完畢后Z方向提升，進行高一層的打印，該結(jié)構(gòu)利用H-BOT的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了用同步帶控制XZ向的移動，也就是說X、Y軸由不同的傳動機構(gòu)帶動，X、Z不同時進給，也不發(fā)生干涉，從而避免了同步帶松緊不一導致的加工精度損失，由于重力的作用使得同步帶始終處于張緊狀態(tài)，影響壽命；

（2）不同于現(xiàn)有技術(shù)中傳動機構(gòu)包括導向軌，導向軌端部加裝框架固定，本發(fā)明中的導向軌本身為型材，起到了框架的作用同時電機也與框架一體，進一步降低了整機的重量，同時不影響其工作的穩(wěn)定性；

（3）現(xiàn)有技術(shù)中XY軸聯(lián)動的橫向平面結(jié)構(gòu)，主要傳動結(jié)構(gòu)都需要底部有支撐，否則在長期工作中會產(chǎn)生變形，本發(fā)明中主要零部件都分布在縱向的平面上，可以減少部分支撐零件，有適當?shù)膽铱?，在降低整機重量的同時不影響運行的穩(wěn)定性，另外涉及坐標定位的傳動電機都在底座上更提高了機體的穩(wěn)定性；

（4）本發(fā)明中各個零部件型號統(tǒng)一，互換性高，在組裝和后期維護中，可以實現(xiàn)模塊化管理，空間利用率高，安裝速度也更快；

（5）本發(fā)明中滾輪采用POM材質(zhì)，本身具有自潤滑作用，在工作過程中無需加注潤滑油，所以無需安裝潤滑系統(tǒng)，從而降低了整機的重量，注塑輪，成本低，結(jié)合其他零部件，相對于現(xiàn)有技術(shù)，整體成本降低40%以上；

（6）同步帶繞經(jīng)的同步帶輪的軸承采用雙軸承合并安裝的方式，結(jié)構(gòu)簡單，固定穩(wěn)定；

（7）相對于現(xiàn)有技術(shù)采用光軸、表面光滑的同步帶，本發(fā)明中，采用的傳動輪和同步帶有配合的齒形，齒形傳動力矩，精細程度高，皮帶在控制Z軸傳動的過程中無需向現(xiàn)有技術(shù)一樣調(diào)整同心度，打印的速度快；

（8）橫梁與滑軌間通過三個滾輪固定，通過三角形不易變形的穩(wěn)定性原理，有效的防止的皮帶輪打滑現(xiàn)象的發(fā)生；

（9）立柱上設有掛鉤，可懸掛固定原料帶，結(jié)構(gòu)緊湊。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝配圖的軸測方向示意圖；

圖2是本發(fā)明拆去進料裝置和顯示屏后的軸測方向示意圖；

圖3是圖2所示結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖4是圖2所示結(jié)構(gòu)的左視圖；

圖5是圖2所示結(jié)構(gòu)的右視圖；

圖6是圖2所示結(jié)構(gòu)的后視圖；

圖7是圖2所示結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖8是本發(fā)明中噴頭及噴頭支架的軸測方向示意圖；

圖9是圖8所示結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖10是圖8所示結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖11是本發(fā)明橫梁及兩側(cè)滑臺的軸測方向示意圖；

圖12是圖11所示結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖13是圖12中的A向剖面圖；

圖14是本發(fā)明圖11所示結(jié)構(gòu)的左視圖；

圖15是本發(fā)明中偏心輪的軸測方向示意圖；

圖16是本發(fā)明傳送帶部分結(jié)構(gòu)的軸測方向示意圖；

圖17是本發(fā)明傳送帶部分結(jié)構(gòu)的另一軸測方向示意圖；

圖18是圖16結(jié)構(gòu)中傳送帶部分結(jié)構(gòu)的主視方向示意圖；

圖19是圖16結(jié)構(gòu)中傳送帶部分結(jié)構(gòu)的仰視方向示意圖；

圖中各部件名稱：1.進料裝置；2.支撐梁；3.顯示屏；4.底部驅(qū)動電機；5.橫梁；6.噴頭支架；7.滑座；8.位于左側(cè)立柱下的雙向電機；9.位于右側(cè)立柱下的雙向電機；10.打印臺；21.立柱；41.Y向移動裝置的滑軌；71.亞克力支撐板；72.同步帶；73.同步帶繞經(jīng)的軸承；74.滾輪；75.左上方固定臺；76.右上方固定臺；61.排風扇；62.噴頭；63.噴頭支架上的亞克力板；64.噴頭支架上的滾輪；65.偏心輪。

為視圖表達清晰，圖1-14中，相關(guān)位置拆去傳送帶，圖11中拆去部分亞克力板，圖16-19中，拆去部分亞克力板。

具體實施方式

實施例1：一種精確度高的雙動力3D打印機，參見圖1至圖15，包括龍門型支架，龍門型支架包括兩側(cè)立柱21和與立柱21間存在滑動副連接的橫梁5，打印機還包括處于立柱21下方的打印臺10、滑動安裝在橫梁5上的噴頭和為噴頭提供原料的進料裝置1，打印臺10下方安裝有控制打印臺10在Y方向移動的Y向驅(qū)動裝置，龍門型支架上安裝有帶動噴頭在X軸和Z軸方向移動的雙向移動裝置；

雙向移動裝置包括同步帶輪、繞經(jīng)同步帶輪形成“”形閉環(huán)連接的同步帶72、和處于兩側(cè)立柱21底部的步進電機，電機的輸出軸與同步帶輪相配合。本實施例中還包括起支撐作用的支撐梁2。

Y向驅(qū)動裝置包括安裝在打印臺10下方的底部驅(qū)動電機4和其帶動的同步帶輪，同步帶繞經(jīng)同步帶輪，以連接并帶動打印臺10在Y方向移動。

工作過程中，每層打印完畢后Z方向提升，進行高一層的打印，該結(jié)構(gòu)利用H-BOT的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了用同步帶控制XZ向的移動，也就是說X、Y軸由不同的傳動機構(gòu)帶動，X、Z不同時進給，也不發(fā)生干涉，特別是，同步帶的內(nèi)表面設有齒形，本實施例中，同步帶和步進電機間設有齒形配合，一方面?zhèn)鬟f力矩，另一方面，提高傳動精度。

噴頭安裝在噴頭支架6上，該噴頭支架6的兩端與同步帶72相連接，噴頭支架6上安裝有與橫梁5相配合的滾輪74。

噴頭支架6一側(cè)設有一個偏心輪65，另一側(cè)設有兩個位于同一平面的滾輪74。偏心輪65的作用在于，使用過一定時間后，可以對其進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)以調(diào)整噴頭支架的位置。

噴頭支架6和滑座7均由亞克力板制成，噴頭支架6中亞克力板的厚度為6mm，滑座7中亞克力板的厚度為4mm。

滑動副連接包括亞克力支撐板71，在亞克力支撐板71上安裝的三個滾輪74，且滾輪74由POM塑料注塑而成。

本實施例中，同步帶所繞經(jīng)的同步帶輪，多由兩個軸承拼裝而成，一方面裝配要求低，另一方面，傳動效果好，同時，各個零件間的互換性高。

立柱21和橫梁5包括呈長方體型中空的單元構(gòu)件和四個軌道構(gòu)件，軌道構(gòu)件由柄部和呈直角的傘蓋部一體組成且軌道構(gòu)件的橫截面呈傘狀，軌道構(gòu)件的柄部與單元構(gòu)件高度方向上的四條楞邊一體連接，且柄部沿單元構(gòu)件橫截面的對角線方向設置，相鄰兩個軌道構(gòu)件與單元構(gòu)件的側(cè)面組成一個凹槽，軌道構(gòu)件的傘蓋部底面為與柄部平行的斜面，相鄰兩軌道構(gòu)件的傘蓋部底面組成軌道；滾輪74的輪面兩側(cè)為與軌道配合的斜切面。

單元構(gòu)件為中空柱，軌道構(gòu)件的傘蓋部與柄部連接處設有圓柱型空腔。該結(jié)構(gòu)進一步降低了整體的重量，模塊化的設計，便于更換與組裝。

同步帶與步進電機輸出軸配合的一側(cè)設有齒條，以與步進電機的輸出軸形成齒輪齒條傳動。

通過本實施例中各項特征的組合，提供了一種，質(zhì)量輕、便于安裝、便于后期的維修與更換，同時，在使用過程中傳動精度高、打印精度高、使用壽命長的3D打印機。

根據(jù)本實施例完成的一種使用精確度高的雙動力3D打印機的打印方法，其步驟如下：

（1）建模并確定噴頭的行進軌跡：利用建模軟件對所打印零件進行繪圖建模，輸入模擬系統(tǒng)；

（2）根據(jù)行進軌跡確定各電機的運動速度和運動方式：根據(jù)步驟（1）中模擬系統(tǒng)的輸出，確定個電機的運動速度和轉(zhuǎn)向，當噴頭X方向行進時，立柱21底部各電機同向轉(zhuǎn)動，當噴頭Z方向行進時，立柱21底部各電機反向差速轉(zhuǎn)動，以帶動立柱21相對于打印臺10的升降，當噴頭Y方向行進時，底部電機4以相應的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動，各方向的行進過程相獨立；

（3）啟動各電機，開始打印。

根據(jù)本實施例完成的一種精確度高的雙動力3D打印機的安裝方法，具體步驟如下，

（1）組裝連接件：分別組裝支座和滑座7，支座處于橫梁5上，滑座7處于橫梁5兩端；

（2）套裝：將橫梁5套裝在兩側(cè)立柱21內(nèi)后，傳送帶72繞經(jīng)各傳動輪后固定，形成“”形閉環(huán)連接。

需要說明的是，以上者僅系本發(fā)明部分實施例，并非用以限制本發(fā)明，依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及特征，稍加變化修飾而成者，亦應包括在本發(fā)明范圍之內(nèi)。