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精確度高的雙動力3D打印機(jī)的制作方法

文檔序號:12540716閱讀:325來源:國知局
精確度高的雙動力3D打印機(jī)的制作方法與工藝

本實用新型涉及快速成型設(shè)備領(lǐng)域,特別是一種精確度高的雙動力3D打印機(jī)。



背景技術(shù):

3D打印機(jī)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(jìn)方案。

比如,有些對噴頭的改進(jìn),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(jìn)行改進(jìn),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(jìn),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(biāo)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(jī)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(jī)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:

本實用新型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,本實用新型的具體方案是:

設(shè)計一種精確度高的雙動力3D打印機(jī),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(jī)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(jìn)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(jìn)電機(jī),所述電機(jī)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(jī)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(jìn)電機(jī)輸出軸配合的一側(cè)設(shè)有齒條,以與步進(jìn)電機(jī)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(shè)有一個偏心輪,另一側(cè)設(shè)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(shè)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(shè)有圓柱型空腔。

一種使用精確度高的雙動力3D打印機(jī)的打印方法,其步驟如下:

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

(2)根據(jù)行進(jìn)軌跡確定各電機(jī)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(jī)的運動速度和轉(zhuǎn)向,當(dāng)噴頭X方向行進(jìn)時,立柱底部各電機(jī)同向轉(zhuǎn)動,當(dāng)噴頭Z方向行進(jìn)時,立柱底部各電機(jī)反向差速轉(zhuǎn)動,以帶動立柱相對于打印臺的升降,當(dāng)噴頭Y方向行進(jìn)時,底部電機(jī)以相應(yīng)的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動,各方向的行進(jìn)過程相獨立;

(3)啟動各電機(jī),開始逐層打印。

一種精確度高的雙動力3D打印機(jī)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。

本實用新型的有益效果在于:

(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(jìn)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(jī)構(gòu)帶動,X、Z不同時進(jìn)給,也不發(fā)生干涉,從而避免了同步帶松緊不一導(dǎo)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(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向軌,導(dǎo)向軌端部加裝框架固定,本實用新型中的導(dǎo)向軌本身為型材,起到了框架的作用同時電機(jī)也與框架一體,進(jìn)一步降低了整機(jī)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,本實用新型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(dāng)?shù)膽铱?,在降低整機(jī)重量的同時不影響運行的穩(wěn)定性,另外涉及坐標(biāo)定位的傳動電機(jī)都在底座上更提高了機(jī)體的穩(wěn)定性;

(4)本實用新型中各個零部件型號統(tǒng)一,互換性高,在組裝和后期維護(hù)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)本實用新型中滾輪采用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(jī)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,本實用新型中,采用的傳動輪和同步帶有配合的齒形,齒形傳動力矩,精細(xì)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(shè)有掛鉤,可懸掛固定原料帶,結(jié)構(gòu)緊湊。

附圖說明

圖1是本實用新型裝配圖的軸測方向示意圖;

圖2是本實用新型拆去進(jìn)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)沿z軸旋轉(zhuǎn)90度后的俯視圖;

圖8是本實用新型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是本實用新型橫梁及兩側(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是本實用新型圖11所示結(jié)構(gòu)的左視圖;

圖15是本實用新型中偏心輪的軸測方向示意圖;

圖16是本實用新型傳送帶部分結(jié)構(gòu)的軸測方向示意圖;

圖17是本實用新型傳送帶部分結(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(jìn)料裝置;2.支撐梁;3.顯示屏;4.底部驅(qū)動電機(jī);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(jī);9.位于右側(cè)立柱下的雙向電機(jī);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(fēng)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(dá)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(jī),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(jī)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(jìn)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(jìn)電機(jī),電機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)構(gòu)帶動,X、Z不同時進(jìn)給,也不發(fā)生干涉,特別是,同步帶的內(nèi)表面設(shè)有齒形,本實施例中,同步帶和步進(jìn)電機(jī)間設(shè)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(shè)有一個偏心輪65,另一側(cè)設(shè)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(jìn)行適當(dāng)?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(shè)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(shè)有圓柱型空腔。該結(jié)構(gòu)進(jìn)一步降低了整體的重量,模塊化的設(shè)計,便于更換與組裝。

同步帶與步進(jìn)電機(jī)輸出軸配合的一側(cè)設(shè)有齒條,以與步進(jìn)電機(jī)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(jī)。

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(jī)的打印方法,其步驟如下:

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

(2)根據(jù)行進(jìn)軌跡確定各電機(jī)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(jī)的運動速度和轉(zhuǎn)向,當(dāng)噴頭X方向行進(jìn)時,立柱21底部各電機(jī)同向轉(zhuǎn)動,當(dāng)噴頭Z方向行進(jìn)時,立柱21底部各電機(jī)反向差速轉(zhuǎn)動,以帶動立柱21相對于打印臺10的升降,當(dāng)噴頭Y方向行進(jìn)時,底部電機(jī)4以相應(yīng)的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動,各方向的行進(jìn)過程相獨立;

(3)啟動各電機(jī),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(jī)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,以上者僅系本實用新型部分實施例,并非用以限制本實用新型,依據(jù)本實用新型的結(jié)構(gòu)及特征,稍加變化修飾而成者,亦應(yīng)包括在本實用新型范圍之內(nèi)。

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