CN106113512A - 五轴联动3d打印平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种五轴联动3D打印平台，其包括平台机架等，平台机架的左侧设有第一导杆固定座和第二导杆固定座，第二导杆固定座位于第一导杆固定座的后方，第一Y轴导杆、第二Y轴导杆分别通过第一导杆固定座、第二导杆固定座固定且第一Y轴导杆与第二Y轴导杆平行，Y轴电机位于第一Y轴导杆和第二Y轴导杆之间且靠近平台支架的左侧，Y轴电机上设有Y轴皮带，支撑板位于第一Y轴导杆和第二Y轴导杆的上方，平台外壳位于支撑板的上方。本发明增加了3D打印机的打印灵活性，可以加工表面复杂的模型，能够是打印体做回转运动，大幅度改善了打印工艺，提高了打印精度与结构的强度和韧性。

Description

五轴联动3D打印平台

技术领域

本发明涉及一种打印平台，具体地，涉及一种五轴联动3D打印平台。

背景技术

随着增材制造的不断发展，不同形式的打印机涌现出来，3D（三维）打印技术综合了不同领域的技术，其中就包括数值建模技术、材料科学技术、信息技术等，3D打印不必事先制造模具，也不需要通过复杂的锻造工艺得到最终的产品，在生产上具有结构易优化、制作效率高，节省材料与节省能源的优势。

现有的打印以三轴为主，而三轴的打印同时存在着打印效率较低的问题，尽管打印的界面很薄，但是还是会出现一些一定厚度的“层阶”，同时在打印复杂三维结构时，需要支撑材料作为辅助，所以也多产生一部分的材料使用，五轴的打印平台可以解决复杂支撑造成的材料浪费的问题，五轴联动3D打印平台可以将A轴转过一定角度进行侧向打印，可以解决复杂模型的过渡区域的结构性问题，同时提高了制造精度与加工效率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种五轴联动3D打印平台，本发明增加了3D打印机的打印灵活性，可以加工表面复杂的模型；本发明在X、Y、Z轴基础上增加了两个A、C转动自由度，能够是打印体做回转运动，大幅度改善了打印工艺；本发明改变了传统切片方式逐层打印的打印方式，传统工艺需要很多支撑，造成了材料浪费，同时可以将A、C轴旋转的基础上打印，减去不必要支撑，提高了打印精度与结构的强度和韧性。

根据本发明的一个方面，提供一种五轴联动3D打印平台，其特征在于，其包括平台机架、支撑板、第一导杆固定座、第二导杆固定座、第一Y轴导杆、第二Y轴导杆、Y轴电机、Y轴皮带、平台外壳、导电滑环、C轴电机、第一Z轴支撑杆、第二Z轴支撑杆、第一Z轴丝杆、第二Z轴丝杆、第三Z轴丝杆、第四Z轴丝杆、第一Z轴电机、第二Z轴电机、Z轴丝母壳、X轴滑动轴承、挤出电机、排风扇、加热块、挤出头、A轴电机、挤出支架、加热平台，平台机架的左侧设有第一导杆固定座和第二导杆固定座，第二导杆固定座位于第一导杆固定座的后方，第一Y轴导杆、第二Y轴导杆分别通过第一导杆固定座、第二导杆固定座固定且第一Y轴导杆与第二Y轴导杆平行，Y轴电机位于第一Y轴导杆和第二Y轴导杆之间且靠近平台支架的左侧，Y轴电机上设有Y轴皮带，支撑板位于第一Y轴导杆和第二Y轴导杆的上方，平台外壳位于支撑板的上方，加热平台位于平台外壳的内侧，加热平台的内部设有导电滑环，C轴电机位于平台外壳的左侧，A轴电机位于加热平台的下方，平台机架的前侧中间设有与平台机架相垂直的第一Z轴支撑杆，平台机架的后侧中间设有与平台机架相垂直的第二Z轴支撑杆，第一Z轴支撑杆的外侧设有第一Z轴丝杆和第二Z轴丝杆且第二Z轴丝杆位于第一Z轴丝杆的后方，第二Z轴支撑杆的外侧设有第一Z轴支撑杆和第二Z轴支撑杆且第四Z轴丝杆位于第三Z轴丝杆的前方，第二Z轴电机与第二Z轴丝杆的下端相连，Z轴丝母壳的左端固定在第一Z轴丝杆和第二Z轴丝杆上，Z轴丝母壳的右端固定在第三Z轴丝杆和第四Z轴丝杆上，第一Z轴电机与Z轴丝母壳的左端相连，Z轴丝母壳的中间设有导轨，导轨上设有X轴滑动轴承，X轴滑动轴承与挤出支架的左侧相连，挤出支架上设有卡块，挤出电机通过卡块与挤出支架相固定，挤出支架的右侧与排风扇相连，挤出支架的下侧与加热块相连，挤出头位于加热块的下方，X轴滑动轴承、挤出电机、排风扇、加热块、挤出头都位于加热平台的上方。

优选地，所述平台机架包括竖直三角钢支架、水平钢支架、四脚钢支架。

优选地，所述Y轴皮带为齿形皮带。

优选地，所述A轴电机和C轴电机上分别设有一个转换扭矩轴。

优选地，所述A轴电机、C轴电机分别通过一个光电编码器记录旋转角度。

优选地，所述第一Z轴丝杆上设有一个光电限位开关，用于控制Z轴丝母壳的行程。

优选地，所述五轴联动3D打印平台上还设有两个限位开关，分别用于控制X轴滑动轴承的行程和平台外壳的行程。

优选地，所述加热平台包括用于加热的加热电阻和用于测试温度的热敏电阻。

优选地，所述加热平台与一个控制系统、一个显示屏相连。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明增加了3D打印机的打印灵活性，可以加工表面复杂的模型；本发明在X、Y、Z轴基础上增加了两个A、C转动自由度，能够是打印体做回转运动，大幅度改善了打印工艺；本发明改变了传统切片方式逐层打印的打印方式，传统工艺需要很多支撑，造成了材料浪费，同时可以将A、C轴旋转的基础上打印，减去不必要支撑，提高了打印精度与结构的强度和韧性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明五轴联动3D打印平台的结构示意图。

图2为本发明的平台支架、挤出电机、Y轴电机、Z轴电机的位置示意图。

图3为本发明的挤出电机、加热块、排风扇的位置示意图。

图4为本发明的A轴电机、C轴电机、加热平台的位置示意图。

图5为本发明的加热平台和导电滑环的位置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1至图5所示，本发明五轴联动3D打印平台包括平台机架1、支撑板101、第一导杆固定座2、第二导杆固定座201、第一Y轴导杆3、第二Y轴导杆301、Y轴电机4、Y轴皮带5、平台外壳6、导电滑环7、C轴电机8、第一Z轴支撑杆9、第二Z轴支撑杆901、第一Z轴丝杆10、第二Z轴丝杆1001、第一Z轴支撑杆1002、第二Z轴支撑杆1003、第一Z轴电机11、第二Z轴电机1101、Z轴丝母壳12、X轴滑动轴承13、挤出电机14、排风扇16、加热块17、挤出头18、A轴电机19、挤出支架20、加热平台21，平台机架1的左侧设有第一导杆固定座2和第二导杆固定座201，第二导杆固定座201位于第一导杆固定座2的后方，第一Y轴导杆3、第二Y轴导杆301分别通过第一导杆固定座2、第二导杆固定座201固定且第一Y轴导杆3与第二Y轴导杆301平行，Y轴电机4位于第一Y轴导杆3和第二Y轴导杆301之间且靠近平台支架1的左侧，Y轴电机4上设有Y轴皮带5，支撑板101位于第一Y轴导杆3和第二Y轴导杆301的上方，平台外壳6位于支撑板101的上方，加热平台21位于平台外壳6的内侧，加热平台21的内部设有导电滑环7，C轴电机8位于平台外壳6的左侧，A轴电机19位于加热平台21的下方，平台机架1的前侧中间设有与平台机架1相垂直的第一Z轴支撑杆9，平台机架1的后侧中间设有与平台机架1相垂直的第二Z轴支撑杆901，第一Z轴支撑杆9的外侧设有第一Z轴丝杆10和第二Z轴丝杆1001且第二Z轴丝杆1001位于第一Z轴丝杆10的后方，第二Z轴支撑杆901的外侧设有第一Z轴支撑杆1002和第二Z轴支撑杆1003且第二Z轴支撑杆1003位于第一Z轴支撑杆1002的前方，第二Z轴电机1101与第二Z轴丝杆1001的下端相连，Z轴丝母壳12的左端固定在第一Z轴丝杆10和第二Z轴丝杆1001上，Z轴丝母壳12的右端固定在第三Z轴丝杆1002和第四Z轴丝杆1003上，第一Z轴电机11与Z轴丝母壳12的左端相连，Z轴丝母壳12的中间设有导轨，导轨上设有X轴滑动轴承13，X轴滑动轴承13与挤出支架20的左侧相连，挤出支架20上设有卡块2001，挤出电机14通过卡块2001与挤出支架20相固定，挤出支架20的右侧与排风扇16相连，挤出支架20的下侧与加热块17相连，挤出头18位于加热块17的下方，X轴滑动轴承13、挤出电机14、排风扇16、加热块17、挤出头18都位于加热平台21的上方。

所述平台机架包括竖直三角钢支架、水平钢支架、四脚钢支架，这样结构稳定牢固。

所述Y轴皮带为齿形皮带，这样传动功率大。

所述A轴电机和C轴电机上分别设有一个转换扭矩轴，这样便于旋转。

所述A轴电机、C轴电机分别通过一个光电编码器记录旋转角度，这样便于记录。

所述第一Z轴丝杆上设有一个光电限位开关，用于控制Z轴丝母壳的行程。

所述五轴联动3D打印平台上还设有两个限位开关，分别用于控制X轴滑动轴承的行程和平台外壳的行程。

所述加热平台还包括用于加热的加热电阻和用于测试温度的热敏电阻。

所述加热平台还与一个控制系统、一个显示屏相连，这样便于控制和显示。

本发明的工作原理如下：平台机架两侧分别由三根钢柱组成三角形支撑支架，该结构确保了平台机架的稳定性，钢柱之间用内六角螺栓相互连接固定，另外两根钢柱同样的方式固定在平台机架的前后侧。挤出电机通过挤出支架与固定在Z轴丝母壳导轨上的X轴滑动轴承相连，可以沿着X轴方向进行移动，Z轴丝母壳固定在第一Z轴丝杆、第二Z轴丝杆、第一Z轴支撑杆、第二Z轴支撑杆上，第一Z轴电机驱动第一Z轴丝杆转动，Z轴丝母壳在竖直方向上运动，当第一Z轴电机或第二Z轴电机出现突然断电的现象时，第一Z轴丝杆、第二Z轴丝杆、第一Z轴支撑杆、第二Z轴支撑杆都会与Z轴丝母壳互锁，Z轴方向抱死阻止运动，这样安全性高，Y轴电机通过Y轴皮带传递动力，可以使得支撑板沿着Y轴方向进行移动，A轴电机和C轴电机上分别设有一个转换扭矩轴，可以控制加热平台自由旋转。限位开关用于控制各分轴特定的运动范围，限位开关还起到原点归为的作用。Z轴组包括下端特定高度的光电限位开关，适合的光电开关高度可以使得系统易于调平，系统程序中包括的各分轴之间的最大位移距离，A轴的光电编码器记录旋转角度，同时限制旋转角度过大造成通电导线的缠绕。为了美观与便于加工，加热平台在五轴3D打印平台上设计成圆形，这样外形美观，热敏电阻与加热电阻都贴在加热床背面，加热电阻起到加热整个加热平台的作用，热敏电阻测试加热平台的温度，通过温度测试传导到系统中，系统设定最高温度，热敏电阻测得加热温度为设定最高温度，加热电阻就不在持续加热，加热平台通过弹簧将热床与热床座隔离开避免导电损害元器件，热床作为接电元器件需要电源的驱动加热，由于加热平台需要跟随A轴一起转动，所以通电导线要随着加热平台一起做转动，通过导电滑环连接加热平台与平台机架，同时达到驱动C轴的转动与加热平台的供电功能，防止导电线缠绕造成用电危险。挤出头用于送料，挤出头与弹簧、螺栓相配合。排风扇还包括送风扣装置和一个热敏电阻，这样起到控制温度的作用。

五轴3D打印平台打印模型时，先利用计算机进行建模，将模型导入切片软件，根据切片模型的支撑状况规划打印路径，将A、C轴转动特定角度，使得打印不需要支撑，减少打印材料同时提高打印精度，并且提高打印模型的强度和韧性。

综上所述，本发明增加了3D打印机的打印灵活性，可以加工表面复杂的模型；本发明在X、Y、Z轴基础上增加了两个A、C转动自由度，能够是打印体做回转运动，大幅度改善了打印工艺；本发明改变了传统切片方式逐层打印的打印方式，传统工艺需要很多支撑，造成了材料浪费，同时可以将A、C轴旋转的基础上打印，减去不必要支撑，提高了打印精度与结构的强度和韧性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种五轴联动3D打印平台，其特征在于，所述五轴联动3D打印平台包括平台机架、支撑板、第一导杆固定座、第二导杆固定座、第一Y轴导杆、第二Y轴导杆、Y轴电机、Y轴皮带、平台外壳、导电滑环、C轴电机、第一Z轴支撑杆、第二Z轴支撑杆、第一Z轴丝杆、第二Z轴丝杆、第一Z轴支撑杆、第二Z轴支撑杆、第一Z轴电机、第二Z轴电机、Z轴丝母壳、X轴滑动轴承、挤出电机、排风扇、加热块、挤出头、A轴电机、挤出支架、加热平台，平台机架的左侧设有第一导杆固定座和第二导杆固定座，第二导杆固定座位于第一导杆固定座的后方，第一Y轴导杆、第二Y轴导杆分别通过第一导杆固定座、第二导杆固定座固定且第一Y轴导杆与第二Y轴导杆平行，Y轴电机位于第一Y轴导杆和第二Y轴导杆之间且靠近平台支架的左侧，Y轴电机上设有Y轴皮带，支撑板位于第一Y轴导杆和第二Y轴导杆的上方，平台外壳位于支撑板的上方，加热平台位于平台外壳的内侧，加热平台的内部设有导电滑环，C轴电机位于平台外壳的左侧，A轴电机位于加热平台的下方，平台机架的前侧中间设有与平台机架相垂直的第一Z轴支撑杆，平台机架的后侧中间设有与平台机架相垂直的第二Z轴支撑杆，第一Z轴支撑杆的外侧设有第一Z轴丝杆和第二Z轴丝杆且第二Z轴丝杆位于第一Z轴丝杆的后方，第二Z轴支撑杆的外侧设有第一Z轴支撑杆和第四Z轴丝杆且第二Z轴支撑杆位于第一Z轴支撑杆的前方，第二Z轴电机与第二Z轴丝杆的下端相连，Z轴丝母壳的左端固定在第一Z轴丝杆和第二Z轴丝杆上，Z轴丝母壳的右端固定在第三Z轴丝杆和第四Z轴丝杆上，第一Z轴电机与Z轴丝母壳的左端相连，Z轴丝母壳的中间设有导轨，导轨上设有X轴滑动轴承，X轴滑动轴承与挤出支架的左侧相连，挤出支架上设有卡块，挤出电机通过卡块与挤出支架相固定，挤出支架的右侧与排风扇相连，挤出支架的下侧与加热块相连，挤出头位于加热块的下方，X轴滑动轴承、挤出电机、排风扇、加热块、挤出头都位于加热平台的上方。

2.根据权利要求1所述的五轴联动3D打印平台，其特征在于，所述平台机架包括竖直三角钢支架、水平钢支架、四脚钢支架。

3.根据权利要求1所述的五轴联动3D打印平台，其特征在于，所述Y轴皮带为齿形皮带。

4.根据权利要求1所述的五轴联动3D打印平台，其特征在于，所述A轴电机和C轴电机上分别设有一个转换扭矩轴。

5.根据权利要求4所述的五轴联动3D打印平台，其特征在于，所述A轴电机、C轴电机分别通过一个光电编码器记录旋转角度。

6.根据权利要求5所述的五轴联动3D打印平台，其特征在于，所述第一Z轴丝杆上设有一个光电限位开关，用于控制Z轴丝母壳的行程。

7.根据权利要求6所述的五轴联动3D打印平台，其特征在于，所述五轴联动3D打印平台上还设有两个限位开关，分别用于控制X轴滑动轴承的行程和平台外壳的行程。

8.根据权利要求1所述的五轴联动3D打印平台，其特征在于，所述加热平台包括用于加热的加热电阻和用于测试温度的热敏电阻。

9.根据权利要求1所述的五轴联动3D打印平台，其特征在于，所述加热平台与一个控制系统、一个显示屏相连。