CN107377972A - 一种以金属丝为原料的3d打印机 - Google Patents

Abstract

一种以金属丝为原料的3D打印机，包括机体和滑块，且滑块可在机体上沿机体相互垂直的高度方向、横向方向和纵向方向滑动，所述滑块内设置有一固定隔板，固定隔板下方依次排列设置有送丝机构、电焊枪和铣刀电机带动的铣刀。本发明的打印机以金属原料丝作为打印材料，以电焊枪作为打印头，而后通过送丝机构将其送到电焊枪处进行熔融，从而打印出所需要的模型；而为了保证打印的精度，在电焊枪一侧设置同步铣刀，每打印一层，铣刀工作一次，铣刀铣平一次保证这一层的精度达标，如此才能够保证在保证精度的基础上作出高强度、高精度的金属材质实体模型。

Description

一种以金属丝为原料的3D打印机

技术领域

本发明涉及到3D打印领域，具体的说是一种以金属丝为原料的3D打印机。

背景技术

3D打印技术诞生于上世纪80年代的美国，此后马上出现第一波小高潮，美国很快涌现出多家3D打印公司；1984年，Charles Hull开始研发3D打印技术，1986年，他自立门户，创办了世界上第一家3D打印技术公司，同年发布了第一款商用3D打印机。1988年，ScottCrump发明了FDM热熔挤制成型技术，并于1989年成立了现在的另一家3D打印上市公司Stratasys，该公司在1992年卖出了第一台商用3D打印机。

我国从1991年开始研究3D打印技术，当时的名称叫快速原型技术，即开发样品之前的实物模型；具体在国际上有几种成熟的工艺，分层实体制造LOM、立体光刻SL、熔融挤压FDM、激光烧结SLS等，国内也在不断跟踪开发。2000年前后，这些工艺从实验室研究逐步向工程化、产品化转化。由于做出来的只是原型，而不是可以使用的产品，而且国内对产品开发也不重视，大多是抄袭，所以快速原型技术在中国工业领域普及得很慢，全国每年仅销售几十台快速原型设备，主要应用于职业技术培训、高校等教育领域。

3D打印机操作员为系统人为的设定3D打印所需的参数，该参数预存在相应的存储设备中或者就存在电脑里，打印机的控制系统从存储设备里或者从电脑里获取3D模型数据，进行相应的分析，切片，再对切片后的2D图片进行路径规划，同时建立出合理的支撑部分，最后由中控系统按照软件的设定自动生成3D打印机所需要的控制指令，即G代码。控制板上的步进电机驱动器接受命令驱动相应的步进电机带动打印头进行工作。打印头开始吐丝按照点动成线，线动成面的原理绘制2D图层，一层层的把模型制作出来，z轴的每次移动量都是人为设定好的距离，也叫作层高。模型的打印完成之后,还需要后期的打磨，抛光，或者上色等后续工作。

3D打印技术在最近几年里实现爆发式的高速发展，尤其是在桌面级的3D打印领域表现尤为突出。国内外很多的手办生产商3D打印爱好者都可以使用3D打印机，把自己设计，改进的零件或者其他新奇作品低成本快速的制造出来，3D打印还有一个优点：就是它的层堆积增材制造方式完美解决了开模制造的限制条件，极大地释放了设计师的想象力。

现有的3D打印机所选的材质一般都是高分子材料，金属型的3D打印机要么是技术还不成熟打印速度缓慢，要么是精度要求不达标。

发明内容

本发明的目的是提供一种以金属丝为原料的3D打印机，该打印机以金属原料丝作为打印材料，以电焊枪作为打印头，而后通过送丝机构将其送到电焊枪处进行熔融，从而打印出所需要的模型；而为了保证打印的精度，在电焊枪一侧设置同步铣刀，能够对打印出的模型进行铣磨，从而提高其精度和质量。

本发明为实现上述发明目的所采用的技术方案为：一种以金属丝为原料的3D打印机，包括机体和滑块，且滑块可在机体上沿机体相互垂直的高度方向、横向方向和纵向方向滑动，所述滑块内设置有一固定隔板，固定隔板下方依次排列设置有送丝机构、电焊枪和铣刀电机带动的铣刀，其中，电焊枪的顶部设有一穿过固定隔板的第一连接杆，第一连接杆的顶部设置有第一托板，在第一托板和固定隔板之间设置有压缩弹簧，所述铣刀电机设置在电机固定箱内，电机固定箱的顶部设有一穿过固定隔板的第二连接杆，第二连接杆的顶部设置有第二托板，在第二托板和固定隔板之间设置有压缩弹簧；所述第一托板和第二托板之间的位置设置有步进电机驱动的转动盘，转动盘的两侧均设置有凸杆，以使步进电机驱动转动盘正转或反转一定角度时，两根凸杆分别压迫第一托板或第二托板克服压缩弹簧的弹力使电焊枪或铣刀下移进行打印或铣磨；所述送丝机构包括固定在固定隔板下部的固定块，固定块朝向电焊枪的侧壁上倾斜设置有容纳金属原料丝的弧形槽，金属原料丝的上端穿过固定隔板后穿出滑块，下端位于电焊枪的焊嘴处；在弧形槽的侧边设置有水平延伸板，水平延伸板上设置有支座，支座上铰接有横杆，横杆的一端伸入到弧形槽内将金属原料丝挤压在弧形槽的侧壁上，另一端与电焊枪铰接，以使电焊枪下移时，横杆伸入到弧形槽内的一端上移并松开金属原料丝，使金属原料丝在重力作用下沿弧形槽下移。

本发明中，所述固定隔板与固定块之间具有间隙，且固定隔板上供金属原料丝穿过的孔、固定块上的弧形槽和电焊枪的焊嘴位于同一倾斜的直线上。

本发明中，所述滑块滑动设置X轴导向杆上，且X轴导向杆的两端固定在两个块状体上，这两个块状体分别穿设在两根与X轴导向杆垂直的Y轴丝杠上，两根Y轴丝杠的端部与两根Y轴驱动轴通过锥形齿轮组连接，以通过Y轴驱动轴带动两根Y轴丝杠转动；两根Y轴驱动轴通过板状件设置在Z轴丝杠上，以使Z轴丝杠在转动过程中带动Y轴驱动轴和Y轴丝杠上下运动。

本发明中，所述Y轴驱动轴由Y轴电机通过Y轴皮带带动其转动；所述滑块由一环形皮带带动其沿X轴导向杆往复运动，环形皮带由X轴电机和带轮组带动其转动。

本发明中，所述Z轴丝杠两侧对称设置有与其平行的Z轴导杆，两根Y轴驱动轴通过板状件上的孔穿设在Z轴导杆上，且由Z轴丝杠驱动其沿Z轴导杆和Z轴丝杠上下运动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）本发明的打印机以金属原料丝作为打印材料，以电焊枪作为打印头，而后通过送丝机构将其送到电焊枪处进行熔融，从而打印出所需要的模型；而为了保证打印的精度，在电焊枪一侧设置同步铣刀，每打印一层，铣刀工作一次，铣刀铣平一次保证这一层的精度达标，如此才能够保证在保证精度的基础上作出高强度、高精度的金属材质实体模型；

2） 本发明在电焊枪的侧边设置送丝机构将金属原料丝夹持在电焊枪的下端，且送丝机构在电焊枪下降进行打印工作时，能够松开对金属原料丝的夹持，使其在自身重力的作用下滑落到电焊枪的焊嘴处，而在打印完一层时，电焊枪上升的同时，铣刀下降对打印的模型进行铣磨，在电焊枪上升的同时，能够使送丝机构夹持住金属原料丝。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明电焊枪和铣刀的结构示意图；

图3为本发明送丝机构的结构示意图；

附图标记：1、机体，2、Y轴丝杠，201、Y轴电机，202、Y轴驱动轴，203、Y轴皮带，3、X轴导向杆，301、X轴电机，302、环形皮带，4、Z轴丝杠，401、Z轴导杆，5、滑块，501、固定隔板，502、转动盘，503、凸杆，6、电焊枪，601、第一连接杆，602、第一托板，7、铣刀，701、电机固定箱，702、铣刀电机，703、第二连接杆，704、第二横板，8、送丝机构，801、固定块，802、支座，803、横杆，804、水平延伸板，9、金属原料丝。

具体实施方式

如图所示，一种以金属丝为原料的3D打印机，包括机体1和滑块5，且滑块5可在机体1上沿机体1相互垂直的高度方向、横向方向和纵向方向滑动，所述滑块5内设置有一固定隔板501，固定隔板501下方依次排列设置有送丝机构8、电焊枪6和铣刀电机702带动的铣刀7，其中，电焊枪6的顶部设有一穿过固定隔板501的第一连接杆601，第一连接杆601的顶部设置有第一托板602，在第一托板602和固定隔板501之间设置有压缩弹簧，所述铣刀电机702设置在电机固定箱701内，电机固定箱701的顶部设有一穿过固定隔板501的第二连接杆703，第二连接杆703的顶部设置有第二托板704，在第二托板704和固定隔板501之间设置有压缩弹簧；所述第一托板602和第二托板704之间的位置设置有步进电机驱动的转动盘502，转动盘502的两侧均设置有凸杆503，以使步进电机驱动转动盘502正转或反转一定角度时，两根凸杆503分别压迫第一托板602或第二托板704克服压缩弹簧的弹力使电焊枪6或铣刀7下移进行打印或铣磨；所述送丝机构8包括固定在固定隔板501下部的固定块801，固定块801朝向电焊枪6的侧壁上倾斜设置有容纳金属原料丝9的弧形槽，金属原料丝9的上端穿过固定隔板501后穿出滑块5，下端位于电焊枪6的焊嘴处；在弧形槽的侧边设置有水平延伸板804，水平延伸板804上设置有支座802，支座802上铰接有横杆803，横杆803的一端伸入到弧形槽内将金属原料丝9挤压在弧形槽的侧壁上，另一端与电焊枪6铰接，以使电焊枪6下移时，横杆803伸入到弧形槽内的一端上移并松开金属原料丝9，使金属原料丝9在重力作用下沿弧形槽下移。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的优化、改进和限定：

如，所述固定隔板501与固定块801之间具有间隙，且固定隔板501上供金属原料丝9穿过的孔、固定块801上的弧形槽和电焊枪6的焊嘴位于同一倾斜的直线上；

又如，所述滑块5滑动设置X轴导向杆3上，且X轴导向杆3的两端固定在两个块状体上，这两个块状体分别穿设在两根与X轴导向杆3垂直的Y轴丝杠2上，两根Y轴丝杠2的端部与两根Y轴驱动轴202通过锥形齿轮组连接，以通过Y轴驱动轴202带动两根Y轴丝杠2转动；两根Y轴驱动轴202通过板状件设置在Z轴丝杠4上，以使Z轴丝杠4在转动过程中带动Y轴驱动轴202和Y轴丝杠2上下运动；

进一步的，所述Y轴驱动轴202由Y轴电机201通过Y轴皮带203带动其转动；所述滑块5由一环形皮带302带动其沿X轴导向杆往复运动，环形皮带302由X轴电机301和带轮组带动其转动；

更进一步的，所述Z轴丝杠4两侧对称设置有与其平行的Z轴导杆401，两根Y轴驱动轴202通过板状件上的孔穿设在Z轴导杆401上，且由Z轴丝杠4驱动其沿Z轴导杆401和Z轴丝杠4上下运动；

最后，本发明中，电机固定箱701、电焊枪6和送丝机构8可以位于滑块5内，也可以位于滑块5下部。

Claims (5)

1.一种以金属丝为原料的3D打印机，包括机体（1）和滑块（5），且滑块（5）可在机体（1）上沿机体（1）相互垂直的高度方向、横向方向和纵向方向滑动，其特征在于：所述滑块（5）内设置有一固定隔板（501），固定隔板（501）下方依次排列设置有送丝机构（8）、电焊枪（6）和铣刀电机（702）带动的铣刀（7），其中，电焊枪（6）的顶部设有一穿过固定隔板（501）的第一连接杆（601），第一连接杆（601）的顶部设置有第一托板（602），在第一托板（602）和固定隔板（501）之间设置有压缩弹簧，所述铣刀电机（702）设置在电机固定箱（701）内，电机固定箱（701）的顶部设有一穿过固定隔板（501）的第二连接杆（703），第二连接杆（703）的顶部设置有第二托板（704），在第二托板（704）和固定隔板（501）之间设置有压缩弹簧；所述第一托板（602）和第二托板（704）之间的位置设置有步进电机驱动的转动盘（502），转动盘（502）的两侧均设置有凸杆（503），以使步进电机驱动转动盘（502）正转或反转一定角度时，两根凸杆（503）分别压迫第一托板（602）或第二托板（704）克服压缩弹簧的弹力使电焊枪（6）或铣刀（7）下移进行打印或铣磨；所述送丝机构（8）包括固定在固定隔板（501）下部的固定块（801），固定块（801）朝向电焊枪（6）的侧壁上倾斜设置有容纳金属原料丝（9）的弧形槽，金属原料丝（9）的上端穿过固定隔板（501）后穿出滑块（5），下端位于电焊枪（6）的焊嘴处；在弧形槽的侧边设置有水平延伸板（804），水平延伸板（804）上设置有支座（802），支座（802）上铰接有横杆（803），横杆（803）的一端伸入到弧形槽内将金属原料丝（9）挤压在弧形槽的侧壁上，另一端与电焊枪（6）铰接，以使电焊枪（6）下移时，横杆（803）伸入到弧形槽内的一端上移并松开金属原料丝（9），使金属原料丝（9）在重力作用下沿弧形槽下移。

2.根据权利要求1所述的一种以金属丝为原料的3D打印机，其特征在于：所述固定隔板（501）与固定块（801）之间具有间隙，且固定隔板（501）上供金属原料丝（9）穿过的孔、固定块（801）上的弧形槽和电焊枪（6）的焊嘴位于同一倾斜的直线上。

3.根据权利要求1所述的一种以金属丝为原料的3D打印机，其特征在于：所述滑块（5）滑动设置X轴导向杆（3）上，且X轴导向杆（3）的两端固定在两个块状体上，这两个块状体分别穿设在两根与X轴导向杆（3）垂直的Y轴丝杠（2）上，两根Y轴丝杠（2）的端部与两根Y轴驱动轴（202）通过锥形齿轮组连接，以通过Y轴驱动轴（202）带动两根Y轴丝杠（2）转动；两根Y轴驱动轴（202）通过板状件设置在Z轴丝杠（4）上，以使Z轴丝杠（4）在转动过程中带动Y轴驱动轴（202）和Y轴丝杠（2）上下运动。

4.根据权利要求3所述的一种以金属丝为原料的3D打印机，其特征在于：所述Y轴驱动轴（202）由Y轴电机（201）通过Y轴皮带（203）带动其转动；所述滑块（5）由一环形皮带（302）带动其沿X轴导向杆往复运动，环形皮带（302）由X轴电机（301）和带轮组带动其转动。

5.根据权利要求3所述的一种以金属丝为原料的3D打印机，其特征在于：所述Z轴丝杠（4）两侧对称设置有与其平行的Z轴导杆（401），两根Y轴驱动轴（202）通过板状件上的孔穿设在Z轴导杆（401）上，且由Z轴丝杠（4）驱动其沿Z轴导杆（401）和Z轴丝杠（4）上下运动。