CN205553236U - 一种3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种3D打印机，包括承载式外壳、开关电源和单片机控制板，承载式外壳底部设有底板，方向轴导轨由X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨组成，Z轴导轨一侧平行设有螺纹丝杠，X轴导轨通过直线轴承安装在Z轴导轨和螺纹丝杠上，螺纹丝杠底部连接有Z轴步进电机，X轴导轨上设有X轴步进电机和由其驱动的X轴同步带，挤出头通过X轴同步带驱动沿X轴导轨横向运动，挤出头上设有挤出步进电机和由其驱动的塑胶加热头，加热板内设有电热丝，Y轴导轨上设有Y轴步进电机和由其驱动的Y轴同步带，加热板通过Y轴同步带驱动沿Y轴导轨前后运动。该3D打印机控制稳定，制造成本低，具有打印速度快和运动精度高等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于3D打印机领域，特别涉及一种熔丝3D打印机。
背景技术
目前，随着中国制造2025政策的出台，新兴制造技术蓬勃发展，三维打印技术就是其中之一。研究者通过对现有的3D打印设备进行研究，对相关结构进行了重新构思与设计，从而开发一台易用的、稳定的、坚固的、低成本的三维打印机。
实用新型内容
本实用新型提出一种3D打印机，解决了现有技术中3D打印机制造成本高、运动精度低的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种3D打印机，包括承载式外壳和开关电源，所述承载式外壳底部设有底板；
方向轴导轨，所述方向轴导轨位于所述承载式外壳内，所述方向轴导轨由X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨组成，所述X轴导轨、所述Y轴导轨和所述Z轴导轨两两互相垂直，所述Z轴导轨一侧平行设有螺纹丝杠，所述X轴导轨通过直线轴承安装在所述Z轴导轨和所述螺纹丝杠上，所述螺纹丝杠底部连接有Z轴步进电机；
挤出头，所述挤出头安装在所述X轴导轨上，所述X轴导轨上设有X轴步进电机和由其驱动的X轴同步带，所述挤出头通过所述X轴同步带驱动沿所述X轴导轨横向运动，所述挤出头上设有挤出步进电机和由其驱动的塑胶加热头；
加热板，所述加热板内设有电热丝，所述加热板安装在所述Y轴导轨上，所述Y轴导轨上设有Y轴步进电机和由其驱动的Y轴同步带，所述加热板通过所述Y轴同步带驱动沿所述Y轴导轨前后运动；
单片机控制板，所述单片机控制板分别与所述X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和挤出步进电机电连接。
作为一优选的实施方式，所述X轴导轨上设有用于限位的X轴行程开关，所述Y轴导轨上设有Y轴行程开关，所述Z轴导轨上设有Z轴行程开关。
作为一优选的实施方式，所述Z轴导轨和所述螺纹丝杠的个数均为两个。
作为一优选的实施方式，所述挤出头上设有挤出头散热风扇。
作为一优选的实施方式，所述加热板安装在加热板托架上，所述加热板托架通过所述直线轴承安装在所述Y轴导轨上，所述加热板下设有温度传感器，所述温度传感器与所述单片机控制板电连接。
作为一优选的实施方式，所述X轴同步带和所述Y轴同步带的两端均设有同步带轮和同步带张紧轮。
作为一优选的实施方式，所述X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和挤出步进电机均安装在电机固定支架内。
采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：使用单片机驱动步进电机的控制方案，采用多种传感器，控制稳定，人机界面友好，制造成本低。使用承载式外壳，机器的框架的承载功能和装饰功能结合，使用高精密的数控机床加工，具有外形美观、结构紧凑、操作方便，运动精度高等优点。利用该3D打印机打印层厚度达到0.4mm，熔丝效率高，打印速度比目前市场上大部分3D打印机快，打印温度可调节，可打印ABS和PLA等塑料材料。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型3D打印机的爆炸结构示意图；
图2为本实用新型中X轴导轨和Z轴导轨的结构示意图；
图3为本实用新型中Y轴导轨的结构示意图。
图中，1-承载式外壳；2-底板；3-X轴导轨；4-Y轴导轨；5-Z轴导轨；6-螺纹丝杠；7-直线轴承；8-Z轴步进电机；9-挤出头；10-X轴步进电机；11-X轴同步带；12-挤出步进电机；13-加热板；14-Y轴步进电机；15-Y轴同步带；16-X轴行程开关；17-Y轴行程开关；18-Z轴行程开关；19-挤出头散热风扇；20-加热板托架；21-同步带轮；22-同步带张紧轮；23-电机固定支架。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例：
如图1至3所示，一种3D打印机，包括承载式外壳1和开关电源，承载式外壳1底部设有底板2；
方向轴导轨，方向轴导轨位于承载式外壳1内，方向轴导轨由X轴导轨3、Y轴导轨4和Z轴导轨5组成，X轴导轨3、Y轴导轨4和Z轴导轨5两两互相垂直，Z轴导轨5一侧平行设有螺纹丝杠6，X轴导轨3通过直线轴承7安装在Z轴导轨5和螺纹丝杠6上，螺纹丝杠6底部连接有Z轴步进电机8；
挤出头9，挤出头9安装在X轴导轨3上，X轴导轨3上设有X轴步进电机10和由其驱动的X轴同步带11，挤出头9通过X轴同步带11驱动沿X轴导轨3横向运动，挤出头9上设有挤出步进电机12和由其驱动的塑胶加热头；
加热板13，加热板13内设有电热丝，加热板13安装在Y轴导轨4上，Y轴导轨4上设有Y轴步进电机14和由其驱动的Y轴同步带15，加热板13通过Y轴同步带15驱动沿Y轴导轨4前后运动；
单片机控制板，单片机控制板分别与X轴步进电机10、Y轴步进电机14、Z轴步进电机8和挤出步进电机12电连接。
X轴导轨3上设有用于限位的X轴行程开关16，Y轴导轨4上设有Y轴行程开关17，Z轴导轨5上设有Z轴行程开关18。
Z轴导轨5和螺纹丝杠6的个数均为两个。
挤出头9上设有挤出头散热风扇19。
加热板13安装在加热板托架20上，加热板托架20通过直线轴承7安装在Y轴导轨4上，加热板13下设有温度传感器，温度传感器与单片机控制板电连接。
X轴同步带11和Y轴同步带15的两端均设有同步带轮21和同步带张紧轮22。
X轴步进电机10、Y轴步进电机14、Z轴步进电机8和挤出步进电机12均安装在电机固定支架23内。
该3D打印机的设计原理为：机器由四大部分组成，分别是：控制电路、XZ轴与挤出头总成、Y轴与加热板总成、外壳与地板。控制电路使用了一块Ardunio单片机通过控制运动、加热、信息显示和温度捕获。单片机中的程序可以识别运动代码并转换为各步进电机的运动量，运动和温度数据显示在液晶屏幕上。Z轴使用了龙门式结构，使用两台步进电机通过螺纹丝杠带动螺母同时驱动X轴导轨上下运动，丝杠可实现自锁功能，确保电机断电后不下落；X轴使用一台步进电机，通过同步带驱动挤出头沿X轴横向运动；Y轴使用一台步进电机，通过同步带驱动加热板前后运动。加热板是三维打印实体的承载平台，板内有电热丝，通过对加热板加热来防止打印的塑件因快速冷却而翘曲变形。加热板下有温度传感器，通过单片机实现加热板的温控。三维模型通过STL数据格式在计算机上进行分层处理，并将每一层的图形转换为单片机可以识别的运动代码和加热数据，单片机将运动数据分解为X、Y、Z三个轴的运动分量并控制塑料熔丝的温度和挤出速度。每个轴都通过行程开关进行限位，各轴行程开关限位点既为零点。
该3D打印机的运行步骤为：将计算机三维模型数据转换为STL格式，通过上位机软件将三维数据进行分层，并设定挤出头和加热板的温度，保存为单片机运动代码文件，将运动代码文件传输至单片机，单片机控制挤出头和加热板预热至指定的温度，各轴退回至行程开关位置并设定为零点，各轴运动打印成型。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种3D打印机，其特征在于，包括：承载式外壳和开关电源，所述承载式外壳底部设有底板；
方向轴导轨，所述方向轴导轨位于所述承载式外壳内，所述方向轴导轨由X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨组成，所述X轴导轨、所述Y轴导轨和所述Z轴导轨两两互相垂直，所述Z轴导轨一侧平行设有螺纹丝杠，所述X轴导轨通过直线轴承安装在所述Z轴导轨和所述螺纹丝杠上，所述螺纹丝杠底部连接有Z轴步进电机；
挤出头，所述挤出头安装在所述X轴导轨上，所述X轴导轨上设有X轴步进电机和由其驱动的X轴同步带，所述挤出头通过所述X轴同步带驱动沿所述X轴导轨横向运动，所述挤出头上设有挤出步进电机和由其驱动的塑胶加热头；
加热板，所述加热板内设有电热丝，所述加热板安装在所述Y轴导轨上，所述Y轴导轨上设有Y轴步进电机和由其驱动的Y轴同步带，所述加热板通过所述Y轴同步带驱动沿所述Y轴导轨前后运动；
单片机控制板，所述单片机控制板分别与所述X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和挤出步进电机电连接。
2.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述X轴导轨上设有用于限位的X轴行程开关，所述Y轴导轨上设有Y轴行程开关，所述Z轴导轨上设有Z轴行程开关。
3.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述Z轴导轨和所述螺纹丝杠的个数均为两个。
4.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述挤出头上设有挤出头散热风扇。
5.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述加热板安装在加热板托架上，所述加热板托架通过所述直线轴承安装在所述Y轴导轨上，所述加热板下设有温度传感器，所述温度传感器与所述单片机控制板电连接。
6.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述X轴同步带和所述Y轴同步带的两端均设有同步带轮和同步带张紧轮。
7.如权利要求1所述的一种3D打印机，其特征在于：所述X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和挤出步进电机均安装在电机固定支架内。
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