CN206085679U - 一种具备激光雕刻与cnc雕刻的3d打印机 - Google Patents

Abstract

一种具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机，包括热床，所述热床底部通过滑座安装在两根热床光轴上，热床光轴两端的光轴调节丝杠之间设有热床传送带，热床传送带与热床固定连接；铝塑板的正面两侧设有两个对称设置的Z轴步进电机，该Z轴步进电机通过联轴器连接动丝杆，动丝杆通过丝杆螺母连接X轴运动件；X轴运动件的一端安装X轴步进电机，X轴步进电机连接滑块传送带，该滑块传送带与打印雕刻滑块固定连接，打印雕刻滑块上安装打印模块或激光模块或高速电机模块；该具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机的打印模块连接远程挤出机的打印雕刻滑块上安装打印模块或激光模块或高速电机模块，兼具3D打印、激光雕刻与CNC雕刻的功能，值得大力推广。

Description

一种具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印领域，尤其是一种高精度大型彩色3D打印机设备。

背景技术

目前国内外3D打印技术发展迅速，但仍有众多缺点与不足，3D打印机在当今市场上价格昂贵，操作复杂，功能单一，并不符合大众普及。

3D打印是一种快速成型技术，激光雕刻是种局部高温雕刻技术，CNC雕刻是数控铣床技术，三者的结合使得一台机器多种用途，极大的增加其实用性。

3D打印机和激光雕刻机在当今市场上价格昂贵，操作复杂，难以广泛使用，而且在制造过程中3D打印和激光雕刻和CNC雕刻是密不可分的，也不能相互替代，这使得三者结合有着重大意义。

目前，关于桌面式3D打印机主要分为五种，第一种是KOSSEL三角洲结构3D打印机，这种3D打印机虽然打印速度快，但是它并联臂承重小，只能使用远程送料；打印精度较低；打印头调平困难；Z轴方向占用空间大；不适合扩展功能；第二种是Ulitmaker系列3D打印机，虽然该类型3D打印机运用十字型滑杆结构，打印速度快，精度高，但是安装复杂，对安装精度高；对硬件要求高，硬件成本高，明显不符合大众普及。第三种是COREXY3D打印机，该类型3D打印机运用特殊的同步带绕法，X、Y轴同时由两个电机运动决定，运动精度高，运动速度快，硬件要求不高，但是存在安装复杂，同步带过长易磨损等问题；X、Y平面运动结构复杂，问题出现较难诊断；皮带传动距离长，精度易受皮带自身弹性形变影响。第五种是HBOT3D打印机，COREYX的改良型，同步带及导轮安装较为简单；X、Y轴同时由两个电机运转决定，运动精度高，速度快；打印面积比较大。皮带传动距离长，精度易受皮带自身弹性形变影响；对光轴等硬件要求较高；对安装精准度要求较高，否则会出现运动不规整的现象。

发明内容

本实用新型旨在提供一种稳定性好、精度高、一次成型面积大、可彩色打印的具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机，包括热床，所述热床底部通过滑座安装在两根热床光轴上，两根热床光轴之间设有六根光轴调节丝杠，热床光轴两端的光轴调节丝杠之间设有热床传送带，热床传送带与热床固定连接；热床置于铝塑板的方形开口内，铝塑板的正面两侧设有两个对称设置的Z轴步进电机，该Z轴步进电机通过联轴器连接动丝杆，动丝杆通过丝杆螺母连接X轴运动件，该X轴运动件的两端通过滑座连接铝塑板上的运动件光轴；X轴运动件的一端安装X轴步进电机，X轴步进电机连接滑块传送带，该滑块传送带与打印雕刻滑块固定连接，打印雕刻滑块与X轴运动件上的两根滑块光轴滑动连接，打印雕刻滑块上安装打印模块或激光模块或高速电机模块。

作为本实用新型的进一步方案：所述打印模块或激光模块或高速电机模块连接ATmega2560单片机控制系统。

作为本实用新型的进一步方案：所述铝塑板的背面顶部安装远程挤出机，远程挤出机连接打印模块。

作为本实用新型的进一步方案：所述铝塑板的背面两侧分别安装有ATmega2560单片机控制系统和12V30A开关电源，ATmega2560单片机控制系统通过驱动板连接Z轴步进电机、X轴步进电机、远程挤出机和Y轴步进电机。

作为本实用新型的进一步方案：所述热床传送带的一端通过带轮与光轴调节丝杠连接，另一端套在Y轴步进电机的输出轴的带轮上。

作为本实用新型的进一步方案：所述滑块传送带的一端安装在X轴步进电机的主轴带轮上，另一端安装在X轴运动件上的带轮上。

作为本实用新型的进一步方案：所述热床上设有一块玻璃。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机的打印模块连接远程挤出机的打印雕刻滑块上安装打印模块或激光模块或高速电机模块，激光头、挤出头、高速电机三者均为模块化设计，打印模块或激光模块或高速电机模块均通过同一个ATmega2560处理器采用数控技术进行控制，兼具3D打印、激光雕刻与CNC雕刻的功能。另外本实用新型采用双光轴定位和Z轴双丝杆传动极大的减少机器误差，通过ATmega2560单片机进行精度控制，精度可达到0.01MM，具有稳定性好、精度高、一次成型面积大、可彩色打印的优点。本实用新型稳定性好、精度高、体积小、重量轻，能够适用不同工作场合，并且可以3D打印和激光雕刻和CNC雕刻，对一些复杂小型工件制作与加工能有很好用处，尤其是高端的定制化产品，以及木板、塑料、纸张表面的雕刻，值得大力推广。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型的俯视图。

图3是本实用新型的左视图。

图4是本实用新型的激光模块主视图。

图5是本实用新型的高速电机模块主视图。

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做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。

请参阅图1-5，本实用新型实施例中，一种具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机，包括热床16，所述热床16底部通过滑座安装在两根热床光轴17上，两根热床光轴17之间设有六根光轴调节丝杠10，热床光轴17两端的光轴调节丝杠10之间设有热床传送带9，热床传送带9与热床16固定连接；热床16置于铝塑板15的方形开口内，铝塑板15的正面两侧设有两个对称设置的Z轴步进电机1，该Z轴步进电机1通过联轴器2连接动丝杆4，动丝杆4通过丝杆螺母连接X轴运动件11，该X轴运动件11的两端通过滑座连接铝塑板15上的运动件光轴5；X轴运动件11的一端安装X轴步进电机3，X轴步进电机3连接滑块传送带12，该滑块传送带12与打印雕刻滑块14固定连接，打印雕刻滑块14与X轴运动件11上的两根滑块光轴7滑动连接，打印雕刻滑块14上安装打印模块13或激光模块或高速电机模块。

上述，激光头、挤出头、高速电机，三者均为模块化设计，装在打印雕刻滑块14上。使用时通过简单拆装即可换不同的功能。3D打印和激光雕刻和CNC雕刻均共用同一个ATmega2560处理器采用数控技术进行控制步进电机XYZ轴以及挤出头和激光头和高速电机。G代码采用两种输入方式，一为数据线连接电脑通过串口输入，二为SD卡识别自动输入。Z轴采用双光轴定位双丝杠传动，X轴采用双光轴皮带传动，Y轴采用丝杠传动，打印模块13或激光模块或高速电机模块连接ATmega2560单片机控制系统18。

上述，铝塑板15的背面顶部安装远程挤出机6，远程挤出机6连接打印模块13。

上述，铝塑板15的背面两侧分别安装有ATmega2560单片机控制系统18和12V30A开关电源19，ATmega2560单片机控制系统18通过驱动板连接Z轴步进电机1、X轴步进电机3、远程挤出机6和Y轴步进电机8。

上述，热床传送带9的一端通过带轮与光轴调节丝杠10连接，另一端套在Y轴步进电机8的输出轴的带轮上。

上述，滑块传送带12的一端安装在X轴步进电机3的主轴带轮上，另一端安装在X轴运动件11上的带轮上。

上述，热床光轴17通过滑座与光轴调节丝杠10滑动连接。

上述，热床16上设有一块玻璃。

本实用新型的结构特点及其原理：12V30A开关电源19与ATmega2560单片机控制系统18连接，单片机控制系统18与X轴步进电机3、Y轴步进电机8、Z轴步进电机1连接，构成XYZ轴运动。打印模块13、激光模块、高速电机模块均可采用统一尺寸位置固定在滑块14上。单片机控制系统采集挤出头的温度并控制挤出头。打印耗材由挤出机6挤出至打印模块13上。热床16安装在光轴17上。热床16上有一块玻璃提高平面度以及方便打印件取下。

在本实用新型中，单片机控制系统18根据G代码给X轴步进电机3、Y轴步进电机8、Z轴步进电机1脉冲信号使其转动相应步数。两个Z轴步进电机1传动给丝杠4，X轴运动件11配合在光轴5上，使得Z轴步进电机1运动时通过丝杠4传动带动X轴运动件11上下同步运动。X轴步进电机3传动给滑块传送带12，打印雕刻滑块14在光轴7上与滑块传送带12固定，使得X轴步进电机3运动时打印雕刻滑块14左右同步运动。Y轴步进电机8传动给热床传送带9，热床16与热床传送带9固定连接，热床传送带9由Y轴步进电机8传动带动热床16前后移动。

使用时，在计算机上把3D模型或者加工图纸转换成G代码，把G代码复制至内存卡中，在机器插入内存卡，然后安装对应加工所需的模块，按下确定即可开始打印或者雕刻。第一次激光雕刻需要初始化激光最小焦距，在激光雕刻软件中设置初始化激光最小焦距，以后无需再设置；同样也可以数据线连接电脑通过串口输入。

本实用新型精度可达到0.01MM，步进电机采用0.9度的42步进电机，转动一圈需要360/0.9=400个步进角度，采用32细分驱动器可把0.9度分成32分即为0.9/32=0.028125度，每转一圈需要400*32=12800步进，丝杆导程为8MM，故可得出ATmega2560单片机一个脉冲信号步进电机行走了距离是8/12800=0.000625mm，使用双光轴定位和Z轴双丝杆传动极大的减少机器误差，由于零件加工误差、装配水平等问题会导致精度达不到0.000625，经过实践得出最后精度为0.01mm。

本实用新型结合市场现有的3D打印机进行分析，优化设备性能，降低设备的开发成本，这有利于3D打印技术更好的在市场普及，为创客提供一个更好的制造设备，具有稳定性好、精度高、一次成型面积大，可彩色打印等优点。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机，包括热床，其特征在于，所述热床底部通过滑座安装在两根热床光轴上，两根热床光轴之间设有六根光轴调节丝杠，热床光轴两端的光轴调节丝杠之间设有热床传送带，热床传送带与热床固定连接；热床置于铝塑板的方形开口内，铝塑板的正面两侧设有两个对称设置的Z轴步进电机，该Z轴步进电机通过联轴器连接动丝杆，动丝杆通过丝杆螺母连接X轴运动件，该X轴运动件的两端通过滑座连接铝塑板上的运动件光轴；X轴运动件的一端安装X轴步进电机，X轴步进电机连接滑块传送带，该滑块传送带与打印雕刻滑块固定连接，打印雕刻滑块与X轴运动件上的两根滑块光轴滑动连接，打印雕刻滑块上安装打印模块或激光模块或高速电机模块。

2.根据权利要求1所述的具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机，其特征在于，所述打印模块或激光模块或高速电机模块连接ATmega2560单片机控制系统。

3.根据权利要求1所述的具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机，其特征在于，所述铝塑板的背面顶部安装远程挤出机，远程挤出机连接打印模块。

4.根据权利要求1所述的具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机，其特征在于，所述铝塑板的背面两侧分别安装有ATmega2560单片机控制系统和12V30A开关电源，ATmega2560单片机控制系统通过驱动板连接Z轴步进电机、X轴步进电机、远程挤出机和Y轴步进电机。

5.根据权利要求1所述的具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机，其特征在于，所述热床传送带的一端通过带轮与光轴调节丝杠连接，另一端套在Y轴步进电机的输出轴的带轮上。

6.根据权利要求1所述的具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机，其特征在于，所述滑块传送带的一端安装在X轴步进电机的主轴带轮上，另一端安装在X轴运动件上的带轮上。

7.根据权利要求1所述的具备激光雕刻与CNC雕刻的3D打印机，其特征在于，所述热床上设有一块玻璃。