CN206840724U - 一种多功能五轴复合式3d打印机 - Google Patents

Abstract

一种多功能五轴复合式3D打印机，属于增材制造技术领域。本实用新型包括机身，在机身的下部设置有控制台，在机身内的横梁上设置有第一滑轨装置，3D打印机吐丝机构与第一滑轨装置相配合，能够沿第一滑轨装置实现XY平面上的自由平动；在相邻两根立柱上竖直设置有第二滑轨装置，在第二滑轨装置上设置有悬梁机构，悬梁机构能够沿第二滑轨装置实现Z轴方向的移动；悬梁机构包括悬梁，悬梁的两端分别与第二滑轨装置相配合，其特点是在悬梁的中部通过第一轴承水平设置第一旋转轴，第一旋转轴的外端与第一电机输出轴固定连接；第二旋转轴通过第二轴承竖直设置在第一旋转轴内端，第二旋转轴下端与第二电机输出轴固定连接，其上端与工作台固定连接。

Description

一种多功能五轴复合式3D打印机

技术领域

本实用新型属于增材制造技术领域，特别是涉及一种多功能五轴复合式3D打印机。

背景技术

增材制造的地位提高了难加工材料的可加工性，拓展了材料的应用领域，并带动了材料、软件开发等庞大新兴产业的崛起。增材制造推动了传统制造生产模式的变革，培育出了新的制造体系。3D打印技术是一项前瞻性、可变性、创新性非常强的技术，它以其不可比拟的独特优势作用于传统制造业的关键环节，发挥出显著的优化和提升作用。从最近一两年3D打印产业的发展能明显感觉到3D打印开始步入快车道，社会各界从3D打印的概念阶段开始向应用阶段转变，很多传统企业在熟悉了解3D打印后已经开始在用这项技术去协助企业发展。

随着现代制造技术的发展，工业生产对产品外观和性能的要求不断提高，中国的3D打印已在航空航天、汽车、生物医疗、文化创意等领域得到了初步应用，但离实现大规模产业化、工程化应用还有一定距离。3D材料成本和打印时间仍然是阻挡3D打印大规模应用的原因之一，目前，现有的3D打印机浪费材料，特别是支撑材料。因此，迫切需求我们实用新型出一种既能实现快速成型产品，又能最大程度节约材料的3D打印机，实现节约型、环保型的功能设计。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种多功能五轴复合式3D打印机。该3D打印机将五轴联动技术综合应用于3D打印机上，采用逐层堆积的增材加工方式，简单方便的解决了加工复杂零部件尤其是具有“悬空部分的零件”支撑材料浪费的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种多功能五轴复合式3D打印机，包括机身，所述机身由底座、横梁及设置在底座与横梁之间的立柱组成；在机身的下部设置有控制台，在机身内的横梁上设置有第一滑轨装置，3D打印机吐丝机构与第一滑轨装置相配合，能够在传动机构的驱动下，沿第一滑轨装置实现XY平面上的自由平动；在相邻两根立柱上分别竖直设置有第二滑轨装置，在所述第二滑轨装置上设置有悬梁机构，所述悬梁机构能够在传动机构的驱动下，沿第二滑轨装置实现Z轴方向的移动；所述悬梁机构包括悬梁，悬梁的两端分别与第二滑轨装置相配合，其特点是在悬梁的中部通过第一轴承水平设置有第一旋转轴，第一旋转轴的外端与第一电机的输出轴固定连接，以实现绕X轴方向旋转；第二旋转轴通过第二轴承竖直设置在第一旋转轴的内端，第二旋转轴的下端与第二电机的输出轴固定连接，以实现绕Z轴方向旋转，其上端与工作台固定连接；所述3D打印机吐丝机构、第一电机、第二电机及第一滑轨装置和第二滑轨装置的传动机构分别与控制台的控制系统相连接。

所述第一电机和第二电机配套设置有无线模块，所述无线模块与控制台的控制系统相连接。

所述多功能五轴复合式3D打印机还设置有触摸屏，所述触摸屏安装在控制台上，并与控制台的控制系统相连接。

在所述3D打印机吐丝机构侧方的机身上设置有激光位移传感器，所述激光位移传感器与控制台的控制系统相连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的多功能五轴复合式3D打印机在三轴联动的基础上，增加了两个方向的旋转功能，第一旋转轴实现绕X轴方向的旋转功能，第二旋转轴实现绕Z轴方向的旋转功能，进而实现五轴联动的增材加工方式。为打印各种复杂零件节约支撑材料，提高材料的利用率，节约了打印时间和成本，达到绿色、高效的打印效果。

附图说明

图1为本实用新型的多功能五轴复合式3D打印机的结构示意图；

图中：1-机身，2-立柱，3-横梁，4-底座，5-3D打印机吐丝机构，6-第二滑轨装置，7-悬梁机构，8-悬梁，9-第一电机，10-第一旋转轴，11-第二旋转轴，12-第二电机，13-工作台，14-控制台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，一种多功能五轴复合式3D打印机，包括机身1，所述机身1由底座4、横梁3及设置在底座4与横梁3之间的立柱2组成；在机身1的下部设置有控制台14，在所述控制台14上设置有操作按键，可以实现简单控制；在机身1内的横梁3上设置有第一滑轨装置，3D打印机吐丝机构5与第一滑轨装置相配合，能够在传动机构的驱动下，沿第一滑轨装置实现XY平面上的自由平动，进行逐层堆积吐丝打印；所述3D打印机吐丝机构5配备有圆锥式打印喷头、加热装置和冷却散热装置，以实现基本的增材制造加工；在相邻两根立柱2上分别竖直设置有第二滑轨装置6，在所述第二滑轨装置6上设置有悬梁机构7，所述悬梁机构7能够在传动机构的驱动下，沿第二滑轨装置6实现Z轴方向的移动；所述第一滑轨装置和第二滑轨装置6能够实现三轴的移动功能，且移动范围能够垂直投影在工作台13的区域内；所述悬梁机构7包括悬梁8，悬梁8的两端分别与第二滑轨装置6相配合，在悬梁8的中部通过第一轴承水平设置有第一旋转轴10，第一旋转轴10的外端通过联轴器与第一电机9的输出轴固定连接，以实现绕X轴方向旋转；第二旋转轴11通过第二轴承竖直设置在第一旋转轴10的内端，第二旋转轴11的下端通过联轴器与第二电机12的输出轴固定连接，以实现绕Z轴方向旋转，其上端与工作台13固定连接；所述3D打印机吐丝机构5、第一电机9、第二电机12及第一滑轨装置和第二滑轨装置6的传动机构分别与控制台14的控制系统相连接。

所述第一电机9和第二电机12均采用直流电机，为满足增加两个方向的旋转功能的3D打印机，防止第一电机9和第二电机12与交流电机出现绕线问题，所述第一电机9和第二电机12配套设置有无线模块，所述无线模块与控制台14的控制系统相连接，第一电机9和第二电机12采用无线控制，通过无线控制其旋转角度。

所述多功能五轴复合式3D打印机还设置有触摸屏，所述触摸屏安装在控制台14上，并与控制台14的控制系统相连接。

在所述3D打印机吐丝机构5侧方的机身1上设置有激光位移传感器，所述激光位移传感器采用基恩士激光位移传感器，其通过无线模块与控制台14的控制系统相连接；控制系统自动检测激光位移传感器的检测信号，检测3D打印机吐丝机构5是否吐丝工作正常。

在实际应用中，很多复杂零件包含悬空部分，单纯应用三轴3D打印机会大量浪费支撑材料，增加至五轴联动能够很好的解决类似问题。本实用新型在三轴联动的基础上，增加了两个方向的旋转功能，第一旋转轴10实现绕X轴方向的旋转功能，第二旋转轴11实现绕Z轴方向的旋转功能，进而实现五轴联动的增材加工方式；不仅节约了打印材料、支撑材料，还能节省大量的打印工作时间。

为实现多功能五轴复合式逐层堆积形式的加工功能，在本实用新型的控制系统中，需优化原有的三轴程序，达到能够实现五轴联动的控制系统。同时，在满足机械性能的前提下，对机身1的外观进行优化减重处理，减轻外观质量，提高美观性。

为避免工作台13绕X轴、Z轴旋转角度过大，甚至圆周运动出现打印零件掉落、3D打印机吐丝机构5圆锥式打印喷头碰到工作台13背面或者侧面等影响3D打印加工质量等问题，本实用新型通过控制台14的控制系统对第一电机9和第二电机12的旋转角度进行限定，即限定第一旋转轴10和第二旋转轴11的旋转角度。本实施例中，绕X轴旋转范围为±60°，绕Z轴可以360°旋转。

Claims (4)

1.一种多功能五轴复合式3D打印机，包括机身，所述机身由底座、横梁及设置在底座与横梁之间的立柱组成；在机身的下部设置有控制台，在机身内的横梁上设置有第一滑轨装置，3D打印机吐丝机构与第一滑轨装置相配合，能够在传动机构的驱动下，沿第一滑轨装置实现XY平面上的自由平动；在相邻两根立柱上分别竖直设置有第二滑轨装置，在所述第二滑轨装置上设置有悬梁机构，所述悬梁机构能够在传动机构的驱动下，沿第二滑轨装置实现Z轴方向的移动；所述悬梁机构包括悬梁，悬梁的两端分别与第二滑轨装置相配合，其特征在于在悬梁的中部通过第一轴承水平设置有第一旋转轴，第一旋转轴的外端与第一电机的输出轴固定连接，以实现绕X轴方向旋转；第二旋转轴通过第二轴承竖直设置在第一旋转轴的内端，第二旋转轴的下端与第二电机的输出轴固定连接，以实现绕Z轴方向旋转，其上端与工作台固定连接；所述3D打印机吐丝机构、第一电机、第二电机及第一滑轨装置和第二滑轨装置的传动机构分别与控制台的控制系统相连接。

2.根据权利要求1所述的多功能五轴复合式3D打印机，其特征在于所述第一电机和第二电机配套设置有无线模块，所述无线模块与控制台的控制系统相连接。

3.根据权利要求1所述的多功能五轴复合式3D打印机，其特征在于所述多功能五轴复合式3D打印机还设置有触摸屏，所述触摸屏安装在控制台上，并与控制台的控制系统相连接。

4.根据权利要求1所述的多功能五轴复合式3D打印机，其特征在于在所述3D打印机吐丝机构侧方的机身上设置有激光位移传感器，所述激光位移传感器与控制台的控制系统相连接。