CN206953581U - 一种抗扰动的高精度台式3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗扰动的高精度台式3D打印机，它包括机架、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构和远程挤出式走丝机构，机架包括水平设置的底板和垂向设置的侧板，侧板与底板固连；X轴运动机构包括设置于底板上方的成型基板、纵向安装于底板腔体内的步进电机X、旋转安装于底板腔体内且相互平行设置的丝杆X和光杆X；Y轴运动机构包括U型活动板、步进电机Y、旋转安装于U型活动板上且相互平行设置的丝杆Y和光杆Y；远程挤出式走丝机构包括加热喷头和走丝机构。本实用新型的有益效果是：能够输送不同直径的材料丝、方便拆卸和维护、打印精度高，且采用了丝杆螺母传动机构，增强了其抗干扰能力。

Description

一种抗扰动的高精度台式3D打印机

技术领域

本实用新型涉及熔融沉积制造3D打印的技术领域，特别是一种抗扰动的高精度台式3D打印机。

背景技术

3D打印机是一个基于专门的计算机文件创建真实物理对象一种机器，其创建方式是增材创建，因而该过程被称为“加法制造”。简单地讲，3D打印机是一种机器，它可以把蓝图变成一个物理对象。用户为它设计一个模式，该模式以图形的形式展现给用户，而以程序的形式存在于微型计算机；计算机按照这个模式工作，通过专门材料的组合，将产生一个与预想蓝图相对应的物理对象。

目前，3D打印技术已经有十多种工艺，按照成型原理的不同，可分为激光激光加工和非激光加工两种，其中典型的有：激光固化造型（SLA）、选择性激光烧结（SLS）、分层实体制造（LOM）和熔融沉积制造（FDM）。其中，熔融沉积制造（FDM）被称为熔丝沉积，它将热熔性材料丝加热到融化，丝状材料被微细喷嘴挤出，熔化的材料逐层堆积形成零件，从而实现3D打印。然而，驱动热熔性材料丝的走丝机构安装于喷嘴上，导致喷嘴重量大，惯性大，喷头定位移动不精确，进一步导致打印精度低。由于喷嘴长期处于高温状态下工作，容易烧毁，存在使用寿命短的缺陷。此外现有的熔融沉积式打印机只能输送恒定直径的材料丝，使用范围有限，因此不推广采用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、能够输送不同直径的材料丝、抗干扰能力强、方便拆卸和维护、打印精度高的抗扰动的高精度台式3D打印机。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种抗扰动的高精度台式3D打印机，它包括机架、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构和远程挤出式走丝机构，所述的机架呈L形，机架包括水平设置的底板和垂向设置的侧板，侧板与底板固连，侧板和底板内均设置有腔体。所述的机架为L式开放结构，相比传统的矩形结构，减少了材料的消耗，结构简单，便于拆卸与清洁，提高了可维护性，外形更加美观。

所述的X轴运动机构包括设置于底板上方的成型基板、纵向安装于底板腔体内的步进电机X、旋转安装于底板腔体内且相互平行设置的丝杆X和光杆X，步进电机X的输出轴经联轴器与丝杆X连接，丝杆X上螺纹连接有螺母，螺母与成型基板固连，光杆X上安装有导轨X，导轨X与成型基板固连；

所述的Z轴运动机构包括垂向安装于底板腔体内的步进电机Z、旋转安装于底板顶部的丝杆Z和光杆Z，丝杆Z与光杆Z平行设置，步进电机Z的输出轴经联轴器与丝杆Z连接；

所述的Y轴运动机构包括U型活动板、步进电机Y、旋转安装于U型活动板上且相互平行设置的丝杆Y和光杆Y，所述丝杆Y和光杆Y位于U型活动板U形槽的两侧，U型活动板的一端螺纹连接于丝杆Z上，另一端滑动安装于光杆Z上，步进电机Y横向固定安装于U型活动板上，步进电机Y的输出轴经联轴器与丝杆Y连接，所述的光杆Y上安装有导轨Y；

所述的远程挤出式走丝机构包括加热喷头和走丝机构，所述加热喷头位于U型活动板的U形槽内，加热喷头的一左端螺纹连接于丝杆Y上，另一端固设于导轨Y上，加热喷头的出口处设置有风扇；所述行走机构包括导管、固定安装于侧板腔体内的走丝电机、固设于侧板背面的立柱，走丝电机输出轴贯穿侧板背面设置且其上安装有主动走丝轮，立柱上固设有弹簧，弹簧的另一端固连有辅助装置，辅助装置上经转轴旋转安装有从动轮，从动轮在弹簧恢复力作用下抵压于主动走丝轮上，从动轮和主动走丝轮接触处的正上方与导管入口端对接，导管的出口端与隔热器连接。

所述的底板的腔体内还设置有控制器，所述的控制器与步进电机X、步进电机Y、走丝电机、步进电机Z、隔热器、风扇连接。

所述的加热喷头包括由上往下顺次连接的过渡隔热件、隔热器和喷嘴。

所述的风扇固设于过渡隔热件上，且与过渡隔热件轴线呈夹角设置。

所述的导管呈倒U形状，且其出口端与过渡隔热件连接。

所述的辅助装置为滑动板。

本实用新型具有以下优点：（1）本实用新型能够输送不同直径的材料丝、方便拆卸和维护、打印精度高。（2）本实用新型的加热喷头和走丝机构相互分离，走丝机构并没有安装于加热喷头上，采用远程传送材料丝，从而减轻Y轴运动机构的总质量，进一步的减轻加热喷头总重量，运动惯性小，移动定位更精准，抗干扰能力强。

附图说明

图1 为本实用新型的结构示意图；

图2 为图1的右视图；

图3 为图2的A-A剖视图；

图4 为X轴运动机构的结构示意图；

图5 为图4中的A向视图；

图6 为Y轴运动机构的结构示意图；

图7 为图6的俯视图；

图8 为图6的左视图；

图9 为Z轴运动机构的结构示意图；

图10为图9的右视图；

图11为远程挤出式走丝机构的结构示意图；

图中，1-底板，2-侧板，3-成型基板，4-步进电机X，5-丝杆X，6-光杆X，7-导轨X，8-步进电机Z，9-丝杆Z，10-光杆Z，11-U型活动板，12-步进电机Y，13-丝杆Y，14-光杆Y，15-导轨Y，16-风扇，17-导管，18-走丝电机，19-立柱，20-主动走丝轮，21-弹簧，22-辅助装置，23-从动轮，24-过渡隔热件，25-隔热器，26-喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，本实用新型的保护范围不局限于以下所述：

如图1~3所示，一种抗扰动的高精度台式3D打印机，它包括机架、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构和远程挤出式走丝机构，所述的机架呈L形，机架包括水平设置的底板1和垂向设置的侧板2，侧板2与底板1固连，侧板2和底板1内均设置有腔体。

如图4~5所示，所述的X轴运动机构包括设置于底板1上方的成型基板3、纵向安装于底板1腔体内的步进电机X4、旋转安装于底板1腔体内且相互平行设置的丝杆X5和光杆X6，步进电机X4的输出轴经联轴器与丝杆X5连接，丝杆X5上螺纹连接有螺母，螺母与成型基板3固连，光杆X6上安装有导轨X7，导轨X7与成型基板3固连。

如图9~10所示，所述的Z轴运动机构包括垂向安装于底板1腔体内的步进电机Z8、旋转安装于底板1顶部的丝杆Z9和光杆Z10，丝杆Z9与光杆Z10平行设置，步进电机Z8的输出轴经联轴器与丝杆Z9连接。

如图6~8所示，所述的Y轴运动机构包括U型活动板11、步进电机Y12、旋转安装于U型活动板11上且相互平行设置的丝杆Y13和光杆Y14，所述丝杆Y13和光杆Y14位于U型活动板11U形槽的两侧，U型活动板11的一端螺纹连接于丝杆Z9上，另一端滑动安装于光杆Z10上，步进电机Y12横向固定安装于U型活动板11上，步进电机Y12的输出轴经联轴器与丝杆Y13连接，所述的光杆Y14上安装有导轨Y15。

如图11所示，所述的远程挤出式走丝机构包括加热喷头和走丝机构，所述加热喷头位于U型活动板的U形槽内，加热喷头的一左端螺纹连接于丝杆Y13上，另一端固设于导轨Y15上，加热喷头的出口处设置有风扇16，风扇16固设于过渡隔热件24上，且与过渡隔热件24轴线呈夹角设置，风扇16朝向喷嘴26设置，加热喷头包括由上往下顺次连接的过渡隔热件24、隔热器25和喷嘴26。

所述行走机构包括导管17、固定安装于侧板2腔体内的走丝电机18、固设于侧板2背面的立柱19，走丝电机18输出轴贯穿侧板2背面设置且其上安装有主动走丝轮20，立柱19上固设有弹簧21，弹簧21的另一端固连有辅助装置22，本实施例中辅助装置22为滑动板。辅助装置22上经转轴旋转安装有从动轮23，从动轮23在弹簧恢复力作用下抵压于主动走丝轮20上，从动轮23和主动走丝轮20接触处的正上方与导管17入口端对接，导管17的出口端与隔热器25连接。所述的从动轮23可挤压弹簧21，因此能够调整从动轮23与主动走丝轮20之间的间隙，能够输送不同直径的材料丝，应用范围更广。

所述的底板1的腔体内还设置有控制器，所述的控制器与步进电机X4、步进电机Y12、走丝电机18、步进电机Z8、隔热器25、风扇16连接，控制器能够控制步进电机X4、步进电机Y12和步进电机Z8做正反转，同时还能控制走丝电机18做正反转。当步进电机X4转动时，丝杆X5上的螺母沿着丝杆X5直线移动，从而带动成型基板3做直线移动；当步进电机Y12转动时，丝杆Y13上的加热喷头沿着丝杆Y13做直线移动；当步进电机Z8转动时，U型活动板11沿着丝杆Z9做直线移动。导轨则是用来保证移动的平稳性，提高打印精度，减小打印误差。

所述的导管17呈倒U形状，且其出口端与过渡隔热件24连接。

本实用新型的工作步骤如下：

S1、将收卷于收料盘上的材料丝的首端穿过从动轮23和主动走丝轮20，材料丝在弹簧21弹力作用下压紧于主动走丝轮20上，随后将材料丝的首端顺次穿过导管17、过渡隔热件24、隔热器25最后穿入喷嘴26内；

S2、利用三维软件制作出零件的三维模型，将三维模型的构建数据通过编译器编译后生成的机器码，最后将机器码传送给控制器；

S3、零件底层的打印，控制器控制步进电机X4和步进电机Y12做正反转，成型基板3沿纵向方向做往复直线运动，而加热喷头沿横向方向做往复直线运动；控制器控制隔热器25、风扇16和走丝电机18启动，隔热器25将处于其内的材料丝熔化，熔化后的材料挤入于喷嘴26内，并经喷嘴26喷射到成型基板3上，而走丝电机18控制主动走丝轮20做顺时针转动，连续的将收料盘上的材料丝输入于加热喷头内，逐渐打印出零件底层部分；

S4、控制器控制步进电机Z8正转，U型活动板11沿着丝杆Z9向上移动一段距离，随后控制器关闭步进电机Z8，重复步骤S3即可在底层的基础上打印出倒数第二层；

S5、反复多次执行步骤S3~S4，即可在成型基板3上打印出各层，最后连续的各层即构成了三维零件实体；各运动机构在预先编译的程序驱动下返回至原点，同时风扇16启动，对喷头进行降温。

Claims (6)

1.一种抗扰动的高精度台式3D打印机，其特征在于：它包括机架、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构和远程挤出式走丝机构，所述的机架呈L形，机架包括水平设置的底板（1）和垂向设置的侧板（2），侧板（2）与底板（1）固连，侧板（2）和底板（1）内均设置有腔体；

所述的X轴运动机构包括设置于底板（1）上方的成型基板（3）、纵向安装于底板（1）腔体内的步进电机X（4）、旋转安装于底板（1）腔体内且相互平行设置的丝杆X（5）和光杆X（6），步进电机X（4）的输出轴经联轴器与丝杆X（5）连接，丝杆X（5）上螺纹连接有螺母，螺母与成型基板（3）固连，光杆X（6）上安装有导轨X（7），导轨X（7）与成型基板（3）固连；

所述的Z轴运动机构包括垂向安装于底板（1）腔体内的步进电机Z（8）、旋转安装于底板（1）顶部的丝杆Z（9）和光杆Z（10），丝杆Z（9）与光杆Z（10）平行设置，步进电机Z（8）的输出轴经联轴器与丝杆Z（9）连接；

所述的Y轴运动机构包括U型活动板（11）、步进电机Y（12）、旋转安装于U型活动板（11）上且相互平行设置的丝杆Y（13）和光杆Y（14），所述丝杆Y（13）和光杆Y（14）位于U型活动板（11）U形槽的两侧，U型活动板（11）的一端螺纹连接于丝杆Z（9）上，另一端滑动安装于光杆Z（10）上，步进电机Y（12）横向固定安装于U型活动板（11）上，步进电机Y（12）的输出轴经联轴器与丝杆Y（13）连接，所述的光杆Y（14）上安装有导轨Y（15）；

所述的远程挤出式走丝机构包括加热喷头和走丝机构，所述加热喷头位于U型活动板的U形槽内，加热喷头的一左端螺纹连接于丝杆Y（13）上，另一端固设于导轨Y（15）上，加热喷头的出口处设置有风扇（16）；所述走丝机构包括导管（17）、固定安装于侧板（2）腔体内的走丝电机（18）、固设于侧板（2）背面的立柱（19），走丝电机（18）输出轴贯穿侧板（2）背面设置且其上安装有主动走丝轮（20），立柱（19）上固设有弹簧（21），弹簧（21）的另一端固连有辅助装置（22），辅助装置（22）上经转轴旋转安装有从动轮（23），从动轮（23）在弹簧恢复力作用下抵压于主动走丝轮（20）上，从动轮（23）和主动走丝轮（20）接触处的正上方与导管（17）入口端对接，导管（17）的出口端与隔热器（25）连接。

2.根据权利要求1所述的一种抗扰动的高精度台式3D打印机，其特征在于：所述的底板（1）的腔体内还设置有控制器，所述的控制器与步进电机X（4）、步进电机Y（12）、走丝电机（18）、步进电机Z（8）、隔热器（25）、风扇（16）连接。

3.根据权利要求1所述的一种抗扰动的高精度台式3D打印机，其特征在于：所述的加热喷头包括由上往下顺次连接的过渡隔热件（24）、隔热器（25）和喷嘴（26）。

4.根据权利要求1所述的一种抗扰动的高精度台式3D打印机，其特征在于：所述的风扇（16）固设于过渡隔热件（24）上，且与过渡隔热件（24）轴线呈夹角设置。

5.根据权利要求1所述的一种抗扰动的高精度台式3D打印机，其特征在于：所述的导管（17）呈倒U形状，且其出口端与过渡隔热件（24）连接。

6.根据权利要求1所述的一种抗扰动的高精度台式3D打印机，其特征在于：所述的辅助装置（22）为滑动板。