一種五軸聯(lián)動3d打印機(jī)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種五軸聯(lián)動3D打印機(jī)機(jī)構(gòu)。具體的說是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，將其切片，運(yùn)用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制的擠出頭實(shí)現(xiàn)x、y、z軸的移動打印，兩個(gè)螺桿傳動控制的下動平臺實(shí)現(xiàn)u、v軸的旋轉(zhuǎn)打印，繼而用一層層的粘合材料來制造三維的物體的3D打印機(jī)，屬于3D打印機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印帶來了世界制造業(yè)革命，顛覆了傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，亟需一種可實(shí)現(xiàn)多軸打印的3D打印機(jī)。傳統(tǒng)的三維打印裝置，一般采用螺旋傳動，控制擠出頭的X、y、z軸三個(gè)方向的移動，工作效率低下，并因三軸打印和材料的局限性，物體出現(xiàn)懸空結(jié)構(gòu)極易坍塌，設(shè)計(jì)存在不足，不能滿足多領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
[0003]現(xiàn)有的成熟的3D打印機(jī)僅停留3軸打印，五軸打印將極大的擴(kuò)充3D打印的應(yīng)用。
[0004]因通過累積制造、逐層打印來構(gòu)造物體，盡管每一層打印的截面很薄，但在X-Y方向分辨率的提高受到很大的限制，會形成有一定厚度的一級級“臺階”，如需打印的物體表面是彎曲的弧形，會導(dǎo)致精度偏差，經(jīng)過表面打磨才能得到表面光滑的“高分辨率”物品;采用五軸聯(lián)動3D打印機(jī)可極大改善表面加工質(zhì)量。
[0005]傳統(tǒng)3D打印機(jī)在打印的過程中還會用到支撐物，如打印一些有倒掛狀的物體，則需用些易于除去的材料(如可溶的材料)作為支撐物。3軸3D打印機(jī)一直沿A向打印，則無法改善，五軸聯(lián)動3D打印機(jī)換在A向的90°側(cè)轉(zhuǎn)方向打印，即可解決過渡區(qū)域的結(jié)構(gòu)性問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對3D打印機(jī)現(xiàn)存的上述諸多問題，本發(fā)明提供一種五軸聯(lián)動3D打印機(jī)機(jī)構(gòu)。具體的講，是通過并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制的擠出頭實(shí)現(xiàn)x、y、z軸的移動打印，兩個(gè)螺桿傳動控制的下動平臺實(shí)現(xiàn)u、v軸的旋轉(zhuǎn)打印，完成五軸聯(lián)動在下動平臺上打印三維物體的3D打印機(jī)
[0007]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
[0008]一種五軸聯(lián)動3D打印機(jī)機(jī)構(gòu)、，所述裝置包括機(jī)體系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、打印系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)。機(jī)體系統(tǒng)由(4)支承桿、(10)滑塊、(11)同步帶、(12)同步帶輪、(13)關(guān)節(jié)球a、(22)機(jī)架組成;控制系統(tǒng)由控制模塊組成;打印系統(tǒng)由(I)合頁、(2)球面副a、(3)外框架、(5)擠出頭、(6)風(fēng)扇、(7)螺紋緊固件a、(8)v形板、(9)并聯(lián)臂、(14)螺紋緊固件b、(15)上動平臺、(16)關(guān)節(jié)球b、(17)下動平臺；(18)螺桿a、(19)軟連接聯(lián)軸器a、(20)電機(jī)a、(21)球面副b、
(23)電機(jī)b、(24)軟連接聯(lián)軸器b、(25)螺桿b組成;顯示系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、顯示屏組成。
[0009](22)機(jī)架支承所有部件，為中空的等邊三棱柱，(4)支承桿兩根一組，三個(gè)棱邊處各布置一組，用于構(gòu)成(10)滑塊做上下往復(fù)運(yùn)動的直線導(dǎo)軌；同時(shí)，在三個(gè)棱邊上下各布置一(12)同步帶輪，由下方電機(jī)提供動力，(11)同步帶傳動。(10)滑塊由滑動軸承與(4)支承桿相配，通過內(nèi)部凹凸結(jié)構(gòu)卡住(11)同步帶的一邊。(15)上動平臺、(10)滑塊分別通過一組
(16)關(guān)節(jié)球b、(13)關(guān)節(jié)球a聯(lián)接于一對并聯(lián)臂的兩端，構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)，提高了機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性和剛度。(6)風(fēng)扇通過(7)螺紋緊固件a固定于(8)v形板，(8)v形板通過(14)螺紋緊固件b固定于(15)上動平臺，保證(6)風(fēng)扇與(5)擠出頭成一定角度，易于對其進(jìn)行散熱。(5)擠出頭固定于(15)上動平臺，上端部有彈簧軸承，有螺旋形鏤空結(jié)構(gòu)，易于散去材料熱熔的熱量。
[0010](2)球面副a主體為一桿狀，通過一外伸部分與(I)合頁固連，端部為一球面，與(3)外框架外伸桿端部相配合，構(gòu)成球面副;桿部聯(lián)接一螺母，與(25)螺桿b相配合。(24)軟連接聯(lián)軸器b聯(lián)接(23)電機(jī)b轉(zhuǎn)子、(25)螺桿b。同理，(21)球面副b聯(lián)接(17)下動平臺的下外伸桿部，構(gòu)成球面副;通過桿部的固定的一螺母，與(18)螺桿a相配合;亦通過一外伸部分與(I)合頁固連。(19)軟連接聯(lián)軸器a聯(lián)接(18)螺桿a、( 20)電機(jī)a轉(zhuǎn)子，使之共同旋轉(zhuǎn)。
[0011]在(22)機(jī)架下布置控制模塊與三個(gè)驅(qū)動(12)同步帶輪工作的電機(jī)。通過計(jì)算機(jī)建模，再將數(shù)字模型文件切片，從而指導(dǎo)打印系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，逐層打印三維物體。(5)擠出頭出絲口置有壓力傳感器。該3D打印機(jī)工作時(shí)，材料熱熔后經(jīng)由(5)擠出頭擠出，同時(shí)(6)風(fēng)扇為其散熱。(5)擠出頭近距離接觸至壓力達(dá)到設(shè)定值，壓力傳感器即刻感知，將信息反饋至控制模塊，繼而(6)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低，保證熱熔的吐絲能粘連于(17)下動平臺。當(dāng)工作時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓力傳感器停止工作，(6)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常?？刂颇K控制電機(jī)協(xié)調(diào)工作，經(jīng)
[11]同步帶一級傳動，平行四邊形機(jī)構(gòu)二級傳動，將運(yùn)動輸出到(15)上動平臺，(5)擠出頭同步運(yùn)動，即可實(shí)現(xiàn)(5)擠出頭的x、y、z軸三個(gè)方向的運(yùn)動?？刂颇K亦控制(20)電機(jī)a、
(23)電機(jī)b協(xié)調(diào)工作，(18)螺桿a,(25)螺桿b轉(zhuǎn)動，兩螺桿螺旋傳動，進(jìn)而(I)合頁開合，經(jīng)球鉸實(shí)現(xiàn)(3)外框架、(17)下動平臺的繞u、v軸回轉(zhuǎn)，達(dá)到第四軸、第五軸的打印，完成五軸聯(lián)動打印三維物體。控制模塊將進(jìn)程(已工作時(shí)間、打印厚度、剩余工作時(shí)間等)輸出到顯示屏。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
[0013]本發(fā)明是提供一種五軸聯(lián)動3D打印機(jī)機(jī)構(gòu)、，該3D打印機(jī)具有以下特點(diǎn):
[0014]1.本發(fā)明控制(15)上動平臺做三個(gè)自由度運(yùn)動，(17)下動平臺做兩個(gè)自由度運(yùn)動，繼而實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動打印三維實(shí)體，提高打印質(zhì)量；
[0015]2.本發(fā)明的五軸聯(lián)動機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)沿X、y、z軸的移動和繞X、y、z軸方向的u、V軸回轉(zhuǎn)，即待打印的物體可做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，大大地改善打印工藝；
[0016]3.本發(fā)明的(20)電機(jī)a、(23)電機(jī)b協(xié)調(diào)工作，(18)螺桿a,(25)螺桿b轉(zhuǎn)動，兩螺桿傳動，進(jìn)而(I)合頁開合，經(jīng)球鉸實(shí)現(xiàn)(3)外框架、(17)下動平臺旋轉(zhuǎn)；
[0017]4.本發(fā)明改變傳統(tǒng)的沿A向做X-Y面分層加工、疊加成型打印物體的方式，可換在B相打印，很好的解決結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、精度問題。
【附圖說明】
[0018]圖1一種五軸聯(lián)動3D打印機(jī)機(jī)構(gòu)的主視圖
[0019]圖2—種五軸聯(lián)動3D打印機(jī)機(jī)構(gòu)的軸測圖
[0020]圖3—種五軸聯(lián)動3D打印機(jī)機(jī)構(gòu)的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)局部放大示意圖[0021 ]圖4 一種五軸聯(lián)動3D打印機(jī)機(jī)構(gòu)的兩螺桿傳動局部放大示意圖
[0022]圖中，1、合頁;2、球面副a; 3、外框架;4、支承桿;5.擠出頭;6、風(fēng)扇；7、螺紋緊固件a;8、v形板;9、并聯(lián)臂；10、滑塊；11、同步帶；12、同步帶輪；13、關(guān)節(jié)球a; 14、螺紋緊固件b;15、上動平臺；16、關(guān)節(jié)球b ;17、下動平