一種具有曲面加工特性的3d打印機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有曲面加工特性的3D打印機(jī)，屬于數(shù)字化加工技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型解決了工件設(shè)計(jì)工程中懸臂以及空心結(jié)構(gòu)造成的重力限制問(wèn)題，并可以實(shí)現(xiàn)曲面3D打印其結(jié)構(gòu)包括固定框架，工作平臺(tái)，并聯(lián)桿移動(dòng)噴頭，步進(jìn)電機(jī)，同步帶。工作平臺(tái)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)與同步帶實(shí)現(xiàn)傾斜。本實(shí)用新型的3D打印機(jī)通過(guò)機(jī)座平臺(tái)傾斜，以及3D打印機(jī)主體上噴嘴的移動(dòng)，對(duì)工件懸臂和空腔曲面打印件進(jìn)行無(wú)需支撐物的打印。對(duì)于中空多面體、多層蜂窩結(jié)構(gòu)工件和曲面工件，本實(shí)用新型可以進(jìn)行直接打印，提高3D打印的效率。
【專利說(shuō)明】
一種具有曲面加工特性的3D打印機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于數(shù)字化加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印是一種以數(shù)字化模型為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行切片處理，利用熔融擠出技術(shù)、激光燒結(jié)技術(shù)或者光固化技術(shù)逐層打印的方式來(lái)完成物體的制作。
[0003]現(xiàn)有的3D打印機(jī)，為了克服重力影響，在對(duì)有懸臂以及空腔的部件進(jìn)行打印時(shí)都需要進(jìn)行支撐處理。所以一些有懸臂或者空腔的結(jié)構(gòu)，又不允許添加內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)的打印件就無(wú)法用3D打印進(jìn)行制作。更普遍一點(diǎn)的曲面打印問(wèn)題，目前的3D打印機(jī)打印曲面過(guò)程十分繁瑣，需要增加大量的支撐結(jié)構(gòu)，后處理過(guò)程也十分難以解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種工作平臺(tái)可傾斜的3D打印機(jī)以解決工件設(shè)計(jì)工程中，懸臂以及空心結(jié)構(gòu)造成的重力限制問(wèn)題，并且可以直接打印曲面結(jié)構(gòu)，提高3D打印的效率。
[0005]—種具有曲面加工特性的3D打印機(jī)，主要包括底座1、電機(jī)固定板2、步進(jìn)電機(jī)3、下夾具塊6、行程擋塊7、工作平臺(tái)8、支架9、同步帶10、光杠11、第一支撐桿12、第二支撐桿15、上夾具塊13、滑塊14以及嗔頭結(jié)構(gòu)；
[0006]底座I為三角形，所述底座I和支架9組成三棱柱形框架;底座I的數(shù)量為兩個(gè)，分別位于框架頂端和低部;六條光杠11分別固定于兩個(gè)底座I之間；
[0007]所述的步進(jìn)電機(jī)3數(shù)量為六個(gè)，分別固定在一個(gè)電機(jī)固定板2上，所述電機(jī)固定板2分別固定在三棱柱形框架六個(gè)頂點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的底座I上；
[0008]下夾具塊6與上夾具塊13的數(shù)量均為三個(gè)，分別位于三棱柱形框架的每一側(cè)的上部和下部;每一側(cè)的下夾具塊6與上夾具塊13均分別固定在一個(gè)滑塊14上，并且在該側(cè)上下兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)3與同步帶10的帶動(dòng)下在光杠11上運(yùn)動(dòng)；
[0009]所述的行程擋塊7固定在滑塊14上，滑塊14固定在光杠11上，每一側(cè)的同步帶10均有上下兩條，行程擋塊7上有兩個(gè)固定軸將上下兩條同步帶10分開(kāi)，并且限制上夾具塊13與下夾具塊6的運(yùn)動(dòng)軌跡，確定上夾具塊13與下夾具塊6的運(yùn)動(dòng)行程；
[0010]工作平臺(tái)8通過(guò)六條第二支撐桿15與三個(gè)下夾具塊6相連接，六條第二支撐桿15中每?jī)蓷l并聯(lián)組成三桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)，第二支撐桿15與工作平臺(tái)8和下夾具塊6的連接方式均為鉸鏈連接，所述的工作平臺(tái)8通過(guò)三個(gè)下夾具塊6的直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生傾斜或上下移動(dòng)；
[0011]所述噴頭結(jié)構(gòu)為三角洲式打印機(jī)噴頭結(jié)構(gòu)，噴頭結(jié)構(gòu)通過(guò)球頭與六條第一支撐桿12連接，第一支撐桿12的另外一端插入上夾具塊13的凹槽中，六條第一支撐桿12中每?jī)蓷l并聯(lián)組成三桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明優(yōu)選方式中還包括控制裝置4，所述控制裝置4通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)3工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)打印機(jī)位置的控制；并且通過(guò)對(duì)噴頭結(jié)構(gòu)控制以控制打印進(jìn)度與打印速度的控制。
[0013]本發(fā)明優(yōu)選方式中還包括液晶顯示屏5，所述液晶顯示屏5與控制裝置4連接，用于在打印機(jī)工作時(shí)顯示打印進(jìn)度與打印速度。
[0014]本發(fā)明優(yōu)選方式中所述行程擋塊7上兩個(gè)固定軸外表面有對(duì)于同步帶10的定位結(jié)構(gòu)，可防止同步帶10在工作過(guò)程中從正面脫出。
[0015]本發(fā)明優(yōu)選方式中第二支撐桿15與工作平臺(tái)8過(guò)盈配合，第二支撐桿15與下夾具塊6也過(guò)盈配合連接，可防止打印機(jī)工作過(guò)程中工作平臺(tái)8與第二支撐桿15有圓柱滑動(dòng)。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]1、當(dāng)打印工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)懸臂、空腔以及蜂窩結(jié)構(gòu)時(shí)，打印過(guò)程中可以通過(guò)控制平臺(tái)傾斜從而達(dá)到減少或消除某些設(shè)計(jì)工件內(nèi)對(duì)于加工過(guò)程中不利于后期處理的支撐材料或者支撐結(jié)構(gòu)，提高了打印精度和打印效率。
[0018]2、一種具有曲面加工特性的3D打印機(jī)可以通過(guò)改變工作平臺(tái)傾斜角度一次性打印具有曲面結(jié)構(gòu)，中空、蜂窩狀結(jié)構(gòu)的打印件。并且在打印部分具有弧度頂端打印件時(shí)，可以避免頂端拉絲不均勻或者發(fā)絲失敗的現(xiàn)象。
[0019]3、一種具有曲面加工特性的3D打印機(jī)采用三桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)鏈接工作平臺(tái)，巧妙的利用和回避了并聯(lián)機(jī)構(gòu)在精度和剛性方面存在的不足。
[0020]4、行程擋塊可以確定上夾具塊與下夾具塊的行程，從而確定工作平臺(tái)傾斜角度。在打印準(zhǔn)備階段可以按照打印件結(jié)構(gòu)確定工作平臺(tái)在打印過(guò)程中最大和最小傾斜角度，從而固定行程擋塊位置來(lái)調(diào)節(jié)工做平臺(tái)滑塊行程。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明的工作平臺(tái)的帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)主視圖。
[0023]圖3是本發(fā)明的工作平臺(tái)的帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)側(cè)視圖
[0024]圖4是本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面以具體實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步解釋和說(shuō)明。
[0026]實(shí)施例1
[0027]本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，一種具有曲面加工特性的3D打印機(jī)，主要包括底座
1、電機(jī)固定板2、步進(jìn)電機(jī)3、下夾具塊6、行程擋塊7、工作平臺(tái)8、支架9、同步帶10、光杠11、第一支撐桿12、第二支撐桿15、上夾具塊13、滑塊14以及噴頭結(jié)構(gòu)。
[0028]底座I為三角形，所述底座I和支架9組成三棱柱形框架，用以支撐整個(gè)系統(tǒng)部件。底座I的數(shù)量為兩個(gè)，分別位于框架頂端和低部;六條光杠11分別固定于兩個(gè)底座I之間。
[0029]所述的步進(jìn)電機(jī)3數(shù)量為六個(gè)，分別固定在一個(gè)電機(jī)固定板2上，所述電機(jī)固定板2分別固定在三棱柱形框架六個(gè)頂點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的底座I上。
[0030]下夾具塊6與上夾具塊13的數(shù)量均為三個(gè)，分別位于三棱柱形框架的每一側(cè)的上部和下部;每一側(cè)的下夾具塊6與上夾具塊13均分別固定在一個(gè)滑塊14上，并且在該側(cè)上下兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)3與同步帶10的帶動(dòng)下在光杠11上運(yùn)動(dòng)。
[0031]所述的行程擋塊7固定在滑塊14上，滑塊14通過(guò)螺釘從側(cè)邊固定在光杠11上，每一側(cè)的同步帶10均有上下兩條，行程擋塊7上有兩個(gè)固定軸將上下兩條同步帶10分開(kāi)，并且限制上夾具塊13與下夾具塊6的運(yùn)動(dòng)軌跡，確定上夾具塊13與下夾具塊6的運(yùn)動(dòng)行程，限制工作平臺(tái)8和噴頭結(jié)構(gòu)的行程，并且為了防止同步帶10滑出加工有凸出部分。
[0032]工作平臺(tái)8通過(guò)六條第二支撐桿15與三個(gè)下夾具塊6相連接，六條第二支撐桿15中每?jī)蓷l并聯(lián)組成三桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)，第二支撐桿15與工作平臺(tái)8和下夾具塊6的連接方式均為鉸鏈連接，所述的工作平臺(tái)8通過(guò)三個(gè)下夾具塊6的直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生傾斜或上下移動(dòng)。
[0033]第二支撐桿15與工作平臺(tái)8過(guò)盈配合，第二支撐桿15與下夾具塊6也過(guò)盈配合連接，可防止打印機(jī)工作過(guò)程中工作平臺(tái)8與第二支撐桿15有圓柱滑動(dòng)。
[0034]工作平臺(tái)8、第二支撐桿15、下夾具塊6、滑塊14和同步帶10共同組成運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)，工作平臺(tái)8實(shí)現(xiàn)垂直方向移動(dòng)和傾斜的工作原理是:步進(jìn)電機(jī)3帶動(dòng)同步帶10旋轉(zhuǎn)，同步帶10繞在下夾具塊6上，下夾具塊6固定在滑塊14上，而滑塊14套在光杠11上，這樣，可將同步帶10的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為下夾具塊6的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，下夾具塊6上連接有第二支撐桿15，下夾具塊6上下移動(dòng)帶動(dòng)第二支撐桿15移動(dòng)，而工作平臺(tái)8完全依靠第二支撐桿15支撐，這樣第二支撐桿15移動(dòng)就能相應(yīng)使工作平臺(tái)8實(shí)現(xiàn)垂直方向移動(dòng)和傾斜。
[0035]控制裝置4通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)3工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)打印機(jī)位置的控制;并且通過(guò)對(duì)噴頭結(jié)構(gòu)控制以控制打印進(jìn)度與打印速度的控制;液晶顯示屏5與控制裝置4連接，并且液晶顯示屏5安裝在與底座I平齊的控制裝置4上，用來(lái)在打印機(jī)工作時(shí)顯示打印進(jìn)度與打印速度。
[0036]所述噴頭結(jié)構(gòu)為三角洲式打印機(jī)噴頭結(jié)構(gòu)，噴頭結(jié)構(gòu)通過(guò)球頭與六條第一支撐桿12連接，第一支撐桿12的另外一端插入上夾具塊13的凹槽中，六條第一支撐桿12中每?jī)蓷l并聯(lián)組成三桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
[0037]噴頭結(jié)構(gòu)的X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)由第一支撐桿12、上夾具塊13、滑塊14、同步帶1和噴頭結(jié)構(gòu)共同實(shí)現(xiàn)，
[0038]其具體的實(shí)施原理是:步進(jìn)電機(jī)3帶動(dòng)同步帶10旋轉(zhuǎn)，同步帶10繞在上夾具塊13上，將同步帶10的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上夾具塊13的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，上夾具塊13再帶動(dòng)第一支撐桿12運(yùn)動(dòng)，第一支撐桿12最終帶動(dòng)噴頭結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Χ、Υ、Ζ三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。
[0039]本發(fā)明的帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，噴頭結(jié)構(gòu)的帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和工作平臺(tái)8的一樣，這里只截取了本發(fā)明的下半部分，即工作平臺(tái)8的帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括步進(jìn)電機(jī)3、電機(jī)固定板2、光杠11、同步帶10、滑塊14、下夾具塊6和行程擋塊7。步進(jìn)電機(jī)3固定板固定在底座I上，步進(jìn)電機(jī)3的電機(jī)軸末端裝有帶齒的圓盤，同步帶10上也有齒，安裝時(shí)將同步帶10剪斷，安裝方式如圖2所示，步進(jìn)電機(jī)3帶動(dòng)同步帶10旋轉(zhuǎn)，同步帶10另一端固定在行程擋塊7上，可以帶動(dòng)下夾具塊6與滑塊14整體上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)8的垂直方向移動(dòng)和傾斜。
[0040]本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖4所示，使工作平臺(tái)8實(shí)現(xiàn)垂直方向移動(dòng)和傾斜的第二支撐桿15有三對(duì)，每一對(duì)的兩根第二支撐桿15相對(duì)安裝，一端插入工作平臺(tái)8的凹槽中，另外一端插入下夾具塊6的凹槽中，這樣通過(guò)夾持的方式連接工作平臺(tái)8與下夾具塊6，使下夾具塊6的運(yùn)動(dòng)傳給工作平臺(tái)8，實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)8的垂直方向移動(dòng)和傾斜。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有曲面加工特性的3D打印機(jī)，其特征在于，主要包括底座(I)、電機(jī)固定板(2)、步進(jìn)電機(jī)(3)、下夾具塊(6)、行程擋塊(7)、工作平臺(tái)(8)、支架(9)、同步帶(10)、光杠(11)、第一支撐桿(12)、第二支撐桿(15)、上夾具塊(13)、滑塊(14)以及噴頭結(jié)構(gòu)； 底座(I)為三角形，所述底座(I)和支架(9)組成三棱柱形框架;底座(I)的數(shù)量為兩個(gè)，分別位于框架頂端和低部;六條光杠(11)分別固定于兩個(gè)底座(I)之間； 所述的步進(jìn)電機(jī)(3)數(shù)量為六個(gè)，分別固定在一個(gè)電機(jī)固定板(2)上，所述電機(jī)固定板(2)分別固定在三棱柱形框架六個(gè)頂點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的底座(I)上； 下夾具塊(6)與上夾具塊(13)的數(shù)量均為三個(gè)，分別位于三棱柱形框架的每一側(cè)的上部和下部;每一側(cè)的下夾具塊(6)與上夾具塊(13)均分別固定在一個(gè)滑塊(14)上，并且在該側(cè)上下兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)(3)與同步帶(10)的帶動(dòng)下在光杠(11)上運(yùn)動(dòng)； 所述的行程擋塊(7)固定在滑塊(14)上，滑塊(14)固定在光杠(11)上，每一側(cè)的同步帶(10)均有上下兩條，行程擋塊(7)上有兩個(gè)固定軸將上下兩條同步帶(10)分開(kāi)，并且限制上夾具塊(13)與下夾具塊(6)的運(yùn)動(dòng)軌跡，確定上夾具塊(13)與下夾具塊(6)的運(yùn)動(dòng)行程；工作平臺(tái)(8)通過(guò)六條第二支撐桿(15)與三個(gè)下夾具塊(6)相連接，六條第一支撐桿(12)中每?jī)蓷l并聯(lián)組成三桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)，第二支撐桿(15)與工作平臺(tái)(8)和下夾具塊(6)的連接方式均為鉸鏈連接，所述的工作平臺(tái)(8)通過(guò)三個(gè)下夾具塊(6)的直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生傾斜或上下移動(dòng)； 噴頭結(jié)構(gòu)通過(guò)球頭與六條第一支撐桿(12)連接，第一支撐桿(12)的另外一端插入上夾具塊(13)的凹槽中，六條第一支撐桿(12)中每?jī)蓷l并聯(lián)組成三桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有曲面加工特性的3D打印機(jī)，其特征在于，所述噴頭結(jié)構(gòu)為三角洲式打印機(jī)噴頭結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有曲面加工特性的3D打印機(jī)，其特征在于，所述行程擋塊(7)上兩個(gè)固定軸外表面有對(duì)于同步帶(10)的定位結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有曲面加工特性的3D打印機(jī)，其特征在于，第二支撐桿(15)與工作平臺(tái)(8)過(guò)盈配合，第二支撐桿(15)與下夾具塊(6)也過(guò)盈配合連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有曲面加工特性的3D打印機(jī)，其特征在于，其還包括控制裝置(4)，所述控制裝置(4)通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)(3)工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)打印機(jī)位置的控制;并且通過(guò)對(duì)噴頭結(jié)構(gòu)控制以控制打印進(jìn)度與打印速度的控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的具有曲面加工特性的3D打印機(jī)，其特征在于，其還包括液晶顯示屏(5)，所述液晶顯示屏(5)與控制裝置(4)連接，用于在打印機(jī)工作時(shí)顯示打印進(jìn)度與打印速度。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK205674491SQ201620473637
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日 公開(kāi)號(hào)201620473637.7, CN 201620473637, CN 205674491 U, CN 205674491U, CN-U-205674491, CN201620473637, CN201620473637.7, CN205674491 U, CN205674491U
【發(fā)明人】孫慧超, 閆龍威, 曲興田, 周偉, 徐明旭
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)