一種龍門式3d打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種打印設(shè)備，具體涉及一種龍門式3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)是以計算機(jī)三維設(shè)計模型為藍(lán)本，用軟件將其離散分解成若干層平面切片，然后由數(shù)控成型系統(tǒng)利用激光束、熱熔噴嘴等方式將粉末狀、液狀或絲狀金屬、陶瓷、塑料、細(xì)胞組織等材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實體產(chǎn)品。3D打印機(jī)是3D打印的核心裝備，它是集機(jī)械、控制及計算機(jī)技術(shù)等為一體的復(fù)雜機(jī)電一體化系統(tǒng)，主要由高精度機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)和成型環(huán)境等子系統(tǒng)組成。與傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造技術(shù)”相反，3D打印遵從的是加法原則，即“逐層疊加”原則，不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機(jī)床，就能實現(xiàn)設(shè)計制造一體化，從而大幅降低了生產(chǎn)成本和縮短了加工周期，提高了原材料和能源的利用率，減少了對環(huán)境的影響，并且能實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的設(shè)計制造，成型產(chǎn)品的密度也更加均勻。
[0003]不同種類的快速成型系統(tǒng)因所用成形材料不同，成形原理和系統(tǒng)特點也各有不同。但都是基于離散堆積原理，即分層制造，逐層疊加的方法。其基本流程是:先用計算機(jī)軟件設(shè)計三維模型，然后把三維數(shù)字模型離散為面、線和點，再通過3D打印設(shè)備分層堆積，最后變成一個三維的實物。3D打印好比一層層蓋房子和蓋金字塔，不同的是，蓋房子是在人的操作下完成的，增材制造是在計算機(jī)的控制下進(jìn)行的。
[0004]目前的3D打印設(shè)備存在打印精度不高，打印速度慢的問題?，F(xiàn)有的3D打印機(jī)三向運(yùn)動機(jī)構(gòu)主要以同步帶、漸開線齒條為主，這些零部件采購方便，但傳動過程不穩(wěn)定，精度不高，有回程間隙，易出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種龍門式3D打印機(jī)，該3D打印機(jī)的傳動不僅平穩(wěn)，而且迅速，因此具有打印精度高，打印速度快的特點。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種龍門式3D打印機(jī)，包括外殼、平臺機(jī)構(gòu)、X軸移動機(jī)構(gòu)、Y軸移動機(jī)構(gòu)和送絲機(jī)構(gòu)，所述平臺機(jī)構(gòu)、X軸移動機(jī)構(gòu)、Y軸移動機(jī)構(gòu)和送絲機(jī)構(gòu)置于外殼內(nèi)；
[0008]所述平臺機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)、絲桿、立柱和平臺，第一電機(jī)與絲桿連接，絲桿通過絲桿套與平臺連接；所述立柱固定在外殼內(nèi)，且通過軸承與平臺連接；第一電機(jī)帶動絲桿運(yùn)動，從而使平臺上下移動；
[0009]所述X軸移動機(jī)構(gòu)包括第一直線導(dǎo)軌、第二直線導(dǎo)軌、第一滑塊、第二滑塊、第一弧形齒條組、第一支座、第二電機(jī)，第一滑塊具有與第一直線導(dǎo)軌相適配的凹槽，第一滑塊能在第一直線導(dǎo)軌上滑動；第二滑塊能在第二直線導(dǎo)軌上滑動；第二電機(jī)固定在第二滑塊上，且第二電機(jī)與第一弧形齒條組連接，第二電機(jī)帶動第一弧形齒條組運(yùn)動，從而帶動第二滑塊在第二直線導(dǎo)軌上滑動；第一支座與第一弧形齒條組連接；
[0010]所述第一弧形齒條組包括第一弧形齒條、兩個第一單盤、第一圓柱滾銷、第一法蘭盤，兩個第一單盤通過第一法蘭盤連接，第一圓柱滾銷通過角接觸軸承與兩個第一單盤上的若干均布的通孔配合；第一弧形齒條的齒位于兩個第一單盤之間，第一圓柱滾銷的曲面與第一弧形齒條的齒形輪廓相嚙合；第二電機(jī)帶動兩個第一單盤轉(zhuǎn)動，從而使第一圓柱滾銷與第一弧形齒條嚙合運(yùn)動，帶動第二滑塊在第二直線導(dǎo)軌上滑動；
[0011]所述Y軸移動機(jī)構(gòu)包括第三直線導(dǎo)軌、第三滑塊、第三電機(jī)、第二弧形齒條組、第二支座、第一支腿、第二支腿，第三滑塊能在第三直線導(dǎo)軌上滑動，第三電機(jī)固定在第三滑塊上，且第三電機(jī)與第二弧形齒條組連接；第三電機(jī)帶動第二弧形齒條組運(yùn)動，從而使第三滑塊在第三直線導(dǎo)軌上滑動；第二支座通過第一支腿與第一滑塊連接，第二支座通過第二支腿與第二滑塊連接；第二支座與第二弧形齒條組、第三直線導(dǎo)軌連接；
[0012]所述第二弧形齒條組包括第二弧形齒條、兩個第二單盤、第二圓柱滾銷、第二法蘭盤，兩個第二單盤通過第二法蘭盤連接，第二圓柱滾銷通過角接觸軸承與兩個第二單盤上的若干均布的通孔配合；第二弧形齒條的齒位于兩個第二單盤之間，第二圓柱滾銷的曲面與第二弧形齒條的齒形輪廓相嚙合；第三電機(jī)帶動兩個第二單盤轉(zhuǎn)動，從而使第二圓柱滾銷與第二弧形齒條嚙合運(yùn)動，帶動第三滑塊在第三直線導(dǎo)軌上滑動；
[0013]所述送絲機(jī)構(gòu)包括與第三滑塊連接的送絲電機(jī)，所述送絲電機(jī)與打印頭連接。
[0014]更進(jìn)一步的方案是，所述第一支座呈L型，其兩側(cè)上都設(shè)有通孔，螺釘穿過通孔將第一支座的一側(cè)和第一弧形齒條連接，螺釘穿過通孔將第一支座的另一側(cè)和外殼固定連接；所述第二支座呈L型，其兩側(cè)上都設(shè)有通孔，螺釘穿過通孔將第二支座的一側(cè)和第二弧形齒條連接，螺釘穿過通孔將第二支座的另一側(cè)和第三直線導(dǎo)軌連接。
[0015]更進(jìn)一步的方案是，所述第一支座上設(shè)有用于放置第一弧形齒條的凹槽，所述第二支座上設(shè)有用于放置第二弧形齒條的凹槽。
[0016]更進(jìn)一步的方案是，所述第一直線導(dǎo)軌、第二直線導(dǎo)軌、第三直線導(dǎo)軌、第一弧形齒條、第二弧形齒條上開有若干用于固定的通孔。螺釘穿過通孔將第一直線導(dǎo)軌和第二直線導(dǎo)軌固定在外殼的底板上。
[0017]更進(jìn)一步的方案是，所述第三滑塊呈L型；所述第二滑塊具有與第二直線導(dǎo)軌相適配的凹槽。
[0018]更進(jìn)一步的方案是，所述外殼的頂面和四個側(cè)面設(shè)有觀察窗，便于觀察3D模型的成型。
[0019]更進(jìn)一步的方案是，所述外殼的下部設(shè)有用于放置打印材料的抽屜。
[0020]更進(jìn)一步的方案是，第一電機(jī)固定在外殼的底部，立柱與外殼的上下兩個面固定連接；第一支腿通過螺釘與第一滑塊固定連接，第二支腿通過螺釘與第二滑塊固定連接；打印頭固定在第三滑塊上。
[0021]本發(fā)明中，平臺機(jī)構(gòu)為豎直升降機(jī)構(gòu)，X軸移動機(jī)構(gòu)和Y軸移動機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為龍門式行走機(jī)構(gòu)。第一電機(jī)帶動絲桿運(yùn)動，從而使平臺上下移動，實現(xiàn)平臺的Z軸方向的升降；第二電機(jī)帶動兩個第一單盤轉(zhuǎn)動，從而使第一圓柱滾銷與第一弧形齒條嚙合運(yùn)動，帶動第二滑塊在第二直線導(dǎo)軌上滑動，實現(xiàn)打印頭X軸方向上的移動；第三電機(jī)帶動兩個第二單盤轉(zhuǎn)動，從而使第二圓柱滾銷與第二弧形齒條嚙合運(yùn)動，帶動第三滑塊在第三直線導(dǎo)軌上滑動，實現(xiàn)打印頭Y軸方向上的移動。第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)通過控制器精確控制，從而使平臺實現(xiàn)精確升降，使打印頭實現(xiàn)精確的X軸、Y軸方向移動，進(jìn)而實現(xiàn)3D模型的精確打印。
[0022]弧形齒條組包括弧形齒條、兩個單盤、圓柱滾銷，法蘭盤，兩個單盤通過法蘭盤連接，圓柱滾銷通過角接觸軸承與兩個單盤上的若干均布的通孔配合；弧形齒條的齒位于兩個單盤之間，圓柱滾銷的曲面與弧形齒條的齒形輪廓相嚙合。弧形齒條組是基于一種新型擺線耦合理論研發(fā)的一種新型的傳動型式，與傳統(tǒng)的類齒輪齒條傳動方式相比較是一種全新的結(jié)構(gòu)形式，具有零背隙、精密傳動、結(jié)構(gòu)緊湊、平穩(wěn)低噪、效率高、具有任意行程的特點，具體體現(xiàn)在該弧形齒條組通過擺線輪圓柱滾子(圓柱滾銷)與弧形齒條的弧形齒面嚙合傳動，在傳動過程中擺線輪圓柱滾子(圓柱滾銷)與弧形齒條的弧形齒面曲線接觸嚙合為曲面滾動式漸入嚙合，傳動十分平穩(wěn)，無碰撞，因而產(chǎn)生的噪聲較小，嚙合較為精確。在傳動過程中通過利用滾動型式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滑動型式，避開了傳統(tǒng)傳動方式齒面摩擦及齒面磨損較嚴(yán)重的現(xiàn)象，大幅提高弧形齒條組的效率。由于弧形齒條具有可拼接性，因而滿足任意行程的要求，在嚙合過程中曲面接觸的嚙合面積較大，在同樣承載力的情況下，對材料及加工工藝的要求相對較低。由新型擺線耦合機(jī)理特性分析，在裝配時確定中心距后對裝配的要求也相對較低。在裝配時可在支座與弧形齒條之間墊上墊片，從而增加其穩(wěn)定性。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于:通過在X軸方向和Y軸方向設(shè)置弧形齒條組，從而實現(xiàn)傳動迅速、平穩(wěn)，使3D打印機(jī)具有打印精度高，打印速度快的特點。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，便于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0024]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0025]圖1是龍門式行走機(jī)構(gòu)軸測圖；
[0026]圖2是龍門式行走機(jī)構(gòu)正視圖；
[0027]圖3是龍門式行走機(jī)構(gòu)側(cè)視圖；
[0028]圖4是龍門式行走機(jī)構(gòu)俯視圖；
[0029]圖5是外殼與平臺機(jī)構(gòu)軸測圖；
[0030]圖6是外殼的底部不意圖；
[0031]圖7是本發(fā)明龍門式3D打印機(jī)的軸測圖。
[0032]圖中:1.外殼，2.立柱，3.軸承，4.絲桿，5.絲桿套，6.第一電機(jī)，7.平臺，8.第一支腿，9.第二支腿，10.第一直線直線導(dǎo)軌，11.第一滑塊，12.第二直線直線導(dǎo)軌，13.第二滑塊，14-1.第一圓柱滾銷，15-1.第一單盤，16-1.第一弧形齒條，14-2.第二圓柱滾銷，15-2.第二單盤，16-2.第二弧形齒條，17.通孔，18.第一支座，19.螺釘，20.第二電機(jī)，21.第三電機(jī)，22.打印頭，23-1.第一法蘭盤，23-2.第二法蘭盤，24.第三直線直線導(dǎo)軌，25.第三滑塊，27.第二支座，28.送絲電機(jī)。
【具體實施方式】
[0033]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0034]參見圖1-圖7，一種龍門式3D打印機(jī)，包括外殼1、平臺機(jī)構(gòu)、X軸移動機(jī)構(gòu)、Y軸移動機(jī)構(gòu)