一種基于柱坐標式多噴頭打印的3d打印機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機，是針對目前3D打印機的曲線軌跡精度差和打印效率低的問題，提出了可以實現多噴頭打印的3D打印機。
[0002]
技術背景
[0003]3D打印(3D printing)，即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。
[0004]現在的3D打印機的精度普遍比較低，其曲線軌跡的精度更差，使得打印出的零件中的曲面和一些回轉類零件質量較差。
[0005]現在的3D打印機由于結構的設計只能實現單噴頭或者多噴頭單噴，在追求效率的今天，它嚴重影響了 3D打印的速度，限制了 3D打印的效率，因此迫切需要一種可以實現多噴頭共噴同時打印的3D打印機結構，提高3D打印機的打印速度。
[0006]

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明目的是針對上述不足之處提供一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機，是一種基于柱坐標式可以實現多噴頭打印的3D打印機，是一種可以使用的，具有可操作性的3D打印機，可以提高打印機的精度、實現多噴頭共噴，提高打印質量和效率的3D打印機結構。
[0008]本發(fā)明一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機是采取以下技術方案實現:
一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機包括平面極坐標式打印機構、Z軸運動機構、
工作平臺機構。該3D打印機沒有X軸和Y軸，采用平面極坐標機構實現噴嘴的平面運動，搭配Z方向的運動，實現基于空間柱坐標的軌跡的打印運動。
[0009]所述的平面極坐標式打印機構包括太陽齒輪、加固圓環(huán)、噴頭、供料驅動電機、極軸向絲杠、供料輪、限位塊、供料輪支撐桿、行星齒輪、螺母、極角方向驅動電機按裝座、極角向驅動電機、極軸向驅動電機和極軸向驅動電機安裝座。行星齒輪安裝在極角向驅動電機輸出軸上，行星齒輪和太陽齒輪組成內嚙合行星齒輪機構，極角向驅動電機安裝在極角向驅動電機安裝座上，極角向驅動電機安裝座安裝在太陽齒輪上，可以繞著太陽齒輪轉動。平面極坐標式打印機構中極軸向傳動方式選擇為絲杠螺母傳動方式。極軸向驅動電機固定在極軸向驅動電機安裝座上，極角向驅動電機安裝座固定在極軸向絲杠上，與極軸向絲杠之間為滾珠絲杠傳動方式;其中，與太陽齒輪同心、在太陽齒輪外圍有加固圓環(huán)，加固圓環(huán)上安裝有可繞加固圓環(huán)轉動的螺母，極軸向絲杠安裝在該螺母上面并且和該螺母之間為滾珠絲杠傳動方式，在極軸向絲杠的一端安裝有供料驅動電機和噴頭，另一端安裝著限位塊;供料輪支撐桿的一端固定在螺母上，在供料輪支撐桿的另一端安裝著供料輪，供料輪為圓盤狀，可以繞著自身圓心旋轉。
[0010]所述的平面極坐標式打印機構至少設置有一層。
[0011]所述的Z向運動機構，其數目應大于等于兩套。所述的Z向運動機構包括Z向運動機構上固定塊、導向桿、平面打印機構支撐桿、滑動塊、Z向運動機構支撐桿、Z向運動機構下固定塊、Z向運動驅動電機和同步帶。其中，Z向驅動電機固定在Z向運動機構下固定塊上。Z向運動機構的Z向傳動方式選擇為同步帶傳動方式?；瑒訅K固定在同步帶上，并且有導向桿貫穿滑動塊;平面打印機構支撐桿安裝在滑動塊上面，另一端上安裝著太陽齒輪和加固圓環(huán)。其中，Z向運動機構的數目需根據該3D打印機結構和噴頭數目決定。
[0012]所述的Z向運動機構至少設置有兩套。
[0013]所述的打印平臺機構包括工作平臺和工作平臺固定桿，工作平臺固定桿固定在Z向運動機構下固定塊上，工作平臺固定在工作平臺固定桿上;其中工作平臺固定桿的數目需根據Z向運動機構的數目確定。
[0014]所述的一種基于柱坐標式可以實現多噴頭打印的3D打印機結構，3D打印機結構的可擴展性，可通過增加Z向運動機構和平面極坐標式打印機構的數目來增加噴頭的數目，也可以拆卸平面極坐標式打印機構，實現單噴頭的空間柱坐標式打印。
[0015]一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機工作原理:其中，該3D打印機工作過程中:計算機控制系統(tǒng)首先將零件的三維模型離散化，同時依次讀取離散化模型的兩層截面數據，并將模型數據加載到兩層打印機構，第一層模型數據加載到A層，第二層加載到B層。A層優(yōu)先打印，當A層打印一部分后，B層跟隨打印開始第二層的打印，就實現了雙層同時打印，提高了打印了效率。該3D打印機，可以增加A平面極坐標打印機構或者B平面極坐標打印機構以增加噴頭的數目，進一步提高打印效率;也可以拆卸掉A平面極坐標打印機構或者B平面極坐標打印機構，成為單噴頭極坐標式打印機。
[0016]本發(fā)明為一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機，其的特點在于:
(I)該打印機的打印軌跡的計算是基于空間柱坐標，平面極坐標中極角的坐標和極軸坐標的響應比笛卡爾坐標中的X軸和Y軸的響應快，并且誤差沒有積累。
[0017](2)該打印機的噴頭的平面運行軌跡基于平面極坐標計算，使得這種結構的3D打印機的曲線軌跡的精度相當高，十分適合打印零件中的曲面部分和回轉類零件。
[0018](2)該結構的3D打印機，通過調整極坐標平面打印機構的層數和極坐標平面打印機構內噴頭的數目來調整噴頭數目，實現多噴頭打印和單噴頭打印。
【附圖說明】
[0019]以下將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
圖1是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機結構圖。
[0020]圖2是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機主視圖。
[0021 ]圖3a是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機的A平面極坐標式打印機構結構圖1。
[0022]圖3b是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機的A平面極坐標式打印機構結構圖2。
[0023]圖4是圖3a中3D打印機的供料輪及供料輪支撐桿隱藏后A部分的局部放大圖。
[0024]圖5a是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機的B平面極坐標式打印機構結構圖。
[0025]圖5b是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機的B平面極坐標式打印機構結構圖。
[0026]圖6是圖5a中一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機的供料輪及供料輪支撐桿隱藏后B部分的局部放大圖。
[0027]圖7是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機的Z向運動機構結構圖。
[0028]圖8是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機的Z向運動機構和工作平臺機構的結構圖。
[0029]圖9是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機軌跡運行示意圖。
[0030]圖10是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機的噴頭運行原理圖。
[0031]圖11是一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機的軌跡模擬圖。
[0032]圖中標號:10、A平面極坐式打印機構；20、B平面極坐標式打印機構;30、Z軸運動機構;40、工作平臺機構；
101、太陽齒輪A，102、加固圓環(huán)A，103、噴頭A，104、供料驅動電機A，105、極軸向絲杠A，106、供料輪A，107、限位塊A，108、供料輪支撐桿A，109、行星齒輪A，110、螺母A，111、極角方向驅動電機按裝座A，112、極角向驅動電機A，113、極軸向驅動電機A，114、極軸向驅動電機安裝座A，
201、太陽齒輪B，202、加固圓環(huán)B，203、噴頭B，204、供料驅動電機B，205、極軸向絲杠B，206、供料輪B，207、限位塊B，208、供料輪支撐桿B，209、行星齒輪B，210、螺母B，211、極角方向驅動電機按裝座B、212、極角向驅動電機B，213、極軸向驅動電機B，214、極軸向驅動電機安裝座B;
301、Z向運動機構上固定塊，302、導向桿，303、平面打印機構支撐桿，304、滑動塊，305、Z向運動機構支撐桿，306、Z向運動機構下固定塊，307、Z向運動驅動電機，308、同步帶；
401、工作平臺，402、工作平臺固定桿。
【具體實施方式】
[0033]下面結合該3D打印機的雙噴頭打印機實例和附圖來進一步的闡述該3D打印機。
[0034]參照附圖1?11，一種基于柱坐標式多噴頭打印的3D打印機包括A平面極坐標式打印機構(10)、B平面極坐標式打印機構(20)、Z軸運動機構(30)、工作平臺機構(40)。該3D打印機沒有的X軸和Y軸，而是基于平面極坐標實現噴嘴A (103)和噴嘴B(203)的平面運動，搭配Z方向的運動，實現基于空間柱坐標的軌跡的打印運動。
[0035]如圖1所示，該3D打印機的結構包括極坐標式A平面打印機構(10)，極坐標式B平面打印機構(20 )、Z向運動機構(30 )、工作平臺機構(40 )。
[0036]所述的A平面極坐標式打印機構(10)包括太陽齒輪A(101)、加固圓環(huán)A (102)、噴頭A (103)、供料驅動電機A (104)、極軸向絲杠A (105),供料輪A( 106),限位塊A (107)、供料輪支撐桿A (108 )、行星齒輪A (109 )、螺母A (I 1 )、極角方向驅動電機按裝座A (111 )、極角向驅動電機A(112)、極軸向驅動電A(113)和極軸向驅動電機安裝座A(114);行星齒輪A(109)安裝在極角向驅動電A(112)輸出軸上，行星齒輪A(109)和太陽齒輪A(1l)組成內嚙合行星齒輪機構，極角向驅動電機A(112)安裝在極角向驅動電機安裝座A(114)上，極角向驅動電機安裝座A(114)安裝在太陽齒輪A(1l)上，并且可以繞著太陽齒輪A(1l)轉動，極軸向驅動電機A(113)固定在極軸向驅動電機安裝座A(114)上，極角向驅動電機安裝座A(112)固定在極軸向絲杠A(105)上，極角向驅動電機安裝座A(111)與極軸向絲杠A(105)之間為滾珠絲杠傳動方式或蝸輪蝸桿;其中，加固圓環(huán)A(102)在太陽齒輪外圍并且與太陽齒輪A(1l)同心，加固圓環(huán)A( 102)上安裝有可繞加固圓環(huán)A(102)轉動的螺母A(IlO)，極軸向絲杠A( 105)安裝在螺母A(102)上面，極軸向絲杠A(105)和螺母A(102)之間為滾珠絲杠傳動方式，在極軸向絲桿A( 105)的一端安裝有供料驅動電機A( 104)和噴頭A(103)，另一端安裝有限位塊A(107 );其中，供料輪支撐桿A (108)固定在螺母A (I 1)上，在供料輪支撐桿A (I 1)的另一端安裝著供料輪A( 106)，供料輪A( 106)為圓盤狀，可以繞著自身圓心旋轉。
[0037]所述的B平面極坐標式打印機構(20)包括太陽齒輪B(201)、加固圓環(huán)B(202)、噴頭B (203)、供料驅動電機B (204),極軸向絲杠B (205),供料輪B (206),限位塊B (207),供料輪支撐桿B (208),行星齒輪B (209),螺母B (210)、極角方向驅動電機按裝座B (211)、極角向驅動電機B(212)、極軸向驅動電機B(213)和極軸向驅動電機安裝座B(214)。行星齒輪