一種桌面熔融沉積3d打印機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于3D打印技術領域，更具體地，涉及一種桌面熔融沉積3D打印機。
【背景技術】
[0002]3D打印技術是一種采用逐點或逐層成型方法制造物理模型、模具和零件的先進制造技術；是綜合材料科學、CAD/CAM、數(shù)控和激光等先進技術于一體的新型制造技術。3D打印技術是基于離散/堆積的成型思想，將計算機上構建的零件三維CAD模型沿高度方向分層切片，得到每層截面信息，然后輸出到快速成型設備上逐層掃描填充，再沿高度方向上粘結疊加，逐步形成三維實體零件。與傳統(tǒng)機械加工中“減材料”的工藝相比，3D打印技術能從CAD模型生產出零件原型，縮短了新產品設計和開發(fā)周期，是制造技術領域的一次重大關破。
[0003]3D打印技術起源于美國，以極高的柔性和應用范圍獲得制造業(yè)和學術界的積極響應，很快發(fā)展到日本、歐洲和我國。三維打印技術在不需要任何刀具、模具及工裝卡具的情況下，可實現(xiàn)任意復雜形狀新產品樣件的快速制造。用三維打印技術制造出的模型或樣件可直接用于新產品設計驗證、功能檢驗、外觀驗證、工程分析、市場訂貨等、非常有利于優(yōu)化產品設計，從而大大提高新產品開發(fā)的一次成功率，提高產品的市場競爭力，縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。
[0004]目前，3D打印技術已有十多種工藝，按照成型能源的不同，可分為激光加工和非激光加工兩大類，其中典型的有:激光固化造型、選擇性激光燒結、分層實體制造、熔融沉積制造、三維立體打印。
[0005]其中，前二種存在的共同冋題是:
[0006](I)機器成本高，這些3D打印機都必須配備激光器，以及高性能的數(shù)控系統(tǒng)，因此機器成本高；(2)運行成本高，這些3D打印機都要求特定性能的成型材料，因此運行成本高；(3)操作維護復雜，環(huán)境友好性差，這些3D打印機的結構較復雜、體積較大、對環(huán)境有一定的污染，因此，不便于操作維護，不適合于家庭及辦公室使用。
[0007]后兩種3D打印機和前三種3D打印機相比，在成形件的大小、精度和強度等方面，可能有所差別，但是，他們不必配置昂貴的激光器，結構較簡單，外形小巧，對環(huán)境無污染，因此成本較低，特別適合于家庭及辦公室使用，成為3D打印機的一種發(fā)展方向。
[0008]熔融沉積制造3D打印機采用絲狀材料(如ABS塑料絲)作為加工物，用加熱器將其加熱到熔融狀態(tài)，通過送絲機構從噴頭擠出細絲材料，加熱噴頭在計算機的控制下，根據(jù)三維模型的截面輪廓數(shù)據(jù)作X-Y平面運動，逐層選擇性融覆形成三維實體。熔融沉積制造3D打印工藝由于其獨特的技術原理，比較適合于家庭、辦公用品以及模具行業(yè)新產品開發(fā)，另外還被廣泛用于醫(yī)學、醫(yī)療、考古等三維實體模型制造，具有很強的應用前景。
[0009]現(xiàn)有的典型熔融沉積制造3D打印機受材料特性及軟硬件技術難度的影響大多存在機器結構不夠穩(wěn)定、成型精度不高、成型速度低、成本高昂等問題，限制了其進一步推廣使用?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0010]針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種桌面熔融沉積3D打印機，其結構精巧、成本低、噪音小、成型精度高、操作簡單、維護方便，尤其適合在家庭和辦公室中使用，便于推廣。
[0011]本實用新型提供的一種桌面熔融沉積3D打印機，包括:機架、噴頭、打印臺，其特征在于，在所述機架的X軸、Y軸、Z軸方向分別設有X軸運動機構、Y軸運動機構、Z軸運動機構；所述機架為開放結構，所述X軸運動機構包括架設在機架X軸方向的X軸橫梁，X軸橫梁上裝有X軸步進電機、X軸絲桿和打印噴頭；所述Y軸運動機構包括在Y軸方向機架的左右兩側都裝設的Y軸傳動絲桿和Y軸步進電機，Y軸傳動絲桿通過X軸絲桿支座、X軸光軸支座與X軸橫梁固定；所述Z軸運動機構包括在Z軸方向在機架后側板設置的一根Z軸絲桿和兩根Z軸光桿；在Z軸絲桿支座上連接所述打印臺。
[0012]優(yōu)選地，所述機架包括底部控制箱、前后左右側板、上蓋板、下底板、框架角鋼，整體為開放式結構。
[0013]優(yōu)選地，所述X軸運動機構垂直于Y軸運動機構和Z軸運動機構，所述X軸機構包括X軸橫梁、X軸傳動絲桿、X軸絲桿支座、X軸步進電機，所述X軸橫梁架在左右兩側的Y軸光桿上，并在所述X軸橫梁下方安裝有X軸滑槽導軌和X軸滑塊；所述X軸步進電機通過螺栓安裝在X軸橫梁上，所述X軸傳動絲桿通過X軸剛性聯(lián)軸器與X軸步進電機相連；在X軸傳動絲桿上裝有X軸絲桿螺母座，所述噴頭固定在X軸絲桿螺母座上。
[0014]優(yōu)選地，所述Y軸運動機構包括Y軸步進電機、Y軸光桿立式支座四個、Y軸絲桿兩個、Y軸絲桿螺母和Y軸絲桿螺母座兩個、Y軸光桿箱式軸承兩個；所述Y軸光桿箱式軸承分別安裝在兩側的Y軸光軸上，兩側的Y軸絲桿通過剛性聯(lián)軸器與Y軸步進電機相連；所述Y軸絲桿螺母安裝在Y軸絲桿螺母座上，Y軸絲桿螺母座、Y軸光桿箱式軸承通過螺栓固定在X軸橫梁上。
[0015]優(yōu)選地，所述Z軸運動機構包括Z軸步進電機一個、軸承座兩個、Z軸絲桿一根、Z軸光桿兩根、絲桿支座和絲桿螺母一個、光桿箱式軸承兩個；所述打印臺固定在絲桿支座和光桿箱式軸承上并且Z軸光桿再通過立式支座固定在機架上；所述絲桿螺母裝在絲桿螺母座上且一起裝在絲桿上；z軸絲桿通過剛性聯(lián)軸器與Z軸步進電機相連。
[0016]優(yōu)選地，所述噴頭包括噴頭外殼、噴頭外殼蓋、連接板、進絲滾輪、加熱塊、滾輪調節(jié)桿、噴嘴、調節(jié)螺桿、步進電機、進絲齒輪；線料穿過噴頭外殼導線孔到達進絲齒輪與進絲滾輪的間隙處，所述進絲齒輪安裝在步進電機的伸出軸上，步進電機固定在噴頭外殼上，在調節(jié)桿上安裝進絲滾輪與進絲齒輪嚙合；所述調節(jié)螺桿調節(jié)嚙合間隙，連接板連接噴頭與X軸絲桿螺母支座。
[0017]優(yōu)選地，所述打印臺包括托板、調節(jié)螺母、彈簧及彈簧套四個、浮動調節(jié)板、側固定板、工作基板、調節(jié)螺釘、防側斜柱四個、長固定螺釘、短固定螺釘若干；所述托板通過長固定螺釘安裝在側固定板上，側固定板安裝在Z軸絲桿螺母座上；在所述托板和浮動調節(jié)板間裝有四個防側斜柱和裝有彈簧的彈簧套，調節(jié)螺釘將托板和浮動調節(jié)板串連在一起，由調節(jié)螺母調節(jié)；所述工作基板通過螺釘固定在浮動調節(jié)板上。
[0018]優(yōu)選地，所述打印臺為懸臂式。
[0019]優(yōu)選地，所述Y軸運動機構包括兩個Y軸傳動絲桿和兩個Y軸步進電機。
[0020]總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，主要具備以下優(yōu)點:
[0021]1、由于本實用新型的桌面熔融沉積3D打印機將機架設計框架開放式，既能為整機提供穩(wěn)定可靠的支撐又大大簡化了結構，從而降低了制造成本，同時提高了機器的可操作性和可維護性。
[0022]2、由于本實用新型的桌面熔融沉積3D打印機X、Y、Z軸運動機構采用高精度絲桿驅動和光軸穩(wěn)固，使各方向承載能力增加而且運動更加平穩(wěn)，同時絲桿傳動精度高噪聲低。
[0023]3、由于本實用新型的桌面熔融沉積3D打印機Y軸運動機構采用雙絲桿螺母，消除絲桿的反向間隙，進一步保證硬件的傳動精度。且絲桿的剛性得到很好的保證，在工作過程中絲桿的變形程度極其微小對打印精度不會產生影響。
[0024]4、由于本實用新型的桌面熔融沉積3D打印機打印臺機構中增加了防側斜柱，很好的防止了浮動調節(jié)板測斜，提高了打印的精度保證了平穩(wěn)性。
【附圖說明】
[0025]圖1是本實用新型的桌面熔融沉積3D打印機的三維示圖；
[0026]圖2是本實用新型的桌面熔融沉積3D打印機的機架結構意圖；
[0027]圖3是桌面熔融沉積3D打印機的X向運動機構結構示意圖；
[0028]圖4是桌面熔融沉積3D打印機的Z向運動機構結構示意圖；
[0029]圖5是桌面熔融沉積3D打印機的Y向運動機構結構示意圖；
[0030]圖6是本實用新型的桌面熔融沉積3D打印機的噴頭機構結構示意圖。
[0031]圖7是本實用新型的桌面熔融沉積3D打印機的打印臺機構結構示意圖。
[0032]圖8是本實用新型的桌面熔融沉積3D打印機的機架底板結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0034]如圖1所示，本實用新型的桌面熔融沉積3D打印機由機架6、