一種高速高精密3d打印機的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及3D打印技術領域，具體是一種高速高精密3D打印機。
【背景技術】
[0002]3D打印機，屬于快速成形技術(rapid prototyping)的一種機器，它是以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層堆疊累積的方式來構造物體的打印機。過去其常在模具制造、工業(yè)設計等領域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產品的直接制造。特別是一些高價值應用(比如髖關節(jié)或牙齒，或一些飛機零部件)已經(jīng)有使用這種技術打印而成的零部件，且正在向珠寶，鞋類，工業(yè)設計，建筑，工程和施工(AEC)，汽車，航空航天，牙科和醫(yī)療產業(yè)，教育，地理信息系統(tǒng)，土木工程，槍支及其他領域逐步滲透發(fā)展。
[0003]現(xiàn)有技術的三維打印機主要分為熔融沉積成型(FDM)，選擇性激光燒結(SLS)，立體平版印刷(SLA)和數(shù)字光處理(DLP)?，F(xiàn)有技術基于Π)Μ的三維打印機在使用過常會遇到精度較低的問題。3D打印的尺寸穩(wěn)定和表面質量一直是3D打印機技術的瓶頸。這主要是因為現(xiàn)有技術的3D打印機在X軸、Y軸、Z軸三個方向上的傳動連接不穩(wěn)定，導致噴頭的空間定位偏差較大，同時，由于3D打印機的傳動機架整體剛性欠佳，使其不能有效抑制住X軸、Y軸、Z軸三方向快速行進及定位時產生的作用力，從而產生輕微震動，進一步降低打印精度。導致打印制品具有尺寸與預設三維數(shù)據(jù)不一致(偏大或偏小)；垂直度不佳;直線度不好;圓度不理想;翹邊；以及縮水嚴重，影響表面質量，降低表面光滑度等問題。導致了3D打印品的實用性不強，難以滿足大部分高端工業(yè)品的質量要求，無法獨立制造高端工業(yè)品，大大限制了3D打印的工業(yè)附加值。
[0004]此外，較低的打印精度也影響了打印速度的提高。顯而易見的，較高的打印速度勢必會放大現(xiàn)有技術3D打印機對于傳動穩(wěn)定性差及剛性不足的缺陷，加劇打印中的震動，使噴頭的定位更加失準。故在打印精度的制約下，導致打印速度亦遲遲駐足不前。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種高速高精密3D打印機，它在X軸、Y軸、Z軸三個方向上的傳動穩(wěn)定，機械強度高，不但打印精度顯著提高，且能有效抑制打印中的抖動，有利于打印速度的提高。
[0006]本實用新型為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術方案實現(xiàn):
[0007]—種高速高精密3D打印機，包括三維運動機架、擠出機構、平臺機構和機器外殼，所述機器外殼將三維運動機架、擠出機構、平臺機構包覆在內，所述三維運動機架包括X軸模組、Y軸模組和Z軸模組，所述Z軸模組包括兩個對稱且水平設置的固定板，所述固定板上沿Z軸豎直的轉動連接有Z軸滾珠絲杠，兩個所述Z軸滾珠絲杠的轉速同步，所述固定板的兩端均沿Z軸方向豎直的設有Z軸立柱，所述Z軸立柱與機器外殼通過多個定位銷銷連接，每個所述Z軸立柱上均沿Z軸豎直的安裝有兩個Z軸直線導軌，所述Z軸滾珠絲杠上的絲母以及Z軸直線導軌上的滑塊均固定于平臺機構上，所述Y軸模組固定安裝于Z軸立柱的頂端，所述X軸模組包括X軸立柱，所述X軸立柱設置于Y軸模組上且沿Y軸方向與Y軸模組滑動連接，所述X軸立柱上沿X軸安裝有X軸滾珠絲杠及兩個上下對稱的X軸直線導軌，所述擠出機構安裝于X軸滾珠絲杠的絲母以及兩個X軸直線導軌的滑塊上。
[0008]所述固定板的底側固定連接有開口向上的U型夾板，所述Z軸滾珠絲杠的底端連接有與其軸心線相對應的Z軸帶輪，所述Z軸帶輪固定于U型夾板的槽底，兩個所述Z軸帶輪上纏繞有與其相配合使用的Z軸同步帶，其中一個所述Z軸帶輪上安裝有Z軸電機。
[0009]所述平臺機構包括自上而下依次設置的打印平臺、大平臺、保溫棉板、平臺底封板，所述打印平臺與大平臺可拆卸連接，所述大平臺的兩側與Z軸滾珠絲杠上的絲母以及Z軸直線導軌上的滑塊銷連接，所述大平臺的底面設有凹槽，所述凹槽內設有電熱片，所述大平臺、保溫棉板和平臺底封板依次固定連接。
[0010]所述Y軸模組包括兩個對稱設置的Y軸立柱，所述Y軸立柱的兩端分別與同側的兩個Z軸立柱的頂端固定連接，所述Y軸立柱的一端設有第一固定夾板且另一端設有第二固定夾板，兩個第一固定夾板之間固定連接有連接固定板，所述Y軸立柱上沿Y軸方向設有Y軸直線導軌，同一 Y軸立柱兩端的第一固定夾板與第二固定夾板之間沿Y軸方向安裝有Y軸滾珠絲杠，同側的Y軸直線導軌的滑塊以及Y軸滾珠絲杠的絲母均固定于Y軸鋁塊上，所述Y軸滾珠絲杠與第一固定夾板相鄰的一端連接有Y軸帶輪，所述Y軸帶輪上安裝有Y軸電機，兩個所述Y軸帶輪之間纏繞有與其相配合使用的Y軸同步帶。
[0011]所述X軸立柱的兩端分別固定安裝于兩個Y軸鋁塊上，所述X軸立柱為U型鋼板且其兩端均設有第三固定夾板，所述X軸滾珠絲杠的兩端分別與兩個第三固定夾板軸向轉動連接，其中一個第三固定夾板上固定有X軸電機，所述X軸電機的輸出端與X軸滾珠絲杠的一端連接，所述X軸直線導軌上下對稱的安裝于X軸立柱的槽底，X軸滾珠絲杠的絲母以及兩個X軸直線導軌的滑塊均固定于X軸鋁塊上，所述擠出機構與X軸鋁塊固定安裝。
[0012]所述擠出機構包括大鋁塊以及安裝在大鋁塊上并依次連接的42步進電機、送絲盒、喉管、加熱鋁塊和噴嘴，所述大鋁塊上還安裝有風扇，所述大鋁塊固定安裝于X軸鋁塊上。
[0013]所述機器外殼包括框架以及固定在框架上的頂板、側板、門板和角輪，所述頂板、側板、門板共同圍合為一個閉合的矩形柜殼，所述側板包括自內而外依次連接的內側夾板、保溫棉夾層和外側封板。
[0014]所述頂板、門板、外側封板均為鈑金件，所述門板上設有透明觀察區(qū)。
[0015]所述機器外殼內還設有空氣過濾器。
[0016]對比現(xiàn)有技術，本實用新型的有益效果在于:
[0017]1、所述Z軸模組采用了 4個Z軸立柱，使整個機架的剛性及穩(wěn)定性顯著提高，有效抵抗打印時機械傳動的作用力，使其能夠抑制高速打印的所帶來的抖動，提高打印精度。
[0018]每個Z軸立柱上配置2個Z軸滑軌，并通過兩個Z軸滾珠絲杠進行傳動定位，不但顯著縮小與預設Z軸數(shù)據(jù)的偏差，而且使平臺機構的各方向受理均衡，使其在進行打印工作時幾乎無抖動，在Z軸上的定位更加精準、穩(wěn)定，更能適應高速打印對傳動穩(wěn)定及機架剛性的需求。
[0019]每個Z軸立柱均設有多個定位銷，保證了其上Z軸直線導軌定位的精準，提高打印成線的直線度和穩(wěn)定性，提高了 Z軸模組的整體精度。
[0020]X軸模組采用兩個X軸直線導軌，使擠出機構的安裝基礎更加穩(wěn)固，受力均勻，降低晃動及角度傾斜情況，機械強度更高，有利于打印精度及打印速度的提高。
[0021]2、所述Z軸模組的兩個Z軸滾珠絲杠通過Z軸同步帶實現(xiàn)同步傳動，保證傳動的一致性，增加空間定位的精準度。
[0022]3、打印平臺與大平臺為可拆卸連接，采用抽拉式設置，使取下模型的操作更加方便快捷，有利于對模型的保護，增加了實用性。所述大平臺采用內埋式結構設有電熱片，提高了加熱效率，且保溫棉板的設置使溫度的控制更加柔和均勻。
[0023]4、所述Y軸采用雙聯(lián)動設計，通過設置于X軸模組兩端的傳動機構共同定位)(模組在Y軸方向上的位置，傳動精度更高，連接更加穩(wěn)定，能有效降低抖動，提高打印精度。兩個Y軸滾珠絲杠通過Y軸同步帶實現(xiàn)同步傳動，保證傳動的一致性。
[0024]5、所述側板內設有保溫棉夾層，有效降低熱量損失，使打印過程中的溫度更加恒定，有利于對打印質量的控制。
[0025]6、所述空氣過濾器設置于機器外殼內，能將打印過程中產生的有害物質以及空氣污染物吸附過濾，提高打印附近區(qū)域的環(huán)境質量。
[0026]7、所述頂板、門板、外側封板均為鈑金件，且共同圍合為一個閉合的矩形柜殼，防止燙傷的同時，增加了保溫性，使擠出更加順暢。所述透明觀察區(qū)域的設置方便對打印過程的實時觀察。
【附圖說明】
[0027]附圖1是本實用新型的內部結構示意圖。
[0028]附圖2是本實用新型內部結構的裝配示意圖。
[0029]附圖3是本實用新型擠出機構與)(模組的結構示意圖。
[0030]附圖4是本實用新型Y模組的結構示意圖。
[0031]附圖5是本實用新型Z模組的結構示意圖。
[0032]附圖6是本實用新型機器外殼的示意圖。
[0033]附圖7是本實用新型的外形示意圖。
[0034]附圖中所示標號:
[0035]1、擠出機構；11、大鋁塊；12、42步進電機；13、送絲盒；14、喉管；15、加熱鋁塊；16、噴嘴;17、風扇；
[0036]2、X軸模組；21、X軸立柱；22、X軸滾珠絲杠；23、X軸直線導軌；24、第三固定夾板；25、X軸電機;26、X軸鋁塊；
[0037]3、Y軸模組；31、Y軸立柱；32、第一固定夾板；33、第二固定夾板；34、連接固定板；35、Υ軸直線導軌;36、Υ軸滾珠絲杠;37、