一种适用于五轴打印的3D打印机的制作方法

本发明涉及增材制造机械设计领域，具体为一种适用于五轴打印的3d打印机。

背景技术：

3d打印机技术最早出现在上个世纪90年代中后期，是21世纪制造业最具影响的技术之一，它不同于传统的制造业，它无需任何的数控机床，不需要任何的刀具、模具和夹具，它仅仅只需要一部计算机，然后通过一些简单的操作就能把计算机中那些复杂形状的设计给直接打印制造出来，从而极大地缩短了产品的设计与生产周期，大幅度地提高了生产率。

目前市面上现有的3d打印机主要是通过xyz轴来驱动打印，xy轴的打印就像普通的二维打印机一样，打印出有一定厚度的平面，打印完一层之后通过z轴移动，层层堆积，最终打印具有三维结构的立体实物。由于打印过程是层层堆积，所以有一些模型打印的过程中就可能会出现悬空打印的情况，需要预先打印支撑结构，这就造成了打印材料的浪费和打印时间的增加。而五轴3d打印机可以解决这一问题，目前还没有关于五轴3d打印机的设计。现在最热门的xy传动是一个电机带动一个轴，x电机在打印头旁边，增加了打印头的负载，降低了打印速度，而y电机是带动打印平台在y轴运动，在打印时y方向的运动较频繁，这样会使打印的物体发生水平方向的扭曲，而corexy结构可以较好的解决这个问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有3d打印机因需要打印支撑结构而造成打印材料的浪费和打印时间的增加，本发明的目的在于提供增加两自由度的3d打印机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于五轴打印的3d打印机，包括增加了a，b两个转动自由度，通过打印平台的设计来实现，其特征在于：增加两自由度的打印平台，当电机带动同步带使打印机xyz轴运动并用喷头打印的时候，打印平台同时实现转动，使打印面始终保持水平，所述打印平台底板的两端分别通过各一个舵机加舵盘来实现转动，打印面板通过步进电机带动电机轴套以及轴来带动打印面板旋转。打印时可以时刻转动坐标系使成型面始终在有支撑的水平面上，这样就能避免支撑材料的产生，减少打印时间和材料。包括corexy结构，其特征在于通过两个步进电机带动同步轮转动，然后通过同步带和导轮然后控制xy连接固定座的运动来同时控制xy轴的运动。导轮通过螺钉固定在xy连接固定座，左右两个电机同向的时候，往x轴移动，两个电机反向的时候往y轴移动，挤出头由挤出机固定板固定，随xy轴运动来挤出材料打印。两个电机同时控制xy轴的运动，大大提高了打印稳定性。

附图说明

图1a为本发明提出的一种适用于五轴打印的3d打印机的打印平台装配图；

图1b、c为本发明提出的一种适用于五轴打印的3d打印机的结构示意图；

图2为本发明提出的一种适用于五轴打印的3d打印机的corexy结构示意图；

图中：1舵盘、2螺钉m3x25、3螺母m3、4打印面板、5调平弹簧、6打印平台侧板、7舵机、8打印平台底板、9电机轴套、1042步进电机、11螺母m6、12打印面板支撑板、132020铝型材×248、142020铝型材×460、15同步带、16导轮、17导轮固定板、18xy连接固定座、19挤出机固定板、20同步轮、21电步进电机、22光杆轴承座、23步进电机、24小风扇、25挤出头、26滚珠丝杠、27舵机固定板、28丝杠法兰轴承、29光杆法兰轴承、30平台连接板、31连接板垫块、322020铝型材×510、33光杆、34步进电机、35框架固定板、36加热器、37角码、38螺钉

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1a、b、c，本发明提供如下技术方案：一种适用于五轴打印的3d打印机，包括框架的设计，框架由2020铝型材14构成，框架尺寸为460mm*460mm*510mm，框架14通过框架固定板35来固定；包括传动部分的设计，本发明采用的是corexy结构，通过两个步进电机2123带动同步轮20转动，然后通过同步带15和导轮16然后控制xy连接固定座18的运动来同时控制xy轴的运动。左右两个电机同向的时候，往x轴移动，两个电机反向的时候往y轴移动，挤出头25由挤出机固定板19固定，随xy轴运动来挤出材料打印。通过步进电机34带动滚珠丝杠26旋动来控制打印平台底板8从而控制z轴移动。滚珠丝杠26通过平台连接板30预留孔洞和丝杠法兰轴承28来固定衔接。两条光杆33通过预留孔洞和光杆法兰轴承29、连接板垫块31来起到稳定z轴的作用；当打印完一部分常规模型，再打印以往需要打印支撑料才能打印的部分时，挤出头25通过xy轴传动结构回归零点，然后打印平台底板8的两端可以分别通过各一个舵机7加舵盘1来实现左右两边各0到90度的转动，转动位置确定后，挤出头25通过xy轴传动结构到达所需位置继续打印，打印完该部分后，如需继续打印模型其他部分，而打印平台底板8无法转动来满足打印目的时，挤出头25通过xy轴传动结构回归零点，打印面板4通过步进电机10带动电机轴套9以及轴来带动打印面板4实现0到360度的旋转。同样，转动位置确定后，挤出头25通过xy轴传动结构到达所需位置继续打印，从而实现打印时可以时刻转动坐标系使成型面始终在有支撑的水平面上，打印面板4通过打印面板支撑板12、螺钉2、螺母11和调平弹簧5来固定，提高打印的稳定性；包括电路的设计，本发明采用的控制主板是arduinomega2560。

本发明减少3d打印机的打印时间和打印材料，提高打印稳定性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种适用于五轴打印的3D打印机，包括增加了A，B两个转动自由度，通过打印平台的设计来实现，当电机带动同步带使打印机XYZ轴运动并用喷头打印的时候，打印平台同时实现转动，使打印面始终保持水平，包括两个电机同时控制XY传动，它的原理是XY轴的移动由两个电机同时控制，左右两个电机同向的时候，往X轴移动，两个电机反向的时候往Y轴移动。本发明使3D打印机在打印时可以时刻转动坐标系使成型面始终在有支撑的水平面上，这样就能避免支撑材料的产生，减少打印时间和材料，双电机同时控制XY轴提高打印稳定性。

技术研发人员：杨永;钟华强;郑振兴
受保护的技术使用者：广东技术师范学院
技术研发日：2016.10.12
技术公布日：2018.04.20