一种五轴联动的FDM打印机的制作方法

本实用新型属于3D打印技术领域，特别涉及一种五轴联动的FDM打印机。

背景技术：

3D打印技术又叫增材制造技术，是一种快速成形技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。由于3D打印技术可以低成本快速的进行产品设计，且因价格较低、使用方便等原因应用比较广泛，3D打印机按照工作原理不同，主要分FDM、SLA、DLP 等几种。由于FDM原理的3D打印机的成本比其他原理的3D打印机要低一些，所以 FDM原理的3D打印机比较常见，应用也比较广泛，传统的FDM3D打印机存在着打印效率低，打印成品硬度低的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种五轴联动的FDM打印机，包括机架、横梁(1)、X轴传动带(10)，Y轴传动带(11)、Z轴传动带(9)、旋倾变位机(15) 和成型平台(5)；

所述机架是一个正方体型的框架，横梁(1)固定在该框架的上方，X轴传动带(10) 通过电机固定座固定在横梁(1)上，Y轴传动带(11)固定于机架上方的一条边上；

所述X轴传动带(10)和Y轴传动带(11)上均设置有传动皮带；

所述Z轴传动带(9)由丝杠(3)拖动，并通过光轴固定座固定于横梁(1)上；

所述X轴传动带(10)、Y轴传动带(11)和Z轴传动带(9)上均设置有电机；

所述旋倾变位机(15)包括倾转轴(6)和旋转轴(16)，旋倾变位机(15)设置于 Z轴传动带(9)下方的中心原点处，成型平台(5)设置于旋倾变位机(15)的中心。

所述X轴传动带(10)上安装有第一限位开关(12)，第一限位开关(12)采用最大限位方式。

所述Y轴传动带(11)上安装有第二限位开关(13)，第二限位开关(13)采用最大限位方式。

所述Z轴传动带(9)上安装有第三限位开关(14)，第三限位开关(14)采用最小限位方式。

所述丝杠(3)上连接有挤出喷头(4)。

所述X轴传动带(10)和Y轴传动带(11)分别通过其电机拖动传动皮带传动，Z 轴传动带(9)通过其电机拖动丝杠(3)移动挤出喷头(4)。

所述Z轴传动带(9)上设有法兰轴承，并通过法兰轴承固定在横梁(1)上。

所述倾转轴(6)和旋转轴(16)上分别设置有用于校准的倾轴旋钮(7)和旋轴(8)。

所述机架是铝制机架。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有如下优点：E0、E1轴联动X、Y、Z轴，在打印底盘小顶部大的模型时，转动旋倾轴，极大地减少支撑的使用，提高打印效率；而且从模型的本体上来说可以实现多向打印，让模型的纹路避免像传统FDM工艺成品的单一，有利于增强模型的强度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为传统FDM打印机打印的成品。

图3为五轴联动FDM打印机的成型过程及其打印成品。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种五轴联动的FDM打印机，包括机架、横梁1、X轴传动带10，Y轴传动带11、Z轴传动带9、旋倾变位机15和成型平台5；

所述机架是一个正方体型的框架，横梁1固定在该框架的上方，X轴传动带10通过电机固定座固定在横梁1上，Y轴传动带11固定于机架上方的一条边上；

所述X轴传动带10和Y轴传动带11上均设置有传动皮带；

所述Z轴传动带9由丝杠3拖动，并通过光轴固定座固定于横梁1上；

所述X轴传动带10、Y轴传动带11和Z轴传动带9上均设置有电机；

所述旋倾变位机15包括倾转轴6和旋转轴16，旋倾变位机15设置于Z轴传动带9 下方的中心原点处，成型平台5设置于旋倾变位机15的中心。

所述X轴传动带10上安装有第一限位开关12，第一限位开关12采用最大限位方式。

所述Y轴传动带11上安装有第二限位开关13，第二限位开关13采用最大限位方式。

所述Z轴传动带9上安装有第三限位开关14，第三限位开关14采用最小限位方式。

所述丝杠3上连接有挤出喷头4。

所述X轴传动带10和Y轴传动带11分别通过其电机拖动传动皮带传动，Z轴传动带9通过其电机拖动丝杠3移动挤出喷头4。

所述Z轴传动带9上设有法兰轴承，并通过法兰轴承固定在横梁1上。

所述倾转轴6和旋转轴16上分别设置有用于校准的倾轴旋钮7和旋轴8。

本实用新型包括机架，机架上设有X、Y、Z三轴，其中X、Y轴使用皮带在步进电机拖动下进行传动，Z轴使用丝杠在步进电机拖动下固定在X轴的横梁上进行上下传动，Z轴上装有挤出头。整个打印机的中心原点处放着两轴的旋倾变位机，和X、Y、 Z三轴实现五轴联动。旋倾变位机由旋转轴和倾斜轴两轴组成，在旋转轴上放有圆柱形垫片，在垫片上方用赛钢制作圆形的成型平台。

所述的Z轴通过光轴固定座固定在X轴的横梁上。

所述的光轴固定座是根据Z轴丝杠的机械结构建模设计，然后使用传统FDM工艺打印出来的。

所述的Z轴丝杠与步进电机间装有联轴器。

所述的旋倾变位机，其旋轴E0与倾轴E1联动FDM打印机的X、Y、Z三轴。

所述的成型平台是根据旋轴的尺寸，用赛钢建立的模型。

实施例

如图1所示，本实用新型提供的一种五轴联动的FDM打印机结构装置是由固定的铝型机架0和一些列零部件构成的。安装时先固定好横梁1装好皮带，用电机固定座固定好X轴传动带10，Y轴传动带11，并安装好限位开关，X方向的第一限位开关12采用最大限位方式，Y方向的第二限位开关13采用最大限位方式。Y轴传动带11安装于图 1中标号为2的位置，即机架右上方的一条边上；

然后通过光轴固定座把用丝杠3拖动的Z轴传动带9固定在横梁1上，并安装好Z 轴第三限位开关14，Z轴限位开关采用最小限位方式，挤出喷头4连接在丝杠3上。

最后固定好旋倾变位机15，旋倾变位机15由倾转轴6和旋转轴16组成，打印前可通过倾轴旋钮7和旋轴8校准，在旋倾变变位机15的中心安装上用赛钢设计加工的成型平台5。所述的五轴是打印机自身的X、Y、Z三轴的基础上引入了旋倾变位机的旋转轴(E0轴)、倾斜轴(E1轴)。打印时E0轴、E1轴是和X、Y、Z三轴实现五轴联动的。

如图2，3所示，分别为传统FDM打印机打印的成品和五轴联动FDM打印机的成型过程及其打印成品。可以看出传统FDM打印机在打印这种底盘小，顶部大的模型时需要打印较多的支撑才能完成顶部的成型，这样会使得打印的时间过长，而且在后续的处理中还要去支撑，影响模型的美观。

在五轴联动的打印机下打印的模型大体上分为三个部分—底部(图3中a所示)、中部(图3中b所示)、顶部(图3中c所示)。打印中部时旋倾变位机转动旋倾轴，让中部成型部分位于挤出头的正下方，这样可以避免支撑的出现，最后再次转动旋倾变位机打印模型顶部。相比传统打印模式节约时间，打印模型更加的美观，多方位的打印让模型的硬度得以加强。

本实用新型和传统的FDM打印机相比在打印底盘较小顶部较大的机械机构时，可以减少甚至是不添加支撑，调高打印时的效率。

旋倾变位机的存在使得自下而上的单一FDM打印方式转变为由前及后、从左往右等多方位的打印方式，让打印成品的纹路具有多向性，增加了打印成品的硬度。

本实用新型提供了一种五轴联动的FDM打印机，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。