[实用新型]一种框架式五自由度3D打印机

说明书

本实用新型提供了一种框架式五自由度3D打印机，属于数字化加工技术领域。本实用新型用于解决在熔融沉积快速成型中，一些镂空、悬空、悬臂以及大角度结构和低强度结构打印困难或成功率的问题。本实用新型中的3D打印机上部采用框架式3D打印机的喷头结构，具有XY轴两个方向的运动，同时在打印平台上以电推杆形式实现打印平台XY轴的翻转，同时打印平台通过Z轴步进电机驱动，能够打印平台在实现Z轴方向的移动，实现了3D打印机的五个自由度。打印过程中可以通过控制平台倾斜从而达到减少或消除某些设计工件内对于加工过程中不利于后期处理的支撑材料或者支撑结构，提高了打印精度和质量，节约打印耗材的消耗和不必要的时间浪费。

技术领域

本实用新型属于数字化加工技术领域。

背景技术

3D打印是一种智能制造技术，利用三维软件制作的三维模型，经切片处理成STL数据库，利用FDM熔融沉积挤出技术、SLS选择性激光烧结技术或者SLA光固化烧结技术采用增材制造的方法制造三维实体。

就目前3D打印技术，对于一些镂空、悬空、悬臂以及大角度结构和低强度结构，在打印前的切片处理过程中，会在三维模型中添加支撑结构以保证打印过程顺利进行。与此同时，存在一些个别表面精度要求高而不允许添加支撑结构的打印件便没有办法完成打印。对于自由曲面结构想要通过3D打印完成制造，有时需要将模型在切片时呈特殊角度打印、分解打印或者添加多余支撑结构。

发明内容

本实用新型提出了一种框架式五自由度3D打印机，用于解决在熔融沉积快速成型中，一些镂空、悬空、悬臂以及大角度结构和低强度结构打印困难或成功率的问题。

一种框架式五自由度3D打印机，主要包括：机体框架、喷头、打印平台2、打印平台运动机构和喷头运动机构；

所述的机体框架由12根铝型材1通过角块固定构成，机体框架形状为长方体；打印平台运动机构和喷头运动机构分别固定安装在机体框架的下部和上部，打印平台2安装在打印平台运动机构上，喷头安装在喷头运动机构上；机体框架后部通过固定座33固定有两根直通框架上下的光杠8和一根丝杠9；

所述的打印平台运动机构主要由打印平台支撑座5、虎克铰36、推杆37、推杆筒38、步进电机39、球铰40、工作平台支撑杆41、联轴器34和Z轴步进电机4；打印平台2通过虎克铰36固定在工作平台支撑杆41上，在打印平台2的X轴和Y轴方向的边缘分别通过虎克铰36连接了电推杆，电推杆的推杆37与打印平台2直接相连，电推杆底部安装在打印平台支撑座5上，并通过球铰固定；两组电推杆与Z轴(竖直方向)倾斜安装；打印平台支撑座 5安装在支撑臂上，支撑臂通过支撑柱6固定在升降板7上，升降板7上开有三个通孔，分别通过固定在通孔中轴承和丝母安装到光杠8和丝杠9上；丝杠9下端通过联轴器34与固定在机体框架下部的Z轴步进电机4连接；Z轴步进电机4通过支撑架3支撑固定安装在机体框架下部；

喷头运动机构由Y轴连接板10、轴承座Ⅰ11、Y轴光杠支架12、同步带轮13、前Y轴轮杆14、X轴步进电机15、喷头16、X轴光杠18、Y轴转换装置19、电机同步带轮20、电机固定板21、同步带22、Z轴限位开关23、后Y轴轮杆24、固定板25、Y轴限位开关26、轴承座Ⅱ27、支撑杆28、Y轴步进电机29、Y轴光杠30、X轴转换装置31和轴承座Ⅲ32；

前Y轴轮杆14和后Y轴轮杆24各一根，分别布置在打印机机体框架上部前后两侧；前方的前Y轴轮杆14两端由轴承支撑，并通过轴承座Ⅱ27固定在打印机机体框架左右两侧，使前Y轴轮杆14轴向固定；后方后Y轴轮杆24由中部两个轴承和两端的两个轴承支撑，中部的两个轴承通过轴承座Ⅱ27固定在固定板25，固定板25沿竖直方向固定在机体框架后侧，两端的两个轴承通过轴承座Ⅱ27固定在打印机机体框架左右两侧，使得后Y轴轮杆24轴向固定。