[实用新型]一种框架式五自由度3D打印机

摘要

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。

主权项

1.一种框架式五自由度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；其特征在于，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Ⅰ(11)、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Ⅱ(27)、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Ⅲ(32)；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Ⅱ(27)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Ⅱ(27)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Ⅱ(27)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；前Y轴轮杆(14)和后Y轴轮杆(24)的两端各固定安装有一个同步带轮(13)，前Y轴轮杆(14)和后Y轴轮杆(24)上位于同侧的同步带轮(13)通过同步带(22)连接；后Y轴轮杆(24)中部两个轴承之间还固定安装有一个同步带轮(13)，位于后Y轴轮杆(24)下方设有Y轴步进电机(29)，电机同步带轮(20)固定在Y轴步进电机(29)的伸出轴上，Y轴步进电机(29)的伸出轴上的电机同步带轮(20)和后Y轴轮杆(24)中部的同步带轮(13)之间通过同步带(22)连接；Y轴Y轴步进电机(29)固定安装在电机固定板(21)上，电机固定板(21)通过支撑杆(28)固定在机体框架上；平行于左右两侧两条同步带设置两根Y轴光杠(30)，两根Y轴光杠(30)的前后两端分别通过Y轴光杠支架(12)固定在机体框架上，两根Y轴光杠(30)上分别安装有Y轴转换装置(19)，Y轴转换装置(19)上有齿形带固定装置用于与同步带连接，Y轴转换装置(19)上开有通孔，通孔中安装有直线轴承，用于安装至Y轴光杠(30)上；两个Y轴转换装置(19)的下方固定有Y轴连接板(10)；两根X轴光杠(18)沿X轴方向平行安装在Y轴连接板(10)上，X轴光杠(18)两端通过轴承座Ⅲ(32)固定；X轴同步带轮固定在Y轴连接板(10)一侧，X轴步进电机(15)固定安装在电机固定板(21)上，电机固定板(21)通过支撑杆(28)固定在Y轴连接板(10)上，X轴步进电机(15)的伸出轴上安装有同步带轮(13)，X轴同步带轮与X轴步进电机(15)上的同步带轮(13)通过同步带连接，并保证该同步带与X轴光杠(18)平行；X轴转换装置(31)设有齿形带固定装置用于连接X轴同步带轮与X轴步进电机(15)之间的同步带，X轴转换装置(31)上开有两个通孔，通孔中安装有直线轴承，用于安装至X轴光杠(18)；喷头(16)固定在X轴转换装置(31)，喷头(16)的喷出方向向下安装。