一種抗擾動的高精度臺式3D打印機的制作方法

本發明涉及熔融沉積制造3d打印的技術領域，特別是一種抗擾動的高精度臺式3d打印機。

背景技術：

3d打印機是一個基于專門的計算機文件創建真實物理對象一種機器，其創建方式是增材創建，因而該過程被稱為“加法制造”。簡單地講，3d打印機是一種機器，它可以把藍圖變成一個物理對象。用戶為它設計一個模式，該模式以圖形的形式展現給用戶，而以程序的形式存在于微型計算機；計算機按照這個模式工作，通過專門材料的組合，將產生一個與預想藍圖相對應的物理對象。

目前，3d打印技術已經有十多種工藝，按照成型原理的不同，可分為激光激光加工和非激光加工兩種，其中典型的有：激光固化造型（sla）、選擇性激光燒結（sls）、分層實體制造（lom）和熔融沉積制造（fdm）。其中，熔融沉積制造（fdm）被稱為熔絲沉積，它將熱熔性材料絲加熱到融化，絲狀材料被微細噴嘴擠出，熔化的材料逐層堆積形成零件，從而實現3d打印。然而，驅動熱熔性材料絲的走絲機構安裝于噴嘴上，導致噴嘴重量大，慣性大，噴頭定位移動不精確，進一步導致打印精度低。由于噴嘴長期處于高溫狀態下工作，容易燒毀，存在使用壽命短的缺陷。此外現有的熔融沉積式打印機只能輸送恒定直徑的材料絲，使用范圍有限，因此不推廣采用。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種結構緊湊、能夠輸送不同直徑的材料絲、抗干擾能力強、方便拆卸和維護、打印精度高的抗擾動的高精度臺式3d打印機。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種抗擾動的高精度臺式3d打印機，它包括機架、x軸運動機構、y軸運動機構、z軸運動機構和遠程擠出式走絲機構，所述的機架呈l形，機架包括水平設置的底板和垂向設置的側板，側板與底板固連，側板和底板內均設置有腔體。所述的機架為l式開放結構，相比傳統的矩形結構，減少了材料的消耗，結構簡單，便于拆卸與清潔，提高了可維護性，外形更加美觀。

所述的x軸運動機構包括設置于底板上方的成型基板、縱向安裝于底板腔體內的步進電機x、旋轉安裝于底板腔體內且相互平行設置的絲桿x和光桿x，步進電機x的輸出軸經聯軸器與絲桿x連接，絲桿x上螺紋連接有螺母，螺母與成型基板固連，光桿x上安裝有導軌x，導軌x與成型基板固連；

所述的z軸運動機構包括垂向安裝于底板腔體內的步進電機z、旋轉安裝于底板頂部的絲桿z和光桿z，絲桿z與光桿z平行設置，步進電機z的輸出軸經聯軸器與絲桿z連接；

所述的y軸運動機構包括u型活動板、步進電機y、旋轉安裝于u型活動板上且相互平行設置的絲桿y和光桿y，所述絲桿y和光桿y位于u型活動板u形槽的兩側，u型活動板的一端螺紋連接于絲桿z上，另一端滑動安裝于光桿z上，步進電機y橫向固定安裝于u型活動板上，步進電機y的輸出軸經聯軸器與絲桿y連接，所述的光桿y上安裝有導軌y；

所述的遠程擠出式走絲機構包括加熱噴頭和走絲機構，所述加熱噴頭位于u型活動板的u形槽內，加熱噴頭的一左端螺紋連接于絲桿y上，另一端固設于導軌y上，加熱噴頭的出口處設置有風扇；所述行走機構包括導管、固定安裝于側板腔體內的走絲電機、固設于側板背面的立柱，走絲電機輸出軸貫穿側板背面設置且其上安裝有主動走絲輪，立柱上固設有彈簧，彈簧的另一端固連有輔助裝置，輔助裝置上經轉軸旋轉安裝有從動輪，從動輪在彈簧恢復力作用下抵壓于主動走絲輪上，從動輪和主動走絲輪接觸處的正上方與導管入口端對接，導管的出口端與隔熱器連接。

所述的底板的腔體內還設置有控制器，所述的控制器與步進電機x、步進電機y、走絲電機、步進電機z、隔熱器、風扇連接。

所述的加熱噴頭包括由上往下順次連接的過渡隔熱件、隔熱器和噴嘴。

所述的風扇固設于過渡隔熱件上，且與過渡隔熱件軸線呈夾角設置。

所述的導管呈倒u形狀，且其出口端與過渡隔熱件連接。

所述的輔助裝置為滑動板。

本發明具有以下優點：（1）本發明能夠輸送不同直徑的材料絲、方便拆卸和維護、打印精度高。（2）本發明的加熱噴頭和走絲機構相互分離，走絲機構并沒有安裝于加熱噴頭上，采用遠程傳送材料絲，從而減輕y軸運動機構的總質量，進一步的減輕加熱噴頭總重量，運動慣性小，移動定位更精準，抗干擾能力強。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為圖1的右視圖；

圖3為圖2的a-a剖視圖；

圖4為x軸運動機構的結構示意圖；

圖5為圖4中的a向視圖；

圖6為y軸運動機構的結構示意圖；

圖7為圖6的俯視圖；

圖8為圖6的左視圖；

圖9為z軸運動機構的結構示意圖；

圖10為圖9的右視圖；

圖11為遠程擠出式走絲機構的結構示意圖；

圖中，1-底板，2-側板，3-成型基板，4-步進電機x，5-絲桿x，6-光桿x，7-導軌x，8-步進電機z，9-絲桿z，10-光桿z，11-u型活動板，12-步進電機y，13-絲桿y，14-光桿y，15-導軌y，16-風扇，17-導管，18-走絲電機，19-立柱，20-主動走絲輪，21-彈簧，22-輔助裝置，23-從動輪，24-過渡隔熱件，25-隔熱器，26-噴嘴。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的描述，本發明的保護范圍不局限于以下所述：

如圖1~3所示，一種抗擾動的高精度臺式3d打印機，它包括機架、x軸運動機構、y軸運動機構、z軸運動機構和遠程擠出式走絲機構，所述的機架呈l形，機架包括水平設置的底板1和垂向設置的側板2，側板2與底板1固連，側板2和底板1內均設置有腔體。

如圖4~5所示，所述的x軸運動機構包括設置于底板1上方的成型基板3、縱向安裝于底板1腔體內的步進電機x4、旋轉安裝于底板1腔體內且相互平行設置的絲桿x5和光桿x6，步進電機x4的輸出軸經聯軸器與絲桿x5連接，絲桿x5上螺紋連接有螺母，螺母與成型基板3固連，光桿x6上安裝有導軌x7，導軌x7與成型基板3固連。

如圖9~10所示，所述的z軸運動機構包括垂向安裝于底板1腔體內的步進電機z8、旋轉安裝于底板1頂部的絲桿z9和光桿z10，絲桿z9與光桿z10平行設置，步進電機z8的輸出軸經聯軸器與絲桿z9連接。

如圖6~8所示，所述的y軸運動機構包括u型活動板11、步進電機y12、旋轉安裝于u型活動板11上且相互平行設置的絲桿y13和光桿y14，所述絲桿y13和光桿y14位于u型活動板11u形槽的兩側，u型活動板11的一端螺紋連接于絲桿z9上，另一端滑動安裝于光桿z10上，步進電機y12橫向固定安裝于u型活動板11上，步進電機y12的輸出軸經聯軸器與絲桿y13連接，所述的光桿y14上安裝有導軌y15。

如圖11所示，所述的遠程擠出式走絲機構包括加熱噴頭和走絲機構，所述加熱噴頭位于u型活動板的u形槽內，加熱噴頭的一左端螺紋連接于絲桿y13上，另一端固設于導軌y15上，加熱噴頭的出口處設置有風扇16，風扇16固設于過渡隔熱件24上，且與過渡隔熱件24軸線呈夾角設置，風扇16朝向噴嘴26設置，加熱噴頭包括由上往下順次連接的過渡隔熱件24、隔熱器25和噴嘴26。

所述行走機構包括導管17、固定安裝于側板2腔體內的走絲電機18、固設于側板2背面的立柱19，走絲電機18輸出軸貫穿側板2背面設置且其上安裝有主動走絲輪20，立柱19上固設有彈簧21，彈簧21的另一端固連有輔助裝置22，本實施例中輔助裝置22為滑動板。輔助裝置22上經轉軸旋轉安裝有從動輪23，從動輪23在彈簧恢復力作用下抵壓于主動走絲輪20上，從動輪23和主動走絲輪20接觸處的正上方與導管17入口端對接，導管17的出口端與隔熱器25連接。所述的從動輪23可擠壓彈簧21，因此能夠調整從動輪23與主動走絲輪20之間的間隙，能夠輸送不同直徑的材料絲，應用范圍更廣。

所述的底板1的腔體內還設置有控制器，所述的控制器與步進電機x4、步進電機y12、走絲電機18、步進電機z8、隔熱器25、風扇16連接，控制器能夠控制步進電機x4、步進電機y12和步進電機z8做正反轉，同時還能控制走絲電機18做正反轉。當步進電機x4轉動時，絲桿x5上的螺母沿著絲桿x5直線移動，從而帶動成型基板3做直線移動；當步進電機y12轉動時，絲桿y13上的加熱噴頭沿著絲桿y13做直線移動；當步進電機z8轉動時，u型活動板11沿著絲桿z9做直線移動。導軌則是用來保證移動的平穩性，提高打印精度，減小打印誤差。

所述的導管17呈倒u形狀，且其出口端與過渡隔熱件24連接。

本發明的工作步驟如下：

s1、將收卷于收料盤上的材料絲的首端穿過從動輪23和主動走絲輪20，材料絲在彈簧21彈力作用下壓緊于主動走絲輪20上，隨后將材料絲的首端順次穿過導管17、過渡隔熱件24、隔熱器25最后穿入噴嘴26內；

s2、利用三維軟件制作出零件的三維模型，將三維模型的構建數據通過編譯器編譯后生成的機器碼，最后將機器碼傳送給控制器；

s3、零件底層的打印，控制器控制步進電機x4和步進電機y12做正反轉，成型基板3沿縱向方向做往復直線運動，而加熱噴頭沿橫向方向做往復直線運動；控制器控制隔熱器25、風扇16和走絲電機18啟動，隔熱器25將處于其內的材料絲熔化，熔化后的材料擠入于噴嘴26內，并經噴嘴26噴射到成型基板3上，而走絲電機18控制主動走絲輪20做順時針轉動，連續的將收料盤上的材料絲輸入于加熱噴頭內，逐漸打印出零件底層部分；

s4、控制器控制步進電機z8正轉，u型活動板11沿著絲桿z9向上移動一段距離，隨后控制器關閉步進電機z8，重復步驟s3即可在底層的基礎上打印出倒數第二層；

s5、反復多次執行步驟s3~s4，即可在成型基板3上打印出各層，最后連續的各層即構成了三維零件實體；各運動機構在預先編譯的程序驅動下返回至原點，同時風扇16啟動，對噴頭進行降溫。