一種多功能3D打印機的制作方法

本實用新型涉及一種多功能3D打印機，屬于3D打印裝置技術領域。

背景技術：

在當今電子制造業，PCB制板技術已經很普及，但是一塊PCB電路板需要經過若干次返工和漫長的等待才能最終成形，而其加工過程主要包括使用到3D打印機、CNC加工和激光雕刻等一系列加工過程。因此，PCB電路板制作的整個過程，不僅費時費力，而且花費較高，在電子設備研制過程中，在PCB電路板的制作方面，許多電路設計師和愛好者也無力承擔PCB制造中心收取的高額費用。

技術實現要素：

為解決上述現有技術中的技術問題，本實用新型提出了一種多功能3D打印機，所采取的技術方案如下：

所述3D打印機包括床體1、機械骨架2、坐標軸傳動裝置3；所述床體1固定安裝于機械骨架2內部；所述機械骨架2頂部活動安裝有沿x軸方向運動的y軸橫梁9；所述y軸橫梁9上活動安裝有z軸橫梁11；所述z軸橫梁11上設有功能模塊夾具12；所述功能模塊夾具12的夾持端裝有工作模塊，所述工作模塊包括電路3D打印頭20、貼片元件吸附頭19、CNC加工頭18和激光雕刻頭17；所述電路3D打印頭20、貼片元件吸附頭19、CNC加工頭18和激光雕刻頭17以可拆卸方式單獨安裝于功能模塊夾具12上。

優選地，所述床體1由1560或1590工業鋁型材通過拼接方式形成；所述拼接方式的連接處通過螺紋旋緊方式固定。

優選地，所述機械骨架2采用箱式或龍門式結構；所述機械骨架2的橫向骨架采用3060鋁型材，縱向骨架采用3030鋁型材；所述3060鋁型材和3030鋁型材通過角件連接和鎖緊螺絲夾緊組裝方式形成機械骨架2。

優選地，所述坐標軸傳動裝置3包括x軸傳動裝置、y軸傳動裝置和z軸傳動裝置；所述x軸傳動裝置包括x軸電機41，所述x軸電機41通過聯軸器5、滾珠絲杠6和絲杠螺母7固定安裝于機械骨架2上部橫架外側；所述y軸傳動裝置包括y軸電機42；所述y軸電機42通過聯軸器5、滾珠絲杠6和絲杠螺母7固定安裝于y軸橫梁9上；所述z軸傳動裝置包括z軸電機43；所述z軸電機43通過聯軸器5、滾珠絲杠6和絲杠螺母7固定安裝于z軸橫梁11頂端。

優選地，所述軸電機41、y軸電機42和z軸電機43采用42型號或57型號的步進電機；所述滾珠絲杠6采用1204鋁型材制成。

優選地，所述功能模塊夾具12采用環狀夾具結構；所述功能模塊夾具12側壁設有夾具側板13；所述夾具側板13上設有夾緊螺栓14。

優選地，所述激光雕刻頭17采用固體激光器、二氧化碳激光器或光纖激光器。

優選地，所述CNC加工頭18包括CNC加工動力裝置21、夾具組件22和銑刀23；所述CNC加工頭18固定安裝于CNC加工動力裝置21下端；所述CNC加工動力裝置21采用KV值大于800的外轉子直流無刷電機。

優選地，所述貼片元件吸附頭19包括空氣泵24、直導管25和碗型橡膠碗26；所述空氣泵24通過橡膠管與直導管25的一端相連；所述直導管25的另一端與碗型橡膠碗26相連；所述碗型橡膠碗26中間設有小孔；所述直導管25通過所述小孔與碗型橡膠碗26貫通。

優選地，所述電路3D打印頭20包括物料載體27、活塞28、打印頭步進電機29和噴頭尖嘴30；所述物料載體27采用注射器或點膠管；所述活塞28和打印頭步進電機29通過絲杠傳動方式連接。

本實用新型的有益效果為：

本實用新型提出的多功能3D打印機不僅可以增材制造，還能減材制造，使得3D打印機的應用面更加廣泛；同時，所述多功能3D打印機可以在實驗室中讓PCB電路板快速成型，提高電路開發效率。

附圖說明

圖1為所述多功能3D打印機的結構示意圖。

圖2為所述工作模塊的結構示意圖。

(1，床體；2，機械骨架；3，坐標軸傳動裝置；41，x軸電機；42，y軸電機；43，z軸電機；5，聯軸器；6，滾珠絲杠；7，絲杠螺母；8，鋁板；9，y軸橫梁；10，滑塊；11，z軸橫梁；12，功能模塊夾具；13，夾具側板；14，夾緊螺栓；16，3D打印材料；17，激光雕刻頭；18，CNC加工頭；19，貼片元件吸附頭；20，電路3D打印頭；21，CNC加工動力裝置；22，夾具組件；23，銑刀；24，空氣泵；25，直導管；26，碗型橡膠碗；27，物料載體；28，活塞；29，打印頭步進電機；30，噴頭尖嘴)

具體實施方式

下面結合具體實施例對本實用新型做進一步說明，但本實用新型不受實施例的限制。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內”、“外”和“豎著”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接連接，亦可以是通過中間媒介間接連接，可以是兩個部件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”、“多組”、“多根”的含義是兩個或兩個以上。

以下實施方式中所用材料、儀器和方法，未經特殊說明，均為本領域常規材料、儀器和方法，均可通過商業渠道獲得。

實施例1

圖1為所述多功能3D打印機的結構示意圖，如圖1所示，多功能3D打印機包括床體1、機械骨架2、坐標軸傳動裝置3；床體1固定安裝于機械骨架2內部；床體1由1560工業鋁型材通過拼接方式形成；其中，拼接方式的連接處通過螺紋旋緊方式固定，同時，床體1的1560工業鋁型材設有凹型滑槽，該凹形滑槽用于固定1560工業鋁型材。機械骨架2采用箱式或龍門式結構；機械骨架2的橫向骨架采用3060鋁型材，縱向骨架采用3030鋁型材；3060鋁型材和3030鋁型材通過角件連接和鎖緊螺絲夾緊組裝方式形成機械骨架2。

坐標軸傳動裝置3包括x軸傳動裝置、y軸傳動裝置和z軸傳動裝置；機械骨架2頂部活動安裝有沿x軸方向運動的y軸橫梁9；y軸橫梁9上活動安裝有z軸橫梁11；z軸橫梁11上設有功能模塊夾具12；功能模塊夾具12的夾持端裝有工作模塊，工作模塊包括電路3D打印頭20、貼片元件吸附頭19、CNC加工頭18和激光雕刻頭17；電路3D打印頭20、貼片元件吸附頭19、CNC加工頭18和激光雕刻頭17以可拆卸方式單獨安裝于功能模塊夾具12上；同時，y軸橫梁9兩側設有鋁板8和滑塊10，鋁板8的上端通過螺絲螺母與y軸橫梁9連接。滑塊10活動安裝于y軸橫梁9上，滑塊10中間設有方形凹槽，滑塊10的移動通過y軸傳動裝置帶動。

其中，x軸傳動裝置包括x軸電機41和與之相應的齒輪齒條、電機固定座、直線滑軌和鋁合金橫梁，x軸電機41通過聯軸器5、滾珠絲杠6和絲杠螺母7固定安裝于機械骨架2上部橫架外側；其中，x軸電機41通過聯軸器5和滾珠絲杠6同軸連接，滾珠絲杠6再套進絲杠螺母7構成，用于實現x軸的位置移動，絲杠螺母7則與鋁板8連接；y軸傳動裝置包括y軸電機42和與之相應的齒輪齒條、電機固定座、直線滑軌和鋁合金橫梁；y軸電機42通過聯軸器5、滾珠絲杠6和絲杠螺母7固定安裝于y軸橫梁9上，用于實現y軸的位置移動，其中，y軸傳動裝置中的聯軸器5、滾珠絲杠6和絲杠螺母7的連接方式與x軸傳動裝置中相應部件的連接方式相同；z軸傳動裝置包括z軸電機43和與之相應的齒輪齒條、電機固定座、直線滑軌和鋁合金橫梁；z軸電機43固定在z軸橫梁11的上端，z軸方向上的滾珠絲杠6在z軸橫梁上，而絲杠螺母7則安裝在滑塊10的凹槽中間，這樣，隨著z軸方向的電機4轉動，z軸橫梁11就可以上下移動；其中，z軸傳動裝置中的聯軸器5、滾珠絲杠6和絲杠螺母7的連接方式與x軸傳動裝置中相應部件的連接方式相同。

x軸電機41、y軸電機42和z軸電機43采用42型號或57型號的步進電機；滾珠絲杠6采用1204鋁型材制成。同時，功能模塊夾具12采用環狀夾具結構；功能模塊夾具12右側側壁設有兩個夾具側板13；夾具側板13上設有夾緊螺栓14。環形夾具不是閉合的，右側的兩塊夾具側板13之間存在細小縫隙，在夾具側板13上有夾緊螺絲14，用于夾緊3D打印頭，3D打印頭的頂端是3D打印材料16。

圖2為所述工作模塊的結構示意圖，如圖2所示，激光雕刻頭17采用固體激光器、二氧化碳激光器或光纖激光器，同時，還包括相應的激光驅動器組成。三種類型的激光器分別實現軟木，塑料，水晶和有機玻璃板，鐵板，鋼板的激光雕刻。

CNC加工頭18包括直流無刷電機、無刷電調、西到家居和銑刀組件，直流無刷電機經無刷電調驅動后，輸出CNC加工動力，銑刀夾具則用于夾緊銑刀，從而順利完成CNC加工工作。本實施例中，CNC加工頭18具體包括CNC加工動力裝置21、夾具組件22和銑刀23；CNC加工頭18固定安裝于CNC加工動力裝置21下端；CNC加工動力裝置21采用KV值大于800的外轉子直流無刷電機。

貼片元件吸附頭19包括空氣泵24、直導管25和碗型橡膠碗26；空氣泵24通過橡膠管與直導管25的一端相連；直導管25的另一端與碗型橡膠碗26相連；碗型橡膠碗26中間設有小孔；直導管25通過所述小孔與碗型橡膠碗26貫通。

電路3D打印頭20包括物料載體27、活塞28、打印頭步進電機29和噴頭尖嘴30；活塞28和打印頭步進電機29通過絲杠傳動方式連接。物料載體27采用注射器，主要包括尖頭噴嘴、注射器、步進電機、滾珠絲杠、絲杠螺母和注射器夾。注射器夾具用于固定裝有導電油墨的注射器，絲杠螺母和注射器活塞柱連接，滾珠絲杠則和步進電機連接，從而組成導電油墨送料機構。在注射器的底端裝有尖嘴噴頭，作為導電油墨的出料口。

本實施例對傳統3D打印機進行有效改進，并且極大地豐富了3D打印機的功能，使其既能進行傳統的3D模型制造，還可以創造性地進行電路3D打印，同時為了彌補3D打印材料方面的限制，還對原3D打印機添加上CNC加工，激光雕刻，貼片焊接等工業領域方面的應用，使得改進后的3D打印機功能更加全面，適用范圍更加廣泛，成為一款新式復合型數控設備。

實施例2

實施例2與實施例1的不同之處在于，床體1由1590工業鋁型材通過拼接方式形成；物料載體27采用點膠管。其與部件及連接方式與實施例1相同。

實施例3

實施例3與實施例1的不同之處在于，所述電路3D打印頭20包括3D打印頭噴嘴、加熱棒、12V或24V風扇和擠出機。其與部件及連接方式與實施例1相同。

雖然本實用新型已以較佳的實施例公開如上，但其并非用以限定本實用新型，任何熟悉此技術的人，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，都可以做各種改動和修飾，因此本實用新型的保護范圍應該以權利要求書所界定的為準。