一種桌面3d打印機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于3D打印技術領域，更具體地，涉及一種桌面3D打印機。
【背景技術】
[0002]3D打印技術是一種采用逐點或逐層成型方法制造物理模型、模具和零件的先進制造技術；是綜合材料科學、CAD/CAM、數(shù)控和激光等先進技術于一體的新型制造技術。3D打印技術是基于離散/堆積的成型思想，將計算機上構建的零件三維CAD模型沿高度方向分層切片，得到每層截面信息，然后輸出到快速成型設備上逐層掃描填充，再沿高度方向上粘結疊加，逐步形成三維實體零件。與傳統(tǒng)機械加工中“減材料”的工藝相比，3D打印技術能從CAD模型生產(chǎn)出零件原型，縮短了新產(chǎn)品設計和開發(fā)周期，是制造技術領域的一次重大關破。
[0003]3D打印技術起源于美國，以極高的柔性和應用范圍獲得制造業(yè)和學術界的積極響應，很快發(fā)展到日本、歐洲和我國。3D打印技術在不需要任何刀具、模具及工裝卡具的情況下，可實現(xiàn)任意復雜形狀新產(chǎn)品樣件的快速制造。用3D打印技術制造出的模型或樣件可直接用于新產(chǎn)品設計驗證、功能檢驗、外觀驗證、工程分析、市場訂貨等、非常有利于優(yōu)化產(chǎn)品設計，從而大大提高新產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率，提高產(chǎn)品的市場競爭力，縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。
[0004]目前，3D打印技術已有十多種工藝，按照成型能源的不同，可分為激光加工和非激光加工兩大類，其中典型的有:激光固化造型、選擇性激光燒結、分層實體制造、熔融沉積制造、三維立體打印。其中，前三種存在的共同問題是:(I)機器成本高，這些3D打印機都必須配備激光器，以及高性能的數(shù)控系統(tǒng)，因此機器成本高；(2)運行成本高，這些3D打印機都要求特定性能的成型材料，因此運行成本高；(3)操作維護復雜，環(huán)境友好性差，這些3D打印機的結構較復雜、體積較大、對環(huán)境有一定的污染，因此，不便于操作維護，不適合于家庭及辦公室使用。后兩種則不必配置昂貴的激光器，結構較簡單，外形小巧，對環(huán)境無污染，因此成本較低，特別適合于家庭及辦公室使用，成為3D打印機的一種發(fā)展方向。
[0005]熔融沉積制造3D打印機采用絲狀材料(如ABS塑料絲)作為加工物，用加熱器將其加熱到熔融狀態(tài)，通過送絲機構從噴頭擠出細絲材料，加熱噴頭在計算機的控制下，根據(jù)三維模型的截面輪廓數(shù)據(jù)作X-Y平面運動，逐層選擇性融覆形成三維實體。熔融沉積制造3D打印工藝由于其獨特的技術原理，比較適合于家庭、辦公用品以及模具行業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)，另外還被廣泛用于醫(yī)學、醫(yī)療、考古等三維實體模型制造，具有很強的應用前景。
[0006]現(xiàn)有的典型熔融沉積制造3D打印機受材料特性及軟硬件技術難度的影響大多存在機器結構不夠穩(wěn)定、成型精度不高、成型速度低、成本高昂等問題，限制了其進一步推廣使用。
【實用新型內容】
[0007]針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種桌面3D打印機，其結構精巧、成本低、噪音小、成型精度高、操作簡單、維護方便，尤其適合在家庭和辦公室中使用，便于推廣。
[0008]本實用新型提供了一種桌面3D打印機，其特征在于，包括:機架、工作臺和噴頭機構，其特征在于，在所述機架的X軸、Y軸、Z軸方向分別設有X軸運動機構、Y軸運動機構、Z軸運動機構，其中，X軸表示前后方向，Y軸表示左右方向，Z軸表示上下方向；所述噴頭機構設置在所述X軸運動機構上，所述工作臺設置在所述Z軸運動機構上，所述Y軸運動機構可帶動所述X軸運動機構左右運動。
[0009]所述Y軸運動機構分為相同的兩部分別安裝在機架的兩側，所述Y軸同步帶通過固定塊固定在橫梁的兩端。
[0010]所述Z軸運動機構安裝在機架上，所述熱床通過絲桿螺母、光桿軸套安裝在絲桿上。絲桿底端裝有齒形同步輪和同步帶和Z軸步進電機相連。
[0011]所述工作臺安裝在Z軸絲桿上，所述平衡板導熱板通過螺釘固定在熱床上。
[0012]具體地所述機架包括頂部和四周的框架桿、底部的線箱三角形支撐架、底部的塑料側板。
[0013]優(yōu)選地，所述Z軸運動機構中可提供Z軸方向運動的模塊包括Z軸步進電機、絲桿以及Z軸光軸，所述絲桿以及Z軸光軸分別通過絲桿上支座和絲桿下支座固定在所述機架上，所述Z軸步進電機固定在所述玻璃板上，所述絲桿的下端安裝齒形同步輪通過同步帶與所述Z軸步進電機連接，所述運動模塊還包括絲桿螺母以及Z軸光軸軸套。
[0014]優(yōu)選地，所述X軸運動機構垂直于Y軸運動機構和Z軸運動機構安裝在所述中央X軸橫梁上，所述X軸運動機構包括X軸橫梁，X軸步進電機、X軸同步帶、X軸齒形同步輪、兩個光軸滑套和滑套固定板、X軸導軌和X軸滑塊，所述X軸齒形同步輪安裝在所述X軸橫梁上其中一個同步輪與步進電機相連，X軸同步帶安裝在同步輪上，并且X軸同步帶的開口處通過齒形固定塊與噴頭固定。所述X軸橫梁下方還安裝有X軸導軌和X軸滑塊，所述X軸橫梁上安裝有光軸滑套，橫梁架在光軸上。噴頭通過滑塊安裝在導軌上。
[0015]優(yōu)選地，所述Y軸運動機構由兩個模塊組成，包括Y軸同步帶兩根、Y軸齒形同步輪四個、Y軸步進電機、Y軸齒形固定塊兩個、Y軸固定板四塊，所述每個模塊的兩個同步輪通過同步帶相連，在同步帶的開口端通過齒形固定塊固定在橫梁上。所述Y軸步進電機與其中一側的一個齒形同步輪相連，并且步進電機固定在固定板上。所述固定板固定在機架上。
[0016]優(yōu)選地，所述噴頭機構包括支撐架、三個絲料導套、加熱塊、一個噴嘴、一個步進電機、一個進絲齒輪、兩個進絲滾輪、兩個滾輪支架以及一個風扇、一個散熱片、加熱棒、一個熱電偶，所述步進電機支架安裝在支撐架上，所述絲料導管一端與進絲齒輪連接一端與加熱塊連接，所述噴嘴安裝在加熱塊的下面，所述進絲齒輪和進絲滾輪均安裝在滾輪支架上，并且進絲齒輪安裝在步進電機軸上，所述風扇安裝在支撐架上正對著散熱片，所述加熱棒和熱電偶均安裝在加熱塊里面。
[0017]優(yōu)選地，所述工作臺機構包括熱床、導熱板、平衡板、限位框、工作板、加熱塊和螺釘彈簧若干。所述加熱塊通過螺釘固定在導熱板上，導熱板通過螺釘固定在熱床上。限位框通過螺釘固定在平衡板上，工作板安裝在限位框內。所述平衡板通過螺釘固定在熱床上，且螺釘上裝有彈簧。
[0018]優(yōu)選地，所述工作板為所料板。
[0019]優(yōu)選地，所述導熱板為純銅導熱板。
[0020]總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，主要具備以下優(yōu)點:
[0021]1、由于本實用新型的桌面3D打印機將機架設計框架開放式，既能為整機提供穩(wěn)定可靠的支撐加大了加工尺寸又大大簡化了結構，從而降低了制造成本，同時提高了機器的可操作性和可維護性。
[0022]2、由于本實用新型的桌面3D打印機Z軸運動機構采用雙邊絲桿驅動和光軸穩(wěn)固，使豎直方向承載能力增加而且運動更加平穩(wěn)，同時絲桿傳動精度高噪聲低。
[0023]3、由于本實用新型的桌面3D打印機Y軸運動機構和Z軸運動機構均采用雙邊支撐，避免了目前普遍采用的單臂懸身結構，提高了系統(tǒng)的剛度和穩(wěn)定性。
[0024]4、由于本實用新型的桌面3D打印機Z軸運動機構中連接電機軸與絲桿的同步帶采用一對張緊輪張緊，提高了運動的精準性和改善了對同步帶的適應性。
[0025]5、由于本實用新型的桌面3D打印機工作臺機構中固定平衡板的螺柱上套有壓簧，可方便的通過螺柱調節(jié)成型基板的水平，使成型精度提高。在平衡板下裝有一塊純銅導熱板，有效的改善了產(chǎn)品翹曲現(xiàn)象。
[0026]6、由于本實用新型的桌面3D打印機噴頭機構中將步進電機上置從而打印機能適應兩種不同直徑的線料。而且在噴頭中還設有線料檢測裝置，檢測是否供料。
【附圖說明】
[0027]圖1是本實用新型的桌面3D打印機的三維結構示意圖；
[0028]圖2是本實用新型的桌面3D打印機的機架結構意圖；
[0029]圖3是本實用新型的桌面3D打印機的X軸運動機構結構示意圖；
[0030]圖4是本實用新型的桌面3D打印機的Z軸運動機構結構示意圖；
[0031]圖5是本實用新型的桌面3D打印機的Y軸運動機構結構示意圖；
[0032]圖6是本實用新型的桌面3D打印機的噴頭機構結構示意圖。
[0033]圖7是本實用新型的桌面3D打印機的工作臺機構結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0035]如圖1所示，本實用新型的桌面3D打印機包括機架6、X軸運動機構1、Z軸運動機構3、Y軸運動機構2、噴頭機構7、工作臺5以及控制系統(tǒng)。其中，X軸表示前后方向，Y軸表示左右方向，Z軸表示上下方向。
[0036]如圖2所示，本實用新型的桌面3D打印機的機架6為開放式結構，包括上下和四周的框桿、底部線箱支撐架和箱體側板，為整機提供穩(wěn)定的支撐。
[0037]如圖3所示，本實用新型的桌面3D打印機的X軸運動機構1，包括X軸橫梁l_c、X軸齒形同步輪1-j、X軸同步帶1-e、X軸步進