一种五向通透熔融挤出型3D打印系统技术方案

本发明专利技术公开了一种五向通透熔融挤出型3D打印系统，包括外壳、以及设于外壳内的料盘装置、Z向传动装置、打印支架、XY双向传动装置和打印头；所述的料盘装置设于外壳的底部；所述的Z向传动装置由Z向轴和丝杆电机构成，所述的Z向轴沿竖直向设置，且Z向轴的底端与丝杆电机的输出轴连接；所述的打印支架上设有螺纹通孔，所述的Z向轴上设有与该螺纹通孔匹配的外螺纹，Z向轴套在螺纹通孔内，且Z向轴与打印支架垂直；所述的XY双向传动装置设置于外壳的顶部，所述的打印头设置于XY双向传动装置上，且打印头朝向打印支架。其结构简单、小巧轻便、成本低廉，且打印精度高、散热性能好、安全性能高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D打印领域，特别是涉及一种五向通透熔融挤出型3D打印系统。
技术介绍
3D打印，是一种快速成型技术，一般使用可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其中熔融挤出成型(FDM)大多使用ABS、PLA等作为耗材以丝状供料。耗材在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。在3D打印机构建方面则是通过在XYZ三个维度上各安放一个步进式电机，电脑软件通过数字模型的分层位置确定每一个需要打印的点，来对应的控制上述3个步进电机的协同运作，从而实现了三维方向上的立体造型。目前传统的FDM3D打印机大多采用支撑方式的粗口型结构，大多零部件以及线路暴露在外，既不美观，也容易损坏精密器械。同时由于局部零件高温工作，暴露的高温零部件也造成了严重的安全方面的风险。另一种封闭的结构方式解决了安全问题，但全封闭的结构不利于机器本身的散热，同时也不利于操作者实时观测到机器状态。
技术实现思路
基于此，针对上述问题，本专利技术提出一种五向通透熔融挤出型3D打印系统，其结构简单、小巧轻便、成本低廉，且打印精度高、散热性能好、安全性能高。本专利技术的技术方案是：一种五向通透熔融挤出型3D打印系统，包括外壳、以及设于外壳内的料盘装置、Z向传动装置、打印支架、XY双向传动装置和打印头；所述的料盘装置设于外壳的底部；所述的Z向传动装置为与电机输出轴连接的传动丝杆，所述的打印支架垂直设置于传动丝杆上；所述的XY双向传动装置为分别设置于外壳相邻两侧面且互相垂直的滑动轨道，所述的滑动轨道平行设置于打印支架的上方，所述的打印头活动设置于XY双向传动装置上。上述打印系统中，打印头可通过XY双向传动装置沿X向和Y向移动，以达到水平面内的任意打印点，被打印物成型在打印支架上，通过高精度的丝杆电机精确的控制打印支架在Z方向上的运动，以最大限度的减少了整机在打印过程中的震动，从而提高了打印精度。在优选的实施例中，所述的XY双向传动装置由X向传动组件和Y向传动组件构成；所述的Y向传动组件包括一对Y向支撑轴、X电机座、Y向滑动座、一对Y向传动轴和Y向步进电机；所述的一对Y向支撑轴平行设置于打印支架的上方，所述的X电机座通过直线轴承设置于其中一个Y向支撑轴上，所述的Y向滑动座通过直线轴承设置于另一个Y向支撑轴上；所述的一对Y向传动轴相互平行且分别与一对Y向支撑轴垂直相交；一对Y向传动轴的一端通过主动皮带连接，主动皮带由传动电机驱动，一对Y向传动轴的另一端通过从动皮带连接；所述的X电机座与从动皮带固定连接，所述的Y向滑动座与主动皮带固定连接；所述X向传动组件的一端固定于X电机座上，另一端固定于Y向滑动座上，所述的打印头活动设置于X向传动组件上。上述Y向传动组件中，X电机座与Y向滑动座分别通过直线轴承可以在规定的Y方向上沿着Y向支撑轴精确的滑动。一对Y向支撑轴均是直径为8MM的不锈钢光滑杆，其通过位于机身四个角落的高精度CNC件精确的固定于上述外壳内，从而大大的减少了整机在使用过程中的X方向上的震动。传动电机出于整体结构尺寸和美观方面的考虑，设计到底座上的隐藏空间内。整机程序会精确控制传动电机的转动，电机的运动带动主动皮带转动，Y向滑动座跟随主动皮带一起沿Y向支撑轴运动，主动皮带带动Y向传动轴转动，Y向传动轴带动从动皮带运动，X电机座跟随从动皮带一起沿Y向支撑轴运动，从而精确的控制X电机座与Y向滑动座在Y方向的运动。在优选的实施例中，所述的X向传动组件包括X向传动皮带、XY双向轴承、X向步进电机和垂直于Y向支撑轴的X向支撑轴；所述X向支撑轴的一端固定于所述的X电机座上，X向支撑轴的另一端固定于所述的Y向滑动座上；所述的Y向滑动座上设有凹槽，XY双向轴承套在Y向支撑轴上并位于所述的凹槽内，且Y向滑动座上还设有挡片将XY双向轴承档在凹槽内；所述的X向步进电机固定于X电机座上，X向步进电机的输出轴与所述的XY双向轴承通过X向传动皮带连接，且X向传动皮带与X向支撑轴平行；所述的打印头通过直线轴承设置于X向支撑轴上，且打印头与X向传动皮带固定连接。上述X向传动组件中，XY双向轴承为一段长度为17mm的直线轴承，被限制在Y向滑动座的凹槽内，既能跟随Y向滑动座沿着Y向支撑轴在Y方向上滑动，同时能绕着Y向支撑轴在X方向上旋转；X向支撑轴是直径为8mm的不锈钢光滑杆并设置有两根，两根X向支撑轴的两端分别固定于X电机座和Y向滑动座上，从而大大的减少了整机在使用过程中的Y方向上的震动；打印头通过直线轴承可以在规定的X方向上沿着X向支撑轴精确的滑动，X向传动皮带为跑道型，当X向步进电机带动X向传动皮带运动时，打印头跟随X向传动皮带一起沿X向运动。在优选的实施例中，所述X向步进电机的输出轴上设置有X向同步轮，所述X向传动皮带的两端分别套在X向同步轮和所述的XY双向轴承上，且X向传动皮带为带齿的胶带，X向传动皮带与X向同步轮之间齿合传动。整机程序会精确控制X向步进电机的转动，电机的运动通过精确控制X向同步轮的转动从而带动X向传动皮带的沿X方向运动，从而带动打印头通过直线轴承可以在规定的X方向上沿着X向支撑轴精确的滑动；X向传动皮带与X向同步轮之间齿合传动，可以减小传动误差。在优选的实施例中，所述的X电机座上设有X向限位开关和Y向限位开关，所述的X向限位开关朝向打印头设置。Y向限位开关的作用是确定打印头在Y方向上的初始位置Y0，当整个Y向传动组件运动到Y0位置时，Y向限位开关会刚好触碰到一个固定座的边缘，从而确定打印头的YO值；X向限位开关的作用是确定打印头在X方向上的初始位置X0，打印头在X方向上运动的过程中，当靠近X电机座时，一旦触碰到X向限位开关，就能确定整个打印头的X0值。通过XO、Y0这样的初始值，就能精确控制打印头在预定的区域内工作。在优选的实施例中，所述的打印头包括打印头基座以及设置于打印头基座上的挤出电机、压头、喉管固定座、压紧弹簧、加热模块和风扇；所述的压头通过螺丝设置在打印头基座上，且压头上设有可供丝状打印耗材穿过的通孔；所述的喉管固定座位于压头的下方，所述挤出电机的输出轴上设有挤出电机轴，挤出电机轴和压紧弹簧均位于压头与喉管固定座之间，且压紧弹簧的一端固定在压头上，另一端固定在喉管固定座上；所述的压头上设有耗材轮，耗材轮和压紧弹簧分别位于所述螺丝的两侧，压紧弹簧处于紧张状态，使穿过压头通孔的丝状耗材被压紧在耗材轮和挤出电机轴之间；所述的喉管固定座内设有通孔，该通孔内设有供丝状耗材穿过的喉管，且喉管的一端延伸至所述的加热模块内，加热模块上设有喷嘴，喷嘴朝向所述的打印支架设置；所述风扇的出风口正对喷嘴设置。对于上述打印头，各部件为铝合金材料经过CNC技术精雕而成，既精确又坚固耐用而且能对置于其中的挤出电机起到散热和保护的作用。耗材轮可在压头上旋转，压头可通过螺丝在打印头基座上旋转，压紧弹簧处于紧张状态，给压头一个向上的推力，使位于压头另一端的耗材轮不断地靠近挤出电机轴，当丝状耗材穿过压头的通孔后，被夹紧在耗材轮与挤出电机轴之间；然后耗材穿过喉管，经过喉管固定座，进入加热模块，加热模块内置加热元器件以及热敏电阻，热敏电阻实时检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五向通透熔融挤出型3D打印系统，其特征在于：包括外壳、以及设于外壳内的料盘装置、Z向传动装置、打印支架、XY双向传动装置和打印头；所述的料盘装置设于外壳的底部；所述的Z向传动装置为与电机输出轴连接的传动丝杆，所述的打印支架垂直设置于传动丝杆上；所述的XY双向传动装置为分别设置于外壳相邻两侧面且互相垂直的滑动轨道，所述的滑动轨道平行设置于打印支架的上方，所述的打印头活动设置于XY双向传动装置上。

【技术特征摘要】
1.一种五向通透熔融挤出型3D打印系统，其特征在于：包括外壳、以及设于外壳内的料盘装置、Z向传动装置、打印支架、XY双向传动装置和打印头；所述的料盘装置设于外壳的底部；所述的Z向传动装置为与电机输出轴连接的传动丝杆，所述的打印支架垂直设置于传动丝杆上；所述的XY双向传动装置为分别设置于外壳相邻两侧面且互相垂直的滑动轨道，所述的滑动轨道平行设置于打印支架的上方，所述的打印头活动设置于XY双向传动装置上。2.根据权利要求1所述的五向通透熔融挤出型3D打印系统，其特征在于：所述的XY双向传动装置由X向传动组件和Y向传动组件构成；所述的Y向传动组件包括一对Y向支撑轴、X电机座、Y向滑动座、一对Y向传动轴和Y向步进电机；所述的一对Y向支撑轴平行设置于打印支架的上方，所述的X电机座通过直线轴承设置于其中一个Y向支撑轴上，所述的Y向滑动座通过直线轴承设置于另一个Y向支撑轴上；所述的一对Y向传动轴相互平行且分别与一对Y向支撑轴垂直相交；一对Y向传动轴的一端通过主动皮带连接，主动皮带由传动电机驱动，一对Y向传动轴的另一端通过从动皮带连接；所述的X电机座与从动皮带固定连接，所述的Y向滑动座与主动皮带固定连接；所述X向传动组件的一端固定于X电机座上，另一端固定于Y向滑动座上，所述的打印头活动设置于X向传动组件上。3.根据权利要求2所述的五向通透熔融挤出型3D打印系统，其特征在于：所述的X向传动组件包括X向传动皮带、XY双向轴承、X向步进电机和垂直于Y向支撑轴的X向支撑轴；所述X向支撑轴的一端固定于所述的X电机座上，X向支撑轴的另一端固定于所述的Y向滑动座上；所述的Y向滑动座上设有凹槽，XY双向轴承套在Y向支撑轴上并位于所述的凹槽内，且Y向滑动座上还设有挡片将XY双向轴承档在凹槽内；所述的X向步进电机固定于X电机座上，X向步进电机的输出轴与所述的XY双向轴承通过X向传动皮带连接，且X向传动皮带与X向支撑轴平行；所述的打印头通过直线轴承设置于X向支撑轴上，且打印头与X向传动皮带固定连接。4.根据权利要求3所述的五向通透熔融挤出型3D打印系统，其特征在于：所述X向步进电机的输出轴上设置有X向同步轮，所述X向传动皮带的两端分别套在X向同步轮和所述的XY双向轴承上，且X向传动皮带为带齿的胶带，X向传动皮带与X向同步轮之间齿合传动...

【专利技术属性】
技术研发人员：马强，
申请(专利权)人：深圳市加维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44