一种用于室内摆件模型打印的3D打印机及其打印方法与流程

本发明属于打印设备的技术领域，尤其是涉及一种用于室内摆件模型打印的3d打印机及其打印方法。

背景技术

3d打印技术是一种快速成型的增才制造手段，其数字化的制造方式在工业制造中快速崛起。3d打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（aec）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

打印机是快速成型技术的一种，集计算机辅助技术、数控技术、材料技术等众多当代高新技术为一体，具有巨大的应用潜能和广阔的市场前景。

现有的3d打印机主要采用笛卡尔坐标系，通过控制x、y、z三个方向的机械传动，使喷头和工作平台在预定轨迹下配合运动，实现产品的逐层累积打印。喷头是3d打印机的关键部位，在打印过程中要求喷头与工作台配合，完成x、y、z方向的运动，以打印出不同外部轮廓的工件。所以只有保证喷头与工作台的运动轨迹精度，才能进一步提高打印工件的质量。

根据现有3d打印机三个运动方向的传动方式，可以分为三类：丝杆传动、丝杆-带联合传动、带传动。其中带传动精度低，惯量大，且工作时产生较大的振动，大大影响了产品的精度；与带传动相比，丝杆传动在精度上略有提高，但是各个连接部件之间的连接同样存在松动的问题，会影响其精度；且使用常规的密封圈，容易在承受压力频繁的往复的摩擦力，受到磨损；在使用的过程中，易堆积灰尘，从而影响打印的精度。

技术实现要素：

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种稳定性高、抗磨损的3d打印机及其打印方法。

本发明采用以下技术方案：一种用于室内摆件模型打印的3d打印机，包括：

主体支架；

x轴移动组件，所述x轴移动组件安装在所述主体支架内部的底面上；

z轴丝杆，所述z轴丝杆为两个，通过固定组件对称地固定在所述主体支架的两侧面；

y轴移动组件，包括y轴板和通过固定组件固定在所述y轴板上的y轴丝杆；

喷头，所述喷头通过第二滑动组件滑动安装在所述y轴移动组件中的y轴丝杆上；

所述固定组件包括分别并联套接在y轴丝杆和z轴丝杆上的两角接触球轴承，所述两角接触球轴承通过轴承端盖固定在y轴丝杆和z轴丝杆上，所述轴承端盖与所述y轴丝杆和z轴丝杆之间设有密封圈；

所述密封圈是由多个环状圈由上自下依次拼接而形成的波纹管状，所述多个环状圈的内径相同，位于最顶端的环状圈的外径大于其他环状圈的外径；所述最顶端的环状圈开设有多组固定孔。

进一步地，所述x轴移动组件包括：

第一电机，固定安装在“u”形安装座的内部，所述第一电机的输出轴位于顶部，所述输出轴上固定套接有水平方向的齿轮；

安装板，所述安装板的下表面开设有x轴向的螺纹槽，所述齿轮与所述螺纹槽形成螺纹副；

工作台，所述工作台通过螺栓固定在所述安装板的正上方；

第一滑动组件，包括第一支撑座和x轴丝杆，所述第一支撑座固定在所述安装板下表面的两端部；所述x轴丝杆固定在所述“u”形安装座的两端部上；所述滑第一支撑座的下表面开设有x轴向的滑移槽，所述x轴丝杆卡接在所述x轴向的滑移槽。

进一步地，所述第一支撑座底部的两端固定有第一位移传感器。

进一步地，所述“u”形安装座通过螺栓固定在所述主体支架内部的底面上。5.根据权利要求1所述的一种用于室内摆件模型打印的3d打印机，其特征在于，所述第二滑动组件包括套接在所述y轴丝杆的第二支撑座，所述第二支撑座上固定有第二电机，所述第二电机的输出轴位于靠近所述y轴丝杆的一侧，穿过所述第二支撑座的输出的一端固定有齿轮；所述y轴丝杆靠近第二电机的一侧开设有y轴向的齿纹，所述齿轮与齿纹形成传动副。

进一步地，所述第二支撑座底部的两端固定有第二位移传感器。

进一步地，所述第三滑移组件包括套接在所述z轴丝杆的第三支撑座，所述y轴丝杆的顶端固定有第三电机，所述第三电机的输出轴与所述y轴丝杆连接；

所述y轴板的两端固定在所述第三支撑座上，所述y轴丝杆的外圆周设有外螺纹，与所述第三支撑座内部的内螺纹形成螺纹副。

进一步地，所述第三支撑座底部的两端固定有第三位移传感器。

进一步地，所述打印方法包括以下步骤：

步骤一：将原材料放置在x轴移动组件中的工作台上，控制第一电机的转动，第一电机输出轴上的齿轮在螺纹槽中旋转，带动第一支撑座在x轴丝杆上滑移，且第一位移传感器用于检测x轴向的位移；

步骤二：需要在y轴向于运动时，开启第二电机，第二电机的齿轮与y轴丝杆一侧的齿纹形成传动副，带动第二支撑座在y轴丝杆上滑动，第二位移传感器用于检测y轴向的位移；

步骤三：需要在z轴向于运动时，开启第三电机，第三电机的输出轴带动z轴丝杆旋转，因z轴丝杆与第三支撑座内部形成螺纹副，故第三支撑座被带动在z轴轴向上滑动，第三位移传感器用于检测z轴向的位移。

本发明的有益效果：1.本发明的x轴移动组件安装在主体支架内部的底面上，用于放置原材料，提高了的工作时的稳定性；2.本发明中的传动机构为螺纹副或者齿轮齿条副，大大提高了工作时三维方向运动的稳定性；3.在固定组件上设有专有的密封圈，防止了各个部件之间的松动现象，提高了打印精度；4.该专有的密封圈还能起到防尘的效果，避免因灰尘的堆积造成精度降低的问题。

本发明的使用原理：1.x轴移动组件，将原材料放置在x轴移动组件中的工作台上，控制第一电机的转动，第一电机输出轴上的齿轮在螺纹槽中旋转，带动第一支撑座在x轴丝杆上滑移，且第一位移传感器用于检测x轴向的位移；

2.y轴移动组件，需要在y轴向于运动时，开启第二电机，第二电机的齿轮与y轴丝杆一侧的齿纹形成传动副，带动第二支撑座在y轴丝杆上滑动，第二位移传感器用于检测y轴向的位移；

3.z轴移动组件，需要在z轴向于运动时，开启第三电机，第三电机的输出轴带动z轴丝杆旋转，因z轴丝杆与第三支撑座内部形成螺纹副，故第三支撑座被带动在z轴轴向上滑动，第三位移传感器用于检测z轴向的位移。

附图说明

图1为本发明的3d打印机的主视图；

图2为本发明的3d打印机的左视图；

图3为本发明的3d打印机中固定组件的密封圈的结构示意图；

图4为图1中a处的局部放大图；

图5为图1中b处的局部放大图；

图1至图5的各标注为：1主体支架，2x轴丝杆，3第一支撑座，4第一电机，5“u”形安装座，6安装板，7工作台，8y轴板，9y轴丝杆，10第二支撑座，11第三电机，12第二电机，13z轴丝杆，14第三支撑座，15固定组件，1601角接触球轴承，1602轴承端盖，1603连接块，1604密封圈，1605环状圈，1606固定孔。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1至图5所示，一种用于室内摆件模型打印的3d打印机，包括：主体支架1；x轴移动组件，所述x轴移动组件安装在所述主体支架1内部的底面上；z轴丝杆13，所述z轴丝杆13为两个，通过固定组件15对称地固定在所述主体支架1的两侧面；y轴移动组件，包括y轴板8和通过固定组件15固定在所述y轴板8上的y轴丝杆9；喷头，所述喷头通过第二滑动组件滑动安装在所述y轴移动组件中的y轴丝杆9上；

所述固定组件15包括分别并联套接在y轴丝杆9和z轴丝杆13上的两角接触球轴承1601，所述两角接触球轴承1601通过轴承端盖6025固定在y轴丝杆9和z轴丝杆13上，所述轴承端盖1602与所述y轴丝杆9和z轴丝杆13之间设有密封圈；所述轴承端盖1602之间通过连接块1603固定连接。

所述密封圈1601是由多个环状圈1605由上自下依次拼接而形成的波纹管状，所述多个环状圈1605的内径相同，位于最顶端的环状圈1605的外径大于其他环状圈1605的外径；所述最顶端的环状圈1605开设有多组固定孔1606。所述密封圈1604与轴承端盖1602的接触面积增大，不仅提高了密封效果，而且增大了接触面积，分担了密封圈1604的承受力，并能够有效地防尘。

所述x轴移动组件包括：第一电机4、安装板6、工作台7和第一滑动组件；其中所述第一电机4，固定安装在“u”形安装座5的内部，所述第一电机4的输出轴位于顶部，所述输出轴上固定套接有水平方向的齿轮。

所述安装板6，所述安装板6的下表面开设有x轴向的螺纹槽，所述齿轮与所述螺纹槽形成螺纹副。

所述工作台7，所述工作台7通过螺栓固定在所述安装板6的正上方.

所述第一滑动组件，包括第一支撑座3和x轴丝杆2，所述第一支撑座3固定在所述安装板6下表面的两端部；所述x轴丝杆2固定在所述“u”形安装座5的两端部上；所述滑第一支撑座3的下表面开设有x轴向的滑移槽，所述x轴丝杆2卡接在所述x轴向的滑移槽。所述第一支撑座3底部的两端固定有第一位移传感器。所述“u”形安装座5通过螺栓固定在所述主体支架1内部的底面上。为增加其运行时的稳定性，所述x轴丝杆的竖截面为沙漏状。

所述第二滑动组件包括套接在所述y轴丝杆9的第二支撑座10，所述第二支撑座10上固定有第二电机12，所述第二电机12的输出轴位于靠近所述y轴丝杆9的一侧，穿过所述第二支撑座10的输出的一端固定有齿轮；所述y轴丝杆9靠近第二电机12的一侧开设有y轴向的齿纹，所述齿轮与齿纹形成传动副。所述第二支撑座10底部的两端固定有第二位移传感器。

所述第三滑移组件包括套接在所述z轴丝杆13的第三支撑座14，所述y轴丝杆9的顶端固定有第三电机11，所述第三电机11的输出轴与所述y轴丝杆9连接；

所述y轴板8的两端固定在所述第三支撑座14上，所述y轴丝杆9的外圆周设有外螺纹，与所述第三支撑座14内部的内螺纹形成螺纹副。所述第三支撑座14底部的两端固定有第三位移传感器。

本3d打印的打印步骤包括：1.将原材料放置在x轴移动组件中的工作台上，控制第一电机的转动，第一电机输出轴上的齿轮在螺纹槽中旋转，带动第一支撑座在x轴丝杆上滑移，且第一位移传感器用于检测x轴向的位移；

2.需要在y轴向于运动时，开启第二电机，第二电机的齿轮与y轴丝杆一侧的齿纹形成传动副，带动第二支撑座在y轴丝杆上滑动，第二位移传感器用于检测y轴向的位移；

3.需要在z轴向于运动时，开启第三电机，第三电机的输出轴带动z轴丝杆旋转，因z轴丝杆与第三支撑座内部形成螺纹副，故第三支撑座被带动在z轴轴向上滑动，第三位移传感器用于检测z轴向的位移。

本发明中的传动机构为螺纹副或者齿轮齿条副，大大提高了工作时三维方向运动的稳定性。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。