一种基于极坐标的圆截面物体3d打印方法和3d打印机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种基于极坐标的圆截面物体3D打印方法 及相应3D打印机。
【背景技术】
[0002] 现今3D打印机以三角形为3D模型的基本单元，因为任意的切片都可以拆解成多个 三角形的组合，具有结构简单，通用性强的特点。但是采用这种方法打印圆形截面物体时， 如果3D打印机精度不高，填充率(即线与线的间距)就会下降，导致打印效果较差。针对该问 题，设计了一种基于极坐标的圆截面物体3D打印方法及相应3D打印机。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服上述【背景技术】中的不足，提供一种基于极坐标的圆截面物体 3D打印方法及相应3D打印机。该3D打印方法应具有算法简单、打印路径清晰的特点，该3D打 印机应具有工作效率高、结构稳定、打印截面平滑的特点。
[0004] 本发明采用的技术方案如下：一种基于极坐标的圆截面物体3D打印机，其特征在 于:包括由下至上依次安装的基座部分、打印平台部分以及打印关节部分;所述基座部分包 括基座、安装在基座上的升降电机以及两个丝杆带轮、活动安装在基座上的至少两个Z向导 杆、与丝杆带轮的螺孔配合的两个Z向升降丝杆;升降电机通过同步带轮以及同步带分别与 两个丝杆带轮连接，从而驱动两个Z向升降丝杆上下运动;所述打印平台部分包括打印平台 支架、安装在打印平台支架上的XY向驱动组件以及安装在XY向驱动组件上的打印平台；打 印平台支架上开设有若干个通孔，Z向导杆以及Z向升降丝杆分别穿过所述通孔;所述打印 关节部分包括顶板、打印头以及等长的大臂板、小臂板，顶板安装在两个Z向升降丝杆以及 两个Z向导杆的顶部，大臂板的第一端通过大臂轴转动安装在顶板底面并由大臂电机驱动， 小壁板的第一端底部安装着打印头，小壁板的第二端通过小臂轴转动安装在大臂板的第二 端底面并由小臂电机驱动。
[0005] 作为优选，所述XY向驱动组件包括正交布置的X轴丝杆和Y轴丝杆，X轴丝杆由X轴 电机驱动，X轴丝杆上安装着X轴螺母，X轴螺母通过X轴滑块、X轴T型滑轨与打印平台连接，X 轴T型滑轨与Y轴丝杆平行布置;Y轴丝杆由Y轴电机驱动，Y轴丝杆上安装着Y轴螺母，Y轴螺 母通过Y轴滑块、Y轴T型滑轨与打印平台连接，Y轴T型滑轨与X轴丝杆平行布置。
[0006] 作为优选，所述大臂板的第一端固定在大臂轴上，大臂轴通过轴承安装在顶板上， 大臂电机通过齿轮与大臂轴连接从而驱动大臂轴转动;小壁板的第二端固定在小臂轴上， 小臂轴通过轴承安装在大臂板的第二端，小臂电机通过齿轮与小臂轴连接从而驱动小臂轴 转动。
[0007] 一种基于极坐标的圆截面物体3D打印方法，其特征在于包括以下步骤：
[0008] 第一步，在XY平面内，以大臂轴横截面的中心为原点0建立极坐标系，小壁板上的 打印头设为P点，P点的极坐标是(ρ，θ)，其中P2 0,0 < 的模为P;
[0009] 第二步，改变P点的位置，使得Θ在0~231之间均匀变化，打印半径为P的完整的圆；
[0010] 第三步;改变小壁板相对大臂板的转角Φ，从而改变P点的位置，使的模为P在0 到R之间均匀变化，从而得到半径为R的完整的圆截面。
[0011] 本发明具有的有益效果如下：本发明通过打印头的旋转来实现一个完整圆的加 工，并且通过改变打印头与大臂轴之间的距离从而连续改变打印的半径，实现一个圆截面 的加工，同时，打印平台上可以放置多个工件，由打印头逐个打印，对于不同半径的圆截面， 只需改变大臂板一小臂板之间的夹角即可改变打印头与大臂轴之间的距离，整体算法简 单、打印路径清晰、设备使用方便、工作效率高、结构简单稳定、打印截面平滑。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的立体结构示意图。
[0013] 图2是本发明的俯视结构示意图。
[0014] 图3是图2中A-A向剖视图。
[0015] 图4是基座部分的立体结构示意图。
[0016]图5是基座部分的主视结构不意图。
[0017]图6是打印关节部分的剖视图。
[0018] 图7、图8是打印关节部分的立体结构示意图。
[0019] 图9、图10是打印平台部分的立体结构示意图。
[0020] 图11是3D打印方法的原理图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。 [0022]如图1到图3所示，一种基于极坐标的圆截面物体3D打印机，包括由下至上依次安 装的基座部分、打印平台部分以及打印关节部分。
[0023] 如图4、图5所示，所述基座部分包括升降电机311、同步带轮312、同步带313、丝杆 带轮314(制有螺纹孔或内置有螺母）、同步带315、丝杆带轮316、底板上架32、连接柱33、底 板电机架34、底板35、两个Z向导杆14-2以及两个Z向升降丝杆14-1。所述升降电机固定在底 板电机架上(底板电机架通过连接柱固定在底板上），丝杆带轮在Z向被底板上架32和底板 电机架34限位，通过同步带轮带动一组同步带，从而带动两个丝杆带轮同步运动，带动两个 Z向升降丝杆运动，以控制所述整个打印平台部分相对于所述打印机底板在Z轴的方向上的 移动。底板上架以及底板电机架上开设有通孔14-3,两个Z向导杆以及两个Z向升降丝杆活 动安装在通孔内，Z向升降丝杆与丝杆带轮的螺孔配合。
[0024] 如图9、10所示，所述打印平台部分包括包括X轴电机211、X轴电机架212、X轴丝杠 2134轴滑块214、乂轴1'型滑轨215、乂轴螺母2164轴丝杠保持架217、￥轴电机221、￥轴电机架 222、Y轴丝杠223、Y轴滑块224、Y轴T型滑轨225、Y轴螺母226、Y轴丝杠保持架227、打印平台 23、打印部分上架24、升降螺母25、打印部分下架26、升降直线滑块27。
[0025] 打印部分上架24与打印部分下架26组成打印平台支架，打印部分上架24与打印部 分下架26上开设有若干个通孔，Ζ向导杆以及Ζ向升降丝杆分别穿过所述通孔。X轴丝杠213 与Υ轴丝杠223正交布置并组成ΧΥ向驱动组件。X轴丝杆由X轴电机211驱动，X轴丝杆213上安 装着X轴螺母216，X轴螺母216通过X轴滑块214、X轴T型滑轨215与打印平台连接，X轴T型滑 轨215与Υ轴丝杆223平行布置;Υ轴丝杆223由Υ轴电机221驱动，Υ轴丝杆上安装着Υ轴螺母 226，Υ轴螺母226通过Υ轴滑块224、Υ轴Τ型滑轨225与打印平台连接，Υ轴Τ型滑轨225与X轴丝 杆213平行布置。通过设计丝杠和滑轨相互垂直的结构，一是起到并联效果，二是可以使打 印平台重心一直位于由四个支点组成的四边形内部，提高了打印平台的稳定性。所述的X轴 电机通过X轴电机架固定在打印部分上下架上，X轴电机带动X轴丝杜转动，从而带动X轴螺 母，因为X轴螺母与X轴滑块固连，所以带动打印平台沿X方向滑动;Υ轴电机通过Υ轴电机架 固定在打印部分上下架上，Υ轴电机带动Υ轴丝杠转动，从而带动Υ轴螺母，因为Υ轴螺母与Υ 轴滑块固连，所以带动打印平台沿Υ方向滑动。其中四条τ型滑轨固定在打印平台下部，随打 印平台一起运动，从而实现打印平台在ΧΥ平面内的位置的改变。
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