模块化快速成型多功能3D打印机的制作方法

本实用新型主要涉及3D打印机技术领域，具体是模块化快速成型多功能3D打印机。

背景技术：

3D打印为快速成型技术的一种，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料来构造立体物体。3D打印机种类很多，其中，Delta型3D打印机三轴定位精度高，负载轻，实际打印速度快，同时观赏性强，美观大气；而Cartesian结构稳定，具有极高的刚性和精度。Cartesian结构，即三维笛卡尔直角坐标系，三个平面，XY-平面，YZ-平面，XZ-平面，将三维空间分成了八个部分，驱动机构在三维空间内沿三个平面运动。鉴于激光雕刻和数控加工的运动原理与3D打印机类似，但是，在现有技术下，3D打印机的平台只能用来进行3D打印，而无法进行数控加工和激光雕刻等，而为了进行3D打印同时可以使用数控加工等技术必须购买2台以上的机器，企业成本较高，机器占地面积大。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型提供了模块化快速成型多功能3D打印机。它通过装卸不同的功能模块，使得用户在一个平台上进行简单的组装来实现3D打印，数控加工以及激光雕刻切割等功能，同时将运动结构模块化,根据运动模块不同的连接方式,将机器的加工结构组装为Delta结构和Cartesian结构,两种结构各有优势,从而提高平台利用效率，降低了使用成本。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：模块化快速成型多功能3D打印机，包括成型工作台、控制装置、驱动装置、功能模块，还包括三组运动模块，所述运动模块包括支撑架，所述支撑架两端均设置第一螺纹孔，所述支撑架上设置机架，所述支撑架与机架之间通过第一螺纹孔螺纹连接，所述支撑架内设置导杆滑轨，所述导杆滑轨上安装滑块，所述滑块上设置连接块，所述连接块上设置第二螺纹孔，所述滑块在驱动装置控制下沿导杆滑轨运动，所述驱动装置包括三个驱动单元，一个所述滑块由一个所述驱动单元单独控制，一个所述连接块与功能模块螺纹连接。

三个所述支撑架竖直设置，呈正三角形排列，所述机架包括顶板和底板，所述顶板与三组支撑架顶部螺纹连接，所述底板与三组支撑架底部螺纹连接，所述连接块上设置关节轴承，所述关节轴承与连接块之间通过第二螺纹孔螺纹连接，所述关节轴承远离连接块一端设置并联臂，所述并联臂远离关节轴承一端与功能模块连接，所述功能模块为熔融挤出装置。

三个所述支撑架横向设置，一个所述支撑架上设置Z轴运动机构，所述Z轴运动机构包括Z轴支撑架，所述Z轴支撑板上设置Z轴导杆滑轨，所述Z轴导杆滑轨上设置Z轴滑块，所述Z轴滑块中心设置丝杠，所述Z轴支撑架顶端设置步进电机，所述步进电机与丝杠连接，所述Z轴滑块上设置与连接块相适应的矩形块，所述Z轴滑块与连接块之间通过矩形块螺纹连接，所述Z轴支撑架远离Z轴滑块的侧面与功能模块连接，一个所述支撑架两端设置支撑变换连接件，所述支撑变换连接件上设置与第一螺纹孔相适应的第三螺纹孔，所述支撑变换连接件与一个所述支撑架通过第一螺纹孔和第三螺纹孔螺纹连接，所述支撑变换连接件上设置与第二螺纹孔相适应的第四螺纹孔，所述支撑变换连接件与另外两个支撑架上的连接块之间通过第二螺纹孔和第四螺纹孔螺纹连接，所述机架为框架，所述框架位于三个支撑架下方。

所述功能模块为激光雕刻装置。

所述功能模块为数控加工装置。

所述驱动装置为同步带驱动装置。

所述并联臂远离关节轴承一端设置球头鱼眼关节结构，所述并联臂与熔融挤出装置之间通过球头鱼眼关节结构连接。

对比现有技术，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用模块化的思想，可以根据加工要求改变机器结构，改变加工物体尺寸大小，通过简单的拆卸组装运动模块和机架，使得运动模块在一个平台上实现一机多构，同时实现3D打印，数控加工以及激光雕刻切割等功能，提高平台利用效率，降低了使用成本和占地面积。

2、本实用新型中运动模块的拆装均通过螺纹连接，组装简单，连接可靠。

附图说明

附图1是本实用新型实施例1结构示意图；

附图2是本实用新型实施例2结构示意图；

附图3是本实用新型实施例1爆炸图结构示意图；

附图4是本实用新型实施例2爆炸图结构示意图一；

附图5是本实用新型实施例2爆炸图结构示意图二；

附图6是本实用新型I部放大图；

附图7是本实用新型II部放大图。

附图中所示标号：1、支撑架；2、第一螺纹孔；3、导杆滑轨；4、滑块；5、连接块；6、第二螺纹孔；7、顶板；8、底板；9、并联臂；10、熔融挤出装置；11、Z轴支撑架；12、Z轴导杆滑轨；13、Z轴滑块；14、步进电机；15、矩形块；16、支撑变换连接件；17、第三螺纹孔；18、第四螺纹孔；19、框架；20、数控加工装置。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

模块化快速成型多功能3D打印机，包括成型工作台、控制装置、驱动装置、功能模块，还包括三组运动模块，所述运动模块包括支撑架1，所述支撑架1两端均设置第一螺纹孔2，所述支撑架1上设置机架，所述支撑架1与机架之间通过第一螺纹孔2螺纹连接，需要说明的是，本实用新型中所有螺纹连接用到的螺钉可为沉头螺钉或半圆头螺钉，优选十字槽沉头螺钉，十字槽沉头螺钉连接可靠，暴露在连接组件外部部分占用空间小，适合拆卸组装件的连接，不影响拆卸组装后装置的使用。所述支撑架1内设置导杆滑轨3，所述导杆滑轨3上安装滑块4，所述滑杆导轨由两根平行杆并列组成，滑块两端分别固定在两平行杆上。所述滑块4上设置连接块5，所述连接块5上设置第二螺纹孔6，一个连接块上的第二螺纹孔有两个，位于连接块两端。所述滑块4在驱动装置控制下沿导杆滑轨3运动，所述驱动装置包括三个驱动单元，一个所述滑块4由一个所述驱动单元单独控制，一个所述连接块5与功能模块螺纹连接。本实用新型采用模块化的思想，通过简单的拆卸组装运动模块和机架，使得运动模块在一个平台上实现3D打印，数控加工以及激光雕刻切割等功能，提高平台利用效率，降低了使用成本和占地面积。

进一步的，三个所述支撑架1竖直设置，呈正三角形排列，所述机架包括顶板7和底板8。所述顶板7与三组支撑架1顶部螺纹连接，所述底板8与三组支撑架1底部螺纹连接，所述连接块5上设置关节轴承，所述关节轴承与连接块5之间通过第二螺纹孔6螺纹连接，所述关节轴承远离连接块5一端设置并联臂9，所述并联臂9远离关节轴承一端与功能模块连接，所述功能模块为熔融挤出装置10。熔融挤出装置包括分别与控制装置连接的远程送料单元和加热挤出单元，所述远程送料单元包括挤出用步进电机、啮料齿轮、压紧机构和送料喉管，步进电机通过送料喉与加热挤出单元连接，所述加热挤出单元包括加热棒、热敏电阻、散热风扇与挤出喷嘴，加热棒的电源输入端通过电源线与控制装置的供电接口固定连接，需要说明的是，在进行3D打印任务时，并联臂远离连接块一端连接的是熔融挤出装置的加热挤出单元。

进一步的，三个所述支撑架1横向设置，一个所述支撑架1上设置Z轴运动机构，所述Z轴运动机构包括Z轴支撑架11，所述Z轴支撑板上设置Z轴导杆滑轨12，所述Z轴导杆滑轨12上设置Z轴滑块13，所述Z轴滑块13中心设置丝杠，所述Z轴支撑架11顶端设置步进电机14，所述步进电机14与丝杠连接，所述Z轴滑块13上设置与连接块5相适应的矩形块15，所述Z轴滑块134与连接块5之间通过矩形块15螺纹连接，步进电机能够带动丝杠转动，由于Z轴滑块通过矩形块与支撑架连接，保持固定，从而实现Z轴支撑架的上下移动。在滑块的作用下所述Z轴支撑架11远离Z轴滑块13的侧面与功能模块连接，一个所述支撑架1两端设置支撑变换连接件16，所述支撑变换连接件16上设置与第一螺纹孔2相适应的第三螺纹孔17，所述支撑变换连接件16与一个所述支撑架1通过第一螺纹孔2和第三螺纹孔17螺纹连接，所述支撑变换连接件16上设置与第二螺纹孔6相适应的第四螺纹孔18，所述支撑变换连接件16与另外两个支撑架1上的连接块5之间通过第二螺纹孔6和第四螺纹孔18螺纹连接，所述机架为框架19，所述框架19位于三个支撑架1下方。

进一步的，所述功能模块为激光雕刻装置。激光雕刻装置能够实现激光雕刻功能。

进一步的，所述功能模块为数控加工装置20。数控加工装置能够实现数控加工功能。

进一步的，所述驱动装置为同步带驱动装置。同步带驱动装置即采用步进电机通过皮带轮与同步带带动滑块上下运动，步进电机和带轮均位于支撑架内，同步带与滑块连接，传动精度高。

进一步的，所述并联臂9远离关节轴承一端设置球头鱼眼关节结构，即所述并联臂9与熔融挤出装置10之间通过球头鱼眼关节结构连接。球头鱼眼关节结构，即球头球窝结构，两单元臂下端均设有球头结构，所述熔融挤出装置的加热挤出单元上对应各球头结构设有六个窝形磁铁构成的球窝结构，通过球头球窝结构和关节轴承的配合设置，更好的实现加热挤出单元的运动。

实施例1：

模块化快速成型多功能3D打印机，包括成型工作台、控制装置、驱动装置、功能模块，还包括三组运动模块，所述运动模块包括支撑架1，所述支撑架1两端均设置第一螺纹孔2，所述支撑架1上设置机架，所述支撑架1与机架之间通过第一螺纹孔2螺纹连接，所述支撑架1内设置导杆滑轨3，所述导杆滑轨3上安装滑块4，所述滑杆导轨由两根平行杆并列组成，滑块两端分别固定在两平行杆上。所述滑块4上设置连接块5，所述连接块5上设置第二螺纹孔6，一个连接块上的第二螺纹孔有两个，位于连接块两端。所述滑块4在驱动装置控制下沿导杆滑轨3运动，所述驱动装置包括三个驱动单元，一个所述滑块4由一个所述驱动单元单独控制，本实施例中，所述驱动装置包括通过相应的滑块及并联臂控制熔融挤出装置中的挤出加热单元在X轴向上位移的第一驱动单元、Y轴向上位移的第二驱动单元、Z轴向上位移的第三驱动单元，所述X轴、Y轴、Z轴为建立在水平面上的三轴向坐标系，本实施例中，附图1中左右方向为X轴方向，前后方向为Y轴方向，上下方向为Z轴方向，三轴向之间均间隔120度。所述驱动单元包括步进电机、与滑块固定连接的同步带、驱动同步带的同步轮。一个所述连接块5与功能模块螺纹连接，本实施例中，连接块通过并联臂与功能模块连接。本实用新型采用模块化的思想，通过简单的拆卸组装运动模块和机架，使得运动模块在一个平台上实现3D打印，数控加工以及激光雕刻切割等功能，提高平台利用效率，降低了使用成本和占地面积。三个所述支撑架1竖直设置，呈正三角形排列，所述机架包括顶板7和底板8。所述顶板7与三组支撑架1顶部螺纹连接，所述底板8与三组支撑架1底部螺纹连接，所述连接块5上设置关节轴承，所述关节轴承与连接块5之间通过第二螺纹孔6螺纹连接，所述关节轴承远离连接块5一端设置并联臂9，所述并联臂9远离关节轴承一端与功能模块连接，所述功能模块为熔融挤出装置10。熔融挤出装置包括分别与控制装置连接的远程送料单元和加热挤出单元，所述远程送料单元包括挤出用步进电机、啮料齿轮、压紧机构和送料喉管，步进电机通过送料喉与加热挤出单元连接，所述加热挤出单元包括加热棒、热敏电阻、散热风扇与挤出喷嘴，加热棒的电源输入端通过电源线与控制装置的供电接口固定连接。进一步的，所述驱动装置为同步带驱动装置。同步带驱动装置即采用步进电机通过皮带轮与同步带带动滑块上下运动，步进电机和带轮均位于支撑架内，同步带与滑块连接，传动精度高。所述并联臂9远离关节轴承一端设置球头鱼眼关节结构，所述并联臂9与熔融挤出装置10之间通过球头鱼眼关节结构。两单元臂下端均设有球头结构，所述熔融挤出装置的加热挤出单元上对应各球头结构设有六个窝形磁铁构成的球窝结构，通过球头球窝结构和关节轴承的配合设置，更好的实现加热挤出单元的运动。本实施例进行的是3D打印任务，三组并联臂驱动加热挤出单元在三维空间内产生运动，下方设置相应的成型工作台。本实施例的有益效果是：本实用新型能够有效进行3D打印任务。

实施例2：

模块化快速成型多功能3D打印机，包括成型工作台、控制装置、驱动装置、功能模块，还包括三组运动模块，所述运动模块包括支撑架1，所述支撑架1两端均设置第一螺纹孔2，所述支撑架1上设置机架，所述支撑架1与机架之间通过第一螺纹孔2螺纹连接，所述支撑架1内设置导杆滑轨3，所述导杆滑轨3上安装滑块4，所述滑杆导轨由两根平行杆并列组成，滑块两端分别固定在两平行杆上。所述滑块4上设置连接块5，所述连接块5上设置第二螺纹孔6，一个连接块上的第二螺纹孔有两个，位于连接块两端。所述滑块4在驱动装置控制下沿导杆滑轨3运动，所述驱动装置包括三个驱动单元，一个所述滑块4由一个所述驱动单元单独控制，一个所述连接块5与功能模块螺纹连接，本实施例中，连接块通过Z轴运动机构与功能模块连接。三个所述支撑架1横向设置，一个所述支撑架1上设置Z轴运动机构，所述Z轴运动机构包括Z轴支撑架11，所述Z轴支撑板上设置Z轴导杆滑轨12，所述Z轴导杆滑轨12上设置Z轴滑块13，所述Z轴滑块13中心设置丝杠，所述Z轴支撑架11顶端设置步进电机14，所述步进电机14与丝杠连接，所述Z轴滑块13上设置与连接块5相适应的矩形块15，所述Z轴滑块13与连接块5之间通过矩形块15螺纹连接，步进电机能够带动丝杠转动，由于Z轴滑块通过矩形块与支撑架连接，保持固定，从而实现Z轴支撑架的上下移动。即Z轴运动机构采用丝杠传动，实现支撑架的上下移动。根据丝杠传动现有技术水平的定义，丝杠传动寿命高、使用可靠，能够实现精确的微进给，适用于本实施例。所述Z轴支撑架11远离Z轴滑块13的侧面与功能模块连接，一个所述支撑架1两端设置支撑变换连接件16，所述支撑变换连接件16上设置与第一螺纹孔2相适应的第三螺纹孔17，所述支撑变换连接件16与一个所述支撑架1通过第一螺纹孔2和第三螺纹孔17螺纹连接，所述支撑变换连接件16上设置与第二螺纹孔6相适应的第四螺纹孔18，所述支撑变换连接件16与另外两个支撑架1上的连接块5之间通过第二螺纹孔6和第四螺纹孔18螺纹连接，本实施例中，所述驱动装置包括通过相应的滑块控制激光雕刻装置或数控加工装置在X轴位移的第一驱动单元、Y轴位移的第二驱动单元和第三驱动单元，三个支撑架横向设置，驱动装置只能在X轴方向和Y轴方向运动，因此增加Z轴运动机构，以满足激光雕刻或数控加工功能驱动的需求。本实施例中附图2中左右方向为X轴方向，前后方向为Y轴方向，上下方向为Z轴方向，所述机架为框架19，所述框架19位于三个支撑架1下方。本实施例中进行激光雕刻任务时，所述功能模块为激光雕刻装置。所述激光雕刻装置包括激光控制盒和激光器，所述激光控制盒上的接口接线包括电源接口、激光器供电线与两根激光控制线，激光控制盒内设有逻辑控制模块和稳压稳流模块，所述逻辑控制模块与主控制盒内的控制板通过激光控制线连接，所述激光控制线有两根，一根接地，激光控制盒通过响应另一根控制线接收的高低电平实现激光雕刻装置开与关的控制，同时激光控制盒通过电源接口另接电源，独立供电。框架上设置成型工作台，加工原料。激光雕刻装置能够实现激光雕刻功能。当进行数控加工任务时，所述功能模块为数控加工装置20。实现方式与激光雕刻方式相同，将激光控制盒更改为数控控制盒，激光器更改为电机头即可。数控加工装置能够实现数控加工功能，如切、钻、铣等。本实施例的有益效果是：本实施例经过将实施例1中的Delta型3D打印机进行简单拆装，形成Cartesian结构，利用Delta型3D打印机中的驱动装置，加上设置的Z轴驱动机构，可以实现激光雕刻和实现数控加工等功能，结构稳定,刚性和精度高。