工作平台双翻转的3D打印机的制作方法

本发明属于数字化加工技术领域。

背景技术：

3d打印是一种以数字化模型为基础，通过对数字模型进行切片处理，利用熔融挤出技术、激光烧结技术或者光固化烧结技术逐层打印的方式来完成物体的制作。

当前现有的3d打印机，为了克服重力影响，在对有悬臂和空腔的部件进行打印时都需要用光敏树脂材料或特殊材质进行支撑处理，所以目前一些既有悬臂和空腔的结构又不允许添加内部支撑结构的打印件就无法采用3d打印技术制作。

技术实现要素：

本发明提出一种工作平台双翻转的3d打印机，以解决工件设计工程中悬臂以及空心结构造成的重力限制问题。

本发明所采用的技术方案如下：

一种工作平台双翻转的3d打印机，主要包括底座1、顶板、支撑架4、平台翻转电机x5、工作平台6、工作平台支撑架7、支架8、光杠9、支撑杆10、夹具块11、滑块12、平台翻转电机y13、同步带14、步进电机15、电机固定板16、行程挡块17以及喷头结构；

底座1和顶板为三角形，所述底座1、顶板与支架8组成三棱柱形框架；六条光杠9分别固定于底座1和顶板之间；

所述的步进电机15数量为三个，分别固定在一个电机固定板16上，所述电机固定板16分别固定在三棱柱形框架上三个顶点所对应的顶板上；

夹具块11的数量为三个，分别位于三棱柱形框架的每一侧的上部；每一侧的夹具块11分别固定在一个滑块12上，滑块12在同一侧的步进电机15和同步带14的带动下在两条光杠9之间上下运动；

所述的行程挡块17固定在滑块12上，滑块12固定在光杠上11，行程挡块17上有个固定轴，并且限制夹具块11的运动轨迹，确定夹具块11的运动行程；

工作平台6与平台翻转电机y13连接，工作平台6轴向固定在工作平台支撑架7上，可通过平台翻转电机y13的转动带动工作平台6围绕y轴转动不同的角度；工作平台支撑架7与平台翻转电机x连接，工作平台支撑架7轴向固定在支撑架4上，可通过平台翻转电机x5的转动带动其围绕x轴转动；支撑架4固定在底座1上。这样工作平台6便通过两电机的并联实现x,y轴的转动，形成2自由度并联机构。

所述喷头结构为三角洲式打印机喷头结构，喷头结构通过球头与六条支撑杆10一端连接，支撑杆10的另外一端插入夹具块11的凹槽中，六条支撑杆10中每两条并联组成三杆并联机构。

本发明优选方式中还包括控制装置2，所述控制装置2通过控制步进电机15工作状态实现对打印机位置的控制；并且通过对喷头结构控制以控制打印进度与打印速度的控制。

本发明优选方式中还包括液晶显示屏3，所述液晶显示屏3与控制装置2连接，用于在打印机工作时显示打印进度与打印速度。

本发明优选方式中所述行程挡块17上固定轴外表面有对于同步带14的定位结构，可防止同步带14在工作过程中从正面脱出。

本发明优选方式中支撑架4通过焊接或者胶接固连在底座1的三角形底板上，所述轴向固定具体为滚动轴承固定，支撑架4上通过轴承固定工作平台支撑架7，工作平台支撑架7的绕x转动通过平台翻转电机x5实现；工作平台支撑架7上通过轴承固定工作平台6，工作平台6绕y转动通过平台翻转电机y13实现，从而使平台运动精准可靠。

本发明的有益效果：

1、当打印工件结构设计过程中出现悬臂、空腔以及蜂窝结构时，打印过程中可以通过控制平台倾斜从而达到减少或消除某些设计工件内对于加工过程中不利于后期处理的支撑材料或者支撑结构，提高了打印精度和打印效率。

2、本发明中的工作平台双翻转3d打印机可以通过改变工作平台倾斜角度一次性打印具有曲面结构，中空、蜂窝状结构的打印件，并且在打印部分具有弧度顶端打印件时，可以避免顶端拉丝不均匀或者发丝失败的现象。

3、本发明中的工作平台双翻转3d打印机采用双轴x，y并联机构链接工作平台，巧妙的利用和回避了并联机构在精度和刚性方面存在的不足。

4、本发明中的工作平台双翻转3d打印机，工作平台的移动依赖于平台翻转电机的转动，把平台的运动分解为两轴方向的运动，使平台控制更加精准无误。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是本发明的喷头的带传动结构示意图(a为主视图，b为侧视图)。

图3是本发明的运动平台结构示意图。

具体实施方式

下面以具体实施例的方式对本发明技术方案做进一步解释和说明。

实施例1

一种工作平台双翻转的3d打印机，主要包括底座1、顶板、支撑架4、平台翻转电机x5、工作平台6、工作平台支撑架7、支架8、光杠9、支撑杆10、夹具块11、滑块12、平台翻转电机y13、同步带14、步进电机15、电机固定板16、行程挡块17以及喷头结构；

底座1和顶板为三角形，所述底座1、顶板与支架8组成三棱柱形框架；六条光杠9分别固定于底座1和顶板之间；

所述的步进电机15数量为三个，分别固定在一个电机固定板16上，所述电机固定板16分别固定在三棱柱形框架上三个顶点所对应的顶板上；

夹具块11的数量为三个，分别位于三棱柱形框架的每一侧的上部；每一侧的夹具块11分别固定在一个滑块12上，滑块12在同一侧的步进电机15和同步带14的带动下在两条光杠9之间上下运动；

所述的行程挡块17固定在滑块12上，滑块12固定在光杠上11，行程挡块17上有个固定轴，并且限制夹具块11的运动轨迹，确定夹具块11的运动行程；

工作平台6与平台翻转电机y13连接，工作平台6轴向固定在工作平台支撑架7上，可通过平台翻转电机y13的转动带动工作平台6围绕y轴转动不同的角度；工作平台支撑架7与平台翻转电机x连接，工作平台支撑架7轴向固定在支撑架4上，可通过平台翻转电机x5的转动带动其围绕x轴转动；支撑架4固定在底座1上。这样工作平台6便通过两电机的并联实现x,y轴的转动，形成2自由度并联机构，

所述喷头结构为三角洲式打印机喷头结构，喷头结构通过球头与六条支撑杆10一端连接，支撑杆10的另外一端插入夹具块11的凹槽中，六条支撑杆10中每两条并联组成三杆并联机构。

控制装置2通过控制步进电机15工作状态实现对打印机位置的控制；并且通过对喷头结构控制以控制打印进度与打印速度的控制；液晶显示屏3与控制装置2连接，并且液晶显示屏3安装在与底座1平齐的控制装置2上，用来在打印机工作时显示打印进度与打印速度。

喷头结构的x、y、z三个方向的运动由支撑杆10、夹具块11、滑块12、同步带14和喷头结构共同实现。

其具体的实施原理是：步进电机15带动同步带14旋转，同步带14绕在夹具块11上，将同步带14的旋转运动转化为夹具块11的直线往复运动，夹具块11再带动支撑杆10运动，支撑杆10最终带动喷头结构实现x、y、z三个方向的运动。

本发明的带传动结构如图2所示，即喷头结构的带传动结构，包括步进电机15、电机固定板16、光杠9、同步带14、滑块12、夹具块11和行程挡块17。电机固定板16固定在底座1上，步进电机15的电机轴末端装有带齿的圆盘，同步带14上也有齿，安装时将同步带14剪断，安装方式如图2所示，步进电机15带动同步带14旋转，同步带14另一端固定在行程挡块17上，可以带动夹具块11与滑块12整体上下往复直线运动，从而实现喷头的移动。

本发明的运动平台结构如图3所示，使工作平台6实现xy轴方向上倾斜翻转。整个翻转倾斜动作被分为xy轴两部分，平台翻转电机y与工作平台6同轴，平台翻转电机y的旋转可以传递给工作平台6，使其绕y转动一定角度；工作平台支撑架7在支撑架4上，工作平台支撑架7与平台翻转电机x同轴，平台翻转电机x的旋转可以传递给工作平台支撑架7,使其绕x转动一定角度.两个方向结合实现工作平台6的倾斜翻转。