一种多功能3D打印机的制作方法

本实用新型涉及一种多功能3D打印机，属于3D打印装置技术领域。

背景技术：

在当今电子制造业，PCB制板技术已经很普及，但是一块PCB电路板需要经过若干次返工和漫长的等待才能最终成形，而其加工过程主要包括使用到3D打印机、CNC加工和激光雕刻等一系列加工过程。因此，PCB电路板制作的整个过程，不仅费时费力，而且花费较高，在电子设备研制过程中，在PCB电路板的制作方面，许多电路设计师和爱好者也无力承担PCB制造中心收取的高额费用。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中的技术问题，本实用新型提出了一种多功能3D打印机，所采取的技术方案如下：

所述3D打印机包括床体1、机械骨架2、坐标轴传动装置3；所述床体1固定安装于机械骨架2内部；所述机械骨架2顶部活动安装有沿x轴方向运动的y轴横梁9；所述y轴横梁9上活动安装有z轴横梁11；所述z轴横梁11上设有功能模块夹具12；所述功能模块夹具12的夹持端装有工作模块，所述工作模块包括电路3D打印头20、贴片元件吸附头19、CNC加工头18和激光雕刻头17；所述电路3D打印头20、贴片元件吸附头19、CNC加工头18和激光雕刻头17以可拆卸方式单独安装于功能模块夹具12上。

优选地，所述床体1由1560或1590工业铝型材通过拼接方式形成；所述拼接方式的连接处通过螺纹旋紧方式固定。

优选地，所述机械骨架2采用箱式或龙门式结构；所述机械骨架2的横向骨架采用3060铝型材，纵向骨架采用3030铝型材；所述3060铝型材和3030铝型材通过角件连接和锁紧螺丝夹紧组装方式形成机械骨架2。

优选地，所述坐标轴传动装置3包括x轴传动装置、y轴传动装置和z轴传动装置；所述x轴传动装置包括x轴电机41，所述x轴电机41通过联轴器5、滚珠丝杠6和丝杠螺母7固定安装于机械骨架2上部横架外侧；所述y轴传动装置包括y轴电机42；所述y轴电机42通过联轴器5、滚珠丝杠6和丝杠螺母7固定安装于y轴横梁9上；所述z轴传动装置包括z轴电机43；所述z轴电机43通过联轴器5、滚珠丝杠6和丝杠螺母7固定安装于z轴横梁11顶端。

优选地，所述轴电机41、y轴电机42和z轴电机43采用42型号或57型号的步进电机；所述滚珠丝杠6采用1204铝型材制成。

优选地，所述功能模块夹具12采用环状夹具结构；所述功能模块夹具12侧壁设有夹具侧板13；所述夹具侧板13上设有夹紧螺栓14。

优选地，所述激光雕刻头17采用固体激光器、二氧化碳激光器或光纤激光器。

优选地，所述CNC加工头18包括CNC加工动力装置21、夹具组件22和铣刀23；所述CNC加工头18固定安装于CNC加工动力装置21下端；所述CNC加工动力装置21采用KV值大于800的外转子直流无刷电机。

优选地，所述贴片元件吸附头19包括空气泵24、直导管25和碗型橡胶碗26；所述空气泵24通过橡胶管与直导管25的一端相连；所述直导管25的另一端与碗型橡胶碗26相连；所述碗型橡胶碗26中间设有小孔；所述直导管25通过所述小孔与碗型橡胶碗26贯通。

优选地，所述电路3D打印头20包括物料载体27、活塞28、打印头步进电机29和喷头尖嘴30；所述物料载体27采用注射器或点胶管；所述活塞28和打印头步进电机29通过丝杠传动方式连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的多功能3D打印机不仅可以增材制造，还能减材制造，使得3D打印机的应用面更加广泛；同时，所述多功能3D打印机可以在实验室中让PCB电路板快速成型，提高电路开发效率。

附图说明

图1为所述多功能3D打印机的结构示意图。

图2为所述工作模块的结构示意图。

(1，床体；2，机械骨架；3，坐标轴传动装置；41，x轴电机；42，y轴电机；43，z轴电机；5，联轴器；6，滚珠丝杠；7，丝杠螺母；8，铝板；9，y轴横梁；10，滑块；11，z轴横梁；12，功能模块夹具；13，夹具侧板；14，夹紧螺栓；16，3D打印材料；17，激光雕刻头；18，CNC加工头；19，贴片元件吸附头；20，电路3D打印头；21，CNC加工动力装置；22，夹具组件；23，铣刀；24，空气泵；25，直导管；26，碗型橡胶碗；27，物料载体；28，活塞；29，打印头步进电机；30，喷头尖嘴)

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型不受实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

以下实施方式中所用材料、仪器和方法，未经特殊说明，均为本领域常规材料、仪器和方法，均可通过商业渠道获得。

实施例1

图1为所述多功能3D打印机的结构示意图，如图1所示，多功能3D打印机包括床体1、机械骨架2、坐标轴传动装置3；床体1固定安装于机械骨架2内部；床体1由1560工业铝型材通过拼接方式形成；其中，拼接方式的连接处通过螺纹旋紧方式固定，同时，床体1的1560工业铝型材设有凹型滑槽，该凹形滑槽用于固定1560工业铝型材。机械骨架2采用箱式或龙门式结构；机械骨架2的横向骨架采用3060铝型材，纵向骨架采用3030铝型材；3060铝型材和3030铝型材通过角件连接和锁紧螺丝夹紧组装方式形成机械骨架2。

坐标轴传动装置3包括x轴传动装置、y轴传动装置和z轴传动装置；机械骨架2顶部活动安装有沿x轴方向运动的y轴横梁9；y轴横梁9上活动安装有z轴横梁11；z轴横梁11上设有功能模块夹具12；功能模块夹具12的夹持端装有工作模块，工作模块包括电路3D打印头20、贴片元件吸附头19、CNC加工头18和激光雕刻头17；电路3D打印头20、贴片元件吸附头19、CNC加工头18和激光雕刻头17以可拆卸方式单独安装于功能模块夹具12上；同时，y轴横梁9两侧设有铝板8和滑块10，铝板8的上端通过螺丝螺母与y轴横梁9连接。滑块10活动安装于y轴横梁9上，滑块10中间设有方形凹槽，滑块10的移动通过y轴传动装置带动。

其中，x轴传动装置包括x轴电机41和与之相应的齿轮齿条、电机固定座、直线滑轨和铝合金横梁，x轴电机41通过联轴器5、滚珠丝杠6和丝杠螺母7固定安装于机械骨架2上部横架外侧；其中，x轴电机41通过联轴器5和滚珠丝杠6同轴连接，滚珠丝杠6再套进丝杠螺母7构成，用于实现x轴的位置移动，丝杠螺母7则与铝板8连接；y轴传动装置包括y轴电机42和与之相应的齿轮齿条、电机固定座、直线滑轨和铝合金横梁；y轴电机42通过联轴器5、滚珠丝杠6和丝杠螺母7固定安装于y轴横梁9上，用于实现y轴的位置移动，其中，y轴传动装置中的联轴器5、滚珠丝杠6和丝杠螺母7的连接方式与x轴传动装置中相应部件的连接方式相同；z轴传动装置包括z轴电机43和与之相应的齿轮齿条、电机固定座、直线滑轨和铝合金横梁；z轴电机43固定在z轴横梁11的上端，z轴方向上的滚珠丝杠6在z轴横梁上，而丝杠螺母7则安装在滑块10的凹槽中间，这样，随着z轴方向的电机4转动，z轴横梁11就可以上下移动；其中，z轴传动装置中的联轴器5、滚珠丝杠6和丝杠螺母7的连接方式与x轴传动装置中相应部件的连接方式相同。

x轴电机41、y轴电机42和z轴电机43采用42型号或57型号的步进电机；滚珠丝杠6采用1204铝型材制成。同时，功能模块夹具12采用环状夹具结构；功能模块夹具12右侧侧壁设有两个夹具侧板13；夹具侧板13上设有夹紧螺栓14。环形夹具不是闭合的，右侧的两块夹具侧板13之间存在细小缝隙，在夹具侧板13上有夹紧螺丝14，用于夹紧3D打印头，3D打印头的顶端是3D打印材料16。

图2为所述工作模块的结构示意图，如图2所示，激光雕刻头17采用固体激光器、二氧化碳激光器或光纤激光器，同时，还包括相应的激光驱动器组成。三种类型的激光器分别实现软木，塑料，水晶和有机玻璃板，铁板，钢板的激光雕刻。

CNC加工头18包括直流无刷电机、无刷电调、西到家居和铣刀组件，直流无刷电机经无刷电调驱动后，输出CNC加工动力，铣刀夹具则用于夹紧铣刀，从而顺利完成CNC加工工作。本实施例中，CNC加工头18具体包括CNC加工动力装置21、夹具组件22和铣刀23；CNC加工头18固定安装于CNC加工动力装置21下端；CNC加工动力装置21采用KV值大于800的外转子直流无刷电机。

贴片元件吸附头19包括空气泵24、直导管25和碗型橡胶碗26；空气泵24通过橡胶管与直导管25的一端相连；直导管25的另一端与碗型橡胶碗26相连；碗型橡胶碗26中间设有小孔；直导管25通过所述小孔与碗型橡胶碗26贯通。

电路3D打印头20包括物料载体27、活塞28、打印头步进电机29和喷头尖嘴30；活塞28和打印头步进电机29通过丝杠传动方式连接。物料载体27采用注射器，主要包括尖头喷嘴、注射器、步进电机、滚珠丝杠、丝杠螺母和注射器夹。注射器夹具用于固定装有导电油墨的注射器，丝杠螺母和注射器活塞柱连接，滚珠丝杠则和步进电机连接，从而组成导电油墨送料机构。在注射器的底端装有尖嘴喷头，作为导电油墨的出料口。

本实施例对传统3D打印机进行有效改进，并且极大地丰富了3D打印机的功能，使其既能进行传统的3D模型制造，还可以创造性地进行电路3D打印，同时为了弥补3D打印材料方面的限制，还对原3D打印机添加上CNC加工，激光雕刻，贴片焊接等工业领域方面的应用，使得改进后的3D打印机功能更加全面，适用范围更加广泛，成为一款新式复合型数控设备。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于，床体1由1590工业铝型材通过拼接方式形成；物料载体27采用点胶管。其与部件及连接方式与实施例1相同。

实施例3

实施例3与实施例1的不同之处在于，所述电路3D打印头20包括3D打印头喷嘴、加热棒、12V或24V风扇和挤出机。其与部件及连接方式与实施例1相同。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。