一种水平管状成型的3D打印机制造技术

本发明专利技术公开了一种水平管状成型的3D打印机，包括：支撑框架，支撑框架内设置两个直立的结构相同的Z向升降机构，在两个Z向升降机构之间设置横向的X向移动机构，X向移动机构两端可滑动的设置在两个Z向升降机构上；所述X向移动机构包括X向丝杆，与X向丝杆平行布置的X向导杆，X向丝杆一端连接X向驱动电机，X向丝杆和X向导杆上同时套设有横向滑动的X向滑块，X向滑块上设置出料装置；X向滑块的正下方可拆卸地设置有与X向移动机构平行的、可旋转的打印筒，作为打印件的附着平台。本发明专利技术的3D打印机提高了管状物体快速成型时的打印精度和打印效率。

A 3D Printer for Horizontal Tube Forming

The invention discloses a horizontal tubular shaped 3D printer, which comprises a support frame, two vertical Z-direction lifting mechanisms with the same structure, a lateral X-direction moving mechanism between two Z-direction lifting mechanisms, and a sliding X-direction moving mechanism at both ends on two Z-direction lifting mechanisms. The X-direction moving mechanism comprises an X-direction screw rod parallel to the X-direction screw rod. The X-direction guide rod is connected with an X-direction drive motor at one end of the X-direction guide rod. The X-direction guide rod and the X-direction guide rod are simultaneously provided with an X-direction slide block, and a feeding device is arranged on the X-direction slide block. A revolving printing cylinder parallel to the X-direction moving mechanism is detachably arranged under the X-direction slide block as an attachment platform for the printing parts. The 3D printer of the invention improves the printing accuracy and efficiency of rapid prototyping of tubular objects.

【技术实现步骤摘要】
一种水平管状成型的3D打印机
本专利技术属于3D打印
，具体涉及水平管状成型的3D打印机。
技术介绍
与传统机械制造不同的是，3D打印属于增材制造技术。3D打印机则是3D打印技术的具体实现工具。它是以数字模型文件为基础，运用特殊粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印粘合材料来实现三维物体的快速成型。近些年，随着3D打印技术的发展，3D打印广泛应用于医疗、汽车、航空航天、工业设计等领域的产品研发和工业生产过程中。目前，国内外研发的3D打印机的机械传动部分主要是在笛卡尔坐标系下X、Y、Z轴的移动来实现打印出料的空间运动，数据处理部分则是基于STL文件对零件表面进行网格化处理，以三角形平面近似零件的曲面或者平面。然而，这类打印机在打印零件的截面轮廓为曲线时，会以积分的方式用直线取代曲线。虽然直线段划分得越细，曲线轮廓会越逼真，但是也导致了曲线轮廓的失真，尤其是在打印薄壁圆环零件时，就很难得到尺寸精准的三维物体。在石油、天然气等工业领域，管状零件得到大量使用，传统制造技术的加工成本较高，而在现有3D打印机中，由于打印原理上在曲线打印方面存在不足，使得管状零件的快速成型依然是个难题，主要问题在于打印管状零件的尺寸精度低以及打印速度慢。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的3D打印机存在的管状零件3D打印尺寸精度低和打印速度慢的问题，提供了一种管状零件3D打印尺寸精度高、打印速度快的3D打印机。为了实现上述这些目的，本专利技术提供了一种水平管状成型的3D打印机，该3D打印机的结构组成包括：支撑框架，支撑框架内设置两个直立的结构相同的Z向升降机构，在两个Z向升降机构之间设置横向的X向移动机构，X向移动机构两端可滑动的设置在两个Z向升降机构上。所述X向移动机构包括X向丝杆，与X向丝杆平行布置的X向导杆。X向丝杆一端连接X向驱动电机，X向丝杆和X向导杆上同时套设有横向滑动的X向滑块，X向滑块上设置出料装置。所述出料装置包括固定在X向滑块上的挤料机构，挤料机构正下方固定出料头。X向滑块的正下方可拆卸地设置有与X向移动机构平行的、可旋转的打印筒，作为打印件的附着平台。所述Z向升降机构包括Z向丝杆，与Z向丝杆平行布置的Z向导杆，Z向丝杆一端连接Z向驱动电机，Z向丝杆和Z向导杆上同时套设Z向滑块。一个Z向升降机构的Z向滑块上安装X向驱动电机，另一个Z向升降机构的Z向滑块上安装X向丝杆的另一端。X向导杆的两端也分别固定在两个Z向滑块上。优选的是，所述打印筒可拆卸的设置在转轴上，转轴两端分别设有轴承座。转轴一端端末还连接旋转驱动电机，两个轴承座分别固定在两个支架顶端，两个支架位于两个Z向升降机构内侧。两个支架底端固定在支撑框架的底板上。所述旋转驱动电机固定在一个支架的下部，旋转驱动电机动力输出端安装主动同步带轮，与旋转驱动电机同侧的转轴末端安装有从动同步带轮。主动同步带轮和从动同步带轮之间通过同步带连接。优选的是，所述X向导杆有两个，两个X向导杆等间距的分布在X向丝杆的两侧，且与X向丝杆在同一水平面上，所述X向滑块上开设有三个平行的通孔，X向滑块的三个通孔分别套在X向丝杆和两个X向导杆上，且X向滑块可沿着X向丝杆和两个X向导杆滑动。优选的是，所述Z向导杆有两个，两个Z向导杆等间距的分布在Z向丝杆的两侧，所述Z向滑块上开设有三个平行的通孔，Z向滑块的三个通孔分别套在Z向丝杆和两个Z向导杆上，且Z向滑块可沿着Z向丝杆和两个Z向导杆滑动。所述Z向丝杆和两个Z向导杆的顶部固定在一个顶部安装板上，底部固定在一个底部安装板上，顶部安装板与支撑框架的顶壁固定连接，Z向驱动电机位于底部安装板下方且与Z向丝杆底端连接，所述支撑框架为方形，在支撑框架四个立柱的下部设有台阶，底部安装板两端固定在相邻立柱的台阶上，Z向驱动电机位于相邻立柱之间的空隙。进一步优选的是，上述的水平管状成型的3D打印机，还包括位于支撑框架外侧的供料支架和供料盘。供料支架通过螺钉连接固定在支撑框架上，供料盘放置于供料支架上，供料盘的中心带孔，且通过打印材料与挤料机构连通。本专利技术的有益之处在于：现有技术中3D打印机大都采用矩形打印平台和打印喷头在直角坐标系下进行打印，对于圆柱零件，成型过程较为复杂，打印效率低下。本专利技术采用X向移动机构与两个Z向升降装置协调运动的方式，实现出料装置的X向水平运动和Z向垂直运动，同时配合打印筒的旋转运动，实现了在线性运动与旋转运动配合下的圆柱物体快速成型。在打印圆柱物体时，随这被打印零件的直径不断增加，打印机的成型速度将不断加快，极大的缩短了打印的成型时间。同时，由于出料装置和旋转打印筒的运动形式和控制算法简单，有效的避免了现有技术中以直线代曲线产生的三维物体在尺寸和形状上的失真，极大的提高了管状物体快速成型时的打印精度。附图说明图1、本专利技术的3D打印机结构示意图。图2、X向移动机构和Z向升降装置连接关系结构图。图3、打印筒的连接结构图。图4、X向移动机构、Z向升降机构和旋转平台连接关系图。图5、本专利技术的的3D打印机俯视图图6、本专利技术的3D打印机打印方法图解。图中标号：X向驱动电机1、X向丝杆2、挤料机构3、X向导杆4、X向滑块5、Z向驱动电机6、Z向丝杆7、Z向导杆8、Z向滑块9、旋转驱动电机10、主动同步带轮11、同步带12、从动同步带轮13、轴承座14、转轴15、打印筒16、支架17、出料头18、供料支架19、供料盘20、支撑框架21、顶部安装板22、底部安装板23、台阶24。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1-5所示，本专利技术提供了一种水平管状成型的3D打印机，该3D打印机的结构组成包括：支撑框架21，支撑框架内设置两个直立的结构相同的Z向升降机构，在两个Z向升降机构之间设置横向的X向移动机构，X向移动机构两端可滑动的设置在两个Z向升降机构上。所述Z向升降机构包括Z向丝杆7，与Z向丝杆平行布置的Z向导杆8，Z向丝杆一端连接Z向驱动电机6，Z向丝杆和Z向导杆上同时套设Z向滑块9。作为优选的结构：所述Z向导杆8有两个，两个Z向导杆8等间距的分布在Z向丝杆7的两侧，所述Z向滑块9上开设有三个平行的通孔，Z向滑块9的三个通孔分别套在Z向丝杆7和两个Z向导杆8上，且Z向滑块9可沿着Z向丝杆和两个Z向导杆滑动。所述Z向丝杆和两个Z向导杆的顶部固定在一个顶部安装板22上，底部固定在一个底部安装板23上。顶部安装板与支撑框架的顶壁固定连接。Z向驱动电机位于底部安装板下方且与Z向丝杆底端连接。所述支撑框架21为方形，在支撑框架四个立柱的下部设有台阶24，底部安装板23两端固定在相邻立柱的台阶上，Z向驱动电机6位于相邻立柱之间的空隙。所述X向移动机构包括X向丝杆2，与X向丝杆平行布置的X向导杆4。X向丝杆一端连接X向驱动电机1。X向驱动电机1安装在一个Z向升降机构的Z向滑块9上。X向丝杆2的另一端安装在另一个Z向升降机构的Z向滑块9上。同时，X向导杆4的两端也分别固定在两个Z向滑块9上。X向丝杆和X向导杆上同时套设有横向滑动的X向滑块5，X向滑块上设置出料装置。所述出料装置包括固定在X向滑块上的挤料机构3，挤料机构正下方固定出料头18。作为优选，所述X本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平管状成型的3D打印机，其特征在于，包括：支撑框架，支撑框架内设置两个直立的结构相同的Z向升降机构，在两个Z向升降机构之间设置横向的X向移动机构，X向移动机构两端可滑动的设置在两个Z向升降机构上；所述X向移动机构包括X向丝杆，与X向丝杆平行布置的X向导杆，X向丝杆一端连接X向驱动电机，X向丝杆和X向导杆上同时套设有横向滑动的X向滑块，X向滑块上设置出料装置；X向滑块的正下方可拆卸地设置有与X向移动机构平行的、可旋转的打印筒，作为打印件的附着平台；所述Z向升降机构包括Z向丝杆，与Z向丝杆平行布置的Z向导杆，Z向丝杆一端连接Z向驱动电机，Z向丝杆和Z向导杆上同时套设Z向滑块；一个Z向升降机构的Z向滑块上安装X向驱动电机，另一个Z向升降机构的Z向滑块上安装X向丝杆的另一端，而且，X向导杆的两端分别固定在两个Z向滑块上。

【技术特征摘要】
1.一种水平管状成型的3D打印机，其特征在于，包括：支撑框架，支撑框架内设置两个直立的结构相同的Z向升降机构，在两个Z向升降机构之间设置横向的X向移动机构，X向移动机构两端可滑动的设置在两个Z向升降机构上；所述X向移动机构包括X向丝杆，与X向丝杆平行布置的X向导杆，X向丝杆一端连接X向驱动电机，X向丝杆和X向导杆上同时套设有横向滑动的X向滑块，X向滑块上设置出料装置；X向滑块的正下方可拆卸地设置有与X向移动机构平行的、可旋转的打印筒，作为打印件的附着平台；所述Z向升降机构包括Z向丝杆，与Z向丝杆平行布置的Z向导杆，Z向丝杆一端连接Z向驱动电机，Z向丝杆和Z向导杆上同时套设Z向滑块；一个Z向升降机构的Z向滑块上安装X向驱动电机，另一个Z向升降机构的Z向滑块上安装X向丝杆的另一端，而且，X向导杆的两端分别固定在两个Z向滑块上。2.如权利要求1所述的水平管状成型的3D打印机，其特征在于，所述打印筒可拆卸的设置在转轴上，转轴两端分别设有轴承座，转轴一端端末还连接旋转驱动电机，两个轴承座分别固定在两个支架顶端，两个支架顶端位于两个Z向升降机构内侧，两个支架底端固定在支撑框架的底板上。3.如权利要求2所述的水平管状成型的3D打印机，其特征在于，所述旋转驱动电机固定在一个支架的下部，旋转驱动电机动力输出端安装主动同步带轮，与旋转驱动电机同侧的转轴末端安装有从动同步带轮，主动同步带轮和从动同步带轮之间通过同步带连接。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：任涛，张印，李雨佳，涂庆，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51