一种基于圆柱坐标系的3D打印系统技术方案

一种基于圆柱坐标系的3D打印系统，包括有基座，基座的底板一侧与竖直设立的侧板相连；侧板的上侧连接有与基座结构相同的上平板；上平板的下侧设有上平台，上平台上固定有刀架座，刀架座的下端设有套筒，伸出体穿过套筒后与横梁上侧相连；横梁下侧设有直线导轨；直线导轨中设有可移动的喷嘴；喷嘴的横梁在三维空间中完成绕Z轴转动和沿Z轴移动，喷嘴还能在水平横梁上的凹槽内导轨上移动，实现径向的打印运动；具有结构简单，操作的空间也比较大，同时被打印物体的取放也容易的特点。

A 3D Printing System Based on Cylindrical Coordinate System

【技术实现步骤摘要】
一种基于圆柱坐标系的3D打印系统
本专利技术属于3D打印机
，涉及一种基于圆柱坐标系的3D打印系统。
技术介绍
目前，传统3D打印机的工作结构大多为空间正交型结构，多通过逐层成型的方式实现整个工件的加工，但是由于传统3D打印机的喷嘴沿X轴、Y轴和Z轴方向上的运动为串联结构连接，因此在传统3D打印机在零件打印成型的过程中，喷嘴相对于坐标系原点的位置误差将会越来越大，然后直接影响到被打印件的打印精度以及表面粗糙度。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于圆柱坐标系的3D打印系统，该系统可以通过两个移动以及一个转动实现被打印件的打印工作，其结构与传统3D打印系统明显不同，具有结构简单，操作的空间也比较大，同时被打印物体的取放也容易的特点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种基于圆柱坐标系的3D打印系统，包括有基座，基座的底板一侧与竖直设立的侧板相连；侧板的上侧连接有与基座结构相同的上平板；上平板的下侧设有上平台，上平台上固定有刀架座，刀架座的下端设有套筒，伸出体穿过套筒后与横梁上侧相连；横梁下侧设有直线导轨；直线导轨内设有滚珠丝杠a，滚珠丝杠a的一端与设在横梁外端的伺服电机一的动力端相连，滚珠丝杠a的另一端与设在滑动块内的珠丝杠座a相连，喷嘴通过滑动块与圆柱导轨a滑动连接；滚珠丝杠a两侧分别设有一圆柱导轨a；滑动块还与滚珠丝杠a的相连，受滚珠丝杠a驱动。所述的上平板位于基座的正上方。所述的刀架座通过紧固螺钉与上平台相连。所述的刀架座的内腔顶部设有伺服电机二，伺服电机二通过连接板固定在刀架座的内腔口部；伺服电机二的动力端与内齿轮相连；内齿轮通过内齿轮花键与套筒相连；套筒上段嵌套在刀架座的内腔中；内齿轮下侧的刀架座内腔中设有伺服电机三，伺服电机三的动力端通过联轴器与滚珠丝杠座b相连，滚珠丝杠座b与滚珠丝杠b的上端相连；滚珠丝杠b的下端与滚珠丝杠座c相连；所述的联轴器通过圆形挡板、紧固螺钉b固定在伸出体的腔体上端；伸出体设在套筒内腔中；所述的伺服电机三与联轴器的联轴器键相连。所述的伸出体与套筒之间为移动运动副结构，套筒与套筒座之间为转动运动副结构。所述的伺服电机一通过滚珠丝杠a驱动喷嘴在直线导轨上进行移动，喷嘴沿X轴方向上的移动运动，实现被打印件的径向的打印工作；伺服电机二、伺服电机三分别驱动套筒以及伸出体做旋转运动以及直线运动，即绕Z轴的旋转运动以及沿Z轴的移动运动；所述的基座上放置被打印件。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的基于圆柱坐标系的3D打印系统，区别于传统3D打印系统的主要优点在于：1)该基于圆柱坐标系的3D打印系统的创新点在于使用了一种与传统3D打印系统完全不同的3D打印形式，是基于圆柱坐标系的打印结构，完全颠覆了传统3D打印机直角坐标系的打印结构，并能实现传统3D打印机的所有功能。2)该基于圆柱坐标系的3D打印系统的结构更加简单，且结构整体布置紧凑，故在取放被打印物体时更容易；附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术图1另一视角的结构示意图。图3为本专利技术伺服电机一与喷嘴的结构图。图4为本专利技术伺服电机二、伺服电机三与伸出体的结构图。图5为本专利技术内齿轮的结构示意图。图6为本专利技术伸出体、联轴器的结构示意图。图中：1.基座，2.被打印件，3.喷嘴，4.横梁，5.伸出体，6.上平板，7.套筒，8.直线导轨，9.侧板，10.上平台，11.刀架座，12.紧固螺钉，13.伺服电机一，14.伺服电机二，15.伺服电机三，16.连接板，17.内齿轮，18.太阳齿轮，19.联轴器，20.滚珠丝杠座b，21.滚珠丝杠b，22.滚珠丝杠座c，23.紧固螺钉b，24.联轴器键，25.内齿轮花键，26.行星齿轮架，27.直线导轨a，28.滚珠丝杠a，29.滚珠丝杠座a，30.行星齿轮。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明：本专利技术的基于圆柱坐标系的3D打印系统，如图1-2所示，一种基于圆柱坐标系的3D打印系统，包括有基座1，基座1的底板一侧与竖直设立的侧板9相连；侧板9的上侧连接有与基座1结构相同的上平板6；上平板6的下侧设有上平台10，上平台10上固定有刀架座11，刀架座11的下端设有套筒7，伸出体5与套筒7之间为移动运动副结构，套筒7与套筒座之间为转动运动副结构，套筒和套筒座内分别设有一个伺服电机，分别控制伸出体的移动运动以及套筒的旋转运动，伸出体5穿过套筒7后与横梁4上侧相连；横梁4下侧设有直线导轨8；直线导轨8内设有滚珠丝杠a28，滚珠丝杠a28的一端与设在横梁4外端的伺服电机一13的动力端相连，滚珠丝杠a28的另一端与设在滑动块内的珠丝杠座a29相连，喷嘴3通过滑动块与圆柱导轨a27滑动连接；滚珠丝杠a28两侧分别设有一圆柱导轨a27；滑动块还与滚珠丝杠a28的相连，受滚珠丝杠a28驱动。所述的上平板6位于基座1的正上方。所述的刀架座11通过紧固螺钉12与上平台10相连。所述的刀架座11的内腔顶部设有伺服电机二14，伺服电机二14通过连接板16固定在刀架座11的内腔口部；伺服电机二14的动力端与内齿轮17相连；内齿轮17通过内齿轮花键25与套筒7相连；套筒7上段嵌套在刀架座11的内腔中；内齿轮17下侧的刀架座11内腔中设有伺服电机三15，伺服电机三15的动力端通过联轴器19与滚珠丝杠座b20相连，滚珠丝杠座b20与滚珠丝杠b21的上端相连；滚珠丝杠b21的下端与滚珠丝杠座c22相连；所述的联轴器19通过圆形挡板、紧固螺钉b23固定在伸出体5的腔体上端；伸出体5设在套筒7内腔中；所述的伺服电机三15与联轴器19的联轴器键24相连。所述的基座1上放置被打印件2。所述的伺服电机一13通过滚珠丝杠a28驱动喷嘴3在直线导轨8上进行移动，喷嘴3沿X轴方向上的移动运动，实现被打印件2的径向的打印工作；伺服电机二14、伺服电机三15分别驱动套筒7以及伸出体5做旋转运动以及直线运动，即绕Z轴的旋转运动以及沿Z轴的移动运动。参见图3、4，伸出体5既能绕套筒7的中心轴线进行转动，也能沿套筒7的中心轴线进行移动；刀架座11与上平台10间通过紧固螺钉12连接，上平台10位于上平板9上。本专利技术的工作原理是：本专利技术的喷嘴3用伺服电机一13驱动，通过滚珠丝杠a28传动，使滚珠丝杠座a29在横梁4上的直线导轨a27上进行移动，实现了喷嘴3沿Y轴方向上的移动运动，完成了被打印件2在沿直线导轨a27的轴线方向上的打印工作；伺服电机三15固定于套筒7内，并与滚珠丝杠b32间通过联轴器30上的联轴器键37相连接，伺服电机三15驱动滚珠丝杠b21转动，伸出体5的横截面为正方形结构，与套筒7形成移动运动副结构，滚珠丝杠座b20与伸出体5通过紧固螺钉b23连接，因此滚珠丝杠座b20带动伸出体5在套筒7的轴线方向上进行移动，从而完成喷嘴在Z轴方向上的打印工作；用紧固螺钉12将连接板16、伺服电机二14以及刀架座11间紧固连接，用伺服电机三14驱动太阳齿轮18转动，使三个行星齿轮30在行星齿轮架26的约束下绕太阳齿轮18转动，从而带动内齿轮17转动，内齿轮17与套筒7间通过内齿轮花键25相连接，即完成了套筒8绕Z轴的减速转动运动。利用伺服电机驱动安装有喷嘴3的横梁在三维空间中完成绕Z轴转动和沿Z轴移动，同时喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于圆柱坐标系的3D打印系统，包括有基座(1)，其特征在于，基座(1)的底板一侧与竖直设立的侧板(9)相连；侧板(9)的上侧连接有与基座(1)结构相同的上平板(6)；上平板(6)的下侧设有上平台(10)，上平台(10)上固定有刀架座(11)，刀架座(11)的下端设有套筒(7)，伸出体(5)穿过套筒(7)后与横梁(4)上侧相连；横梁(4)下侧设有直线导轨(8)；直线导轨(8)内设有滚珠丝杠a(28)，滚珠丝杠a(28)的一端与设在横梁(4)外端的伺服电机一(13)的动力端相连，滚珠丝杠a(28)的另一端与设在滑动块内的珠丝杠座a(29)相连，喷嘴(3)通过滑动块与圆柱导轨a(27)滑动连接；滚珠丝杠a(28)两侧分别设有一圆柱导轨a(27)；滑动块还与滚珠丝杠a(28)的相连，受滚珠丝杠a(28)驱动。

【技术特征摘要】
1.一种基于圆柱坐标系的3D打印系统，包括有基座(1)，其特征在于，基座(1)的底板一侧与竖直设立的侧板(9)相连；侧板(9)的上侧连接有与基座(1)结构相同的上平板(6)；上平板(6)的下侧设有上平台(10)，上平台(10)上固定有刀架座(11)，刀架座(11)的下端设有套筒(7)，伸出体(5)穿过套筒(7)后与横梁(4)上侧相连；横梁(4)下侧设有直线导轨(8)；直线导轨(8)内设有滚珠丝杠a(28)，滚珠丝杠a(28)的一端与设在横梁(4)外端的伺服电机一(13)的动力端相连，滚珠丝杠a(28)的另一端与设在滑动块内的珠丝杠座a(29)相连，喷嘴(3)通过滑动块与圆柱导轨a(27)滑动连接；滚珠丝杠a(28)两侧分别设有一圆柱导轨a(27)；滑动块还与滚珠丝杠a(28)的相连，受滚珠丝杠a(28)驱动。2.根据权利要求1所述的一种基于圆柱坐标系的3D打印系统，其特征在于，所述的上平板(6)位于基座(1)的正上方。3.根据权利要求1所述的一种基于圆柱坐标系的3D打印系统，其特征在于，所述的刀架座(11)通过紧固螺钉(12)与上平台(10)相连。4.根据权利要求1所述的一种基于圆柱坐标系的3D打印系统，其特征在于，所述的刀架座(11)的内腔顶部设有伺服电机二(14)，伺服电机二(14)通过连接板(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庚祥，李鹏飞，韦凯鹤，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61