可打印高温材料的3D打印机控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种可打印高温材料的3D打印机控制系统，包括硬件系统，硬件系统包括辅助机构、3D打印执行机构和控制电路；X轴运动机构架设在Y轴运动机构上；Z轴运动机构设置在机箱内部；挤料机构设置在X轴滑块上方；3D打印头设置在X轴滑块下方；打印预热组件设置在机箱内部，用于在密封的机箱产生恒定的高温环境打印温度。其优点是：结构紧凑、科学；对打印高温材料进行预热，打印工作温度大幅提高至450摄氏度，解决了打印高温材料的技术问题。打印材料兼容性好；X轴滑块仅受X轴方向的力，磨损小，使用寿命长，维护工作量小，3D打印头运动流畅，打印出丝均匀顺畅准确，打印效果更佳。

3D Printer Control System for Printable High Temperature Materials

The utility model discloses a 3D printer control system which can print high temperature materials, including hardware system, which includes auxiliary mechanism, 3D printing execution mechanism and control circuit; X-axis motion mechanism is mounted on Y-axis motion mechanism; Z-axis motion mechanism is located inside the chassis; extrusion mechanism is located on top of X-axis slider; 3D printing head is located under X-axis slider; printing preset is arranged under X-axis slider. The thermal module is arranged inside the cabinet to generate a constant printing temperature in the sealed cabinet at high temperature. Its advantages are compact and scientific structure, preheating of high-temperature materials for printing, greatly raising the working temperature of printing to 450 degrees Celsius, and solving the technical problems of printing high-temperature materials. Compatibility of printing materials is good; X-axis slider is only subject to the force of X-axis direction, small wear and tear, long service life, small maintenance workload, smooth movement of 3D printing head, uniform, smooth and accurate printing silk, better printing effect.

【技术实现步骤摘要】
可打印高温材料的3D打印机控制系统
本技术涉及一种3D打印机，尤其涉及一种基于高温熔融堆积的快速成型3D打印机。
技术介绍
3D打印机是一种精密的机电一体化设备，一般由设置在机架上的X轴、Y轴和Z轴三个轴组成，X轴和Y轴设在一个垂直于Z轴的XY运动平面内，统称为XY轴；3D打印头组件设置在X轴上，即X轴与Y轴一上一下纵横交错形成一个十字交叉从3D打印头组件中穿过，X轴、Y轴和Z轴之间相互独立运动，通过打印平台来调节他们之间的间距，实现3D打印机的立体打印工作。常见的3D打印机的XY轴机构普遍存在以下的缺陷：XY轴机械结构复杂，定位精度稳定性差，造成机械阻力大，机械振动大，3D打印头安装和拆卸比较困难。为克服上述缺陷，申请人申请了一件FDM类3D打印机，专利号为“2016204199697”、名称为“一种3D打印头的新型XY轴机构”的技术专利，其主要技术方案是：X轴和Y轴为轴承钢制成的方轨，对应于X轴和Y轴，滑座上设有纵横交错设置的滑动块，滑动块匹配地套接在方轨上，使用时，3D打印头组件设有滑座上。方轨侧面设有燕尾滑槽，滑动块由下往上通过滑槽套接在方轨上，燕尾滑槽的底部设有方形油槽。此外，X轴和Y轴的两端设有滑块和驱动滑块作直线运动的驱动装置。这种结构虽然结构简单、紧凑、科学，设计合理、流畅，容易制造；提高了XY轴的运动精度；减少了机械阻力，降低了机械振动；3D打印头更容易安装和拆卸；安装调测更方便、快捷，适用于高速度的大中型3D打印机。但是当用在大型3D打印机时也存在一些缺陷，由于3D打印机体积较大，3D打印头组件设有滑座上，工作时，X轴和Y轴的作用力同时作用在滑座上，当打印头在中间位置移动的时候，由于滑座双向交叉受力，摩擦力较大，导致磨损大，使用时间长了，而且很难保证它的运动精度，不可避免地影响打印的精度。而且，目前FDM类3D打印机整体结构以开放式的机架居多，导致3D打印头的加热部件散热过快，增加了能量的损耗，不利于节能环保。目前FDM类3D打印机整体结构以开放式的机架居多，3D打印机控制系统也仅限于控制X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、挤料机构和3D打印头组件之间协调工作，而对环境温度控制方面出现技术上的空白。机架开放式的3D打印机打印时的工作温度由于受机架结构的限制，一般控制在250摄氏度以下，为了确保长期稳定打印质量，只能使用打印融熔温度低于230摄氏度的打印材料。即其存在如下的缺陷：对于打印温度要求较高、对打印环境有严格要求的材料则无法满足打印条件，如碳纤维、PEEK等打印材料。另外，由于打印环境温度取决于室内环境温度。这种结构相对简单实用，但也存在一些无法克服的结构缺陷，对打印材料的通用性能差，由于环境温度的波动，打印成型不够稳定，特别是一些特殊的打印材料对打印环境有一定的要求，打印环境温度太低，而打印成型的温度高达几百摄氏度，在如些高温差作用下，热胀冷缩产生的应力会出现翘边层裂等质量问题，有的甚至无法正常打印成型，如ABS、尼龙等打印材料。
技术实现思路
为解决现有3D打印机存在的上述缺陷，本技术提供一种的性能更为优异的可打印高温材料的3D打印机控制系统，其方案如下：一种可打印高温材料的3D打印机控制系统，其特征是，包括硬件系统，硬件系统包括辅助机构、3D打印执行机构和控制电路；其中，辅助机构包括：机箱，具有封闭的箱体，箱体内壁设有保温隔热材料；箱体正面设有可开闭的对开门，对开门的门扇上设有透明观察窗；箱体顶部设有天窗和旋转开闭的窗盖，窗盖也设有透明观察窗，机箱侧面设置有隔热控制室；隔热控制室内设有电控室、温控室和料仓，温控室设有隔热控制室的下部；电控室外设有盖板，盖板上设有通风散热条孔；料仓内设有安装打印材料卷筒的挂料轴，料仓外设有仓门；控制器，包括前述硬件系统的控制电路，设置在电控室内部，用于可打印高温材料的3D打印机控制系统的工作控制；电控室顶部设有触摸屏，触摸屏两侧设有操作旋钮和SD卡插槽，箱体顶部前侧设有倾斜过渡面；触摸屏、操作旋钮和SD卡插槽从倾斜过渡面露出；打印预热组件，设置在温控室内，用于在封闭的机箱产生恒定的高温环境打印温度，打印预热组件包括防护罩、横流风扇、内部环境加热器和内部环境测温装置；内部环境测温装置设置在机箱内部，内部环境加热器设置在机箱底部右侧，横流风扇设置在防护罩上；内部环境加热器为PTC陶瓷加热器；机箱底部设有进风排孔；其中，3D打印执行机构包括：XY平面运动机构，横跨设置在机箱内部的顶部，用于驱动3D打印头组件产生水平任意方向的移动；XY平面运动机构包括平面安装框架、X轴运动机构和Y轴运动机构，X轴运动机构架设在Y轴运动机构上、并受Y轴运动机构驱动其作Y轴方向的直线运动；其中，平面安装框架的上部四角处均设有轴承座；Y轴运动机构包括Y轴驱动装置、2组Y轴滑轨组件、主动传动杆、从动传动杆、以及左右对称设置的2组Y轴同步带组件，每组Y轴同步带组件包括Y轴同步带、Y轴主动同步轮和Y轴从动同步轮，Y轴主动同步轮和Y轴从动同步轮通过Y轴同步带联动；2组同步带组件的Y轴主动同步轮设于Y轴主动传动杆的两端，2组同步带组件的从动同步轮设于从动传动杆的两端；Y轴驱动装置包括Y轴步进电机、Y轴驱动同步带和Y轴驱动同步轮，Y轴步进电机和Y轴驱动同步轮之间Y轴驱动同步带传动联接，Y轴步进电机设置在平面安装框架内侧，Y轴驱动同步轮套设在主动传动杆上；主动传动杆和从动传动杆的两头均可转动地设在轴承座上；2组Y轴滑轨组件对称地设置在平面安装框架2条相对的边框上，1组Y轴滑轨组件分别对应1组Y轴同步带组件，每组Y轴滑轨组件包括Y轴导轨和Y轴滑块，Y轴导轨固定在Y轴同步带下方的平面安装框架的边框上，Y轴滑块下部可滑动地设在Y轴导轨上，Y轴滑块上部固定在Y轴同步带；平面安装框架的边框上设有2个Y轴限位开关，2个Y轴限位开关分布在其中1组Y轴滑轨组件的Y轴导轨的两端外侧，2个Y轴限位开关受Y轴滑块到达极限位置触发；X轴运动机构包括X轴步进电机、X轴工字形方轨、X轴滑块和X轴同步带组件，X轴同步带组件包括X轴同步带、X轴主动同步轮和X轴从动同步轮，X轴主动同步轮和X轴从动同步轮通过X轴同步带联动；X轴工字形方轨两端跨接固定在Y轴滑轨组件的Y轴滑块上，X轴滑块下部可滑动地卡套在X轴工字形方轨上，X轴滑块上部固定在X轴同步带上，X轴主动同步轮设置在X轴步进电机设置的输出轴上，X轴步进电机设置在其中一组Y轴滑轨组件的Y轴滑块上，X轴从动同步轮设置在另一组Y轴滑轨组件的Y轴滑块上；Y轴滑块上设有X轴限位开关，X轴限位开关设置在在X轴工字形方轨的两端，X轴限位开关受X轴滑块到达极限位置触发；Z轴运动机构，纵向设置在机箱内部，用于驱动3D打印载体产生垂直方向的移动，Z轴运动机构包括作为3D打印载体的打印平台、托架和2组联动的升降机构，2组升降机构对称设置在机箱内部；升降机构包括丝杆、丝杆螺母、Z轴步进电机、导轴、上梁、升降梁和下梁；导轴两端分别固定在上梁和下梁上，丝杆螺母设于升降梁上，丝杆两端设有轴承，丝杆两端通过轴承与导轴平行地设置在上梁和下梁上；升降梁设有套在导轴上的Z轴升降直线轴承；托架水平地架设有在2组升降机构的升降梁上，打印平台设在托架上；Z轴步进电机设于下梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可打印高温材料的3D打印机控制系统，其特征是，包括硬件系统，硬件系统包括辅助机构、3D打印执行机构和控制电路；其中，辅助机构包括：机箱，具有封闭的箱体，箱体内壁设有保温隔热材料；箱体正面设有可开闭的对开门，对开门的门扇上设有透明观察窗；箱体顶部设有天窗和旋转开闭的窗盖，窗盖也设有透明观察窗，机箱侧面设置有隔热控制室；隔热控制室内设有电控室、温控室和料仓，温控室设有隔热控制室的下部；电控室外设有盖板，盖板上设有通风散热条孔；料仓内设有安装打印材料卷筒的挂料轴，料仓外设有仓门；控制器，包括前述硬件系统的控制电路，设置在电控室内部，用于可打印高温材料的3D打印机控制系统的工作控制；电控室顶部设有触摸屏，触摸屏两侧设有操作旋钮和SD卡插槽，箱体顶部前侧设有倾斜过渡面；触摸屏、操作旋钮和SD卡插槽从倾斜过渡面露出；打印预热组件，设置在温控室内，用于在封闭的机箱产生恒定的高温环境打印温度，打印预热组件包括防护罩、横流风扇、内部环境加热器和内部环境测温装置；内部环境测温装置设置在机箱内部，内部环境加热器设置在机箱底部右侧，横流风扇设置在防护罩上；内部环境加热器为PTC陶瓷加热器；机箱底部设有进风排孔；其中，3D打印执行机构包括：XY平面运动机构，横跨设置在机箱内部的顶部，用于驱动3D打印头组件产生水平任意方向的移动；XY平面运动机构包括平面安装框架、X轴运动机构和Y轴运动机构，X轴运动机构架设在Y轴运动机构上、并受Y轴运动机构驱动其作Y轴方向的直线运动；其中，平面安装框架的上部四角处均设有轴承座；Y轴运动机构包括Y轴驱动装置、2组Y轴滑轨组件、主动传动杆、从动传动杆、以及左右对称设置的2组Y轴同步带组件，每组Y轴同步带组件包括Y轴同步带、Y轴主动同步轮和Y轴从动同步轮，Y轴主动同步轮和Y轴从动同步轮通过Y轴同步带联动；2组同步带组件的Y轴主动同步轮设于Y轴主动传动杆的两端，2组同步带组件的从动同步轮设于从动传动杆的两端；Y轴驱动装置包括Y轴步进电机、Y轴驱动同步带和Y轴驱动同步轮，Y轴步进电机和Y轴驱动同步轮之间Y轴驱动同步带传动联接，Y轴步进电机设置在平面安装框架内侧，Y轴驱动同步轮套设在主动传动杆上；主动传动杆和从动传动杆的两头均可转动地设在轴承座上；2组Y轴滑轨组件对称地设置在平面安装框架2条相对的边框上，1组Y轴滑轨组件分别对应1组Y轴同步带组件，每组Y轴滑轨组件包括Y轴导轨和Y轴滑块，Y轴导轨固定在Y轴同步带下方的平面安装框架的边框上，Y轴滑块下部可滑动地设在Y轴导轨上，Y轴滑块上部固定在Y轴同步带；平面安装框架的边框上设有2个Y轴限位开关，2个Y轴限位开关分布在其中1组Y轴滑轨组件的Y轴导轨的两端外侧，2个Y轴限位开关受Y轴滑块到达极限位置触发；X轴运动机构包括X轴步进电机、X轴工字形方轨、X轴滑块和X轴同步带组件，X轴同步带组件包括X轴同步带、X轴主动同步轮和X轴从动同步轮，X轴主动同步轮和X轴从动同步轮通过X轴同步带联动；X轴工字形方轨两端跨接固定在Y轴滑轨组件的Y轴滑块上，X轴滑块下部可滑动地卡套在X轴工字形方轨上，X轴滑块上部固定在X轴同步带上，X轴主动同步轮设置在X轴步进电机设置的输出轴上，X轴步进电机设置在其中一组Y轴滑轨组件的Y轴滑块上，X轴从动同步轮设置在另一组Y轴滑轨组件的Y轴滑块上；Y轴滑块上设有X轴限位开关， X轴限位开关设置在在X轴工字形方轨的两端， X轴限位开关受X轴滑块到达极限位置触发；Z轴运动机构，纵向设置在机箱内部，用于驱动3D打印载体产生垂直方向的移动，Z轴运动机构包括作为3D打印载体的打印平台、托架和2组联动的升降机构，2组升降机构对称设置在机箱内部；升降机构包括丝杆、丝杆螺母、Z轴步进电机、导轴、上梁、升降梁和下梁；导轴两端分别固定在上梁和下梁上，丝杆螺母设于升降梁上，丝杆两端设有轴承，丝杆两端通过轴承与导轴平行地设置在上梁和下梁上；升降梁设有套在导轴上的Z轴升降直线轴承；托架水平地架设有在2组升降机构的升降梁上，打印平台设在托架上；Z轴步进电机设于下梁下方，Z轴步进电机的驱动轴从下梁处向上伸出并通过连轴器与丝杆连接；上梁底部设有Z轴限位开关，Z轴限位开关受升降梁到达极限位置触发；打印平台背部设有平台加热板和打印平台测温装置；挤料机构，设置在X轴滑块的顶部，用于将打印线材输送到3D打印头内，挤料机构包括挤料座、挤料步进电机和挤料头、挤料盖；挤料盖可拆卸地设在挤料头前侧，挤料步进电机设于挤料座一侧，挤料头竖直设置在挤料座前侧；挤料头内部设有供打印线材穿过的纵向送料通道，挤料头内部设有挤料腔，纵向送料通道从挤料腔中向下穿过，挤料腔内设有压紧装置、以及可相对滚动的送料轮和轴承滚轮，送料轮和轴承滚轮相对分布在纵向送料通道的左右两侧，挤料步进电机的输出轴伸进送料轮所在的挤料腔，送料轮套在挤料步...

【技术特征摘要】
1.一种可打印高温材料的3D打印机控制系统，其特征是，包括硬件系统，硬件系统包括辅助机构、3D打印执行机构和控制电路；其中，辅助机构包括：机箱，具有封闭的箱体，箱体内壁设有保温隔热材料；箱体正面设有可开闭的对开门，对开门的门扇上设有透明观察窗；箱体顶部设有天窗和旋转开闭的窗盖，窗盖也设有透明观察窗，机箱侧面设置有隔热控制室；隔热控制室内设有电控室、温控室和料仓，温控室设有隔热控制室的下部；电控室外设有盖板，盖板上设有通风散热条孔；料仓内设有安装打印材料卷筒的挂料轴，料仓外设有仓门；控制器，包括前述硬件系统的控制电路，设置在电控室内部，用于可打印高温材料的3D打印机控制系统的工作控制；电控室顶部设有触摸屏，触摸屏两侧设有操作旋钮和SD卡插槽，箱体顶部前侧设有倾斜过渡面；触摸屏、操作旋钮和SD卡插槽从倾斜过渡面露出；打印预热组件，设置在温控室内，用于在封闭的机箱产生恒定的高温环境打印温度，打印预热组件包括防护罩、横流风扇、内部环境加热器和内部环境测温装置；内部环境测温装置设置在机箱内部，内部环境加热器设置在机箱底部右侧，横流风扇设置在防护罩上；内部环境加热器为PTC陶瓷加热器；机箱底部设有进风排孔；其中，3D打印执行机构包括：XY平面运动机构，横跨设置在机箱内部的顶部，用于驱动3D打印头组件产生水平任意方向的移动；XY平面运动机构包括平面安装框架、X轴运动机构和Y轴运动机构，X轴运动机构架设在Y轴运动机构上、并受Y轴运动机构驱动其作Y轴方向的直线运动；其中，平面安装框架的上部四角处均设有轴承座；Y轴运动机构包括Y轴驱动装置、2组Y轴滑轨组件、主动传动杆、从动传动杆、以及左右对称设置的2组Y轴同步带组件，每组Y轴同步带组件包括Y轴同步带、Y轴主动同步轮和Y轴从动同步轮，Y轴主动同步轮和Y轴从动同步轮通过Y轴同步带联动；2组同步带组件的Y轴主动同步轮设于Y轴主动传动杆的两端，2组同步带组件的从动同步轮设于从动传动杆的两端；Y轴驱动装置包括Y轴步进电机、Y轴驱动同步带和Y轴驱动同步轮，Y轴步进电机和Y轴驱动同步轮之间Y轴驱动同步带传动联接，Y轴步进电机设置在平面安装框架内侧，Y轴驱动同步轮套设在主动传动杆上；主动传动杆和从动传动杆的两头均可转动地设在轴承座上；2组Y轴滑轨组件对称地设置在平面安装框架2条相对的边框上，1组Y轴滑轨组件分别对应1组Y轴同步带组件，每组Y轴滑轨组件包括Y轴导轨和Y轴滑块，Y轴导轨固定在Y轴同步带下方的平面安装框架的边框上，Y轴滑块下部可滑动地设在Y轴导轨上，Y轴滑块上部固定在Y轴同步带；平面安装框架的边框上设有2个Y轴限位开关，2个Y轴限位开关分布在其中1组Y轴滑轨组件的Y轴导轨的两端外侧，2个Y轴限位开关受Y轴滑块到达极限位置触发；X轴运动机构包括X轴步进电机、X轴工字形方轨、X轴滑块和X轴同步带组件，X轴同步带组件包括X轴同步带、X轴主动同步轮和X轴从动同步轮，X轴主动同步轮和X轴从动同步轮通过X轴同步带联动；X轴工字形方轨两端跨接固定在Y轴滑轨组件的Y轴滑块上，X轴滑块下部可滑动地卡套在X轴工字形方轨上，X轴滑块上部固定在X轴同步带上，X轴主动同步轮设置在X轴步进电机设置的输出轴上，X轴步进电机设置在其中一组Y轴滑轨组件的Y轴滑块上，X轴从动同步轮设置在另一组Y轴滑轨组件的Y轴滑块上；Y轴滑块上设有X轴限位开关，X轴限位开关设置在在X轴工字形方轨的两端，X轴限位开关受X轴滑块到达极限位置触发；Z轴运动机构，纵向设置在机箱内部，用于驱动3D打印载体产生垂直方向的移动，Z轴运动机构包括作为3D打印载体的打印平台、托架和2组联动的升降机构，2组升降机构对称设置在机箱内部；升降机构包括丝杆、丝杆螺母、Z轴步进电机、导轴、上梁、升降梁和下梁；导轴两端分别固定在上梁和下梁上，丝杆螺母设于升降梁上，丝杆两端设有轴承，丝杆两端通过轴承与导轴平行地设置在上梁和下梁上；升降梁设有套在导轴上的Z轴升降直线轴承；托架水平地架设有在2组升降机构的升降梁上，打印平台设在托架上；Z轴步进电机设于下梁下方，Z轴步进电机的驱动轴从下梁处向上伸出并通过连轴器与丝杆连接；上梁底部设有Z轴限位开关，Z轴限位开关受升降梁到达极限位置触发；打印平台背部设有平台加热板和打印平台测温装置；挤料机构，设置在X轴滑块的顶部，用于将打印线材输送到3D打印头内，挤料机构包括挤料座、挤料步进电机和挤料头、挤料盖；挤料盖可拆卸地设在挤料头前侧，挤料步进电机设于挤料座一侧，挤料头竖直设置在挤料座前侧；挤料头内部设有供打印线材穿过的纵向送料通道，挤料头内部设有挤料腔，纵向送料通道从挤料腔中向下穿过，挤料腔内设有压紧装置、以及可相对滚动的送料轮和轴承滚轮，送料轮和轴承滚轮相对分布在纵向送料通道的左右两侧，挤料步进电机的输出轴伸进送料轮所在的挤料腔，送料轮套在挤料步进电机的输出轴上，轴承滚轮设置在压紧装置上，送料轮和轴承滚轮之间形成一个与纵向送料通道相通的送料过道；压紧装置包括压紧拐臂、调节臂和调节螺丝；压紧拐臂的拐弯处通过一转轴可转动地固定在右下侧，轴承滚轮可转动地设置在压紧拐臂上翘的上拐臂侧面，调节臂压在压紧拐臂平放的下拐臂上；挤...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾俊雄，张文奇，
申请(专利权)人：广州立铸电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44