[发明专利]一种高速高精密3D打印机

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体是一种高速高精密3D打印机。

背景技术

3D打印机，属于快速成形技术(rapidprototyping)的一种机器，它是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的打印机。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件，且正在向珠宝，鞋类，工业設計，建筑，工程和施工(AEC)，汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，枪支及其他领域逐步渗透发展。

现有技术的三维打印机主要分为熔融沉积成型(FDM)，选择性激光烧结(SLS)，立体平版印刷(SLA)和数字光处理(DLP)。现有技术基于FDM的三维打印机在使用过常会遇到精度较低的问题。3D打印的尺寸稳定和表面质量一直是3D打印机技术的瓶颈。这主要是因为现有技术的3D打印机在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的传动连接不稳定，导致喷头的空间定位偏差较大，同时，由于3D打印机的传动机架整体刚性欠佳，使其不能有效抑制住X轴、Y轴、Z轴三方向快速行进及定位时产生的作用力，从而产生轻微震动，进一步降低打印精度。导致打印制品具有尺寸与预设三维数据不一致(偏大或偏小)；垂直度不佳；直线度不好；圆度不理想；翘边；以及缩水严重，影响表面质量，降低表面光滑度等问题。导致了3D打印品的实用性不强，难以满足大部分高端工业品的质量要求，无法独立制造高端工业品，大大限制了3D打印的工业附加值。

此外，较低的打印精度也影响了打印速度的提高。显而易见的，较高的打印速度势必会放大现有技术3D打印机对于传动稳定性差及刚性不足的缺陷，加剧打印中的震动，使喷头的定位更加失准。故在打印精度的制约下，导致打印速度亦迟迟驻足不前。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速高精密3D打印机，它在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的传动稳定，机械强度高，不但打印精度显著提高，且能有效抑制打印中的抖动，有利于打印速度的提高。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种高速高精密3D打印机，包括三维运动机架、挤出机构、平台机构和机器外壳，所述机器外壳将三维运动机架、挤出机构、平台机构包覆在内，所述三维运动机架包括X轴模组、Y轴模组和Z轴模组，所述Z轴模组包括两个对称且水平设置的固定板，所述固定板上沿Z轴竖直的转动连接有Z轴滚珠丝杠，两个所述Z轴滚珠丝杠的转速同步，所述固定板的两端均沿Z轴方向竖直的设有Z轴立柱，所述Z轴立柱与机器外壳通过多个定位销销连接，每个所述Z轴立柱上均沿Z轴竖直的安装有两个Z轴直线导轨，所述Z轴滚珠丝杠上的丝母以及Z轴直线导轨上的滑块均固定于平台机构上，所述Y轴模组固定安装于Z轴立柱的顶端，所述X轴模组包括X轴立柱，所述X轴立柱设置于Y轴模组上且沿Y轴方向与Y轴模组滑动连接，所述X轴立柱上沿X轴安装有X轴滚珠丝杠及两个上下对称的X轴直线导轨，所述挤出机构安装于X轴滚珠丝杠的丝母以及两个X轴直线导轨的滑块上。

所述固定板的底侧固定连接有开口向上的U型夹板，所述Z轴滚珠丝杠的底端连接有与其轴心线相对应的Z轴带轮，所述Z轴带轮固定于U型夹板的槽底，两个所述Z轴带轮上缠绕有与其相配合使用的Z轴同步带，其中一个所述Z轴带轮上安装有Z轴电机。

所述平台机构包括自上而下依次设置的打印平台、大平台、保温棉板、平台底封板，所述打印平台与大平台可拆卸连接，所述大平台的两侧与Z轴滚珠丝杠上的丝母以及Z轴直线导轨上的滑块销连接，所述大平台的底面设有凹槽，所述凹槽内设有电热片，所述大平台、保温棉板和平台底封板依次固定连接。

所述Y轴模组包括两个对称设置的Y轴立柱，所述Y轴立柱的两端分别与同侧的两个Z轴立柱的顶端固定连接，所述Y轴立柱的一端设有第一固定夹板且另一端设有第二固定夹板，两个第一固定夹板之间固定连接有连接固定板，所述Y轴立柱上沿Y轴方向设有Y轴直线导轨，同一Y轴立柱两端的第一固定夹板与第二固定夹板之间沿Y轴方向安装有Y轴滚珠丝杠，同侧的Y轴直线导轨的滑块以及Y轴滚珠丝杠的丝母均固定于Y轴铝块上，所述Y轴滚珠丝杠与第一固定夹板相邻的一端连接有Y轴带轮，所述Y轴带轮上安装有Y轴电机，两个所述Y轴带轮之间缠绕有与其相配合使用的Y轴同步带。