[实用新型]一种极坐标丝杠传动悬臂式3D打印机

说明书

本实用新型提供一种极坐标丝杠传动悬臂式3D打印机。包括打印机机身、工作平台、设置于工作平台上方的悬臂框架、设置在悬臂框架上的打印机喷头、垂直驱动装置、悬臂驱动装置；打印机机身，用于支撑整个3D打印机；垂直驱动装置，用于实现工作平台在Z轴方向的升降运动；悬臂驱动装置，用于驱动悬臂框架在θ方向的旋转以及驱动打印机喷头沿着悬臂框架在ρ方向直线移动；悬臂框架在θ方向的旋转运动以及打印机喷头在ρ方向的直线运动构成打印机喷头在极坐标内的移动。采用本实用中极坐标丝杠传动悬臂式3D打印机进行打印，能够控制定位精度为0.1mm，并且运行速度在80‑100mm/s。

技术领域

本实用新型属于3D打印机技术领域，具体涉及一种极坐标丝杠传动悬臂式3D打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种利用累积制造技术(即快速成形技术)的设备。是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、特殊蜡材或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维物体。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照预先编辑好的程序把产品一层层的逐层打印出来。

目前，国内外市场研发的3D打印机，都是在直角坐标系下的三维快速成型，其运动由X－Y－Z这3个方向的3个坐标实现。但生产实践中很多产品都是曲面结构如矫形器，薄壁回转件等，此时直角坐标系的3D打印机就不能满足精度的要求。

吸纳有技术中的极坐标3D打印机是将工作台改变为旋转工作台，但仅能打印以工作台中心为圆心的回转体，或带中心孔类的产品，打印产品的尺寸有限，且打印速度较慢。

实用新型专利《一种旋转式3D打印机》虽然是极坐标悬臂式的3D打印机，可是它的极径ρ，极角θ和Z向都是由悬臂进行控制，没有分开控制，而且Z向的控制采用的是导轨，并且悬臂端末距离立柱过近，致使悬臂不能进行大角度的旋转等等都会影响到工作的精度。

实用新型专利《悬臂式极坐标3D打印装置》采用框体的结构稳定性好，但是4根立柱会影响打印头的旋转工作范围，虽然工作平台采用了丝杠传动提高了Z向的精度，但是其打印头的极径ρ的改变采用的是同步带控制，这种结构有很大的弊端，同步带控制精度很低且打印速度较慢，影响构建物体的效率。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种极坐标丝杠传动悬臂式3D打印机，工作平台在Z轴方向进行升降运动，悬臂上的打印喷头在极坐标内运动，通过能够控制打印喷头的极径ρ和极角θ，大大提高了精度要求。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种极坐标丝杠传动悬臂式3D打印机，包括打印机机身、工作平台、设置于所述工作平台上方的悬臂框架、设置在所述悬臂框架上的打印机喷头、垂直驱动装置、悬臂驱动装置；

所述打印机机身，包括底座平台、和所述底座平台垂直连接的平台侧壁、设置于所述底座平台上方并和所述平台侧壁顶部连接的顶部平台；

所述垂直驱动装置，包括第一步进电机、垂直丝杠、和所述垂直丝杠平行设置的垂直光杆；所述第一步进电机通过垂直联轴器和所述垂直丝杠的一端连接，所述垂直丝杠的另一端固定设置于所述平台侧壁上；所述垂直光杆的一端固定设置于所述底座平台上，另一端固定设置于所述平台侧壁上；在所述垂直丝杠设置垂直丝杠螺母，在所述垂直光杆上设置垂直光杆直线轴承；所述工作平台和垂直丝杠螺母以及和所述垂直光杆直线轴承连接；

所述悬臂驱动装置，所述悬臂驱动装置包括悬臂减速电机、第二步进电机、设置在所述悬臂框架上的悬臂丝杆和悬臂光杆；所述悬臂减速电机通过滚珠轴承及平面轴承和所述打印机机身的顶部平台连接，所述悬臂框架的一端和所述悬臂减速电机连接；