[实用新型]基于Mach3的FDM五轴3D打印机系统

说明书

本实用新型提供一种基于Mach3的FDM五轴3D打印机系统，所述FDM五轴3D打印机包括X、Y、Z、A、C五个轴的步进电机及其驱动器、挤丝步进电机及其驱动器以及X、Y、Z、A、C五个轴的限位开关；所述打印机系统包括Mach3扩展接口板、上位机，所述上位机中安装有Mach3控制软件，Mach3扩展接口板和上位机通过USB接口连接；X、Y、Z、A、C五个轴的步进电机以及挤丝步进电机的驱动器分别与Mach3扩展接口板上的电机接口连接，X、Y、Z、A、C轴的限位开关与Mach3扩展接口板的输出端口连接。本实用新型可在不采用支撑的情况下打印复杂工件，不仅提高了制造精度，还极大地扩大了3D打印机的应用范围，提高了经济效益。

技术领域

本实用新型属于3D打印技术领域，尤其涉及一种基于Mach3的FDM五轴3D打印机系统。

背景技术

基于熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)的3D打印技术是3D打印领域的传统打印技术之一，因其采用熔融状态的打印材料逐层堆积成型的原理简单而且易于实现而受到广大设备开发者和用户的欢迎，可以适用的打印各种复杂实物模型与工艺品。但是目前市场上的FDM打印机采用的是2.5轴的成型工艺，即X轴和Y轴联动，竖直轴Z做阶段性进给。这种成型装置和工艺在打印复杂工件时需要添加大量的工件以外的支撑，去除支撑不仅耗费大量工时而且影响工件质量。然而目前已经有装置把喷头连接在多自由度机械臂上，这种装置的缺陷是当喷头与竖直轴Z不平行时，打印材料在熔融状态下容易流动进而影响工件质量。另外，国内有高校将打印工作台安装在机械臂上，这种装置从液态材料流动的角度来说比前一种装置的打印效果好，但是机械臂的定位精度通常没有丝杠-滑台装置的定位精度高。因此，基于传统的五轴铣削设备而设计的五轴FDM打印机具有广阔的应用前景。

Mach3是一个数控硬件平台，是由美国公司开发和研究出来的，目前在国内外已经大量使用。Mach3软件使用USB端口作为设备输入和输出端。为实现对数控机床的良好控制，该软件支持各种国际标准G代码，高达6轴可以控制。因此本发明采用Mach3控制板来设计五轴3D打印机的控制系统。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于Mach3的FDM五轴3D打印机系统，采用Mach3六轴控制板卡对五轴进行控制，在不采用支撑的情况下打印复杂工件。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

基于Mach3的FDM五轴3D打印机的控制系统，所述FDM五轴3D打印机包括X、Y、Z、A、C五个轴的步进电机及其驱动器、挤丝步进电机及其驱动器以及X、Y、Z、A、C五个轴的限位开关；所述控制系统包括Mach3扩展接口板、上位机，所述上位机中安装有Mach3控制软件，Mach3扩展接口板和上位机通过USB接口连接；X、Y、Z、A、C五个轴的步进电机以及挤丝步进电机的驱动器分别与Mach3扩展接口板上的电机接口连接，X、Y、Z、A、C五个轴的限位开关与Mach3扩展接口板的输出端口连接。在初始设置中，先通过步进电机驱动器上的拨码开关设置步进电机驱动器的细分数，而后在Mach3控制软件中的电机调试界面设置步进电机发出的脉冲数，根据步进电机和驱动器型号、同步带齿轮齿数或者滚珠丝杠的螺距设置合理的脉冲数可以确保程序所显示的移动距离与实际一致。挤丝步进电机与各轴的步进电机的工作原理相似，通过输入一定的脉冲数进而得到挤丝速度。工作时，控制软件通过读取G代码，根据所需要的进给速度从而控制步进电机所发出的脉冲数。

进一步的，还包括急停开关，急停开关与Mach3扩展接口板上的输出端“0V”和“Estop”接口通过导线继续进行连接。所述急停开关的作用是在任何时刻停止打印机的工作，按下控制软件上的“紧急复位”按钮或者按下急停开关都可以实现紧急停止的功能。