本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多功能五軸復(fù)合式3d打印機(jī)。

背景技術(shù)：

增材制造的地位提高了難加工材料的可加工性，拓展了材料的應(yīng)用領(lǐng)域，并帶動了材料、軟件開發(fā)等龐大新興產(chǎn)業(yè)的崛起。增材制造推動了傳統(tǒng)制造生產(chǎn)模式的變革，培育出了新的制造體系。3d打印技術(shù)是一項前瞻性、可變性、創(chuàng)新性非常強(qiáng)的技術(shù)，它以其不可比擬的獨特優(yōu)勢作用于傳統(tǒng)制造業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，發(fā)揮出顯著的優(yōu)化和提升作用。從最近一兩年3d打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能明顯感覺到3d打印開始步入快車道，社會各界從3d打印的概念階段開始向應(yīng)用階段轉(zhuǎn)變，很多傳統(tǒng)企業(yè)在熟悉了解3d打印后已經(jīng)開始在用這項技術(shù)去協(xié)助企業(yè)發(fā)展。

隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對產(chǎn)品外觀和性能的要求不斷提高，中國的3d打印已在航空航天、汽車、生物醫(yī)療、文化創(chuàng)意等領(lǐng)域得到了初步應(yīng)用，但離實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化、工程化應(yīng)用還有一定距離。3d材料成本和打印時間仍然是阻擋3d打印大規(guī)模應(yīng)用的原因之一，目前，現(xiàn)有的3d打印機(jī)浪費材料，特別是支撐材料。因此，迫切需求我們發(fā)明出一種既能實現(xiàn)快速成型產(chǎn)品，又能最大程度節(jié)約材料的3d打印機(jī)，實現(xiàn)節(jié)約型、環(huán)保型的功能設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種多功能五軸復(fù)合式3d打印機(jī)。該3d打印機(jī)將五軸聯(lián)動技術(shù)綜合應(yīng)用于3d打印機(jī)上，采用逐層堆積的增材加工方式，簡單方便的解決了加工復(fù)雜零部件尤其是具有“懸空部分的零件”支撐材料浪費的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種多功能五軸復(fù)合式3d打印機(jī)，包括機(jī)身，所述機(jī)身由底座、橫梁及設(shè)置在底座與橫梁之間的立柱組成；在機(jī)身的下部設(shè)置有控制臺，在機(jī)身內(nèi)的橫梁上設(shè)置有第一滑軌裝置，3d打印機(jī)吐絲機(jī)構(gòu)與第一滑軌裝置相配合，能夠在傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下，沿第一滑軌裝置實現(xiàn)xy平面上的自由平動；在相鄰兩根立柱上分別豎直設(shè)置有第二滑軌裝置，在所述第二滑軌裝置上設(shè)置有懸梁機(jī)構(gòu)，所述懸梁機(jī)構(gòu)能夠在傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下，沿第二滑軌裝置實現(xiàn)z軸方向的移動；所述懸梁機(jī)構(gòu)包括懸梁，懸梁的兩端分別與第二滑軌裝置相配合，其特點是在懸梁的中部通過第一軸承水平設(shè)置有第一旋轉(zhuǎn)軸，第一旋轉(zhuǎn)軸的外端與第一電機(jī)的輸出軸固定連接，以實現(xiàn)繞x軸方向旋轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)軸通過第二軸承豎直設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)端，第二旋轉(zhuǎn)軸的下端與第二電機(jī)的輸出軸固定連接，以實現(xiàn)繞z軸方向旋轉(zhuǎn)，其上端與工作臺固定連接；所述3d打印機(jī)吐絲機(jī)構(gòu)、第一電機(jī)、第二電機(jī)及第一滑軌裝置和第二滑軌裝置的傳動機(jī)構(gòu)分別與控制臺的控制系統(tǒng)相連接。

所述第一電機(jī)和第二電機(jī)配套設(shè)置有無線模塊，所述無線模塊與控制臺的控制系統(tǒng)相連接。

所述多功能五軸復(fù)合式3d打印機(jī)還設(shè)置有觸摸屏，所述觸摸屏安裝在控制臺上，并與控制臺的控制系統(tǒng)相連接。

在所述3d打印機(jī)吐絲機(jī)構(gòu)側(cè)方的機(jī)身上設(shè)置有激光位移傳感器，所述激光位移傳感器與控制臺的控制系統(tǒng)相連接。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的多功能五軸復(fù)合式3d打印機(jī)在三軸聯(lián)動的基礎(chǔ)上，增加了兩個方向的旋轉(zhuǎn)功能，第一旋轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)繞x軸方向的旋轉(zhuǎn)功能，第二旋轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)繞z軸方向的旋轉(zhuǎn)功能，進(jìn)而實現(xiàn)五軸聯(lián)動的增材加工方式。為打印各種復(fù)雜零件節(jié)約支撐材料，提高材料的利用率，節(jié)約了打印時間和成本，達(dá)到綠色、高效的打印效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的多功能五軸復(fù)合式3d打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-機(jī)身，2-立柱，3-橫梁，4-底座，5-3d打印機(jī)吐絲機(jī)構(gòu)，6-第二滑軌裝置，7-懸梁機(jī)構(gòu)，8-懸梁，9-第一電機(jī)，10-第一旋轉(zhuǎn)軸，11-第二旋轉(zhuǎn)軸，12-第二電機(jī)，13-工作臺，14-控制臺。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種多功能五軸復(fù)合式3d打印機(jī)，包括機(jī)身1，所述機(jī)身1由底座4、橫梁3及設(shè)置在底座4與橫梁3之間的立柱2組成；在機(jī)身1的下部設(shè)置有控制臺14，在所述控制臺14上設(shè)置有操作按鍵，可以實現(xiàn)簡單控制；在機(jī)身1內(nèi)的橫梁3上設(shè)置有第一滑軌裝置，3d打印機(jī)吐絲機(jī)構(gòu)5與第一滑軌裝置相配合，能夠在傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下，沿第一滑軌裝置實現(xiàn)xy平面上的自由平動，進(jìn)行逐層堆積吐絲打??；所述3d打印機(jī)吐絲機(jī)構(gòu)5配備有圓錐式打印噴頭、加熱裝置和冷卻散熱裝置，以實現(xiàn)基本的增材制造加工；在相鄰兩根立柱2上分別豎直設(shè)置有第二滑軌裝置6，在所述第二滑軌裝置6上設(shè)置有懸梁機(jī)構(gòu)7，所述懸梁機(jī)構(gòu)7能夠在傳動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下，沿第二滑軌裝置6實現(xiàn)z軸方向的移動；所述第一滑軌裝置和第二滑軌裝置6能夠?qū)崿F(xiàn)三軸的移動功能，且移動范圍能夠垂直投影在工作臺13的區(qū)域內(nèi)；所述懸梁機(jī)構(gòu)7包括懸梁8，懸梁8的兩端分別與第二滑軌裝置6相配合，在懸梁8的中部通過第一軸承水平設(shè)置有第一旋轉(zhuǎn)軸10，第一旋轉(zhuǎn)軸10的外端通過聯(lián)軸器與第一電機(jī)9的輸出軸固定連接，以實現(xiàn)繞x軸方向旋轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)軸11通過第二軸承豎直設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸10的內(nèi)端，第二旋轉(zhuǎn)軸11的下端通過聯(lián)軸器與第二電機(jī)12的輸出軸固定連接，以實現(xiàn)繞z軸方向旋轉(zhuǎn)，其上端與工作臺13固定連接；所述3d打印機(jī)吐絲機(jī)構(gòu)5、第一電機(jī)9、第二電機(jī)12及第一滑軌裝置和第二滑軌裝置6的傳動機(jī)構(gòu)分別與控制臺14的控制系統(tǒng)相連接。

所述第一電機(jī)9和第二電機(jī)12均采用直流電機(jī)，為滿足增加兩個方向的旋轉(zhuǎn)功能的3d打印機(jī)，防止第一電機(jī)9和第二電機(jī)12與交流電機(jī)出現(xiàn)繞線問題，所述第一電機(jī)9和第二電機(jī)12配套設(shè)置有無線模塊，所述無線模塊與控制臺14的控制系統(tǒng)相連接，第一電機(jī)9和第二電機(jī)12采用無線控制，通過無線控制其旋轉(zhuǎn)角度。

所述多功能五軸復(fù)合式3d打印機(jī)還設(shè)置有觸摸屏，所述觸摸屏安裝在控制臺14上，并與控制臺14的控制系統(tǒng)相連接。

在所述3d打印機(jī)吐絲機(jī)構(gòu)5側(cè)方的機(jī)身1上設(shè)置有激光位移傳感器，所述激光位移傳感器采用基恩士激光位移傳感器，其通過無線模塊與控制臺14的控制系統(tǒng)相連接；控制系統(tǒng)自動檢測激光位移傳感器的檢測信號，檢測3d打印機(jī)吐絲機(jī)構(gòu)5是否吐絲工作正常。

在實際應(yīng)用中，很多復(fù)雜零件包含懸空部分，單純應(yīng)用三軸3d打印機(jī)會大量浪費支撐材料，增加至五軸聯(lián)動能夠很好的解決類似問題。本發(fā)明在三軸聯(lián)動的基礎(chǔ)上，增加了兩個方向的旋轉(zhuǎn)功能，第一旋轉(zhuǎn)軸10實現(xiàn)繞x軸方向的旋轉(zhuǎn)功能，第二旋轉(zhuǎn)軸11實現(xiàn)繞z軸方向的旋轉(zhuǎn)功能，進(jìn)而實現(xiàn)五軸聯(lián)動的增材加工方式；不僅節(jié)約了打印材料、支撐材料，還能節(jié)省大量的打印工作時間。

為實現(xiàn)多功能五軸復(fù)合式逐層堆積形式的加工功能，在本發(fā)明的控制系統(tǒng)中，需優(yōu)化原有的三軸程序，達(dá)到能夠?qū)崿F(xiàn)五軸聯(lián)動的控制系統(tǒng)。同時，在滿足機(jī)械性能的前提下，對機(jī)身1的外觀進(jìn)行優(yōu)化減重處理，減輕外觀質(zhì)量，提高美觀性。

為避免工作臺13繞x軸、z軸旋轉(zhuǎn)角度過大，甚至圓周運動出現(xiàn)打印零件掉落、3d打印機(jī)吐絲機(jī)構(gòu)5圓錐式打印噴頭碰到工作臺13背面或者側(cè)面等影響3d打印加工質(zhì)量等問題，本發(fā)明通過控制臺14的控制系統(tǒng)對第一電機(jī)9和第二電機(jī)12的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行限定，即限定第一旋轉(zhuǎn)軸10和第二旋轉(zhuǎn)軸11的旋轉(zhuǎn)角度。本實施例中，繞x軸旋轉(zhuǎn)范圍為±60°，繞z軸可以360°旋轉(zhuǎn)。