3T三自由度迴轉式3D印表機的製作方法
2023-06-09 09:30:46 1
本發明涉及的是一種3d列印領域的技術，具體是一種3t三自由度迴轉式3d印表機。
背景技術：
目前，3d印表機大多基於直角坐標系。對於迴轉類零件以及切片輪廓具有曲線特徵零件的快速製造，印表機採用x、y軸的聯動，擬合實現列印平面上的曲線繪製，在成型原理上存在一定誤差。尤其在列印迴轉類零件以及切片輪廓具有曲線特徵零件時，列印速度較慢，表面精度取決於算法的輪廓擬合精度以及列印頭精度；若提高列印頭精度，則列印效率會相對降低。
技術實現要素：
本發明針對現有技術存在的上述不足，提出了一種3t三自由度迴轉式3d印表機，能夠實現迴轉類零件、切片輪廓具有曲線特徵的零件以及具有空間曲面的零件的快速製造，減小直角坐標系3d印表機列印空間曲線時因階梯效應引起的誤差。
本發明是通過以下技術方案實現的：
本發明涉及一種3t三自由度迴轉式3d印表機，包括：列印頭、列印平臺、環狀機架和第一套筒，其中：環狀機架外側均布有若干支撐腿，環狀機架通過支撐腿固定在第一機架上，第一套筒設置在環狀機架內、兩者固定連接或通過轉動副連接，第一套筒內設有列印平臺、兩者同軸設置；
所述與環狀機架固定連接的第一套筒：第一套筒與列印平臺通過轉動副連接，且在套筒內側環形陣列有直線導軌，直線導軌上水平設置有若干滑槽，列印頭通過滑塊與滑槽相連；或者對應的列印平臺與第一機架通過圓柱副連接；
所述與環狀機架通過轉動副連接的第一套筒：在套筒內側環形陣列有直線導軌，直線導軌上水平設置有若干滑槽，列印頭通過滑塊與滑槽相連；或者與列印平臺通過移動副連接。
本發明涉及一種3t三自由度迴轉式3d印表機，包括：列印頭、列印平臺、內側筒體和第一機架，其中：內側筒體與列印平臺同軸設置，內側筒體上環形陣列有若干水平設置的滑槽，各滑槽內均設有列印頭，兩者通過移動副連接；列印平臺和內側筒體之一與第一機架通過圓柱副連接，則另一與第一機架固定連接，或者列印平臺和內側筒體之一與第一機架通過移動副連接，則另一與第一機架通過轉動副連接。
優選地，所述的第一機架上對應內側筒體設有同軸的外側套筒，所述的外側套筒上對應內側筒體設有滑槽和列印頭。
所述的外側套筒與第一機架的連接方式與內側筒體與第一機架的連接方式相同。
所述的三自由度為列印頭相對於列印平臺的3t相對運動，分別為：徑向移動tr、軸向移動ta和沿著圓周切線方向的移動tt，用[trtatt]表示。
技術效果
與現有技術相比，本發明採用柱面坐標的形式，能夠實現迴轉類零件、切片輪廓具有曲線特徵的零件以及具有空間曲面的零件的快速製造，減小直角坐標系3d印表機列印空間曲線時因階梯效應引起的誤差；而且本發明可採用多層多頭或單層多頭等形式布置列印頭，較現有單層單頭的極坐標印表機，提升了列印速度。本發明可以進行xy平面填充、沿著z方向的疊層製造。也可以用於沿著迴轉式印表機徑向切片的疊層製造，即列印頭沿著豎直方向輪廓曲線進行上下列印，填充柱面切片，每列印完一層，印表機沿著徑向移動一個層厚(由裡向外或者由外向裡或者兩者相結合)，從而有效消除原有沿著z方向切片方式引起的大曲率表面存在的階梯效應。本發明針可以對不同的列印件的結構、曲面特性，選取不同的結構布置方式，從而實現具有外側空間曲面或者具有內側空間曲面或者具有內、外側空間曲面的零件的快速製造。
附圖說明
圖1為實施例1的結構示意圖；
圖2為實施例2的結構示意圖；
圖3為實施例3的結構示意圖；
圖4為實施例4的結構示意圖；
圖5為實施例5的結構示意圖；
圖6為實施例6的結構示意圖；
圖7為實施例7的結構示意圖；
圖8為實施例8的結構示意圖；
圖9為實施例9的結構示意圖；
圖10為實施例10的結構示意圖；
圖11為實施例11的結構示意圖；
圖12為實施例12的結構示意圖；
圖中：第一機架1、環狀機架2、列印平臺3、第一套筒4、滑槽5、滑塊6、列印頭7、直線導軌8、內側筒體9、外側套筒10、旋轉導軌11、支撐腿21。
具體實施方式
下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
下述實施例中，tr、ta和tt的取值可以是c或p，其中：c表示自由度布置在搭載列印頭的筒體上，p表示自由度布置在列印平臺上。
下述實施例中i表示列印方式在徑向上由裡向外，ii表示列印方式在徑向上由外向裡，iii表示列印方式在徑向上由外向裡與由裡向外相結合。
實施例1
如圖1所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、環狀機架2和第一套筒4，其中：環狀機架2外側均布有若干支撐腿21，環狀機架2通過支撐腿21固定在第一機架1上，第一套筒4與環狀機架2同軸設置並通過旋轉導軌11轉動連接，第一套筒4內設有列印平臺3、兩者同軸設置；
所述的第一套筒4內側環形陣列有直線導軌8，數量為3個；各直線導軌8上均設有水平設置的上下兩層滑槽5，每層滑槽的數量均為3個，列印頭7通過滑塊6與滑槽5滑動連接。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到第一套筒4、滑槽5以及滑塊6的控制數據，以此來確保第一套筒4的轉動角度、滑槽5與列印頭7的位置，並通過驅動實現第一套筒4、滑槽5和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由裡向外的列印。
實施例2
如圖2所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、環狀機架2和第一套筒4，其中：環狀機架2外側均布有若干支撐腿21，環狀機架2通過支撐腿21固定在第一機架1上，第一套筒4與環狀機架2同軸設置且為固定連接，第一套筒4內設有同軸的列印平臺3、兩者通過轉動副連接；
所述的第一套筒4內側環形陣列有直線導軌8，數量為3個；各直線導軌8上均設有水平設置的上下兩層滑槽5，每層滑槽的數量均為3個，列印頭7通過滑塊6與滑槽5滑動連接。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到列印平臺3、滑槽5以及滑塊6的控制數據，以此來確保列印平臺3的轉動角度、滑槽5與列印頭7的位置，並通過驅動實現列印平臺3、滑槽5和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由裡向外的列印。
實施例3
如圖3所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、環狀機架2和第一套筒4，其中：環狀機架2外側均布有若干支撐腿21，環狀機架2通過支撐腿21固定在第一機架1上，第一套筒4與環狀機架2同軸設置並通過旋轉導軌11轉動連接，第一套筒4內設有同軸的列印平臺3、兩者通過移動副連接；
所述的第一套筒4內側環形陣列若干水平設置的上下兩層滑槽5，每層滑槽的數量均為3個，列印頭7通過滑塊6與滑槽5滑動連接。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到第一套筒4、列印平臺3以及滑塊6的控制數據，以此來確保第一套筒4的轉動角度、列印平臺3的豎直位置與列印頭7的位置，並通過驅動實現第一套筒4、列印平臺3和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由裡向外的列印。
實施例4
如圖4所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、環狀機架2和第一套筒4，其中：環狀機架2外側均布有若干支撐腿21，環狀機架2通過支撐腿21固定在第一機架1上，第一套筒4與環狀機架2同軸設置且為固定連接，第一套筒4內設有同軸的列印平臺3，列印平臺3與第一套筒4同軸設置且與第一機架1通過圓柱副連接。
所述的第一套筒4內側環形陣列若干水平設置的上下兩層滑槽5，每層滑槽的數量均為3個，列印頭7通過滑塊6與滑槽5滑動連接。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到列印平臺3以及滑塊6的控制數據，以此來確保列印平臺3的轉動角度、豎直位置與列印頭7的位置，並通過驅動實現列印平臺3和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由裡向外的列印。
實施例5
如圖5所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、內側筒體9和第一機架1，其中：內側筒體9上環形陣列有水平設置的上下兩層滑槽5，各層滑槽數量為3個，列印頭7設有滑塊6，滑塊6與滑槽5滑動連接；內側筒體9與第一機架1通過圓柱副連接，列印平臺3與內側筒體9同軸設置且與第一機架1固定連接。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到內側筒體9以及滑塊6的控制數據，以此來確保內側筒體9的轉動角度、豎直位置與列印頭7的位置，並通過驅動實現內側筒體9和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由外向裡的列印。
實施例6
如圖6所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、內側筒體9和第一機架1，其中：內側筒體9上環形陣列有水平設置的上下兩層滑槽5，各層滑槽數量為3個，列印頭7設有滑塊6，滑塊6與滑槽5滑動連接；內側筒體9與第一機架1通過移動副連接，列印平臺3與內側筒體9同軸設置且與第一機架1通過轉動副連接。
優選地，所述的內側筒體9為正三角形柱體。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到內側筒體9、列印平臺3以及滑塊6的控制數據，以此來確保內側筒體9的豎直位置、列印平臺3的轉動角度和列印頭7的位置，並通過驅動實現內側筒體9、列印平臺3和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由外向裡的列印。
實施例7
如圖7所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、內側筒體9和第一機架1，其中：內側筒體9上環形陣列有水平設置的上下兩層滑槽5，各層滑槽數量為3個，列印頭7設有滑塊6，滑塊6與滑槽5滑動連接；內側筒體9與第一機架1通過轉動副連接，列印平臺3與內側筒體9同軸設置且與第一機架1通過移動副連接。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到內側筒體9、列印平臺3以及滑塊6的控制數據，以此來確保內側筒體9的轉動角度、列印平臺3的豎直位置與列印頭7的位置，並通過驅動實現內側筒體9、列印平臺3和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由外向裡的列印。
實施例8
如圖8所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、內側筒體9和第一機架1，其中：內側筒體9上環形陣列有水平設置的上下兩層滑槽5，各層滑槽數量為3個，列印頭7設有滑塊6，滑塊6與滑槽5滑動連接；內側筒體與第一機架1固定連接，列印平臺3與內側筒體9同軸設置且與第一機架1通過圓柱副連接。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到列印平臺3以及滑塊6的控制數據，以此來確保列印平臺3的轉動角度與豎直位置以及列印頭7的位置，並通過驅動實現列印平臺3和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由外向裡的列印。
實施例9
如圖9所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、內側筒體9、外側套筒10和第一機架1，其中：內側筒體9上環形陣列有水平設置的上下兩層滑槽5，各層滑槽數量為3個，列印頭7設有滑塊6，滑塊6與滑槽5滑動連接；內側筒體9、外側套筒10同軸設置並分別與第一機架1通過圓柱副連接，列印平臺3與內側筒體9同軸設置且與第一機架1固定連接。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到內側筒體9、外側套筒10以及滑塊6的控制數據，以此來確保內側筒體9、外側套筒10的轉動角度和移動距離以及列印頭7的位置，並通過驅動實現內側筒體9、外側套筒10和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由外向裡與由裡向外相結合的列印。
實施例10
如圖10所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、內側筒體9、外側套筒10和第一機架1，其中：內側筒體9上環形陣列有水平設置的上下兩層滑槽5，各層滑槽數量為3個，列印頭7設有滑塊6，滑塊6與滑槽5滑動連接；內側筒體9、外側套筒10同軸設置並分別與第一機架1通過移動副連接，列印平臺3與內側筒體9同軸設置且與第一機架1通過轉動副連接。
優選地，所述的內側筒體9為正三角形柱體。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到列印平臺3、內側筒體9、外側套筒10以及滑塊6的控制數據，以此來確保內側筒體9與外側套筒10的移動距離、列印平臺3的轉動角度和列印頭7的位置，並通過驅動實現列印平臺3、內側筒體9、外側套筒10和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由外向裡與由裡向外相結合的列印。
實施例11
如圖11所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、內側筒體9、外側套筒10和第一機架1，其中：內側筒體9上環形陣列有水平設置的上下兩層滑槽5，各層滑槽數量為3個，列印頭7設有滑塊6，滑塊6與滑槽5滑動連接；內側筒體9、外側套筒10同軸設置並分別與第一機架1通過轉動副連接，列印平臺3與內側筒體9同軸設置且與第一機架1通過移動副連接。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到列印平臺3、內側筒體9、外側套筒10以及滑塊6的控制數據，以此來確保內側筒體9與外側套筒10的轉動角度、列印平臺3的移動距離和列印頭7的位置，並通過驅動實現列印平臺3、內側筒體9、外側套筒10和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由外向裡與由裡向外相結合的列印。
實施例12
如圖12所示，本實施例採用了兩層三頭的列印頭布置形式，包括：列印頭7、列印平臺3、內側筒體9、外側套筒10和第一機架1，其中：內側筒體9上環形陣列有水平設置的上下兩層滑槽5，各層滑槽數量為3個，列印頭7設有滑塊6，滑塊6與滑槽5滑動連接；內側筒體9、外側套筒10同軸設置並分別與第一機架1固定連接，列印平臺3與內側筒體9同軸設置且與第一機架1通過圓柱副連接。
優選地，所述的內側筒體9為正三角形柱體。
本實施例根據零件三維模型的切片數據，通過算法得到列印平臺3以及滑塊6的控制數據，以此來確保列印平臺3的轉動角度和移動距離以及列印頭7的位置，並通過驅動實現列印平臺3和列印頭7的聯動，從而實現切片輪廓範圍內的填充，每列印完一層，列印頭7沿徑向移動一個層厚，逐層列印，以此實現整個零件在徑向上由外向裡與由裡向外相結合的列印。