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              3D打印設備的系統設計

              來源:杰呈3D打印 發布時間:2020/7/6 11:53:22 瀏覽次數:153
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              本課題設計的3D打印機與一般的3D打印設備不同,其旋轉臂式結構將其中一個方向的直線運動代替為旋轉運動,這使得其在精度上的要求更高,設備的運動系統在相當大程度上決定了成型工件的精度、表面粗糙度及加工效率。3D打印機其實就是一臺微型的數控機床,能根據控制程序做出一系列動作,自動精確的完成機械部件的移動。三軸運動是3d打印設備的核心部分,運動系統及傳動部件的好壞直接影響到設備工作時的定位精度,因此應選用結構相對簡單的運動系統。


              三軸運動方式的設計,主要就是XYZ三個方向的運動方式以及傳動構件的選擇,在z方向是步進電機將旋轉運動傳遞給絲桿,通過螺母將絲桿的轉動轉化為垂直方向的運動,從而使橫臂作升降運動;旋轉平臺與步進電機連接,通過減速齒輪將電機轉速降低,帶動機械臂旋轉;在X軸上由電機驅動同步齒輪,同步帶在齒輪的帶動下作直線運動,使旋轉平臺作沿導軌方向移動。根據本設計3D打印機的工作需求,結合運動系統的設計準則,主傳動系統主要包括滾珠絲桿、直線導軌、減速齒輪、同步帶傳動、步進電機等主要部分。機械系統中固定件均使用標準化零件,便于設計與后期維護。


              旋轉臂式3D打印機系統設計時,根據其制造工藝及加工精度的要求,重點除了結構的設計外,還需遵從如下幾個設計原則:

              1. 速度快,能夠實現較快的運行速度,且具有一定的調速范圍。

              2. 結構簡單,裝配性好,易于后期保養與維修。

              3. 可靠性高,結構合理,具有足夠的剛度和抗振性,不會因為其自身的運動產生抖動和沖擊。

              4. 高效率,傳動系統具有較高的靈敏度及響應速度,提高生產效率。

              5. 穩定性好,傳動系統的精度和準確度要高,確保加工制件成型的精度。


              同步帶是一種兼有鏈、齒輪、三角膠帶優點的傳動零件:其在工作時穩定性好、精度高,工作時無滑動;結構緊湊,傳動效率高,節能效果好,且維護保養方便,價格低廉。同步帶輪的設計,很大程度上決定了3D打印機在成型過程中X軸方向運動的準確度及成型工件的加工精度,因此其可靠性和穩定性尤為重要。3D打印機在X-Y平面的設計追求結構緊湊,但對主動輪的轉速并沒有過高的要求,故選用較小齒數的齒形帶輪,從設計準則上來說兼顧了高效、穩定、快速及經濟適用性的原則。


              3D打印噴頭在移動的同時,還需對指令做出快速響應,為了在運行過程中減小摩擦、提高精度,實現準確定位,并提高打印的效率,因此選擇合適的導向構件對機器工作的性能有重要影響。滾動直線導軌是具有摩擦力小,且動、靜摩擦力差別小的特點,隨動性好,有利于提3D打印機打印頭的響應速度,提高整機的靈敏度。從滾動直線導軌的結構上看,在滑塊與導軌之間的鋼球使運動之間的滑動摩擦轉變為滾動摩擦,降低滑塊與導軌之間的摩擦阻力,有助于實現高速定位時的準確度,以及在重復定位時的精度?;瑝K與導軌之間能實現無間隙運動,提高了整個運動系統的運動剛度。




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