一种无支撑3D打印机

本发明涉及3d打印，特别涉及一种无支撑3d打印机。

背景技术：

1、随着3d打印技术的迅速发展，3d打印出来的零部件已经应用到了航空航天、医疗以及机械等领域；然而传统的3d打印件，往往采用支撑式打印；而支撑式打印就是在打印时，对于打印件的悬空部分，打印出临时的支撑柱，这样才能避免悬空部分在凝固前发生形变；然而临时支撑柱会导致打印件的精度下降，在去除支撑柱的过程中，还会造成打印件表面损伤；因此，需要一种能取消3d打印过程中的支撑，还能提高打印精度的无支撑3d打印机，从而解决传统3d打印机所不能解决的问题。

2、如公告号cn206967961u的专利提供了一种无支撑打印的五轴3d打印机，该装置包括支架和打印平台，所述打印平台通过控制器控制x方向移动装置和y方向移动装置在水平面移动，来实现移动定位功能，所述支架通过翻转的平台、转动部件、x方向移动装置、y方向移动装置和z方向运动装置之间的配合，来实现打印件重心的调整；该申请需要增加额外的支撑部分保证打印件的成型，可省去大量的耗材损耗和时间浪费；但是该方案无法实现对变直径圆柱部分的高精度打印，该方案的打印平台只能通过x方向移动装置、y方向移动装置进行水平面移动，x方向和y方向累积的误差会造成打印出来的圆柱无法确保圆跳动误差的精确；同时该方案也无法实现在打印过程中，对打印件的同步局部固化；该方案还无法实现打印平台与支架的同步偏移，从而无法确保打印平台的原点与打印件始终对齐，无法进一步提高偏转打印时的精度；该方案的偏转过程需要多个传感器、陀螺仪以及多个控制器，来控制打印件的偏转，这使得该方案需要经常对装置的灵敏度和误差进行校验，降低了该方案在使用时的可靠性以及稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种无支撑3d打印机，旨在解决如何实现对变直径圆柱部分的高精度偏心打印、如何实现对打印件的局部固化、如何实现打印头和打印件的同步偏移、如何减少动力源来提高可靠性等现有技术存在的技术问题。

2、针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种无支撑d打印机，包括保护组件、操控面板、偏撑装置、光固化装置、喷料装置、定位装置、滚球组件、切换组件、拼合组件；保护组件固定安装在偏撑装置的上方；保护组件还固定安装在定位装置的外围；操控面板固定安装在偏撑装置的正面；偏撑装置的上端与定位装置铰接；偏撑装置上设置有偏撑滚珠、偏撑丝杠、偏撑支架、偏撑螺杆；两个偏撑滚珠分别与两个偏撑丝杠构成两组螺纹副；所述两组螺纹副的旋向相反；偏撑支架上设置有倾斜角为45°的坡面；偏撑滚珠滑动安装在偏撑支架的坡面上；偏撑丝杠铰接在偏撑支架的坡面上；所述偏撑滚珠在偏撑支架的坡面上倾斜滑动，来带动滚球组件偏转，再通过滚球组件的偏转带动喷料装置跟随打印件一同偏转，来确保偏斜打印时原点的定位；滚球组件铰接在偏撑装置的内部；拼合组件固定安装在滚球组件的下方；拼合组件还铰接在偏撑螺杆的下端；切换组件与偏撑丝杠构成螺纹副；切换组件还滑动安装在偏撑装置的内部；所述偏撑丝杠在转动时，会带动切换组件上下滑动，使得切换组件与两个拼合组件分别接触，来实现打印件旋转和偏转的快速切换，从而减少多个动力源的误差累积；光固化装置固定安装在定位装置的下端；喷料装置固定安装在定位装置下方；喷料装置还处于光固化装置的上方；定位装置固定安装在偏撑装置的上方；定位装置还与偏撑装置铰接。

3、进一步地，偏撑装置还包括偏撑外壳、偏撑台、偏撑连架、柔性夹头、偏撑电推杆、偏撑套筒、偏撑推杆、偏撑通槽、偏撑电机、偏撑伸缩杆、偏撑球壳、主齿轮、锥齿轮；偏撑球壳固定安装在偏撑外壳的内部；偏撑台固定安装在滚球组件的上方；偏撑连架固定安装在偏撑电推杆的输出端；柔性夹头固定安装在偏撑连架的末端；偏撑电推杆固定安装在偏撑台的侧面；偏撑套筒固定安装在滚球组件的斜下方；偏撑套筒的轴线与竖直平面的夹角为45°；偏撑推杆滑动安装在偏撑套筒上；偏撑推杆的轴线与偏撑套筒的轴线重合；偏撑推杆还与偏撑滚珠铰接；偏撑支柱固定安装在偏撑外壳的底部；偏撑支柱沿竖直方向设置有偏撑通槽；偏撑通槽与切换组件滑动连接；偏撑电机固定安装在偏撑外壳的底部；偏撑伸缩杆的一端固定安装在滚球组件的侧面；偏撑伸缩杆的另一端与定位装置铰接；所述偏撑伸缩杆由两个套杆组成，两个套杆之间滑动连接；偏撑螺杆固定安装在偏撑电机的输出轴上；主齿轮铰接在偏撑螺杆上；主齿轮的上方固定安装有拼合组件；两个锥齿轮分别固定安装在两个偏撑丝杠的下端；锥齿轮还与主齿轮构成齿轮副。

4、进一步地，喷料装置包括喷料转盘、喷料电推杆、喷料滑块、自热喷嘴、喷料舵机、打印树脂、喷料辊、喷料电机；喷料转盘滑动安装在喷料滑块的下方；喷料转盘还固定安装在喷料电推杆的输出端；喷料滑块固定安装在定位装置的下方；喷料电推杆固定安装在喷料滑块的侧面；喷料舵机固定安装在喷料中转仓的侧面；所述喷料舵机用于带动自热喷嘴偏转；自热喷嘴固定安装在喷料舵机的输出轴上；打印树脂缠绕在喷料转盘的内部；所述打印树脂的一端与喷料辊摩擦接触，通过两个喷料辊的转动，将打印树脂传送到喷料中转仓中；喷料辊固定安装在喷料电机的输出轴上；喷料电机固定安装在喷料中转仓的侧面。

5、进一步地，自热喷嘴包括电热阻丝、开口球壳、喷料喷头；电热阻丝固定安装在喷料喷头的外围；所述电热阻丝用于融化打印树脂；喷料喷头固定安装在开口球壳的下方；开口球壳铰接在喷料中转仓上；开口球壳还固定安装在喷料舵机的输出轴上。

6、进一步地，定位装置包括定位门架、定位滑块、定位电推杆、第一滑轨、第一直线电机、第二滑轨、第二直线电机、定位电机；定位门架固定安装在偏撑外壳的上方；定位滑块沿水平方向滑动安装在定位门架的上方；定位滑块还与偏撑伸缩杆的上端铰接；定位电推杆固定安装在定位滑块的上方；第一滑轨固定安装在定位电推杆的输出端；第一直线电机滑动安装在第一滑轨的下方；第二滑轨固定安装在第一直线电机的下方；第二直线电机滑动安装在第二滑轨的下方；定位电机固定安装在第二直线电机的下方；定位电机的输出轴还与喷料滑块的上表面固定连接。

7、进一步地，光固化装置包括第一紫外灯、光固化支架、第二紫外灯；第一紫外灯固定安装在光固化支架的内侧面；光固化支架沿竖直方向滑动安装在定位门架上；光固化支架还固定安装在定位电推杆的输出端；第二紫外灯固定安装在光固化支架的内侧面。

8、进一步地，滚球组件包括滚球主体、滚球转轴、磁铁；滚球主体铰接在偏撑球壳的内部；滚球主体的侧面还固定安装有偏撑伸缩杆；滚球转轴铰接在滚球主体的内部；滚球转轴的轴线方向为竖直方向；滚球转轴的上端与偏撑台固定连接；滚球转轴的下端固定安装有拼合组件；磁铁固定安装在滚球转轴的下端。

9、进一步地，切换组件包括切换滚珠、第一离合头、切换弹簧、切换插柱；切换滚珠与偏撑螺杆构成螺纹副；两个第一离合头分别固定安装在切换滚珠的两端；切换弹簧的尾部固定安装在切换滚珠的内部；切换插柱固定安装在切换弹簧的头部；切换插柱还滑动安装在偏撑通槽的内部。

10、进一步地，拼合组件包括第二离合头、拼合弹簧、拼合盘；第二离合头固定安装在拼合弹簧的头部；拼合弹簧的尾部固定安装在拼合盘的表面；两个拼合组件的拼合盘分别固定安装在滚球转轴的下端和主齿轮的上端。

11、进一步地，保护组件包括保护罩、保护门；保护罩固定安装在偏撑外壳的上端；保护门铰接在保护罩的正面。

12、本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）偏撑装置，通过主齿轮带动两个锥齿轮转动，两个锥齿轮分别带动两个偏撑丝杠同步转动，偏撑丝杠通过偏撑滚珠带动滚球组件在偏撑球壳上偏转，来实现对打印件的偏转功能，还通过偏撑螺杆带动切换组件上下滑动，使得切换组件与两个拼合组件分别离合，来实现切换功能。（2）喷料装置，通过喷料舵机带动自热喷嘴在喷料中转仓上偏转，还通过喷料电推杆带动喷料转盘在喷料滑块上滑动，来实现偏心打印功能。（3）定位装置，通过定位电推杆带动喷料装置和光固化装置同步上升，来实现部分固化功能。（4）滚球组件，在滚球主体偏转的同时，还通过偏撑伸缩杆带动定位滑块同步偏移，来实现定位装置和打印件的同步偏移。