蜡模3D打印机用运动系统的制作方法

本发明涉及3d打印设备，尤其涉及一种蜡模3d打印机用运动系统。

背景技术：

1、现有的大尺寸喷蜡3d打印机（或类似的喷墨增材制造设备）中，其运动机构通常采用以下配置：

2、x轴（水平运动轴）：多采用伺服电机带动滚珠丝杠或同步带传动，实现打印平台或喷头的水平移动。在大行程（≥φ550mm）下，丝杠易产生扭转弹性变形和热伸长，导致定位精度下降（通常仅能达到±10μm级别）；同步带则存在弹性滑移和滞后，无法满足±2μm的定位精度要求。

3、z轴（竖直运动轴）：采用单侧丝杠升降加导柱导向的结构。由于悬臂负载或偏载，易出现升降晃动、爬行现象，且长期运行后导向套磨损，重复定位精度难以控制在±1μm以内。打印层厚调节范围窄，通常仅能实现0.01~0.05mm的步进调节，且无法连续可调。

4、y轴（喷头微动轴）：为实现高分辨率打印（如1200dpi），现有技术多采用压电式喷头本身的高分辨率或通过多喷头物理错位拼接，但这会增加喷头成本和控制复杂度。缺乏一种机械微动机构，能够将较低物理分辨率（400dpi）的喷头通过精密的机械微动提升至1200dpi等效分辨率。

5、结构刚性：设备底板、升降框架等多采用焊接钢架或普通铝合金加工，缺乏针对大行程、大负载的有限元优化设计，长期运行后残余应力释放导致变形，运动导轨的安装基准面精度丧失。

6、全闭环反馈：多数设备仅采用伺服电机编码器的半闭环控制，无法直接补偿丝杠间隙、导轨摩擦、热变形等机械传递环节的误差。即使加装光栅尺，也因蜡液、粉尘等污染导致信号丢失或精度下降。

7、综上所述，现有技术在大尺寸成型、高精度定位、多轴协同动态性能、长期稳定性等方面存在明显不足，难以满足复杂薄壁铸件蜡模对±2μm定位精度、±1μm重复定位精度、1200dpi高分辨率打印以及大行程高刚性承载的严苛要求。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明解决的技术问题是，提供一种蜡模3d打印机用运动系统，以提高蜡模3d打印机的打印精度。

2、为了解决上述技术问题，本发明的一种蜡模3d打印机用运动系统，包括基板、x向运动机构、y向运动机构和z向运动机构；所述x向运动机构包括承载板、直线电机和两相对设置的x向滑轨，两所述x向滑轨设置在所述基板上，所述承载板滑动设置在所述x向滑轨上，所述直线电机包括直线电机定子和直线电机动子，所述直线电机定子设置在所述基板上、且位于两所述x向滑轨之间，所述直线电机动子设置在所述承载板的下表面、且与所述直线电机定子的位置相对应；所述z向运动机构包括框架，所述框架设置在所述基板上，在所述框架上上下移动设置有升降滑板，所述y向运动机构设置在所述升降滑板上。

3、进一步的，所述承载板的上表面设置有打印板，所述x向运动机构还包括两组夹紧组件，两所述夹紧组件分别设置在所述打印板的两侧，所述夹紧组件包括固定设置在所述承载板上的连接件，所述连接件上设置有腔体，所述腔体内水平设置有导向轴，所述导向轴上滑动设置有夹紧板，朝向所述打印板的一侧，所述夹紧板上设置有夹紧部；背离所述打印板的一侧，所述导向轴上套设有拉簧，所述拉簧的一端与所述夹紧板固定连接，所述拉簧的另一端与所述腔体的内壁固定连接；背离所述打印板的一侧，所述连接件上转动设置有凸轮，所述凸轮转动时能够推动所述夹紧板移动以夹紧所述打印板、并锁紧所述夹紧板。

4、进一步的，所述基板上还设置有x向磁栅尺，所述x向磁栅尺沿着所述承载板的运动方向设置。

5、进一步的，所述承载板上还设置有接近开关。

6、进一步的，所述y向运动机构包括y向动力件和y向丝杠，所述y向丝杠与所述y向动力件传动连接，所述y向动力件设置在所述升降滑板上，所述y向丝杠上设置有l型连接板，所述l型连接板用于与打印喷头组件连接。

7、进一步的，所述升降滑板的侧面水平设置有y向滑轨，所述打印喷头组件滑动设置在所述y向滑轨上。

8、进一步的，所述升降滑板的上表面设置有y向磁栅尺，所述y向磁栅尺沿着所述打印喷头组件运动的方向设置。

9、进一步的，所述z向运动机构还包括用于驱动所述升降滑板运动的z向动力组件，所述z向动力组件设置有两组，所述z向动力组件包括设置在所述框架上的z向动力件，所述z向动力件的动力输出端传动连接有z向丝杠，所述升降滑板设置在所述z向丝杠上。

10、进一步的，所述框架上还设置有两个z向磁栅尺，所述z向磁栅尺沿着所述升降滑动的运动方向设置。

11、进一步的，所述承载板上设置有承载板镂空结构，所述升降滑板设置有升降滑板镂空结构。

12、采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是，本发明的蜡模3d打印机用运动系统包括基板、x向运动机构、y向运动机构和z向运动机构。x向运动机构包括承载板、直线电机和两相对设置的x向滑轨，两x向滑轨设置在基板上，承载板滑动设置在x向滑轨上，直线电机包括直线电机定子和直线电机动子，直线电机定子设置在基板上、且位于两x向滑轨之间，直线电机动子设置在承载板的下表面、且与直线电机定子的位置相对应。本发明采用直线电机为x向运动机构的动力件，直线电机直驱消除了现有技术中的丝杠间隙、弹性变形等中间环节误差，并且本发明使用了磁栅尺，磁栅尺的分辨率为 0.001mm直线电机与磁栅尺结合使用，能够实现±2um定位精度，以提高蜡模3d打印机的打印精度，满足打印需求。

13、磁栅尺能够有效抵抗蜡液附着，长期稳定性优于现有技术中使用的光栅尺。

14、在承载板的上表面设置有打印板，使用两组夹紧组件将打印板夹紧在承载板上。将打印板放置在承载板上以后，需要对打印板进行夹紧，操作人员手握凸轮的手柄，转动凸轮，凸轮推着夹紧板沿着导向轴滑动，两个夹紧板同时靠近打印板，直至两个夹紧板的夹紧部同时夹紧打印板，此时依靠凸轮死点维持打印板的夹紧状态。夹紧组件依靠机械死点锁定，无需持续供气或电磁保持，夹紧可靠性高。并且容易拆装打印板。

1.蜡模3d打印机用运动系统，其特征在于，包括基板、x向运动机构、y向运动机构和z向运动机构；所述x向运动机构包括承载板、直线电机和两相对设置的x向滑轨，两所述x向滑轨设置在所述基板上，所述承载板滑动设置在所述x向滑轨上，所述直线电机包括直线电机定子和直线电机动子，所述直线电机定子设置在所述基板上、且位于两所述x向滑轨之间，所述直线电机动子设置在所述承载板的下表面、且与所述直线电机定子的位置相对应；所述z向运动机构包括框架，所述框架设置在所述基板上，在所述框架上上下移动设置有升降滑板，所述y向运动机构设置在所述升降滑板上。

2.如权利要求1所述的蜡模3d打印机用运动系统，其特征在于，所述承载板的上表面设置有打印板，所述x向运动机构还包括两组夹紧组件，两所述夹紧组件分别设置在所述打印板的两侧，所述夹紧组件包括固定设置在所述承载板上的连接件，所述连接件上设置有腔体，所述腔体内水平设置有导向轴，所述导向轴上滑动设置有夹紧板，朝向所述打印板的一侧，所述夹紧板上设置有夹紧部；背离所述打印板的一侧，所述导向轴上套设有拉簧，所述拉簧的一端与所述夹紧板固定连接，所述拉簧的另一端与所述腔体的内壁固定连接；背离所述打印板的一侧，所述连接件上转动设置有凸轮，所述凸轮转动时能够推动所述夹紧板移动以夹紧所述打印板、并锁紧所述夹紧板。

3.如权利要求2所述的蜡模3d打印机用运动系统，其特征在于，所述基板上还设置有x向磁栅尺，所述x向磁栅尺沿着所述承载板的运动方向设置。

4.如权利要求3所述的蜡模3d打印机用运动系统，其特征在于，所述承载板上还设置有接近开关。

5.如权利要求1所述的蜡模3d打印机用运动系统，其特征在于，所述y向运动机构包括y向动力件和y向丝杠，所述y向丝杠与所述y向动力件传动连接，所述y向动力件设置在所述升降滑板上，所述y向丝杠上设置有l型连接板，所述l型连接板用于与打印喷头组件连接。

6.如权利要求5所述的蜡模3d打印机用运动系统，其特征在于，所述升降滑板的侧面水平设置有y向滑轨，所述打印喷头组件滑动设置在所述y向滑轨上。

7.如权利要求5所述的蜡模3d打印机用运动系统，其特征在于，所述升降滑板的上表面设置有y向磁栅尺，所述y向磁栅尺沿着所述打印喷头组件运动的方向设置。

8.如权利要求1所述的蜡模3d打印机用运动系统，其特征在于，所述z向运动机构还包括用于驱动所述升降滑板运动的z向动力组件，所述z向动力组件设置有两组，所述z向动力组件包括设置在所述框架上的z向动力件，所述z向动力件的动力输出端传动连接有z向丝杠，所述升降滑板设置在所述z向丝杠上。

9.如权利要求8所述的蜡模3d打印机用运动系统，其特征在于，所述框架上还设置有两个z向磁栅尺，所述z向磁栅尺沿着所述升降滑动的运动方向设置。

10.如权利要求1所述的蜡模3d打印机用运动系统，其特征在于，所述承载板上设置有承载板镂空结构，所述升降滑板设置有升降滑板镂空结构。