本發明涉及3d打印設備技術領域，特別是一種五軸3d打印機。

背景技術：

3d打印技術是近年來快速發展的一類快速成型制造技術，其以計算機技術為基礎，通過軟件分層離散和數控成型系統，利用高能激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬、陶瓷粉末、塑料及細胞組織等材料進行逐層堆積粘結成型的制造方法。目前，在3d打印技術領域中使用最為廣泛的是被稱為熔融堆積成型，即fdm方式，其主要是將熱塑性高分子線材輸送到高溫打印頭，將線材融化并連續擠出熔融高分子，并在精確定位下通過逐層堆積的方式在打印機底座上構建三維形體。

現有3d打印機僅能實現打印機噴頭沿x、y、z三個方向的移動，即僅有3軸，3軸打印存在著打印效率低的缺陷。當打印模型交復雜時，需要大量的支撐作為輔助，浪費大量打印材料。而通過增設合理裝置，使傳統3d打印機噴頭具備沿z軸、x軸的轉動，可使得噴頭實現側向打印，這可減少復雜模型打印時的支撐材料，提高打印效率。

技術實現要素：

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種五軸3d打印機，通過將傳統打印機在x、y、z三個運動方向上增加以x軸為轉動軸的水平轉動機構和以z軸為轉動軸的轉動機構，使得本發明的3d打印實現五軸打印，解決了現有打印機設備打印效率低，打印結構復雜的模型時耗材高的問題，其結構簡單，安裝和使用便捷，打印噴頭可根據打印模型的不同位置結構進行相應的位置調整，并打印底座相互配合動作，打印靈活度高，大大提高了3d打印機的打印效率，降低了打印成本。

本發明采用的技術方案如下：

本發明的五軸3d打印機，包括連接框體、打印本體、打印座和驅動電機；所述打印本體和打印均連接在連接框體上，并分別與其對應的驅動電機連接，所述連接框體包括上框體和下框體；所述打印本體連接在上框體上，打印座連接在下框體上；所述上框體與下框體之間通過三個立柱連接，打印本體通過連接桿與三個立柱分別連接，并可相對立柱上下移動；所述打印本體上還連接有水平轉動機構。

由于采用上述結構，三個立柱與打印連接，通過立柱上的滑塊相對立柱的上下移動，實現了打印本體沿相對上框體在x、y、z三個方向上的移動，機形成了三軸打印動作，在打印本體上設置水平轉動機構，使得打印本體上中的噴頭能以水平軸x、y中之一為轉動中心轉動，增加了打印噴頭的一個水平轉動自由度，而通過將打印底座設置為以z軸為轉動中心轉動便使得當噴頭轉動時，了實現模型的側向打印，從而形成本發明的3d打印機具備升級為五軸打印機，多方位對打印模型打印，打印本體與打印底座相互配合動作，大大提高了打印效率，同時在打印結構復雜的模型時，可以不需要支撐輔助材料便可直接進行打印，減少了打印機的打印耗材，避免了材料的浪費，大大降低了打印成本，其結構簡單，可實施性強，具有良好的應用價值。

本發明的五軸3d打印機，所述立柱上設有滑塊、傳動帶和滑輪；所述連接桿的一端與滑塊連接，另一端與打印本體連接；所述滑塊與傳動帶連接，傳動帶與立柱上下端設置的滑輪連接，并在滑輪的轉動下帶動滑塊沿立柱上下移動；所述滑輪與電機一連接，電機一驅動滑輪轉動。

由于采用上述結構，打印機依靠連接桿在滑塊的作用下的不用的移動速度來獲得x、y、z方向上的位置定位，當三個立柱上滑塊的移動速度相同時，打印本體機沿z軸方向運動，同理可知，改變不同的移動速度便可實現x軸和y軸上的運動，立柱上的轉動滑輪上均對應設置有驅動其轉動的驅動電機，分別控制，保證打印本體的位置移動精確，打印機打印效果好、效率高。

本發明的五軸3d打印機，所述打印本體包括連接板、散熱塊、噴頭座和打印噴頭；所述連接板與連接桿連接；所述連接板、散熱塊和打印噴頭從上至下依次連接；所述打印噴頭上還設有噴頭座，打印噴頭通過噴頭座與散熱塊連接；所述噴頭座與水平轉動機構連接；所述噴頭座與打印噴頭之間還設有加熱塊；所述連接板和加熱塊上均設有通孔，散熱塊內設有與通孔位置對應的導絲腔。

進一步地，所述散熱塊的下端為圓弧形端面；所述導絲腔由上端的柱形腔和下端的弧形腔組成；所述打印噴頭在水平轉動機構的作用沿下散熱塊的弧形端面轉動。

更近一步地，所述柱形腔為圓柱形通孔結構，弧形腔為扇形腔；所述打印噴頭的轉動角度為0°-180°。

由于采用上述結構，打印本體整體結構緊湊，安裝和使用方便，通過在打印噴頭的上不連接機構連接板、散熱塊等上設置導絲機構，使得打印絲材能有效安裝至打印噴頭中，在加熱塊的作用下融化并連續從打印噴頭中擠出堆積成所要打印構建的打印模型，而導絲腔的結構設置，避免了在打印噴頭轉動的過程中由于絲才穿導結構的變化為折斷絲材，影響打印機的正常打印工作。

本發明的五軸3d打印機，所述所述加熱塊的通孔下端設有內螺紋，打印噴頭上端設有與該內螺紋孔配合的外螺紋。

由于采用上述機構，螺紋連接便于拆卸，且其具有良好的密封效果，便于打印噴頭的安裝和拆卸清理等工作的操作。

本發明的五軸3d打印機，所述水平轉動機構包括支撐架、轉軸二和電機二；所述支撐架與連接板連接，支撐架上設有電機二；所述電機二通過轉軸二與噴頭座連接；所述轉軸二與噴頭座鍵連接，并穿過噴頭座伸入散熱塊外壁上設置的連接凹槽內。

進一步地，所述水平轉動機構設有兩組，對稱設置在噴頭座的兩側；所述支撐架內側壁上方還設有散熱裝置，散熱裝置有兩組，對稱設置在散熱塊的兩側。

由于采用上述結構，電機驅動轉軸二轉動，轉軸帶動與之相對固定連接的打印座轉動，打印座沿散熱塊的弧形端面帶動打印噴頭轉動，實現打印噴頭相對散熱塊的穩定轉動，打印機可通過打印噴頭的轉動實現側向打印，從而不需要增設外部輔助打印材料就能打印出結構復雜的三維打印模型，節約了打印耗材，避免了材料浪費，減少了輔材安裝的打印耗時，提高了打印效率。

本發明的五軸3d打印機，所述打印座包括底座、電機三和轉軸一；所述底座通過轉軸一與電機三連接，底座在電機三的作用下轉動，電機三與下框體連接。

進一步地，所述轉軸一通過鎖緊螺釘與底座鎖緊，電機三通過螺栓固定連接在下框體上。

由于采用上述結構，底座采用電機直接驅動，避免了復雜傳動鏈導致底座上表面水平誤差大的技術問題，鎖緊螺釘將轉軸與底座相對轉動方向上的位置鎖定，避免了轉軸在驅動底座旋轉時產生滑動，影響打印效果，電機三水平固定設置在下框上，保證了結構穩定性和打印出模型的質量。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：

1、本發明的五軸3d打印機，其結構簡單，實現了打印機的五軸運動打印，大大提高了打印效率，其實用性強；

2、通過在打印噴頭上設置水平翻轉機構，使得打印噴頭能在一定轉動范圍內轉動，并與打印底座配合作用，實現側向打印，當打印懸空結構時，無需借助外部輔助材料便能快速的打印出來，避免了打印材料的浪費；

3、打印本體的結構設計，使得打印噴頭能靈活轉動，且絲材不會折斷，保證了打印的有序性和穩定性，打印機打印效果好；

4、打印底座直接采用電機驅動，避免了采用鏈傳動帶來的結構不穩定性，使得驅動簡單，結構穩定；

5、打印機結構穩定性好，打印成本低。

附圖說明

圖1是五軸3d打印機的結構示意圖；

圖2是五軸3d打印機立柱的結構示意圖；

圖3是五軸3d打印機打印本體的主視圖；

圖4是五軸3d打印機打印本體的左視圖；

圖5是五軸3d打印機打印本體的剖視圖；

圖6是五軸3d打印機打印座的結構示意圖；

圖7是五軸3d打印機打印普通回轉體時的狀態圖；

圖8是五軸3d打印機打印懸空結構體時的狀態圖；

圖中標記：1-上框體，2-立柱，3-滑塊，4-連接桿，5-打印本體，6-電機一，7-傳動帶，8-打印座，81-底座，82-電機三，83-轉軸一，84-鎖緊螺釘，85-螺栓，9-下框體，10-滑輪，11-連接板，12、16、22-螺釘，13-散熱塊，14-支撐架，15-散熱裝置，17-電機二，18-轉軸二，19-噴頭座，20-加熱塊，21-打印噴頭，23-柱形腔，24-弧形腔，25-螺紋孔。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作詳細的說明。

為了使發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例1

如圖1所示，一種五軸3d打印機，包括連接框體、打印本體5、打印座8和驅動電機；打印本體5和打印均連接在連接框體上，并分別與其對應的驅動電機連接，連接框體包括上框體1和下框體9；打印本體5連接在上框體1上，打印座8連接在下框體9上；上框體1與下框體9之間通過三個立柱2連接，打印本體5通過連接桿4與三個立柱2分別連接，并可相對立柱2上下移動；打印本體5上還連接有水平轉動機構，水平轉動機構可使得打印本體能以x、y軸中任一軸水平一定角度的轉動，實現懸空結構的側向打印。如圖2所示，立柱2上設有滑塊3、傳動帶7和滑輪10；連接桿4的一端與滑塊3連接，另一端與打印本體5連接；滑塊3與傳動帶7連接，傳動帶7與立柱2上下端設置的滑輪10連接，并在滑輪10的轉動下帶動滑塊3沿立柱2上下移動；滑輪10與電機一6連接，電機一6驅動滑輪10轉動。如圖6所示，打印座8包括底座81、電機三82和轉軸一83；底座81通過轉軸一83與電機三82連接，底座81在電機三82的作用下轉動，電機三82與下框體9連接，轉軸一83通過鎖緊螺釘84與底座81鎖緊，電機三82通過螺栓85固定連接在下框體9上，打印座8與打印本體5相輔相成，大大的提高了打印機的打印效率。

實施例2

如圖3所示，一種基于實施例1的五軸3d打印機，其打印本體5包括連接板11、散熱塊13、噴頭座19和打印噴頭21；連接板11與連接桿4連接；連接板11、散熱塊13和打印噴頭21從上至下依次連接；打印噴頭21上還設有噴頭座19，打印噴頭21通過噴頭座19與散熱塊13連接；噴頭座19與水平轉動機構連接；噴頭座19與打印噴頭21之間還設有加熱塊20；連接板11和加熱塊20上均設有通孔，散熱塊13內設有與通孔位置對應的導絲腔。散熱塊13的下端為圓弧形端面；如圖5所示，導絲腔由上端的柱形腔23和下端的弧形腔24組成；打印噴頭21在水平轉動機構的作用沿下散熱塊13的弧形端面轉動。柱形腔23為圓柱形通孔結構，弧形腔24為扇形腔；打印噴頭21的轉動角度為0°-180°。加熱塊20的通孔下端設有內螺紋，打印噴頭21上端設有與該內螺紋孔25配合的外螺紋。

實施例3

如圖3所示，一種基于實施例2的五軸3d打印機，其水平轉動機構包括支撐架14、轉軸二18和電機二17；支撐架14與連接板11連接，支撐架14上設有電機二17；電機二17通過轉軸二18與噴頭座19連接；轉軸二18與噴頭座19鍵連接，并穿過噴頭座19伸入散熱塊13外壁上設置的連接凹槽內。水平轉動機構設有兩組，對稱設置在噴頭座19的兩側；支撐架14內側壁上方還設有散熱裝置15，散熱裝置15有兩組，對稱設置在散熱塊13的兩側；如圖4所示，水平翻轉機構和散熱裝置15均通過螺釘12、16、22相互連接，保證其連接位置的相對穩定性。

實施例4

如圖7所示，一種基于上述實施例的3d打印機，當打印回轉體零件時，其打印過程可以設置為：采用打印機底座81轉動，打印噴頭21僅沿垂直方向與水平方向移動的打印當時，可提高打印效率，底座81旋轉，打印噴頭21僅需要在水平方向移動一個回轉體圓柱壁厚的距離，即完成了一層模型的打印，當打印完按一層模型后，打印噴頭21則需在垂直方向移動一個層厚，又在水平方向移動一個壁厚的距離，如此循環即可完成回轉體模型的打印，相比現有通過打印噴頭21做圓周運動進行打印，本裝置采用底座旋轉的方式進行打印，打印速度更快。

實施例5

如圖8所示，一種基于上述實施例的3d打印機，當模型帶有圖示中懸空的結構，傳統的3d打印機只能從垂直于懸孔結構的底座81上開始增加支出結構，這樣不僅會浪費大量的打印材料，而且增加了模型打印的時間。

本實施例采用的3d打印機由于打印機打印噴頭21可以旋轉，因此當遇到此類帶有懸空結構的模型時，其打印過程可以設置為：通過水平轉動機構調整打印噴頭21角度，使打印噴頭21與懸空的結構垂直，打印噴頭21對融化的打印材料在水平方向產生一定的擠壓力，使得融化的線材開粘附在已凝固的結構上，避免了支撐結構，節約打印材料與打印時間。可以在中間空間圓柱結構打印完成后，調整打印噴頭21至水平方向，此時底座81保持旋轉，打印噴頭21將融化的線材擠出后，粘附在已凝固的圓柱外壁上，打印噴頭21沿垂直方向運動，打印噴頭21運動高度等于外伸結構的高度，當打印完一層厚，打印噴頭21沿圓柱徑向移動一個層高，如此循環往復直至完成模型的打印。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。