[发明专利]3T2R五自由度回转式3D打印机

说明书

一种3D打印技术领域的3T2R五自由度回转式3D打印机，包括：打印头、3‑PRS并联机构以及同轴设置的第一机架、圆柱面机架和打印平台，本发明可以进行XY平面填充、沿着Z方向的叠层制造。也可以用于沿着回转式打印机径向切片的叠层制造，即打印头沿着竖直方向轮廓曲线进行上下打印，填充柱面切片，每打印完一层，打印机沿着径向移动一个层厚(由里向外或者由外向里或者两者相结合)，从而有效消除原有沿着Z方向切片方式引起的大曲率表面存在的阶梯效应。本发明针可以对不同的打印件的结构、曲面特性，选取不同的结构布置方式，从而实现具有外侧空间曲面或者具有内侧空间曲面或者具有内、外侧空间曲面的零件的快速制造。

技术领域

本发明涉及的是一种3D打印领域的技术，具体是一种3T2R五自由度回转式3D打印机。

背景技术

目前，3D打印机大多基于直角坐标系。对于回转类零件以及切片轮廓具有曲线特征零件的快速制造，打印机采用X、Y轴的联动，拟合实现打印平面上的曲线绘制，在成型原理上存在一定误差。尤其在打印回转类零件以及切片轮廓具有曲线特征零件时，打印速度较慢，表面精度取决于算法的轮廓拟合精度。

叠层制造在成型原理上，存在着阶梯效应引起的误差，该误差在打印竖直方向的曲面时尤为明显。现有大部分打印机通过提高打印精度，采用多轴联动的方式实现曲面成型，或者对零件采取一定的后处理来降低阶梯效应对成型精度的影响，但无法完全消除阶梯效应。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种3T2R五自由度回转式3D打印机，能够从根本上消除现有直角坐标系打印二维平面曲线以及空间曲线时存在的拟合误差，提高打印效率和质量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种3T2R五自由度回转式3D打印机，包括：打印头、3-PRS并联机构以及同轴设置的第一机架、圆柱面机架和打印平台，其中：圆柱面机架表面设有若干3-PRS并联机构，打印头与3-PRS并联机构固定连接，圆柱面机架与第一机架上下设置且两者之间采用圆柱副、转动副、移动副或固定连接，打印平台设置在圆柱面机架内，相应的打印平台与第一机架之间则采用固定连接、移动副、转动副或圆柱副连接，圆柱副连接与固定连接对应，转动副连接与移动副连接对应。

所述的3-PRS并联机构包括：静平台、支撑板、动平台以及设有球头、连杆、滑轨和滑块的单支链结构，其中：动平台和静平台之间通过3个单支链机构相连，动平台外侧与打印头固定连接，动平台内侧设有三个球铰支座，各球铰支座分别与单支链结构的球头相连，连杆一端与球头固定连接、另一端与滑块铰接，滑块与滑轨滑动连接，滑轨末端与支撑板固定连接，支撑板与静平台通过移动副连接、运动方向与打印平台轴线方向相同。

优选地，所述3-PRS并联机构的3个滑轨均垂直于支撑板，其中两个滑轨平行设置，另一个滑轨与其余两个垂直。

优选地，所述的圆柱面机架在周向开设有若干圆弧面缺口，与各3-PRS并联机构的静平台通过移动副连接。

本发明涉及一种3T2R五自由度回转式3D打印机，包括：打印头、3-PRS并联机构以及同轴设置的第一机架、内侧筒体和打印平台，其中：打印头与3-PRS并联机构固定连接，3-PRS并联机构均布在内侧筒体上，内侧筒体与第一机架采用圆柱副、转动副、移动副或固定连接，相应的打印平台与第一机架之间则采用固定连接、移动副、转动副或圆柱副连接，圆柱副连接与固定连接对应，转动副连接与移动副连接对应。

优选地，所述的第一机架上对应内侧筒体设有同轴的外侧筒体，所述的外侧筒体上对应内侧筒体在周向开设有若干圆弧面缺口，所述的圆弧面缺口对应设有3-PRS并联机构、两者通过移动副连接，所述的3-PRS并联机构的动平台上固定有打印头。

所述的外侧筒体与第一机架的连接方式与内侧筒体与第一机架的连接方式相同。