3D打印设备的系统设计

本课题设计的3D打印机与一般的3D打印设备不同，其旋转臂式结构将其中一个方向的直线运动代替为旋转运动，这使得其在精度上的要求更高，设备的运动系统在相当大程度上决定了成型工件的精度、表面粗糙度及加工效率。3D打印机其实就是一台微型的数控机床，能根据控制程序做出一系列动作，自动精确的完成机械部件的移动。三轴运动是3d打印设备的核心部分，运动系统及传动部件的好坏直接影响到设备工作时的定位精度，因此应选用结构相对简单的运动系统。

三轴运动方式的设计，主要就是XYZ三个方向的运动方式以及传动构件的选择，在z方向是步进电机将旋转运动传递给丝杆，通过螺母将丝杆的转动转化为垂直方向的运动，从而使横臂作升降运动；旋转平台与步进电机连接，通过减速齿轮将电机转速降低，带动机械臂旋转；在X轴上由电机驱动同步齿轮，同步带在齿轮的带动下作直线运动，使旋转平台作沿导轨方向移动。根据本设计3D打印机的工作需求，结合运动系统的设计准则，主传动系统主要包括滚珠丝杆、直线导轨、减速齿轮、同步带传动、步进电机等主要部分。机械系统中固定件均使用标准化零件，便于设计与后期维护。

旋转臂式3D打印机系统设计时，根据其制造工艺及加工精度的要求，重点除了结构的设计外，还需遵从如下几个设计原则：

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