作品名稱：五軸+3D打印一體機
學校名稱：寧波第二技師學院
參賽隊伍：躍起動力
參賽學生：楊柯 王耀輝 王小川
指導老師：黃翔 俞挺
根據(jù)教育部辦公廳關(guān)于征求對新版《中等職業(yè)學校專業(yè)目錄》意見的函，與2018年人社部印發(fā)的《全國技工院校新增專業(yè)目錄（2018年修訂版）》中增材制造專業(yè)（3D打印）和多軸數(shù)控加工技術(shù)已被列為新增專業(yè)，中高職及技工院校對五軸加工機床和3D打印設備的需求量在未來幾年將逐漸增大，而五軸聯(lián)動機床因價格昂貴，限制了許多中高等職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)的開設。因此，本文設計了一種五軸+3D打印一體機，為中高職院校、理工科高校增材制造專業(yè)和多軸數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)學科平臺建設提供了設備基礎(chǔ)，進而使學校對學生的全方位培養(yǎng)有很好的示范作用。
本文設計了一種五軸+3D打印一體機，為中高職院校、理工科高校增材制造專業(yè)和多軸數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)學科平臺建設提供了設備基礎(chǔ)，進而使學校對學生的全方位培養(yǎng)有很好的示范作用。
傳統(tǒng)的3D打印應用的是三軸運動系統(tǒng)，現(xiàn)通過在已有X、Y、Z三軸3D打印平臺上設置擺臺，增加繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸和繞Z軸旋轉(zhuǎn)的C軸，實現(xiàn)五軸多方向打印。通過協(xié)調(diào)各軸運動來調(diào)整加工平面的方位，使零件結(jié)構(gòu)的傾斜角度始終小于其臨界支撐角，在避免支撐結(jié)構(gòu)添加的同時減少了臺階效應。
通過五軸+3D打印一體機，可以通過平臺的A、C軸旋轉(zhuǎn)對應的角度，將需要支撐的模型旋轉(zhuǎn)至有基底的平面上，從而實現(xiàn)無支撐打印。
五軸機床的C軸可繞Z軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，則五軸+3D打印一體機恰好可以完成回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)軌跡，因此擠出頭僅需X或Y軸在一個較小的范圍內(nèi)移動，C軸連續(xù)轉(zhuǎn)動既可完成一層材料的堆疊，精度相對于兩軸聯(lián)動的方式更高。此外，利用A軸擺動，可以對工件的回轉(zhuǎn)截面進行不同角度的分層，因而可以根據(jù)回轉(zhuǎn)截面內(nèi)外曲面的法線方向進行分層，并通過A軸轉(zhuǎn)動使每一層材料堆疊都完全落在上一層的基礎(chǔ)上，加工過程中不會出現(xiàn)懸出部分，并且內(nèi)外表面也是連續(xù)的。
本文設計了一種桌面式五軸+3D打印一體機，將沉積的每層材料從平面改成沿著零件的最大應力線的曲面，可以將它強度提高到3到5倍，而且使用的材料也減少25%，它的優(yōu)勢在于可以大大減少打印時間、節(jié)省打印材料、無需支撐操作。適合大多數(shù)基于FDM工藝原理的3D打印機，也為增材制造專業(yè)實踐教學中提供了教學產(chǎn)品。
