WK DIY 系列

讀者你們好！這是DIY系列的第一次，我希望這個(gè)系列能一直更新，也希望你們能從我的文章中有所收獲。我也是小白，還需要繼續(xù)努力，所以這篇文章會不定期更新，總結(jié)給大家相關(guān)的知識，將來這個(gè)系列也會更新別的DIY產(chǎn)品，這個(gè)系列并不局限于硬件，而是所有的DIY產(chǎn)品哦

寫在開頭，本文章知識普及部分源于網(wǎng)絡(luò)和個(gè)人總結(jié)

打印機(jī)結(jié)構(gòu)

想做一個(gè)打印機(jī)，首先要了解打印機(jī)的結(jié)構(gòu)，打印機(jī)通過軸來操控?cái)D出機(jī)的上下運(yùn)動，打印機(jī)的主要結(jié)構(gòu)如下：
1）機(jī)體框架 :機(jī)體框架是各款打印機(jī)之間的最大差異的地方，不同的機(jī)架優(yōu)缺點(diǎn)各有不同，但結(jié)構(gòu)的剛性是必須的，因?yàn)榇蛴C(jī)工作的時(shí)候，x軸、y軸是在不斷的運(yùn)動的，為了保證打印機(jī)的精度，所以噴頭運(yùn)動時(shí)的動量對機(jī)體的影響越小越好，盡量避免擠出機(jī)進(jìn)行晃動，解決方法就是減輕噴頭質(zhì)量和提高機(jī)體剛性。
2）機(jī)械軸
機(jī)械軸就是XYZ軸運(yùn)動的部件，主要有3種類型：
直角坐標(biāo)型：XYZ軸成互為直角樣子的，XY軸通常是由同步帶接步進(jìn)電機(jī)來定位的，Z軸則是由絲桿控制的。
三角爪型：其數(shù)學(xué)原理是跟直角坐標(biāo)型一樣，用笛卡爾坐標(biāo)系原理的。只是將XY軸通過三角函數(shù)來映射到三個(gè)爪的位置上。
舵機(jī)轉(zhuǎn)動型：舵機(jī)轉(zhuǎn)動行型XY軸坐標(biāo)所運(yùn)用的數(shù)學(xué)原理則是采用極坐標(biāo)系了。跟笛卡爾坐標(biāo)系不同，所以在控制程序上有完全不同的代碼。
從理論上來說不論是笛卡爾坐標(biāo)系還是極坐標(biāo)系，所表示空間中的一點(diǎn)都是一樣的，也就是說，這些打印機(jī)的打印精度是一致的。不存在說用極坐標(biāo)系的效果就不如笛卡爾坐標(biāo)系的。

各軸運(yùn)動方式的不同分類，可分為以下幾種機(jī)型：

1. reprap
   reprap的打印機(jī)看起來都挺復(fù)雜，是因?yàn)樵O(shè)計(jì)者的初衷就是想讓機(jī)器能夠復(fù)制自己，因此希望各個(gè)組成部分都可以通過3d打印得到（僅僅是理想，實(shí)際還差挺遠(yuǎn)）。因此設(shè)計(jì)了光桿框架結(jié)構(gòu)的支撐。從實(shí)用性上來講，這種框架結(jié)構(gòu)，首先對裝配調(diào)結(jié)的要求就很高，其次，主要部件包括電路板都外露，像個(gè)半成品。

2. Prusa i3/龍門
   此結(jié)構(gòu)有一個(gè)x軸，一個(gè)y軸，兩個(gè)z軸電機(jī)，x軸控制擠出機(jī)的左右移動，y軸控制平臺熱床前后移動，兩個(gè)z軸電機(jī)是并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，用來控制x軸的上下移動，這是最經(jīng)典的結(jié)構(gòu)，我的打印機(jī)正是這個(gè)結(jié)構(gòu)，但是只適用于小機(jī)器，如果將整體的打印范圍擴(kuò)大后模型容易進(jìn)行晃動

3. Ultimaker/UM
   UM全稱Ultimaker，也是結(jié)構(gòu)名稱，又叫十字軸。UM的XY電機(jī)都是固定在機(jī)箱上的。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對零件、安裝要求比較高。由于電機(jī)都是安裝在機(jī)箱上的，所以打印速度快、精度也相對高。不適合新手

4. Kossel/三角洲
   三角洲又稱delta。也叫并聯(lián)臂。這種結(jié)構(gòu)最早是由瑞士洛桑理工學(xué)院（EPFL）的Reymond Clavel教授在上世紀(jì)80年代發(fā)明的Delta式結(jié)構(gòu)。最早的Delta式并聯(lián)機(jī)械臂主要用來設(shè)計(jì)一種能以很快速度操作輕小物體的機(jī)器人。Delta式并聯(lián)機(jī)械臂，這是一種通過一系列互相連接的平行四邊形來控制目標(biāo)在X、Y、Z軸上的運(yùn)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)。近年來這種機(jī)械結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益廣泛，特別是它具有適應(yīng)狹小空間，并能在其中有效工作的能力。1987年瑞Demaurex公司首先購買了delta機(jī)器人的知識產(chǎn)權(quán)并將其產(chǎn)業(yè)化，主要用于巧克力、餅干、面包等食品包裝，后來由于硬件和軟件工程的發(fā)展帶來的技術(shù)和制造成本下降，很多創(chuàng)客在設(shè)計(jì)自己的3D打印機(jī)是借鑒了這種Delta并聯(lián)式機(jī)械臂的特點(diǎn)，于是就出現(xiàn)了如今我們常見的外形接近三角形柱體的Delta式3D打印機(jī)，玩家們稱為三角洲打印機(jī)。三角洲的結(jié)構(gòu)相對簡單。打印曲面效果不錯(cuò)，打印速度快。但打印矩形容易出問題?？臻g利用率比較低。
   在同樣的成本下，采用delta型能設(shè)計(jì)出打印尺寸更高的3D打印機(jī)。三軸聯(lián)動的結(jié)構(gòu)，傳動效率更高，速度更快。但是由于delta的坐標(biāo)換算是采用插值的算法，弧線是用很多條小直線進(jìn)行插值模擬逼近的，小線段的數(shù)量直接影響著打印的效果，造成delta的分辨率不足打印精度相對略有下降。

5. H-bot
   Hbot結(jié)構(gòu)空間利用率高，相對比較穩(wěn)定。但Hbot結(jié)構(gòu)的Y軸移動是由一個(gè)電機(jī)拉X軸的一角實(shí)現(xiàn)Y軸移動。會產(chǎn)生使X軸旋轉(zhuǎn)的力。打印速度慢時(shí)就不明顯，但打印速度快就很明顯了。X軸噴頭移動也一樣.

6. Makerbot
   這個(gè)結(jié)構(gòu)是一個(gè)比較穩(wěn)定的機(jī)型。調(diào)試相對簡單些。適合做大機(jī)器。XYZ最明顯的特征是：X軸電機(jī)固定在X軸上。Y軸移動要連著X軸電機(jī)一起移動。Y軸慣性較大，跑不快。打印速度快了，容易丟步。

7. Core XY
   Core XY結(jié)構(gòu)跟Hbot結(jié)構(gòu)非常相似。很多新人都分不清。Core XY結(jié)構(gòu)空間利用率高,X軸相對重量輕。可以快速打印。但只能用皮帶傳動，不能用絲桿傳動。這個(gè)結(jié)構(gòu)適合進(jìn)階玩家

   3）控制電路
   控制電路的基本結(jié)構(gòu)是由單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、控制噴嘴熱床的場效應(yīng)管還有各種外出接口構(gòu)成的。

   4）其余部分
   擠出機(jī)：將耗材通過噴出頭打印出來，分為齒輪擠出，直接擠絲，液體擠出三種
   電源：一般用ATX也就是電腦電源，xbox的電源和開關(guān)電源，一般在12-24V,電流8A以上
   熱床：用來承載打印模型的平面，可以給模型加熱，一般在上面加上磁吸可脫料墊，方便取模

目前市面上的打印機(jī)主要使用FDM和SLA

打印所需材料

這是我制作打印機(jī)所用的材料，供參考，都可以買到，主板是marlin，使用的結(jié)構(gòu)是i3結(jié)構(gòu)，打印機(jī)類型為FDM

打印步驟

寫在前面：關(guān)于詳細(xì)的組裝，我這里因?yàn)槭遣贿B續(xù)的工作，沒有錄制視頻也沒有對各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拍照，所以這里給大家理一下我組裝的思路，只是思路，無法提供詳細(xì)的組裝過程（后期可能會錄視頻發(fā)B站）如有遺漏歡迎補(bǔ)充

1. 組裝擠出機(jī)并安裝噴頭和兩個(gè)風(fēng)扇，這里采用齒輪擠出結(jié)構(gòu)，絲料從兩個(gè)齒輪卡進(jìn)去并塞進(jìn)喉管即可，加熱后絲料會融化容噴頭擠出

2. 安裝底座，用亞克力板（別問，問就是比較便宜）來搭，背面用螺絲固定住電源，主板，用導(dǎo)軌進(jìn)行結(jié)構(gòu)的固定，電源紅黑線連接在主板繼電器上，把線繞到正面做一個(gè)電源開關(guān)

3. 安裝滑動輪，供xyz軸使用

4. 搭建xyz軸，將滑輪套上，套上的效果是，滑輪能不卡不滑地滑動

5. 給相關(guān)軸套上電機(jī)，其中z軸電機(jī)需要套上同步輪（兩個(gè)電機(jī)為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，共同驅(qū)動z軸進(jìn)行移動），用絲桿可以手動將x軸平面調(diào)平，原理是電機(jī)驅(qū)動絲桿轉(zhuǎn)動，通過螺紋來上下移動。聯(lián)軸器要卡緊電機(jī)軸還有絲桿，否則會出現(xiàn)絲桿脫軸

6. 在原點(diǎn)位置分別放置xyz軸限位開關(guān)，當(dāng)軸移動到原點(diǎn)時(shí)會觸碰到彈片，自動停止繼續(xù)移動

7. 將軌道安裝，放上齒輪條，找到合適位置綁緊，讓條帶不松動

8. 安裝熱床，注意底下四個(gè)角應(yīng)放上彈簧

9. 最后接線，顯示屏可安可不安
   

10. 上機(jī)測試，將USB和電腦連接，電腦若能識別串口打開打印的軟件進(jìn)行串口通信，如果能看到打印相關(guān)的數(shù)值則證明可以打?。?em>上傳的資料有）

實(shí)機(jī)展示

（PS：有點(diǎn)亂，就這樣吧。。）

第一次打印效果，未拋光精度尚可，沒有調(diào)節(jié)打印速度，打印耗時(shí)3小時(shí)53分鐘

關(guān)于打印的坑（超大）

1.船型螺母一定要看準(zhǔn)跟導(dǎo)軌契合再入軌，否則就會導(dǎo)致導(dǎo)軌松垮，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且容易掉，若上緊螺絲卡死之后想移動導(dǎo)軌那就必須松螺母重新入導(dǎo)軌、

2.滑輪上的不規(guī)則偏心柱需要做標(biāo)記，保證兩個(gè)偏心柱旋轉(zhuǎn)方向一致，否則會導(dǎo)致滑輪松兩側(cè)的緊度不一樣

3.關(guān)于聯(lián)軸器上的頂絲：電機(jī)軸上的不能擰進(jìn)去太緊，否則會導(dǎo)致電機(jī)帶不動聯(lián)軸器，絲桿則要稍微頂緊一些，防止旋轉(zhuǎn)的適合絲桿脫落，這個(gè)真的要靠自己感覺了，兩個(gè)軸的松緊要一致，否則就會導(dǎo)致一邊電機(jī)力大一邊力小，因?yàn)閮蓚€(gè)電機(jī)是并聯(lián)的，這樣就會導(dǎo)致力大的一段走的快，從而導(dǎo)致x軸出現(xiàn)一高一低的情況

4.注意限位開關(guān)的連接線，因?yàn)槁懵对谕忸^很容易斷掉，這個(gè)時(shí)候需要用電烙鐵進(jìn)行焊接。限位開關(guān)也要注意其放置的位置，這關(guān)系到回原點(diǎn)的位置，打個(gè)比方，如果z軸限位放的太高就會導(dǎo)致下降到原點(diǎn)后，噴頭無法和平臺接觸，導(dǎo)致空打

5.打印前一定要進(jìn)行調(diào)試，移動軸來上下移動，檢查自動回原點(diǎn)功能是否正常，檢查擠出機(jī)絲料能否正常插進(jìn)，檢查熱床能否加熱？噴嘴能否加熱？串口是否能正常通信？

6.其他常見錯(cuò)誤點(diǎn)在資料中

給你一個(gè)遠(yuǎn)程操作方案

購買一個(gè)ESP8266模塊和主板連接，接線為：GND-GND，VCC-VCC,RXD-TXD,TXD-RXD.
實(shí)現(xiàn)功能：遠(yuǎn)程操控打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)文件的上傳和刪除，將文件通過WIFI遠(yuǎn)程傳給打印機(jī)的SD卡中，可以通過串口來獲取打印機(jī)溫度，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，xyz軸所處坐標(biāo)位置等，還可以用來遠(yuǎn)程控制打印機(jī)打印，裝配一個(gè)攝像頭可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控
主板第一次入網(wǎng)會產(chǎn)生一個(gè)熱點(diǎn)，手機(jī)或者電腦去連接即可，也可以配置路由器讓模塊去連接，相關(guān)文件是開源的。可以去我上傳的資源下載也可以找我要。控制端采用js來寫后端，在前端來展示相關(guān)的數(shù)據(jù)信息



操作界面如上所示

后續(xù)如果有需求的話可能會繼續(xù)更新這里。。。。

關(guān)于耗材

采用PLA材質(zhì)，一般買1KG可以用3天，大概300米左右，價(jià)錢一般70左右
如果想要讓打出來的模型更精致，需要買PLA拋光液，泡一泡就會把紋路什么的拋光掉，這里注意人體不要觸摸到液體

關(guān)于加熱

每次加熱的時(shí)候，都是先加熱熱床，再加熱噴頭，漫長的等待…
為什么會這樣呢？先看一下機(jī)器指令吧

M140 ：為熱床設(shè)置新的目標(biāo)溫度，無需等待即可繼續(xù)。 固件在后臺管理加熱。
M104 ：為噴嘴設(shè)置新的目標(biāo)溫度，無需等待即可繼續(xù)。 固件在后臺管理加熱。
M109 ： 此命令可選擇設(shè)置新的目標(biāo)熱端溫度，并在繼續(xù)之前等待達(dá)到目標(biāo)溫度。 如果溫度設(shè)置為 S然后 M109等待 僅在加熱時(shí) 。 如果溫度設(shè)置為 R然后 M109也將等待溫度下降。
M190 ：該命令可選擇為加熱床設(shè)置新的目標(biāo)溫度，并在繼續(xù)之前等待達(dá)到目標(biāo)溫度。 如果溫度設(shè)置為 S然后 等待 它只在加熱時(shí) 。
M105 ：請求盡快向主機(jī)發(fā)送溫度報(bào)告。

我們打開一個(gè)gcode代碼，我們就可以看到這個(gè)命令

M140 S60     	//將熱床目標(biāo)溫度設(shè)置到60度，并加熱；
M105			//向主機(jī)報(bào)告溫度情況
M190 S60		//等待熱床溫度達(dá)到60
M104 S180 	  	//將噴嘴目標(biāo)溫度設(shè)置到180度，并加熱；
M105       		//向主機(jī)報(bào)告報(bào)告溫度
M109 S200   	//等待噴嘴溫度達(dá)到180時(shí)。，。。。。

為什么要這樣設(shè)計(jì)呢？原因在于之前的電源功率無法同時(shí)支持熱床和噴嘴的加熱
現(xiàn)在如果想解決，只需要在起始的G代碼里更改執(zhí)行的順序即可

M140 Sx; 熱床溫度設(shè)置
M104 Sxx; 噴嘴溫度設(shè)置
M190 Sx; 等待熱床溫度達(dá)到設(shè)置值
M109 Sxx; 等待噴嘴溫度達(dá)到設(shè)置值

寫在最后

這個(gè)系列我會持續(xù)更新的，還有很多不足之處，有什么想法歡迎私信，看到了都會回復(fù)，伸手黨請自行繞開
期待下一期我的DIY吧！文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-411868.html

到了這里，關(guān)于【花一周，打造屬于自己的一臺DIY3D打印機(jī)1.0】的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！