हम नीचे जाते हैं - हम बड़े होते हैं, या सस्ती के लिए जेड अक्ष

आप के लिए अच्छा दिन, प्रिय geeks और सहानुभूति! यह प्रकाशन मेरे होममेड 3 डी प्रिंटर के डिजाइन विवरण का एक निरंतरता है। Z अक्ष सबसे विवादास्पद प्रिंटर नोड्स में से एक है। क्या चुनना है - परम सटीकता या अच्छा स्केलिंग? एक्स अक्ष या प्रिंटर डेस्कटॉप को स्थानांतरित करें? दो दृष्टिकोण - दो समाधान।

मैं पहले 3 डी प्रिंटर को बिना कंपकंपी के नहीं देख सकता था: डिजाइन अपरिपक्व थे, तकनीकी विनिर्देशों के उल्लंघन में कई घटकों का उपयोग किया गया था, सामान्य उतार-चढ़ाव के कारण, निरंतर समायोजन की आवश्यकता थी, मामूली मरम्मत, कार्य क्षेत्र छोटा था। मैं पोर्टल मिलिंग मशीन और 3 डी प्रिंटर के डिजाइन के साथ हेजहोग को पार करके आंतरिक विरोधाभासों की समस्या को हल करने का निर्णय लेता हूं।

एक 3D राक्षस के कंकाल को एक साथ डिजाइन और मुड़ दिया गया था:



इसमें चालीस-मिलीमीटर एल्यूमीनियम संरचनात्मक प्रोफाइल शामिल हैं जो 45x45 मोटे कोनों और एम 8 बोल्ट से जुड़े हैं। इस डिजाइन में 60x40x40 सेमी के आयाम हैं और प्रिंटर के सामान्य संचालन के दौरान बिल्कुल अस्थिर है। काम करने वाले मंच का आकार 45x22 सेमी था, वस्तु की अधिकतम ऊंचाई 28 सेमी।

Z अक्ष का निर्माण दो लंबवत व्यवस्थित बीस मिलीमीटर रैखिक टायरों द्वारा किया जाता है जिसमें सटीक गाड़ियाँ होती हैं। गाड़ियां कोणीय संपर्क बीयरिंगों पर लगाए गए सटीक ट्रेपोजॉइडल शिकंजा द्वारा संचालित होती हैं। प्रत्येक पेंच 3: 1 बेल्ट ड्राइव के माध्यम से स्टेपर मोटर द्वारा संचालित होता है। शिकंजा के ऊपरी सिरों को घुमाया जाता है और सुई की झाड़ियों में डाला जाता है ताकि आस्तीन में पेंच का अक्षीय विस्थापन थर्मल विस्तार के दौरान इसे जाम होने से बचाता है। मैंने शिकंजे के लिए एक बहुलक अखरोट का उपयोग किया: कोई उच्च गति / भार नहीं हैं, और एक बहुलक अखरोट चिकनाई पर इतना मांग नहीं है और स्थापित करने के लिए बहुत आसान है। इस डिजाइन में, तालिका के ऊपर X अक्ष को ऊपर उठाकर मॉडल की ऊंचाई बढ़ाई जाती है, और Z अक्ष का उपयोग X अक्ष के लिए चल समर्थन के रूप में किया जाता है।





वीडियो काम:



यह अक्ष बिना किसी समस्या के काम करता है जब तक कि यह प्रिंटर भागों के लिए अलग नहीं हो जाता।
इस समाधान के नुकसान:

1. मूल्य। सटीक घटक महंगे हैं।
2. डिजाइन की जटिलता
3. खराब स्केलेबिलिटी।

जब मैंने दूसरा प्रिंटर बनाना शुरू किया, तो अनुभव और स्टिंगनेस ने प्रकृति से एहसान की उम्मीद न करते हुए, अपने तरीके से जाने की एक सहज इच्छा के साथ-साथ डिजाइन बनाने में भाग लिया।

तदनुसार, नया प्रिंटर न केवल सरल, तेज, अधिक बहुमुखी, विश्वसनीय और रखरखाव योग्य बनना था, बल्कि बहुत सस्ता भी था।

नए प्रिंटर के जेड अक्ष के लिए, यह एक स्क्रू ड्राइव नहीं था जिसे चुना गया था, लेकिन एक कार्गो क्रेन की चरखी के समान एक केबल संरचना। इसमें वास्तविक ड्राइव तंत्र होता है जिसमें एक बेल्ट रिडक्शन गियर और दो ब्लॉक होते हैं, जिस पर पूरा द्रव्यमान Z अक्ष पर होता है।

यहाँ प्रिंटर की एक पूरी तस्वीर है:



स्थानिक अभिविन्यास की स्थिरता के लिए, दो गोल दस-मिलीमीटर स्टील टायर जिम्मेदार हैं, जिसके लिए सिंटर कांस्य चाल से सादे बीयरिंग जोड़े।
निम्नलिखित दो वीडियो में, आप चरखी के डिजाइन पर विचार कर सकते हैं, कुछ भी जटिल नहीं है:





जेड अक्ष फ्रेम: सरल और हल्के निर्माण।



बिजली की गणना: ड्राइव ड्रम में 10 मिमी की त्रिज्या होती है। तदनुसार, 10 मिमी लीवर पर 0.3 एनएम (एक पारंपरिक नेमा 17 मोटर) का टॉर्क 30 N है। 2: 1 के गियर अनुपात के साथ एक बेल्ट गियर इस संख्या को दोगुना करता है।



इसके परिणामस्वरूप, यह चरखी जो अधिकतम विकसित हो सकती है, वह क्रमशः 60 न्यूटन है, तालिका के द्रव्यमान के साथ Z अक्ष का अधिकतम द्रव्यमान और वस्तु को आराम से 6 किलोग्राम से अधिक नहीं होना चाहिए।

अब हम Z अक्ष के त्वरण और ब्रेकिंग हानियों को निर्धारित करेंगे: 1 m / s necessary के त्वरण के साथ 1 किलो द्रव्यमान को तेज करने के लिए, 1 न्यूटन के बल को लागू करना आवश्यक है। वास्तव में, Z अक्ष के लिए 1 m / s² का त्वरण काफी पर्याप्त है, और प्रत्येक त्वरित किलोग्राम हमें लागू बल के 1 एन का खर्च करेगा।

डिजाइन में सबसे भारी तत्व गर्म मेज है, यह एक duralumin 350x350x3 मिमी की प्लेट है जिसका वजन 980 ग्राम होता है, जिसमें चिपके हुए तत्व होते हैं जिनका कुल वजन 150 ग्राम होता है।



बासोटेक्ट से थर्मल इन्सुलेशन सहित शेष संरचनात्मक तत्वों का वजन लगभग 900 ग्राम है।
संरचना का कुल वजन लगभग 2030 ग्राम है, जो गोल होने पर, होल्डिंग के लिए 21 एन और त्वरण के लिए 2.1 एन की आवश्यकता होगी। कुल, बड़े मूल्यों की ओर एक बार फिर से, 24 एन।

यदि हम Z अक्ष के द्रव्यमान में एक किलोग्राम मॉडल जोड़ते हैं, तो 34 N की आवश्यकता होती है, जो है
बस चरखी की रेटेड शक्ति के आधे से अधिक। ऐसा लगता है कि डिजाइन सत्ता में बेमानी है। लेकिन शैतान, हमेशा की तरह, विवरण में है। तथ्य यह है कि अधिकतम टोक़ प्राप्त करने के लिए, अधिकतम धाराओं को मोटर वाइंडिंग के माध्यम से प्रवाह करना चाहिए, जो अनिवार्य रूप से इसके ओवरहिटिंग और समय से पहले विफलता का कारण होगा।

इस कारण से, मैंने एक बड़े पावर मार्जिन की स्थिति के साथ डिजाइन तैयार किया, और प्रयोगात्मक रूप से मोटर चालू को न्यूनतम आवश्यक से थोड़ा अधिक स्थापित किया। मोटर को 50-60 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया गया था, जो तकनीकी विशिष्टताओं के अनुसार काफी स्वीकार्य है।

इस वीडियो में, चरखी आसानी से एक डेस्कटॉप के बिना Z अक्ष को टटोलती है, लेकिन दो फिलामेंट कॉइल्स का वजन 1300 ग्राम है:



तो, शक्ति का मुद्दा हल हो गया है। अब बात करते हैं सटीकता की। चरखी और मोटर के घटकों के मापदंडों को देखते हुए, सूक्ष्म चरण 1/16 के साथ 0.02 मिमी के वेतन वृद्धि में जेड अक्ष को स्थानांतरित करना संभव है। अब एक केबल की सिंगल-लेयर वाइंडिंग के साथ एक चरखी में सटीकता की समस्या पर विचार करें। मेरे डिजाइन में ड्राइव ड्रम की त्रिज्या क्रमशः 10 मिमी है, जब घुमावदार 62.8 मिमी होगा, तो परिधि। जेड अक्ष को 44 सेमी तक बढ़ाने के लिए, लगभग सात क्रांतियों की आवश्यकता होती है। 1 मिमी की मोटाई के साथ केबल का उपयोग करते समय, घुमावदार का अक्षीय विस्थापन 7 मिमी होगा। इस मामले में, ड्रम के साथ केबल के संपर्क के बिंदु से कम समर्थन ब्लॉक तक की दूरी में बदलाव।

आइए गणना करें कि सब कुछ कितना खराब है: ड्राइविंग ड्रम प्रिंटर के नीचे से बने वर्ग के विकर्णों में से एक के केंद्र में स्थित है। तदनुसार, ड्रम को निचले समर्थन ब्लॉकों में से प्रत्येक को 320 मिमी से हटा दिया जाता है। सरल गणनाओं का उपयोग करते हुए, यह पता चला है कि जब तालिका 440 मिमी स्थानांतरित हो जाती है, तो ड्राइव ज्यामिति 0.077 मिमी से बदल जाएगी।

उच्च गुणवत्ता वाले ट्रेपोज़ाइडल शिकंजा ऐसी दूरी पर 0.07 से 0.4 मिमी तक सटीकता प्रदान करते हैं। सीधे शब्दों में कहें, वे सटीकता में कोई महत्वपूर्ण लाभ प्रदान नहीं करते हैं। यदि किसी कारण से आपको मॉडल को 44 सेमी से अधिक की ऊंचाई के साथ प्रिंट करने की आवश्यकता है, तो आपको बस ड्राइव ड्रम के व्यास को बढ़ाने की जरूरत है (धुरी को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक क्रांतियों की छोटी संख्या बनाए रखने के लिए) और गियरबॉक्स का गियर अनुपात (मोटर पर रेटेड लोड बनाए रखने के लिए)। एक ही समय में, एक पेंच ड्राइव के साथ डिजाइन के विपरीत, तंत्र की लागत में काफी वृद्धि नहीं होती है।

परीक्षण वस्तुओं में से एक:



अंत में, मैं कह सकता हूं: हालांकि अनुभव कठिनाइयों और दूर की गई गलतियों का एक व्युत्पन्न है, कभी-कभी इसे प्राप्त करने की प्रक्रिया प्राप्त परिणामों की तुलना में अधिक खुशी देती है।

3D मॉडल नहीं होंगे, क्योंकि मैं उन्हें डिस्क पर नहीं ढूंढ सकता।

डब्ल्यूटीएफपीएल लाइसेंस के तहत प्रकाशित।

खैर, और पारंपरिक: मज़े करो!