У системі руху 3D-принтера вісь Z зазвичай не вимагає такої ж високої швидкості, як осі X і Y. Однак це має прямий вплив на стабільність машини, підйом ложа, консистенцію шару та -довгострокову продуктивність друку.
Якщо платформа для друку не рухається плавно, якщо велика нагріта платформа нахиляється під час підйому або якщо структура осі Z- недостатньо жорстка, це може вплинути на кінцеву якість друку.
Багато настільних 3D-принтерів DIY використовують ходовий гвинт T8 на осі Z. Це просте й економічно-вигідне рішення для невеликих принтерів із малим навантаженням і коротким ходом. Але коли принтер стає більшим, основа з нагріванням стає важчою або машина використовується для промислового друку чи гібридної обробки, стандартний ходовий гвинт T8 може почати показувати обмеження щодо жорсткості, ефективності, плавності та-тривалої стабільності.
У цих випадках кульковий гвинт стає більш практичним варіантом для системи підйому осі Z-. Це необхідне оновлення для кожного 3D-принтера, але воно може бути кращим вибором для систем осі Z-, які вимагають більшої вантажопідйомності, більш плавного вертикального руху, довшого ходу та спеціальної обробки торців.
У цьому посібнику пояснюється основна функція осей X, Y і Z у 3D-принтері, чому кулькові гвинти частіше розглядаються для осі Z, а не для осей X/Y, як вибрати між ходовим гвинтом і кульковим гвинтом і як вибрати правильний кульковий гвинт для осі Z 3D-принтера на основі діаметра, ходу, типу гайки, ходу та кінцевої обробки.
Що роблять осі X, Y і Z у 3D-принтері?
3D-принтер рухається в трьох основних напрямках: вісь X, вісь Y і вісь Z.
- Theвісь Xзазвичай стосується руху вліво-і-вправо. Він контролює положення друкуючої головки або сопла в горизонтальному напрямку.
- TheВісь Yзазвичай стосується руху спереду-і-назад. Залежно від конструкції принтера, він може переміщувати друкувальну голівку, станину або частину портальної системи.
- Theвісь Zвідноситься до вертикального руху. Він контролює рух-і-вниз друкувальної голівки, нагрітого ліжка, платформи або порталу.
Простіше кажучи, осі X і Y формують форму кожного друкованого шару, а вісь Z контролює висоту між шарами. Під час друку сопло рухається в площині X/Y для створення одного шару. Після завершення цього шару вісь Z переміщається на одну висоту шару, і починається наступний шар.
Ця відмінність також пояснює, чому три осі часто використовують різні структури руху. Осі X і Y зазвичай потребують швидкого, легкого та чутливого руху. Вісь Z зазвичай рухається повільніше, але вона повинна залишатися стабільною і може мати більшу вагу.
Через це осі X/Y і вісь Z часто проектуються з різними методами передачі.
Чому кулькові гвинти зазвичай не використовуються на осях X/Y
Кулькові гвинти можна використовувати на осях X і Y у деяких спеціальних машинах, але вони не є звичайним вибором для більшості 3D-принтерів FDM. У багатьох настільних і саморобних принтерах осі X/Y використовують ремені для руху разом із гладкими стрижнями, лінійними валами або лінійними направляючими для напряму.
Цей момент важливий: гладкі стрижні або лінійні напрямні забезпечують напрямок, тоді як ремені забезпечують фактичний рушійний рух. Стрижні або рейки утримують рухомі частини на прямій траєкторії. Двигун і ремінна система створюють рух.
Є кілька причин, чому кулькові гвинти зазвичай не є кращими для осей X/Y звичайних 3D-принтерів.
По-перше, осі X і Y вимагають високої швидкості та частого прискорення. Друкуюча голівка багато разів змінює напрямок протягом кожного шару. Полегшена система передачі допомагає машині реагувати швидше. Ремінна передача легша та більш придатна для такого багаторазового -швидкісного руху.
По-друге, довгий кульковий гвинт, що обертається з високою швидкістю, може бути обмежений критичною швидкістю, вібрацією та точністю встановлення. Якщо гвинт довгий і вісь рухається швидко, гвинт може створювати шум, вібрацію або небажані помилки руху, якщо вся конструкція не розроблена дуже ретельно.
По-третє, стрічки вже достатньо для багатьох програм друку FDM. Для настільних принтерів, принтерів DIY і багатьох дизайнів CoreXY ремені пропонують хороший баланс швидкості, вартості та гнучкості встановлення.
З цієї причини загальна структура багатьох 3D-принтерів така:
Осі X/Y: гладкі стрижні або лінійні напрямні для наведення та ремені для приводу руху.
Ось чому кулькові гвинти частіше обговорюються для осі Z, а не для осей X або Y у додатках 3D-принтерів.
Чому на осі Z часто використовуються ходові або кулькові гвинти
Вісь Z працює інакше, ніж осі X і Y. Зазвичай він не вимагає швидкого руху вперед--назад. Його основна робота полягає в тому, щоб переміщати станину, платформу, друкувальну голівку або портал вгору та вниз, зберігаючи стабільну висоту кожного шару.
У багатьох 3D-принтерах вісь Z підтримує платформу з підігрівом, друкарську платформу, балку осі X- або навіть всю конструкцію порталу. Швидкість руху зазвичай низька, але стабільність, вантажопідйомність і повторюваність вертикального руху важливі.
Ось чому вісь Z часто використовує таку структуру:
гладкі стрижні або лінійні напрямні для наведення, а також ходовий гвинт або кульковий гвинт для підйому.
Як ходові гвинти, так і кулькові гвинти перетворюють обертальний рух від двигуна в лінійний рух. Різниця полягає в тому, як взаємодіють гайка і гвинт. Ходовий гвинт працює переважно з тертям ковзання. Кульковий гвинт працює з контактом кочення через рециркуляційні кульки.
Для багатьох настільних 3D-принтерів вже достатньо ходового гвинта T8. Для більших принтерів, важчих станин, довшого ходу осі Z- або більш вимогливих механічних систем кулькова гвинтова пара може забезпечити кращу ефективність, більш плавний рух і кращу довгострокову-продуктивність.
Ось чому багато користувачів, які шукають кульковий гвинт для 3D-принтера, насправді зосереджуються на підйомній конструкції осі Z-.
Ходовий або кульковий гвинт: що краще для осі Z 3D-принтера?
Вибір між ходовим гвинтом і кульковим гвинтом не повинен ґрунтуватися лише на тому, який з них виглядає більш точним. Це має залежати від фактичної конструкції машини, навантаження, подорожі, вартості та вимог до стабільності.
Ходовий гвинт T8, також званий трапецієподібним ходовим гвинтом, є звичайним вибором для осей Z багатьох 3D-принтерів своїми руками. Він простий, доступний, легкий у встановленні та часто має кращу само-блокування. Для невеликих настільних принтерів ходовий гвинт зазвичай може забезпечити достатню продуктивність вертикального руху.
Кульково-гвинтова передача має більш високу ефективність передачі, нижче тертя та більш плавний рух. Він більше підходить для систем осі Z- з більшими навантаженнями, довшим ходом або вищими вимогами до стабільності.
Однак кульковий гвинт також коштує дорожче і потребує кращого вирівнювання, відповідних опорних вузлів, відповідної обробки кінців і регулярного змащення.
Нижче наведено простий посібник із вибору:
| Сценарій застосування | Більш підходящий варіант |
|---|---|
| Маленький 3D-принтер своїми руками | Ходовий гвинт T8 |
| Звичайний настільний FDM принтер | Ходовий гвинт |
| Низька-вартість і проста структура | Ходовий гвинт |
| Середнє або велике оновлення осі Z- | Ходовий гвинт або кульковий гвинт |
| Велика підйомна ліжко з підігрівом | Кульковий гвинт |
| Підйом важкої платформи або порталу | Кульковий гвинт |
| Промисловий 3D-принтер | Кульковий гвинт + лінійна напрямна |
| Гібридна машина з ЧПУ та 3D-принтером | Кульковий гвинт |
Кульковий гвинт не потрібен кожному 3D-принтеру. Для маленьких і легких настільних принтерів це може бути більш ніж необхідно. Але коли навантаження на вісь Z- стає важчим, хід стає довшим, платформа стає ширшою або машина наближається до промислового обладнання, переваги кулькової гвинтової передачі стають більш значущими.
Якщо коротко:
Ходовий гвинт підходить для-дорогих,-навантажуваних, настільних систем осі Z-. Кульково-гвинтова передача більше підходить для важких-навантажень, великого-формату, довгого-ходу або промислових систем осі Z-.
Як вибрати кульковий гвинт для осі Z 3D-принтера
Як тільки ви вирішите, що вісь Z потребує кулькової гвинтової перемикання, наступним питанням буде не просто «яка кулькова гвинтова пара найкраща?» Краще питання:який кульковий гвинт відповідає фактичній конструкції принтера?
Вибираючи кульковий гвинт для осі Z 3D-принтера, найважливішими факторами є діаметр, ход, тип гайки, загальна довжина, ефективний хід і кінцева обробка.
Виберіть діаметр на основі навантаження на вісь Z-
Діаметр кулькового гвинта впливає на жорсткість, вантажопідйомність і опір вигину. Більший діаметр зазвичай забезпечує кращу жорсткість, але це також збільшує вартість, вагу та вимоги до простору.
Для осі Z 3D-принтера не завжди краще вибрати найбільший гвинт. Діаметр повинен відповідати вазі ліжка, розміру платформи, жорсткості рами і довжині ходу.
Нижче наведено загальну довідку:
| Кульково-гвинтова модель | Відповідне застосування |
|---|---|
| 1004 / 1204 | Мала або середня вісь Z з меншим навантаженням |
| 1605 | Вісь Z 3D-принтера від середнього до великого, загальний стабільний варіант |
| 1610 | Структура осі Z- потребує швидшого вертикального переміщення |
| 2005 / 2010 | Велико{0}}формат, важке-навантаження або промислова вісь Z |
Для маленького саморобного принтера може бути достатньо кулькового гвинта 1204.
Для середнього або великого 3D-принтера кульковий гвинт 1605 часто є практичним і збалансованим варіантом.
Для важкого ліжка з підігрівом, широкої платформи або промислової машини можна розглянути розміри 2005, 2010 або більше.
Для багатьох середніх і великих систем осі Z-3D-принтерів кульковий гвинт 1605 є звичайним вибором, оскільки він забезпечує хороший баланс між жорсткістю, контролем, вартістю та доступністю встановлення.
Виберіть провідника на основі вимог до руху
Випередження означає, на яку відстань пересувається гайка, коли гвинт обертається на один повний оберт.
Наприклад:
- 1204 кулькова гвинта: діаметр 12 мм, крок 4 мм
- 1605: діаметр 16 мм, крок 5 мм
- ШВП 1610: діаметр 16 мм, крок 10 мм
- 2005 Гвинтова гвинта: діаметр 20 мм, крок 5 мм
Для осі Z 3D-принтера дуже висока швидкість зазвичай не є основною вимогою. Більш важливими є стабільність, керованість і узгодженість шару.
Менший вивід забезпечує точніший рух і вищу механічну роздільну здатність. Це краще для стабільного підйому та контрольованого вертикального руху. Більший хід забезпечує швидший рух, але це може вимагати більшого крутного моменту двигуна та більш ретельного контролю.
Для вибору осі Z- зазвичай практична така логіка:
- 4 мм або 5 мм: краще для стабільного підйому осі Z-
- 10 мм свинець: підходить для спеціальних конструкцій, які потребують більш швидкого вертикального переміщення
Велике{0}}навантаження осі Z: уникайте вибору великого випередження лише для швидкості
Для більшості застосувань 3D-принтерів із кульковим гвинтом осі Z такими моделями, як 1204, 1605 і 2005, легше керувати та вони краще підходять для низької-швидкості й стабільності руху осі Z.
Виберіть тип гайки залежно від монтажного простору
Гайка кулькового гвинта має відповідати монтажній конструкції принтера. У багатьох випадках проблема полягає не в самому гвинті, а в тому, чи можна правильно встановити гайку.
Для систем осі Z-3D-принтерів часто найпоширенішим вибором є фланцева гайка. Він має монтажні отвори, і його можна легше закріпити на підйомній пластині, кронштейні осі Z- або конструкції платформи.
Поширені види горіхів включають:
| Тип горіха | Відповідне використання |
|---|---|
| Фланцева гайка | Найпоширеніший, простий в монтажі |
| Гайка циліндрична | Компактна конструкція, потрібен спеціальний гайкотримач |
| Подвійна гайка | Менший люфт і більша жорсткість, придатні для промислового використання |
Для більшості звичайних 3D-принтерів подвійна гайка не потрібна. Подвійна гайка коштує дорожче і займає більше місця. Він більше підходить для високо-жорсткості, низького-люфту або промислових підйомних систем.
Для більшості конструкцій осі Z- найважливішими питаннями є: чи можна міцно закріпити гайку? Чи зручні монтажні отвори? Чи достатньо жорсткий гаекотримач?
Підтвердьте загальну довжину та ефективний хід
Вибираючи кульковий гвинт, мало сказати: «Мені потрібен гвинт 500 мм». Загальна довжина гвинта не збігається з придатним для використання ходом осі Z-.
Кульково-гвинтова ось Z-3D-принтера повинна враховувати:
- загальна довжина гвинта
- ефективний удар
- довжина різьби
- довжина гайки
- простір, зайнятий блоком підтримки
- простір, зайнятий муфтою
- верхнє і нижнє положення кріплення
- фактичний діапазон ходу платформи
Якщо ці розміри не підтверджено заздалегідь, гвинт може виглядати досить довгим, але після встановлення опорного блоку, муфти та гайки фактичний хід осі Z- може бути недостатнім.
Для широкоформатних-форматних або нестандартних 3D-принтерів краще спочатку підтвердити максимальний хід осі Z-з конструкції машини, а потім визначити загальну довжину гвинта та кінцеві розміри обробки.
Цей крок особливо важливий для індивідуальних проектів кулькових гвинтів осі Z-, оскільки багато 3D-принтерів використовують не просто гвинти стандартної довжини. Кульковий гвинт часто повинен відповідати рамі, положенню двигуна, опорному блоку та доступному простору для монтажу.
Підтвердьте кінцеву обробку для двигуна та опорних блоків
Торцева обробка — це одна з деталей, на яку найчастіше не звертають уваги при виборі кулькового гвинта для осі Z 3D-принтера. Він безпосередньо визначає, чи можна встановити кульковий гвинт у машину.
Оброблені кінці кулькової гвинтової передачі зазвичай повинні відповідати:
- кроковий двигун або серводвигун
- зчеплення
- блок підтримки
- підшипник
- стопорна гайка
- монтажна пластина
- Загальні деталі обробки кінців кулькової гвинти включають:
- ступінчаста обробка валу
- діаметр гнізда підшипника
- різьбовий кінець
- паз стопорного кільця
- шпонковий паз
- рівна поверхня
- фаска
- обробка на замовлення
Наприклад, діаметр вала двигуна, розмір отвору муфти, модель опорного вузла та внутрішній діаметр підшипника впливають на кінцеві розміри обробки. Навіть якщо діаметр гвинта та висновок правильні, кулькова гвинта все одно може не підходити до машини, якщо оброблені кінці не відповідають муфті двигуна, опорі підшипника або монтажній конструкції.
Перш ніж замовляти кульковий гвинт осі Z-, корисно підтвердити:
- діаметр вала двигуна
- розмір муфти
- тип опорного блоку
- фіксована-кінцева та підтримувана-кінцева структура
- креслення кінцевої обробки
- чи потрібен також гаекотримач або опорний блок
Для виробників обладнання або серійних покупців можливість кінцевої обробки дуже важлива. Шарико-гвинтова вісь AZ- не використовується окремо. Він повинен працювати разом із рамою машини, двигуном, опорним блоком, гаечнотримачем і системою лінійних напрямних.
Одинарні або подвійні кулькові гвинти осі Z?
Використовувати один чи два кулькові гвинти осі Z- залежить головним чином від ширини платформи, розподілу навантаження та стабільності конструкції.
Для маленького принтера може бути достатньо одного гвинта осі Z-, якщо платформа вузька, а навантаження невелике. Ця структура проста, дешевша та її легше контролювати.
Для широкої платформи, великої ліжка з підігрівом або важкої портальної конструкції кулькові гвинти з подвійною віссю Z можуть забезпечити кращу підтримку. Два гвинти можуть підтримувати обидві сторони рухомої конструкції та зменшувати нахил або нерівномірне навантаження.
Однак конструкція з подвійним Z — це не просто додавання ще одного гвинта. Ключове питання – синхронізація. Якщо два гвинти не рухаються разом, один бік платформи може стати вищим за інший, що може вплинути на якість друку.
Розробка подвійної осі Z- повинна враховувати:
- однакова модель кулькової гвинти з обох сторін
- однакова висота установки з обох сторін
- синхронне управління двигуном
- при необхідності підключення ременя ГРМ
- жорстка конструкція платформи
- лінійні напрямні для кращого наведення
Для 3D-принтерів із середнім, великим або-великим навантаженням частіше використовуються кулькові гвинти з подвійною буквою Z. Для невеликого саморобного принтера використання подвійних кулькових гвинтів лише для того, щоб структура виглядала більш вдосконаленою, як правило, непотрібна.
Висновок: правильна кулькова гвинтова вісь Z- підходить до машини
Осі X, Y і Z 3D-принтера мають різні вимоги до руху. Осі X і Y в основному відповідають за швидкий рух у площині, тому вони зазвичай використовують ремені для приводу руху та гладкі стрижні або лінійні напрямні для напряму. Вісь Z відповідає за вертикальний підйом і може знадобитися підтримувати станину, платформу або портал, тому часто використовується ходовий гвинт або кульковий гвинт.
Для звичайних 3D-принтерів DIY і настільних FDM-принтерів ходовий гвинт T8 є простим, доступним і достатнім для багатьох застосувань підйому осі Z-.
Для середніх і великих 3D-принтерів, важких станин з підігрівом, довго{1}}осей Z з довгим ходом, промислового друкарського обладнання або гібридних верстатів із ЧПК/3D-принтером кулькова гвинтова пара може забезпечити кращу навантажувальну здатність, більш плавний рух і більш стабільну-тривалу роботу.
Вибираючи кульковий гвинт для осі Z 3D-принтера, недостатньо порівнювати лише ціну або діаметр. Правий кульковий гвинт повинен відповідати фактичній конструкції машини.
Відповідна вісь Z-кульковий гвинтслід вибирати на основі:
- Навантаження на вісь Z-
- розмір принтера
- діаметр кулькового гвинта
- свинець кулькового гвинта
- тип кулькової гайки
- загальна довжина та ефективний хід
- обробка кінців кулькового гвинта
- шарико-гвинтова опора та муфта
- лінійна напрямна система
- конструкція з однією або подвійною віссю Z-
Для невеликого та легкого принтера DIY ходового гвинта вже може бути достатньо. Якщо вісь Z потребує перенесення важчої платформи, забезпечення більш плавного підйому або роботи в промисловій машині, кульковий гвинт стає більш підходящим варіантом.
Правий кульковий гвинт не завжди є найбільшим. Це той, який відповідає навантаженню принтера, ходу, простору для монтажу та вимогам до руху.
Схожі статті:
2. Що таке лінійні рейки для 3D-друку?
3. Чи справді лінійні напрямні для 3D-принтерів кращі за V-колеса чи системи стрижнів?
4. Лінійні рейки проти лінійних стрижнів: яка система руху краща для ЧПУ та 3D-принтерів?
Електронна пошта:export@dlybearing.com
