Егер сіз 3D баспаны жарықтың астында тексеріп, тік қабырғаларда тұрақты жолақ үлгісін байқаған болсаңыз — жолақтар бір-бірінен дәл бір қадам қашықтықта орналасқан — сіз радиалды тербелісті Z осінің қозғалысына беретін жетек бұрандасының тураланбауының тікелей нәтижесін көрген боларсыз. Бұл артефакт, әртүрлі Z-жолақ, Z-тербеліс немесе VFA (тік ұсақ артефактілер) деп аталады, Cartesian және CoreXY 3D принтерлерінде басып шығару сапасының ең көп таралған мәселелерінің бірі болып табылады және оны дұрыс байланыстыру арқылы толығымен болдырмауға болады.
The Олдхэм муфтасы — тұтынушылық 3D басып шығару қауымдастықтарында сирек талқыланатын, бірақ дәл қозғалыс инженериясында жақсы түсінілетін компонент — бұрандамен басқарылатын Z осьтері үшін техникалық тұрғыдан дұрыс шешім. Бұл мақалада Z-тербеліс неліктен пайда болатыны, Олдхэм муфтасы оны қалай жоятыны және танымал принтер платформалары үшін дұрыс муфтаны қалай таңдау және орнату керектігі түсіндіріледі.
Неліктен Z-діріл пайда болады: негізгі себебі
Көптеген үстел үсті 3D принтерлерінде Z осі тікелей немесе қатты муфта арқылы сатылы қозғалтқыштарға қосылған бір немесе екі жетекші бұрандамен басқарылады. Жетек бұранда X-тәрізді порталға немесе баспа кареткасына орнатылған жезден немесе кері соққыға қарсы гайкадан өтеді, бұл айналмалы қозғалысты тік қозғалысқа айналдырады.
Мәселе туралаудан басталады. Қозғалтқыш білігімен толық коаксиалды емес жетекші бұранда айналған кезде аздап орбиталық жолды қадағалайды. Бұл орбиталық қозғалыс — бұранданың жоғарғы ұшы шынайы осьтің айналасында айналады — жетекші бұранда гайкасын әрбір айналыммен бүйірге итереді және тартады. Гантри мен сызықтық рельстермен шектелген гайка бүйірге қозғала алмайды, сондықтан ол тербелмелі бұранданың бойымен жоғары және төмен қозғалған кезде мерзімді тік орналасу қателігін тудырады. Бір толық бұранда айналымы басылған бетте дәл бір жолақ жасайды.
Бұл тербелісті тудыратын туралаудың бұзылуын тек механикалық туралау арқылы толығымен жою мүмкін емес дерлік. Жетекші бұранданың өзінде түзулікке төзімділік аз болуы мүмкін. Қозғалтқышты бекіту тақтасында аздап бұрыштық қателік болуы мүмкін. Муфта эксцентриситет тудыруы мүмкін. Ал термиялық циклден және принтер рамасының механикалық шөгуінен кейін кез келген бастапқы туралау ауытқиды. Бұл туралаудың бұзылуын бұрандаға беретін муфта әрқашан белгілі бір дәрежеде Z-тербеліс тудырады; ығысуды сіңіретін муфта оны толығымен болдырмайды.
Неліктен икемді муфталар мәселені ішінара шешеді және ішінара нашарлатады
Көптеген 3D принтерлер екі муфта түрінің бірімен жеткізіледі: қатты алюминий муфтасы немесе икемді спиральды кесілген муфтасы (кейде спиральды немесе арқалық муфта деп аталады). Екеуінің де оңтайлы шешім емес екенін түсіну Олдхэм муфтасының осы нақты қолданыс үшін неге жақсырақ екенін түсіндіруге көмектеседі.
Қатты муфталар қозғалтқыш білігінің кез келген тураланбауын тікелей жетекші бұрандаға жібереді, бұл максималды Z-тәрізді тербеліс тудырады. Егер білік туралануы мінсіз болмаса, олар бұл қолданба үшін ең нашар таңдау болып табылады - іс жүзінде бұл ешқашан болмайды.
Икемді спираль тәрізді кесілген муфталар Қатты муфталарды бұрыштық және көлденең сәйкестікті қамтамасыз ету арқылы жақсартуға болады, бұл жетекші бұрандаға берілетін тербелісті азайтады. Дегенмен, олар мұны серпімді деформация арқылы жасайды - олар бұралу серіппесі сияқты әрекет етеді. Бұл сәйкестіктің екі теріс салдары бар: біріншіден, серіппе тәрізді қалпына келтіру күші тураланбауға қарсы кері итеріліп, әрбір айналыммен қозғалтқыш мойынтірегіне және жетекші бұранда ұшының мойынтірегіне радиалды күш береді; екіншіден, жүктеме астындағы бұралу орамасы қозғалтқыш сатысы мен бұранданың айналуы арасында шағын, бірақ өлшенетін фазалық кідіріс тудырады, бұл әртүрлі экструзиялық жүктемелер кезінде қабаттан қабатқа сәйкессіздік ретінде көрінуі мүмкін.
Олдхэм муфтасы сырғанайтын диск механизмі арқылы бүйірлік ығысуды сіңіреді — серіппені қалпына келтіру күшінсіз, бұралу сәйкестігінсіз және фазалық кідіріссіз. Қозғалтқыш пен жетекші бұранда дәл синхронды түрде айналады, ал олардың осьтері арасындағы ығысу толығымен муфтаның ішінде орналасқан.
Олдхэм муфтасы Z-тербелісті қалай жояды
Олдхэм муфтасы қадамдық қозғалтқыш білігін жетекші бұрандаға қосқан кезде, орталық диск екі білік осі арасындағы кез келген бүйірлік ығысуды үздіксіз сіңіру үшін хаб ұяшықтарының ішінде сырғып кетеді. Жетекші бұранда әрбір бұрыштық позицияда дәл дұрыс айналу жылдамдығымен қозғалады — орбиталық қозғалыс жоқ, жетекші бұранда гайкасында периодты бүйірлік күш жоқ, басылған бетте Z-тәрізді тербеліс жоқ.
Маңыздысы, Олдхэм муфтасы қозғалтқыш мойынтірегіне нөлдік радиалды күш және жетекші бұрандаға нөлдік көлденең күш түсіреді. Қозғалтқыш мойынтірегі тек өзі арналған күштерді ғана көтереді. Жетек бұранда түзу жүреді. Баспа бетінде қозғалтқыш пен бұранда осьтері арасындағы көлденең ығысу қаншалықты маңызды болса да - муфтаның номиналды тураланбау қабілетіне дейін - жолақтар көрінбейді.
Жалпы 3D принтер архитектураларына қолдану
Декарттық принтерлер (Prusa i3 стиліндегі, төсек-салғыш): Бұл принтерлер әдетте NEMA 17 сатылы қозғалтқыштарымен 5 мм шығыс біліктерімен басқарылатын бір немесе екі T8 бұрандасын (диаметрі 8 мм, қадамы 2 мм) пайдаланады. Олдхэм муфтасы қозғалтқыш пен жетек бұрауыш қосылысындағы стандартты икемді муфтаны ауыстырады. Негізгі сипаттамалары - басылған немесе мөрленген қозғалтқыш бекіткіштеріндегі әдеттегі туралау төзімділіктерін жабу үшін кемінде 0,5 мм көлденең ығысу сыйымдылығымен 5 мм жетек тесігі (қозғалтқыш білігі) және 8 мм жетек тесігі (жетек бұрауыш).
CoreXY принтерлері (Voron, RatRig, BambuLab стилінде): CoreXY архитектуралары әдетте Z осін механикалық түрде немесе электрондық Z-тегістеу (төрт гантрилік тегістеу немесе осыған ұқсас) бар тәуелсіз қадамдық қозғалтқыштар арқылы синхрондалған екі-төрт жетекші бұрандамен басқарады. Бұл жүйелерде әрбір жетекші бұранда-қозғалтқыш қосылысы декарттық принтер сияқты себептермен Олдхэм муфтасынан пайда көреді, сонымен қатар тәуелсіз Z қозғалтқыштары төрт қозғалтқышты орнату позициялары арасындағы кез келген дифференциалды туралау қателіктерін ескеру үшін муфтаны қажет етеді.
Дельта принтерлері: Дельта архитектуралары бастапқы қозғалыс үшін жетекші бұрандаларды пайдаланбайды — олар тік сызықты рельстерде уақыт белдіктерін пайдаланады. Олдхэм муфталары әдетте дельта принтерінің бастапқы қозғалыс жүйесінде қолданылмайды. Дегенмен, егер дельта принтер жетекші бұрандамен басқарылатын құрастыру тақтасын пайдаланса (кейбіреулері қабатты автоматты түрде тегістеу үшін қолданылады), сол Z-тербеліс ескерулері қолданылады.
Шайырлы принтерлер (MSLA/DLP): Шайыр принтерінің Z осі құрастыру платформасын бұрандалы жетек арқылы көтереді және төмендетеді, баспа қабатының ажыратымдылығы әдетте 10-нан 50 микронға дейін болады. Бұл ажыратымдылықта Z-тербелісі тек косметикалық тұрғыдан жағымсыз емес - ол қабаттар арасындағы деламинацияға немесе басып шығарудың толық сәтсіздігіне әкелуі мүмкін. Осы себепті Олдхэм муфталары жоғары деңгейлі MSLA принтерлерінде барған сайын көбірек анықталады.
Принтеріңізге арналған дұрыс Олдхэм муфтасын таңдау
| Принтер түрі | Қозғалтқыш білігі | Қорғасын бұранда | Ұсынылған муфтаның OD |
|---|---|---|---|
| Prusa i3 / клондары (T8) | 5 мм | 8 мм | 20–25 мм |
| Voron 2.4 / Trident (T8) | 5 мм | 8 мм | 20–25 мм |
| RatRig V-Core (T8) | 5 мм | 8 мм | 20–25 мм |
| Үлкен формат (T10/T12) | 5–6,35 мм | 10–12 мм | 28–32 мм |
| Шайыр MSLA (T8) | 5 мм | 8 мм | 20 мм |
3D принтер қолданбалары үшін, муфта дизайны мүмкіндік беретін жерде бекіткіш бұрандалардың орнына қысқыш тәрізді хабтарды таңдаңыз. Бекіткіш бұрандалар уақыт өте келе жетекші бұранданың бетін ойып, техникалық қызмет көрсету үшін бұранданы алуды қиындатады және олар қысқыш күшін аз қамтамасыз етеді. 3D принтерді пайдалануға арналған коммерциялық Олдхэм муфталарының көпшілігі 5 мм және 8 мм конфигурацияларындағы қысқыш тесіктерімен қолжетімді.
3D принтерлерді орнату бойынша кеңестер
Жетекші бұранда жағындағы көпіршікті шамадан тыс тартпаңыз. 3D принтерлерге арналған бұрандалар әдетте жұмсақ беті бар тот баспайтын болаттан жасалған. Орнатылған бұранда хабымен тым агрессивті қысу бұранда бетін деформациялауы немесе эксцентриситет тудыруы мүмкін. Тайғанақтан қорғайтын минималды қысу моментін пайдаланыңыз — Z осі жетегін беретін момент өте төмен (әдетте 0,1 Нм-ден аз), сондықтан қысу күші өте аз қажет.
Бұранданың осьтік бағытта қалқып кетуіне мүмкіндік беріңіз. Көптеген 3D принтерлердегі жетекші бұранда қозғалтқыштың ұшында осьтік түрде шектелмеген — ол жоғарғы жағында жетекші бұранда гайкасымен, ал төменгі жағында тек өз салмағымен шектеледі. Олдхэм муфтасының жетекші бұранданы қозғалтқыш мойынтірегіне осьтік түрде қыспайтынына көз жеткізіңіз. Орнату нұсқауларында сипатталғандай, диск пен хаб беттері арасында кішкене осьтік саңылау қалдырыңыз.
Қозғалтқышты бұрандаға туралауға тырыспаңыз. Міне, негізгі түсінік: қатты немесе спиральды муфталардан айырмашылығы, қозғалтқышты жетекші бұранда осіне дәл туралауға уақыт жұмсаудың қажеті жоқ. Олдхэм муфтасы ығысуды сіңіреді. Қозғалтқышты пластинасына орнатып, муфтаны салыңыз, сонда туралаудың бұзылуы автоматты түрде өңделеді. Олдхэм муфтасы пайдаланылған кезде қозғалтқышты басқаруға бірнеше сағат жұмсау артық күш жұмсау болып табылады.
Қандай жақсарту күтілуде
Z-осьті жетектерде икемді спиральды муфталардан Олдхэм муфталарына жаңартатын пайдаланушылар келесі жақсартулар туралы үнемі хабарлайды:
- Басылған қабырғалардағы Z-жолақты артефактілерді жою немесе күрт азайту
- Баспаның толық биіктігі бойынша біркелкі қабат сызықтары
- Қозғалтқыш тогының және микроқадам параметрлерінің ауытқуларына сезімталдықтың төмендеуі
- Басып шығаруды тегістеу кезінде қолданылатын баяу түсіру жылдамдықтарында, әсіресе, Z осінің тыныш жұмысы
- Микробағдарламада (Marlin, Klipper) Z-тербеліс компенсациясы плагиндеріне деген қажеттілікті жою
Жақсарту тегіс тік қабырғалары бар биік баспаларда — вазаларда, цилиндрлерде және сәулеттік модельдерде — айқын көрінеді, мұнда жолақ үлгілері ең оңай көрінеді. Текстуралы немесе ұсақ бөлшектері бар беттерде жақсарту нақты, бірақ бірден байқалмайды.
Қорытынды
Олдхэм муфтасы 3D принтердің Z-осьті жетектеріне арналған инженерлік тұрғыдан дұрыс шешім болып табылады. Ол қозғалтқыш пен бұранда арасындағы көлденең туралануды серіппелі күшсіз, бұралу сәйкестігінсіз және дәл механикалық туралауды қажет етпей сіңіру арқылы Z-тербелісін оның көзіндегі жояды. Бетінің сапасы маңызды кез келген принтер үшін, әсіресе микрон деңгейіндегі қабат ажыратымдылығында жұмыс істейтін шайырлы принтерлер үшін, бұл қолжетімді ең тиімді жеке аппараттық жаңартулардың бірі.
Біздің шолуымыз 3D принтер қолданбаларына арналған Олдхэм муфта сериясы 5 мм және 8 мм тесік конфигурацияларымен немесе бізбен хабарласыңы принтер платформаңыз бойынша нұсқаулық алу үшін.
