Jak wybrać śrubę kulową do osi Z drukarki 3D

W systemie ruchu drukarki 3D oś Z zwykle nie wymaga tak dużej prędkości jak osie X i Y. Ma to jednak bezpośredni wpływ na stabilność maszyny, podnoszenie stołu, konsystencję warstw i-długoterminową wydajność drukowania.

Jeśli stół drukujący nie porusza się płynnie, jeśli duża, podgrzewana platforma przechyla się podczas podnoszenia lub jeśli konstrukcja osi Z- nie jest wystarczająco sztywna, może to mieć wpływ na ostateczną jakość druku.

Wiele stacjonarnych drukarek 3D typu „zrób to sam” wykorzystuje śrubę pociągową T8 na osi Z. Jest to proste i ekonomiczne rozwiązanie-dla małych drukarek obsługujących niewielkie obciążenia i krótkich podróży. Kiedy jednak drukarka staje się większa, podgrzewany stół staje się cięższy lub maszyna jest używana do drukowania przemysłowego lub przetwarzania hybrydowego, standardowa śruba pociągowa T8 może zacząć wykazywać ograniczenia w zakresie sztywności, wydajności, płynności i-długoterminowej stabilności.

W takich przypadkach śruba kulowa staje się bardziej praktyczną opcją dla systemu podnoszenia osi Z-. Nie jest to konieczna aktualizacja dla każdej drukarki 3D, ale może być lepszym wyborem w przypadku systemów osi Z-, które wymagają większej nośności, płynniejszego ruchu w pionie, dłuższego przesuwu i niestandardowej obróbki końcowej.

W tym przewodniku wyjaśniono podstawowe funkcje osi X, Y i Z w drukarce 3D, dlaczego śruby kulowe są częściej brane pod uwagę w przypadku osi Z zamiast osi X/Y, jak wybrać pomiędzy śrubą pociągową a śrubą kulową oraz jak wybrać odpowiednią śrubę kulową osi Z drukarki 3D na podstawie średnicy, skoku, rodzaju nakrętki, skoku i obróbki końcowej.

Co robią osie X, Y i Z w drukarce 3D?

Drukarka 3D porusza się w trzech głównych kierunkach: osi X, osi Y i osi Z.

• TheOś Xzwykle odnosi się do ruchu w lewo-i-prawo. Kontroluje położenie głowicy drukującej lub dyszy w kierunku poziomym.
• TheOś Yzwykle odnosi się do ruchu do przodu-i-tyłu. W zależności od konstrukcji drukarki może poruszać głowicą drukującą, stołem lub częścią systemu bramowego.
• TheOś Zodnosi się do ruchu pionowego. Steruje ruchem-i-w górę głowicy drukującej, podgrzewanego stołu, platformy lub suwnicy.

Mówiąc prościej, osie X i Y tworzą kształt każdej drukowanej warstwy, podczas gdy oś Z kontroluje wysokość pomiędzy warstwami. Podczas drukowania dysza porusza się w płaszczyźnie X/Y tworząc jedną warstwę. Po ukończeniu tej warstwy oś Z przesuwa się o jedną wysokość warstwy i rozpoczyna się następna warstwa.

Ta różnica wyjaśnia również, dlaczego trzy osie często wykorzystują różne struktury ruchu. Osie X i Y zwykle wymagają szybkiego, lekkiego i czułego ruchu. Oś Z zwykle porusza się wolniej, ale musi pozostać stabilna i może wymagać przeniesienia większego ciężaru.

Z tego powodu osie X/Y i oś Z są często projektowane z różnymi metodami transmisji.

Dlaczego śruby kulowe nie są powszechnie stosowane w osiach X/Y

Śruby kulowe mogą być stosowane w osiach X i Y w niektórych specjalnych maszynach, ale nie są one powszechnym wyborem w przypadku większości drukarek 3D FDM. W wielu drukarkach stacjonarnych lub drukarkach do samodzielnego montażu osie X/Y wykorzystują paski do napędzania ruchu wraz z gładkimi prętami, wałami liniowymi lub liniowymi szynami prowadzącymi do prowadzenia.

Ten punkt jest ważny: gładkie pręty lub prowadnice liniowe zapewniają prowadzenie, a paski zapewniają rzeczywisty ruch napędowy. Pręty lub szyny utrzymują ruchome części na prostej drodze. Silnik i układ pasów tworzą ruch.

Istnieje kilka powodów, dla których śruby kulowe zwykle nie są preferowane w osiach X/Y popularnych drukarek 3D.

Po pierwsze, osie X i Y wymagają dużej prędkości i częstego przyspieszania. Głowica drukująca zmienia kierunek wielokrotnie podczas każdej warstwy. Lżejszy układ przeniesienia napędu pomaga maszynie szybciej reagować. Przekładnia pasowa jest lżejsza i bardziej odpowiednia do tego rodzaju powtarzalnych-ruchów z dużą prędkością.

Po drugie, długa śruba kulowa obracająca się z dużą prędkością może być ograniczona przez prędkość krytyczną, wibracje i dokładność montażu. Jeśli śruba jest długa, a oś porusza się szybko, śruba może generować hałas, wibracje lub niepożądane błędy ruchu, chyba że cała konstrukcja zostanie zaprojektowana bardzo ostrożnie.

Po trzecie, pasy są już wystarczające w wielu zastosowaniach drukowania FDM. W przypadku drukarek stacjonarnych, drukarek do samodzielnego montażu i wielu projektów CoreXY, pasy zapewniają dobrą równowagę pomiędzy szybkością, kosztami i elastycznością instalacji.

Z tego powodu powszechną strukturą w wielu drukarkach 3D jest:

Osie X/Y: gładkie pręty lub liniowe szyny prowadzące do prowadzenia oraz pasy do ruchu napędowego.

Z tego też powodu w zastosowaniach drukarek 3D częściej omawia się śruby kulowe w odniesieniu do osi Z, a nie osi X lub Y.

Dlaczego oś Z często wykorzystuje śruby pociągowe lub śruby kulowe

Oś Z działa inaczej niż osie X i Y. Zwykle nie jest konieczne szybkie przemieszczanie się-do tyłu i-do przodu. Jego głównym zadaniem jest przesuwanie stołu, platformy, głowicy drukującej lub suwnicy w górę i w dół, przy jednoczesnym utrzymaniu stabilnej wysokości każdej warstwy.

W wielu drukarkach 3D oś Z obsługuje podgrzewany stół, platformę drukującą, belkę osi X-, a nawet całą konstrukcję suwnicy. Prędkość ruchu jest zwykle niska, ale ważna jest stabilność, nośność i powtarzalny ruch w pionie.

Dlatego oś Z często wykorzystuje tego rodzaju konstrukcję:

gładkie pręty lub liniowe szyny prowadzące do prowadzenia oraz śruba pociągowa lub śruba kulowa do ruchu podnoszenia.

Zarówno śruby pociągowe, jak i śruby kulowe przekształcają ruch obrotowy z silnika na ruch liniowy. Różnica polega na sposobie interakcji nakrętki i śruby. Śruba pociągowa działa głównie z tarciem ślizgowym. Śruba kulowa współpracuje z kontaktem tocznym poprzez recyrkulujące kulki.

W przypadku wielu stacjonarnych drukarek 3D wystarczy już śruba pociągowa T8. W przypadku większych drukarek, cięższych łóżek, dłuższego przesuwu osi Z-lub bardziej wymagających systemów mechanicznych śruba kulowa może zapewnić lepszą wydajność, płynniejszy ruch i lepszą-długoterminową wydajność.

Właśnie dlatego wielu użytkowników poszukujących śruby kulowej do drukarki 3D tak naprawdę koncentruje się na konstrukcji podnoszącej osi Z-.

Śruba pociągowa czy śruba kulowa: co jest lepsze dla osi Z drukarki 3D?

Wybór pomiędzy śrubą pociągową a śrubą kulową nie powinien opierać się wyłącznie na tym, która z nich wygląda bardziej precyzyjnie. Powinno to zależeć od rzeczywistej konstrukcji maszyny, obciążenia, przesuwu, kosztów i wymagań dotyczących stabilności.

Śruba pociągowa T8, zwana także śrubą pociągową trapezową, jest częstym wyborem w przypadku wielu osi Z drukarek 3D DIY. Jest prosty, niedrogi, łatwy w instalacji i często charakteryzuje się lepszym-działaniem samoblokującym. W przypadku małych drukarek biurkowych śruba pociągowa zwykle zapewnia wystarczającą wydajność ruchu w pionie.

Śruba kulowa ma wyższą wydajność przekładni, mniejsze tarcie i płynniejszy ruch. Jest bardziej odpowiedni dla systemów osi Z-z większymi obciążeniami, dłuższym przesuwem lub większymi wymaganiami dotyczącymi stabilności.

Jednakże śruba kulowa jest również droższa i wymaga lepszego ustawienia, odpowiednich zespołów podporowych, odpowiedniej obróbki końcowej i regularnego smarowania.

Poniżej przedstawiono prosty przewodnik po wyborze:

Śruba kulowa nie jest wymagana w przypadku każdej drukarki 3D. W przypadku małych i lekkich drukarek biurkowych może to być więcej niż konieczne. Kiedy jednak obciążenie osi Z- staje się większe, przesuw staje się dłuższy, platforma staje się szersza lub maszyna znajduje się bliżej urządzeń przemysłowych, zalety śruby kulowej stają się bardziej znaczące.

Krótko mówiąc:

Śruba pociągowa nadaje się do tanich,-lekkich-obciążeń, stacjonarnych systemów osi Z-. Śruba kulowa jest bardziej odpowiednia do systemów-o dużym obciążeniu, o dużym-formacie, o długim-skoku lub przemysłowych systemach osi Z-.

Jak wybrać śrubę kulową do osi Z drukarki 3D

Kiedy już zdecydujesz, że oś Z potrzebuje śruby kulowej, następnym pytaniem nie będzie po prostu „która śruba kulowa jest najlepsza?” Lepsze pytanie brzmi:która śruba kulowa pasuje do rzeczywistej konstrukcji drukarki?

Przy wyborze śruby kulowej do osi Z drukarki 3D najważniejszymi czynnikami są średnica, skok, rodzaj nakrętki, długość całkowita, efektywny skok i obróbka końcowa.

Wybierz średnicę w oparciu o obciążenie osi Z-

Średnica śruby kulowej wpływa na sztywność, nośność i odporność na zginanie. Większa średnica zwykle zapewnia lepszą sztywność, ale zwiększa również koszty, wagę i wymagania przestrzenne.

W przypadku osi Z drukarki 3D nie zawsze lepiej jest wybrać największą śrubę. Średnica powinna odpowiadać ciężarowi łóżka, rozmiarowi platformy, sztywności ramy i długości przesuwu.

Ogólne odniesienie pokazano poniżej:

W przypadku małej drukarki typu „zrób to sam” śruba kulowa 1204 może już wystarczyć.
W przypadku średniej lub dużej drukarki 3D śruba kulowa 1605 jest często praktyczną i wyważoną opcją.
W przypadku ciężkiego podgrzewanego łóżka, szerokiej platformy lub maszyny przemysłowej można rozważyć rozmiary 2005, 2010 lub większe.

W przypadku wielu średnich i dużych systemów osi Z-drukarek 3D częstym wyborem jest śruba kulowa 1605, ponieważ zapewnia dobrą równowagę między sztywnością, kontrolą, kosztem i dostępnością instalacji.

Wybierz odprowadzenie w oparciu o wymagania dotyczące ruchu

Skok oznacza, jak daleko przesuwa się nakrętka, gdy śruba obraca się o jeden pełny obrót.

Na przykład:

• Śruba kulowa 1204: średnica 12 mm, skok 4 mm
• Śruba kulowa 1605: średnica 16 mm, skok 5 mm
• Śruba kulowa 1610: średnica 16 mm, skok 10 mm
• Śruba kulowa 2005: średnica 20 mm, skok 5 mm

W przypadku osi Z drukarki 3D bardzo duża prędkość zwykle nie jest głównym wymaganiem. Ważniejsza jest stabilność, sterowność i spójność warstw.

Mniejszy ołów zapewnia lepszy ruch i wyższą rozdzielczość mechaniczną. Lepiej jest dla stabilnego podnoszenia i kontrolowanego ruchu w pionie. Większy przewód umożliwia szybszy ruch, ale może wymagać większego momentu obrotowego silnika i dokładniejszej kontroli.

W przypadku wyboru osi Z-praktyczna jest zazwyczaj następująca logika:

• Przewód 4 mm lub 5 mm: lepszy do stabilnego podnoszenia w osi Z-
• Przewód 10 mm: odpowiedni do specjalnych konstrukcji wymagających szybszego ruchu w pionie

Oś Z-o dużych obciążeniach: unikaj wybierania dużego skoku tylko ze względu na prędkość

W przypadku większości zastosowań śrub kulowych osi Z w drukarkach 3D modele takie jak 1204, 1605 i 2005 są łatwiejsze do kontrolowania i lepiej dopasowane do stabilnego ruchu osi Z o niskiej-prędkości.

Wybierz typ nakrętki w oparciu o przestrzeń montażową

Nakrętka śruby kulowej musi pasować do konstrukcji montażowej drukarki. W wielu przypadkach problemem nie jest sama śruba, ale to, czy można prawidłowo zamontować nakrętkę.

W przypadku systemów osi Z-drukarek 3D często najczęstszym wyborem jest nakrętka kołnierzowa. Posiada otwory montażowe i można go łatwiej przymocować do płyty podnoszącej, wspornika osi Z- lub konstrukcji platformy.

Typowe typy nakrętek obejmują:

Większość zwykłych drukarek 3D nie potrzebuje podwójnej nakrętki. Podwójna nakrętka kosztuje więcej i zajmuje więcej miejsca. Jest bardziej odpowiedni do systemów podnoszenia-o dużej sztywności, z małym-luzem lub do przemysłowych systemów dźwigowych.

W przypadku większości projektów osi Z-najważniejsze pytania brzmią: Czy nakrętkę można mocno zamontować? Czy otwory montażowe są wygodne? Czy uchwyt nakrętki jest wystarczająco sztywny?

Potwierdź długość całkowitą i efektywny skok

Wybierając śrubę kulową, nie wystarczy powiedzieć: „Potrzebuję śruby 500 mm”. Całkowita długość śruby nie jest taka sama, jak użyteczny skok osi Z-.

Przy śrubie kulowej osi Z-drukarki 3D należy wziąć pod uwagę:

• całkowita długość śruby
• skuteczny udar
• długość gwintu
• długość nakrętki
• przestrzeń zajmowana przez jednostkę nośną
• przestrzeń zajmowana przez sprzęgło
• górne i dolne położenie montażowe
• rzeczywisty zasięg ruchu platformy

Jeśli te wymiary nie zostaną wcześniej potwierdzone, śruba może wyglądać na wystarczająco długą, ale po zamontowaniu wspornika, złącza i nakrętki rzeczywisty przesuw osi Z- może być niewystarczający.

W przypadku wielkoformatowych-lub niestandardowych drukarek 3D lepiej jest najpierw potwierdzić maksymalny przesuw osi Z-od konstrukcji maszyny, a następnie określić całkowitą długość śruby i wymiary obróbki końcowej.

Ten krok jest szczególnie ważny w przypadku niestandardowych projektów śrub kulowych osi Z-, ponieważ wiele drukarek 3D nie używa po prostu śrub o standardowych długościach. Śruba kulowa często musi być dopasowana do ramy, położenia silnika, jednostki nośnej i dostępnej przestrzeni montażowej.

Potwierdź obróbkę końcową silników i jednostek pomocniczych

Obróbka końcowa to jeden z najczęściej przeoczanych szczegółów przy wyborze śruby kulowej do osi Z drukarki 3D. Określa bezpośrednio, czy śrubę kulową można zainstalować w maszynie.

Obrobione maszynowo końce śruby kulowej zwykle muszą pasować do:

• silnik krokowy lub serwomotor
• sprzęganie
• jednostka wsparcia
• łożysko
• nakrętka zabezpieczająca
• płyta montażowa
• Typowe szczegóły obróbki końcówek śrub kulowych obejmują:
• stopniowana obróbka wału
• średnica gniazda łożyska
• gwintowany koniec
• rowek pierścienia ustalającego
• wpust
• płaska powierzchnia
• ścięcie
• obróbka na niestandardową długość

Na przykład średnica wału silnika, rozmiar otworu sprzęgła, model zespołu podporowego i wewnętrzna średnica łożyska wpływają na wymiary obróbki końcowej. Nawet jeśli średnica śruby i skok są prawidłowe, śruba kulowa może nadal nie pasować do maszyny, jeśli obrobione końcówki nie pasują do sprzęgła silnika, wspornika łożyska lub konstrukcji montażowej.

Przed zamówieniem śruby kulowej osi Z- warto sprawdzić:

• średnica wału silnika
• rozmiar sprzęgła
• typ jednostki wsparcia
• stała-końcowa i obsługiwana-struktura końcowa
• rysunek obróbki końcowej
• czy potrzebny jest również uchwyt nakrętkowy lub wspornik

Dla producentów sprzętu lub odbiorców seryjnych możliwość obróbki końcowej jest bardzo ważna. Śruba kulowa osi AZ- nie jest używana samodzielnie. Musi współpracować z ramą maszyny, silnikiem, zespołem nośnym, uchwytem nakrętki i systemem prowadnicy liniowej.

Śruby kulowe z pojedynczą czy podwójną osią Z?

To, czy zastosować jedną, czy dwie śruby kulowe osi Z-, zależy głównie od szerokości platformy, rozkładu obciążenia i stabilności konstrukcyjnej.

W przypadku małej drukarki pojedyncza śruba w osi Z- może wystarczyć, jeśli platforma jest wąska, a ładunek niewielki. Struktura ta jest prosta, tańsza i łatwiejsza do kontrolowania.

W przypadku szerokiej platformy, dużego podgrzewanego łóżka lub ciężkiej konstrukcji suwnicy lepsze podparcie mogą zapewnić śruby kulowe z podwójną osią Z. Dwie śruby mogą podeprzeć obie strony ruchomej konstrukcji i zmniejszyć przechylenie lub nierówne obciążenie.

Jednak konstrukcja Dual Z nie polega po prostu na dodaniu jeszcze jednej śruby. Kluczową kwestią jest synchronizacja. Jeśli dwie śruby nie poruszają się razem, jedna strona platformy może stać się wyższa od drugiej, co może mieć wpływ na jakość druku.

Projekt z podwójną osią-Z powinien uwzględniać:

• ten sam model śruby kulowej po obu stronach
• ta sama wysokość montażu po obu stronach
• zsynchronizowane sterowanie silnikiem
• podłączenie paska rozrządu w razie potrzeby
• sztywna konstrukcja platformy
• liniowe szyny prowadzące dla lepszego prowadzenia

W przypadku drukarek 3D o średnim, dużym lub dużym obciążeniu-częściej stosowane są podwójne śruby kulowe Z. W przypadku małej drukarki typu „zrób to sam” używanie podwójnych śrub kulowych wyłącznie w celu nadania konstrukcji wyglądu bardziej zaawansowanego jest zwykle niepotrzebne.

Wniosek: właściwa śruba kulowa-osi Z to ta, która pasuje do maszyny

Osie X, Y i Z drukarki 3D mają różne wymagania dotyczące ruchu. Osie X i Y odpowiadają głównie za szybki ruch planarny, dlatego powszechnie do napędzania ruchu wykorzystywane są pasy, a do prowadzenia gładkie pręty lub prowadnice liniowe. Oś Z jest odpowiedzialna za podnoszenie w pionie i może wymagać podparcia łóżka, platformy lub suwnicy, dlatego często wykorzystuje śrubę pociągową lub śrubę kulową.

W przypadku zwykłych drukarek 3D do samodzielnego montażu i stacjonarnych drukarek FDM śruba pociągowa T8 jest prosta, niedroga i wystarczająca do wielu zastosowań związanych z podnoszeniem osi Z-.

W przypadku średnich i dużych drukarek 3D, ciężkich, podgrzewanych łóżek, osi Z o długim-skoku, przemysłowego sprzętu drukarskiego lub maszyn hybrydowych CNC/drukarek 3D, śruba kulowa może zapewnić lepszą nośność, płynniejszy ruch i bardziej stabilną-pracę długoterminową.

Wybierając śrubę kulową do osi Z drukarki 3D, nie wystarczy porównać tylko cenę czy średnicę. Właściwa śruba kulowa powinna pasować do rzeczywistej konstrukcji maszyny.

Odpowiednia oś Z-śruba kulowanależy dobierać na podstawie:

• Obciążenie osi Z-
• rozmiar drukarki
• średnica śruby kulowej
• pociąg śruby kulowej
• typ nakrętki kulkowej
• długość całkowita i efektywny skok
• obróbka końcówek śrub kulowych
• zespół wspornika śruby kulowej i sprzęgło
• liniowy system prowadnic
• konstrukcja z pojedynczą lub podwójną osią-Z

W przypadku małej i lekkiej drukarki DIY śruba pociągowa może już wystarczyć. Jeśli oś Z musi unieść cięższą platformę, zapewnić płynniejsze podnoszenie lub pracować na maszynie przemysłowej, bardziej odpowiednią opcją staje się śruba kulowa.

Właściwa śruba kulowa nie zawsze jest największa. Jest to taki, który odpowiada obciążeniu drukarki, skokowi, przestrzeni montażowej i wymaganiom ruchu.

Skontaktuj się teraz

Powiązane artykuły:

1. Poradnik dotyczący drukarki 3D ze śrubą kulową: Kiedy należy używać śrub kulowych w drukarce 3D?

2. Czym są szyny liniowe do druku 3D?

3. Czy prowadnice liniowe są naprawdę lepsze niż-koła V lub systemy prętów do drukarek 3D?

4. Szyny liniowe a pręty liniowe: który system ruchu jest lepszy dla drukarek CNC i 3D?

E-mail:export@dlybearing.com

←Powrót do bloga