Еще один принтер. Часть 2. Корректировки конструкции, ось Z.

serq
Идет загрузка
Загрузка
25.05.2020
2847
41
печатает на Prusa i3 Steel - DIY
RepRap

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

9

Спасибо всем за комментарии с советами, замечаниями и мнениями, они очень помогают, потому что сам не всегда знаешь, в какую сторону нужно думать/искать и где какие грабли ждут. Большинство комментариев было на две темы: почему профиль 60х60 и почему кинематика ультимейкера. Размер профиля в итоге я решил поменять, а кинематику оставлю изначальную, об этом подробнее напишу ниже.

Переход на профиль 40х40

После первой части я многое поменял в проекте и полностью его перерисовал, решил использовать профиль 40х40, что повлекло за собой изменения почти во всем. Основные причины перехода:

  • По одному из советов в комментариях, я обратил внимание на вес подвижных частей. До этого я не придавал значения весу рельсовых кареток, а зря. Вес каретки MGN12H равен 54 грамма, а каретки MGN7C всего 10. Применение 7 мм направляющих вместо 12 мм позволит уменьшить вес подвижных частей на 88 г для каждой оси, а это уже будет иметь значение. При этом, используемая кинематика не предъявляет повышенных требований к линейным направляющим, изгибные моменты минимальны, а значит уменьшение размеров направляющих не должно сказаться на качестве печати. Как это связано с применяемым профилем? Установить рельс шириной 7 мм в паз шириной 8 мм будет весьма проблематично. Городить проставки или переходники очень не хочется.
  • Поняв, что профиль 60х60 уже не будет таким удобным в применении, я начал искать торцевые соединители для профиля 40х40. У одного из производителей конструкционного профиля они нашлись, я подсмотрел какие винты в нем используются, это ISO7380 M6. Этот тип винтов имеет низкую головку и помещается в профиле с пазом 6 мм. К нему даже не обязательно покупать специальную прямоугольную шайбу, можно обойтись обычной круглой.
  • Поскольку с переходом на 7 мм направляющие размер каретки уменьшился, стало возможным реализовать двойной контур корпуса на профиле 40х40.

Зачем двойной контур корпуса принтера и почему именно двойной конструкционный профиль? Для реализации термокамеры и вынесения из нее всей электроники, двигателей и, по возможности, механики. Внешний контур для защиты от пыли, потому что чистить мелкие детали принтера очень неудобно, а держать принтер в пыли не хорошо. Также двойной контур позволит сделать вытяжку из принтера без создания сквозняков в области печати, если эту вытяжку разместить между двух контуров, она же будет охлаждать механику. Реализовать двойной контур на одинарном конструкционном профиле можно только соорудив корпус в корпусе, то же самое относится и к листовым материалам, только с ними будет больше слесарных работ и меньше возможностей изменения конструкции. Мне показалось, что намного проще всё это собрать на двойном профиле.

Что получилось, общий вид:

Почему именно кинематика ультимейкера

Это опасная тема для обсуждения, поскольку она схожа с религиозными взглядами, каждый верит, что кинематика его принтера самая лучшая :)

Я вот не доверяю ремням в принтере, это самый не жесткий элемент в его механике, он растягивается, он болтается, он изнашивается. Отказаться от них полностью можно, но совсем в других габаритах и с другим бюджетом. Так что в домашнем принтере надо максимально минимизировать его недостатки и наслаждаться печатью.

Вторая большая беда с которой все без исключения так или иначе сталкивались - это люфт. Борьба с ним часто увеличивает потери в опорах, увеличивает нагрузку на двигатели и уменьшает ресурс деталей. Каждый тип опор имеет свои особенности, а различные кинематики по-разному их нагружают.

Итак, основные причины использования мною кинематики ультика:

  • Независимость двух осей. При движении одной оси, на другую ось не воздействуют никакие лишние силы. Это всё к вопросу о жесткости ремней. Если ось приводится в движение ремнем, и при движении одной оси, другая ось воспринимает усилия, то ремни второй оси получат дополнительные растягивающие силы. Дополнительная сила растянет ремень и одна ось изменит координату другой. Скажется ли это на качестве печати? Не факт, зависит от скорости печати, массы подвижных частей и очень многого другого.
  • Отсутствие скручивающих усилий на линейных направляющих. На линейные направляющие оказываются воздействия в основном вдоль направления движения и поперек, изгибающие моменты минимальны, что должно хорошо сказываться на ресурсе опор и на влиянии люфта в опорах на качество печати.
  • Отсутствие ремней в горячей зоне принтера. И без того слабое звено не подвергается дополнительным пагубным воздействиям температуры.
  • Минимальная длина ремней.
  • Неподвижность стола считаю обязательным условием для печати с подогревом, наигрался я с прюшей и её отлипающими и трескающимися печатями.
  • Меня не пугает усложненная механика ультика, я не гонюсь за простотой и легкостью в сборке и настройке конструкции. (Скорее даже наоборот, сложность конструкции увеличивает интерес по ее сборке :) )

Любую кинематику можно заставить печатать с высоким качеством и на высокой скорости, вопрос лишь в том, какими силами и с какими затратами. В моем случае, наиболее подходящей мне показалась кинематика ультика.

Переделанные под профиль 40х40 оси X и Y:

Решил оставить балку 10х10 мм, посчитал ее прогиб, получил 0,01 - 0,02 мм. Это само по себе не так плохо, а с учетом того, что их две и на них будут рельсы, которые тоже имеют жесткость, я думаю, этого достаточно.

Прошу обратить внимание на каретки с натяжителем ремня:

Два зажима ремня, один на каретке, другой прижимается винтом к первому, реализуя натяжитель. У подвижной части есть направляющая, которая не даст вращаться ремню. Кто-нибудь использовал подобное решение? Жду ваших советов и мнений.

Ось Z

В комментариях к предыдущей статье мне указали на возможность реализации оси Z на ремнях. Сначала эта идея показалась мне странной, я начал искать фотографии проектов с таким решением, и в конце концов мне понравилась эта схема. Гарантия отсутствия воблинга меня очень привлекла, и сложности с приводом четырех ремней не испугали.

Вот что получилось:

С одной стороны каретки фиксируется на внутреннюю часть ремня, с другой стороны на внешнюю, чтобы валы можно было вращать одним двигателем без дополнительного вала на одной из сторон. На ось Z планирую поставить шаговик на 400 шагов и реализовать привод с одного двигателя на шестернях с понижающей передачей 1:2 - 1:4. В дальнейшем, если потребуется тормоз от опускания стола без напряжения на шаговике, можно установить одно из проверенных решений.

На этом пока всё, буду рад вашим комментариям! ;)

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

9
Комментарии к статье

Комментарии

25.05.2020 в 02:20
1

С почином и добро пожаловать. 

Для начала два вопроса

Что вы называете механикой Ультимеккера?

На фото ниже это она


И там, о ужас, длинные ремни. И там нет рельс. Кстати, зачем они у вас? 

"Я вот не доверяю ремням в принтере, это самый не жесткий элемент в его механике, он растягивается, он болтается, он изнашивается." 

Вам просто надо подержать из в руках и многие сомнения пропадут. Они бывают шириной 6мм, 8мм, 10мм.. и др. 

К тому же вы на эти ремни, от длины которых отказались в блоке XY, хотите повесить тяжеленный блок Z. Не могу уловить логику, т.к. голова явно легче стола с грелкой, хоть ему и не надо носиться "с бешенными скоростями"

Второй вопрос. Зачем вам принтер?

С уважением.

25.05.2020 в 09:37
0

Всё верно, на фото механика ультимейкера, а я заимствовал кинематику ультимейкера и применил её на немного другой механике, заменив вращающиеся валы на рельсы. Усложнил конструкцию в погоне за жесткостью.

Ремни тут самые короткие из возможных, их две пары, и каждая пара таскает одну ось, это наименьшая нагрузка среди популярных схем движения ХY. Ремни я достаточно надержался в руках, имею хорошее представление, что это такое, еще больше начитался статей про принтеры с ремнями длиной в несколько метров и получающиеся резонансы от них. На оси Z ремни получают однонаправленную статическую нагрузку, которая никак не ухудшит точности перемещения оси.

Принтер для печати ABS для начала, потом хочу попробовать другие пластики. На прюше печатал в основном ABS.

25.05.2020 в 11:29
0

Можно возражу по поводу оси Z и ремня?

В такой конструкции ремень работает только одной ветвью. Она всегда находится в натяжении. Ускорения не большие. При изменении направления движения эта ветвь не провисает (если рельсы не клинит).

Происходит примерно то же, что и с винтом Z оси. У винта люфт выбирается весом стола.

25.05.2020 в 18:18
0

Не скажу за стол, но вот в дрыге своей как только перевел Z на ремни, так тут же пропал воблинг с которым я долго любился. Вот только печатал корпус знакомому, там почти 10см в высоту стенки, сопло 0.4, слой 0.2. Если не считать что слои все таки можно ощутить ногтем, то на линейку очень даже сочно вышло.

25.05.2020 в 22:37
0

Почитал вашу статью о переделке на ремни, интересный опыт.

25.05.2020 в 09:53
0

Отличительной особенностью кинематики типа Ultimaker является "равновесность" осей (т.е. оси X и Y весят одинаково, в отличии от других кинематик, где на оси X, фактически,  только вес печатающей головки, а на балке оси Y "висит" ещё и вес оси X)

25.05.2020 в 10:21
0

Отличная статья!

На счет натяжения ремней посмотрите как реализовано натяжение ремней на ulti от ivilol. Там два винта - один для одного конца, другой для другого конца ремня.

Не обязательно ставить 4 вала синхронизации. Достаточно двух валов. Если поставить два вала, то механизм натяжения ремней можно организовать на шпулях (ленивцах) и тем самым облегчить каретку. Для фиксации ремня на каретке достаточно такого устройства или чего-то похожего.

25.05.2020 в 12:25
0

Спасибо, посмотрел на ulti от ivilol, но там ведь такая же схема, держатель + натяжитель и четыре вала. 

25.05.2020 в 12:39
0

Да, держатель+натяжитель. Но там для одного конца ремня используется 1 винт. Винты много веса добавляют, поэтому их лучше избегать. Если делать систему натяжения ремня на каретке, то лучше использовать систему представленную у ivilol.

25.05.2020 в 12:48
0

А, вы про количество винтов, тогда да.

25.05.2020 в 11:15
0

Вот за что не люблю MGN-рельсы, так это за незакрытые подшипники. С ними все замечательно, пока грязь не попадает в канавку, а потом в подшипник.

Ну да. Я лентяй. Обслуга узла с его полной разборкой и промывкой мне не нравится. А полумеры в таких важных вопросах, как подшипники, я не принимаю.

При всех недостатках линейных подшипников на валах, там есть сальник.

А ультивтулки легко обслуживаются.

25.05.2020 в 12:19
0

Есть такое. Для защиты от пыли и хочу все зашить, всяко меньше грязи будет. Чтобы вытяжка не засасывала пыль, можно поставить фильтр на входе.

25.05.2020 в 12:39
0

Еще совет по каркасу. Старайтесь не использовать внутренние соединительные элементы. Только внешние накладные. внутренние элементы сведут весь потенциал по прочности конструкции к минимуму. Несмотря на профиль 4040 вы с ними получите каркас не лучше чем из 2020. Потеряется смысл такой конструкции.

25.05.2020 в 13:04
0

Куда-то пост пропал.

Повторюсь.

Если Вы еще не закупались, то советую посмотреть в сторону рельс SBR. Они правда расчитанны на работу в паре в отличии от MGN. Но у Вас там как раз так и сделано, все направляющие парные. Разве что направляющие на крестовине. Но там даже MGN избыточно. Я бы посоветовал оставить ультиковский вариант. Например с 10мм валами. Или как у некоторых промышленных принтеров с парными валами.

Зато Вы получаете закрытые подшипники. Возможность замены подшипников отдельно от рельс. Простоту обслуживания.

SBR16 отлично встанут на профиль 4040.

25.05.2020 в 17:47
0

У валов критичный недостаток: они или тяжелее рельсы с опорой, или уступают в жёсткости. А трубчатыми их, к сожалению, не делают.

Рельсовые каретки же имеют скребки. Если они работают, их достаточно и в сильно более пыльных машинах.

25.05.2020 в 18:14
0

Не спорю.

они или тяжелее рельсы с опорой, или уступают в жёсткости.
По этому я и предлагаю SBR. Лежа на раме они не повлияют на работу критичных к весу узлов.

А в качестве направляющих для головы рельс тоже избыточен. Тем более для рельса приходится делать еще и основание. Это тоже вес добавляет.

Рельсовые каретки же имеют скребки.

Дело даже не в этом. Хотя  то что я видел, мягко говоря недоразумение.

Обычно пыль и мусор липнут к смазке. Пластиковый скребок при этом рельс не очищает. В нашем случае с рельсами более или менее нормально только потому что мы их мало эксплуатируем и грязи мало. Но мне попадался "экземпляр"... Блин после этого я проникся к валам. Там можно втулки или подшипники отдельно хотя-бы заменить в крайнем случае.  А здесь я убил целый день на промывку направляющих и разборку подшипников. А по хорошему их стоило заменить. Но это можно только вместе с рельсами. Ибо нестандарт.

26.05.2020 в 01:28
0

То что они работают в паре, это говорит об их не точном производстве =) У хивина есть такие, но смысла я  в таких вещах не вижу. Нормальные стоят не так дорого и у них все взаимозаменяемо, не хуже валов.

Для нормальной защиты от пыли докупаются комплекты для пылезащиты, на 1-ой или 2-ух резинках...хоть пилораму в своем принтере устраивайте с ними...хотя не помню, есть ли на 7мм рельсы они, начиная с 9мм точно есть.

26.05.2020 в 10:07
0

То что они работают в паре, это говорит об их не точном производстве =)

Нет. Это говорит о круглом профиле.

Для нормальной защиты от пыли докупаются комплекты для пылезащиты, на 1-ой или 2-ух резинках.

Это снова ценник.

К сожалению любая конструкция, это компромисс между ценой, желаемыми результатами и самолюбием конструктора.

26.05.2020 в 16:12
0

Нет. Это говорит о круглом профиле.

Если профиль круглый то он априори должен быть более менее ровный, и попарная продажа значит - только прихоть продавцов на АЛИ.  

Это снова ценник.

К сожалению любая конструкция, это компромисс между ценой, желаемыми результатами и самолюбием конструктора.

В данном случаи скорее разоришься на СБРах, так как в них относительно быстро появляется люфт в каретках =) А ценник на защиту довольна символический. 

26.05.2020 в 17:16
0

Если профиль круглый то он априори должен быть более менее ровный, и попарная продажа значит - только прихоть продавцов на АЛИ. 

Я вообще-то о том, что в КОНСТРУКЦИИ на каждую ось приходится ДВЕ направляющие. А значит использование рельс просто избыточно.

К тому же  рельс, это штука не симметричная он рассчитан на нагрузку перпендикулярно ребру. Но это к слову.

В данном случаи скорее разоришься на СБРах, так как в них относительно быстро появляется люфт в каретках =)

С чего бы?  Не отличаются они ничем. Разве что самодельный принтер всегда кривой и каретка на MGN всегда с перекосом, который люфт нивелирует. В этом плане да :) цилиндрическая направляющая не фантан. У нее каретка самоцентрируется. :))))))))))))))))))

26.05.2020 в 18:47
0

Я вообще-то о том, что в КОНСТРУКЦИИ на каждую ось приходится ДВЕ направляющие. А значит использование рельс просто избыточно.

К тому же  рельс, это штука не симметричная он рассчитан на нагрузку перпендикулярно ребру. Но это к слову.        

То что две направляющие на ось, и ежу понятно =) Тут проблема не в рельсах, а в самой конструкции. Вообще...рельсы все таки симметричные xD И им как таковым фиолетово на нагрузки)), ограничения на нагрузки вносят сами каретки - они работают в разных направлениях, но но на каждое направление свое ограничение. 

Даже в валах так же, т.к. нагрузка все равно идет с одного направления...и само-центрирование тут никак не поможет. 

25.05.2020 в 11:22
0

хм...

Атлична!) Только вот уберите 2040 и замените на 4040 а то верх по диагонали можно будет сжать руками.

25.05.2020 в 12:16
0

Сверху еще будет профиль. А около осей поставил 20х40 чтобы во внутреннем пазу расположить стекло термокамеры.

25.05.2020 в 12:20
0

хм...

Можно и не плодить 4040 жи паз крайний будет свободный вроде, но почему и нет.

25.05.2020 в 12:27
0

Да, он будет свободный, но тогда придется два стекла ставить вместо одного и еще теплоизолировать профиль. 

25.05.2020 в 12:01
1

Вы на картинку то хоть смотрите трезвыми глазами, без эмоционального подмагничивания?.

Ну несуразица же от этого могучего профиля. Зачем! - и это не вопрос.

25.05.2020 в 12:17
0

хм...

И в чём же несуразица по вашему утверждению?)

25.05.2020 в 12:15
0

дел...

25.05.2020 в 16:12
0

Вся суть ультимейкера это с валами получить жесткую и лёгкую конструкцию. А линейные направляющие сами по себе залог жёсткости и отсутствия люфта. По этому сее нагромождение просто излишне и полностью гробит все плюсы кинематики.

25.05.2020 в 17:44
0

Конструкцию одобряю. Особенно квадратные трубы в качестве балок.

Однако есть пара предложений. Вертикальные стойки каркаса и особенно нижние перемычки можно выбрать потоньше, они не несут большой нагрузки и потому не требуют жёсткости. Для стола на ремнях четыре рельсы не то что не нужны, а прямо вредны, достаточно двух обычных или одной хорошей. Концы балок же лучше не срезать для доступа к головкам винтов, ослабляя их на кручение в самом интересном месте, а просто рассверлить под отвёртку.

25.05.2020 в 23:28
0

Верх и низ корпуса я еще буду менять, по ходу добавления других узлов будет видно, какой профиль будет удобнее. Внизу скорее всего оставлю 40х40 из-за крепления валов и мотора оси Z. А вот вертикальные стойки точно останутся 40х40, потому что в них располагаются валы, на них крепятся рельсы оси Z и в их пазы будет вставляться стекло термокамеры.

Про четыре рельсы на Z тоже думал, возможно и двух по диагонали достаточно. А чем плохо кроме сложной настройки и выставления их параллельности?

Концы балок срезаны не для упрощения доступа к винтам крепления. Это сделано для сближения двух балок друг к другу, в таком случае они попадают на траекторию ремней. Они срезаны, чтобы не задевали ремни. Тут одно из двух, либо между балками щель 7мм, либо балки срезаны по краям. Насколько плохо скажется зазор между балками, не знаю.

25.05.2020 в 17:49
0

Я когда-то делал набросок с кинематикой гибридом. Часть относящаяся к оси Y от Мейкербота, использована для осей X и Y. Тоже двумя этажами как у Ультимейкера. Но каретки двигают не портал, а балки крестовины как у ульти. В результате без четырех рельс или направляющих не обойтись, и ремней 4 штуки, но приводных валов всего два. И натяжители для ремней индивидуальные и вынесены из рабочей зоны.

Но я не стал реализовывать проект. И чертить не стал.

25.05.2020 в 23:33
0

Так это почти то же самое и получится, если я правильно понял. Skrepka в первых комментариях тоже предлогает отказаться от вторых валов и поставить вместо них натяжители.

26.05.2020 в 09:36
0

Именно так.

26.05.2020 в 01:30
0

Наркомания продолжается =) Подождем, посмотрим что получиться)))

26.05.2020 в 09:17
0

Не взлетит. Слишком замороченно. Нахуа лепить такие конструкции, которые потом трудно реализовать ?

Да и как сюда потом два экструдера вешать ?  А для одного экструдера есть конструкции и попроще и подешевле.  Качественную деталь - за меньшие деньги.  (сюда не подойдет)    Автор - вот Climber 7  нормальный принтер на два экструдера. Че изобретать велосипед то ? 


26.05.2020 в 12:28
0

Ни по одному пункту он мне не подходит.

26.05.2020 в 14:55
0

Тогда начнем с другого конца. Что и каким материалом вы планируете печатать на проектируемом вами принтере.??  Неужели это нельзя распечатать на других уже готовых принтерах ? 

26.05.2020 в 14:43
0

Думаю этот проект подойдёт в качестве примера определения термина "оверинжиниринг"

msv
26.05.2020 в 16:03
0

Всё что хочет придумать автор уже придумали вот эти ребята https://github.com/Annex-Engineering

Включая толстый профиль и ультимейкер на рельсах :-)

Так что уже есть не просто проекты, а наглядные реализации "оверинжиниринга" :-)

26.05.2020 в 14:57
0

Не рассматривали ось Z сделать как в проекте voron2?

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Циклон Гигант

Типа Titan экструдер для V6, и невидимая беда при нём

Медноголовый даст 450 градусов для ПИКа

3D Принтеры с термокамерами, и зачем они нужны.

Пятница. Видеоурок правильного описания проблемы.

Пластик Tevo Petg или кто тут будет умничать?