Шарики за ролики

Напишу про мифы и заблуждения, касающиеся линейных направляющих, а именно - про роликовые линейные направляющие (external Double-axis Guide Rail).

В 3д фотополимерных принтерах не так много механики (максимум 2 - это то что относится к печати).

- ось Z (перемещение платформы) - без этого принтера не бывает (мне не встречались)

- наклон ванны с полимером для отрыва очередного отвержденного слоя модели от дна ванны

Встречаются дополнительные механизмы, но сегодня не про них.

Сегодня про оси Z.

На полированных валах

Ролики плюс рельсы на внутренних валах

Ролики плюс рельсы на внешних валахШарики с сепаратором на рельсах

Самые распространенные и модные - рельсовые направляющие +  каретки с шариковым сепаратором. Считается что это самые плавные, самые лучшие, а все остальное - хуже, без обьяснения почему. 

Я остановлюсь на выше анонсированных роликовых Z. Которые по устоявшемуся мнению "просто хуже", с обьяснениями на уровне

- "я предпочел бы рельсу, потому что ролики в принципе ущербнее :)"

- "отсутствие люфтов и способность к высоким нагрузкам, чем не могут похвастаться ролики"

- "Так чем эти пресловутые ролики лучше рельс? Мне вот на современных дрыгах из профиля ролики осточертели"

К сожалению тут в кучу мешают все. Шарики и ролики - не более чем рабочее тело. Не берется в расчет по каким рельсам, как они катаются, для чего предназначен тот или иной вид направляющих, стоимость таких решений и многие факторы не лежащие на поверхности. Межу прочим, существуют рельсовые направляющие с роликами в сепараторе, которые используются совсем для больших нагрузок.

Потому я про рельсовые направляющие на роликах, "которые хуже".

Для начала о технологии. Все что написано ниже взято из сравнений, технических описаний, я просто соберу это в одном месте

Обслуживание:

- роликовые направляющие меньше подвержены воздействию пыли, стружки и других загрязнений. В сепараторы набивается пыль и грязь, их разборка и чистка не самая простая задача.

- роликовый блок - единое целое. Снятие и установка блока с рельс не таит никаких опасностей - шарики не посыпятся и не разбегутся

- роликовые направляющие не требуют смазки. Ролики катаются по рельсам всухую. Подшипники роликов - закрытые, с внесенной смазкой на весь срок службы. По этой причине ролики допущены в медицину и пищевую промышленность.

- защита от коррозии. Самый массивный элемент (опора) рельс - анодированный алюминий. Рельсы роликов (валы) - нержавеющая закаленная хромированная сталь. Ролики так же из нержавеющей стали.

- регулировка преднатяга (жесткости) роликовой направляющей производится эксцентриком. С одной стороны это требует неких навыков при установке, с другой позволяет регулировать при установке плавность, люфты, а так же регулировать систему без разборки в процессе естественного износа.

- опора роликовой направляющей может использоваться как несущая для конструкции, что не требует дополнительного основания. Это несколько упрощает сборку.

Особенности функциональные:

- высокая точность повторного позиционирования;- высокая стойкость к истиранию - в роликовой направляющей нет трущихся элементов, только элементы качения (в сепараторе шарики трутся друг о друга, о стеки сепаратора);

- ниже стоимость обслуживания- высокие скорости и ускорения - нормальный режим работы каретки (ускорение до 10 м.с.);

- высокая стабильность и плавность при линейном и реверсивном движении. В сепараторах шарики  сталкиваются пи входе - выходе из сепаратора, а так же при изменении направления, что приводит к дополнительным вибрациям);

- низкий шум в следствии отсутствия того же переката - сталкивания шаров;

- высокая нагрузочная способность. По сравнению с шариковыми рельсами она ниже, но принтер - это не металлообрабатывающий станок. В нем гораздо важнее повторяемость, плавность.

Про нагрузочную.

вот таблицы на шариковые MGN

это на роликовые OSGУ роликов ниже нагрузочная способность, но каретка не таскает узлы в десяток килограмм, а динамическая достаточно близкая.

Хотел особо остановиться на первом фотоне - многие ругали его ось Z за расхлябанность и вобблинг.

С моей точки зрения - в нем сошлись 2 проблемы - сборка и экономия.

1. Роликовые направляющие требуют юстировки при установке, тот самый преднатяг эксцентриком. Исходя из того что что аникубик сам распространил видео по устранению вобблинга эксцентриком - при сборке этим никто не заморачивался.2. просчет конструкции или ненужная экономия. В принтере использовалась каретка на 3 роликах, которая дает посредственную устойчивость при вот таких нагрузкахтут сошлось - одноточечный подвес платформы, неудачный выбор каретки - при нессиметричнном отрыве модели при таких нагрузках - отклонения платформы вполне прогнозируемы.

Данную ситуацию можно было бы улучшить использовав 4-роликовую каретку, даже менять ничего не пришлось бы - посадочное крепление на каретку такое же, но почему то этого не было сделано.

на примере принтера Sirius Black - ось Z на external Double-axis Guide Rail

- На нем можно распечатать кирпич. То есть монолит во всю платформу и обьемом 1 литр полимера. К сожалению фото потерялись, эксперимент это старый, То есть прочности оси для такой задачи достаточно

- на нем можно печатать со скоростью 120 и выше мм в час

Модель ниже - высота 154 мм. Печать слоем 0.1  время печати 1 час 20 мин

В целом резюме написанного - только производитель решает какие узлы и механизмы использовать в изделии, основываясь на понимании процесса, назначения, нагрузок и желаемого результата.

У каждого типа направляющих есть свои плюсы, минусы, и только производитель (конструктор) решает что перевешивает в конкретном случае. Важен конечный результат, а не то как его добились, хотя часто детали решают многое, но на поверхности не лежат.

Без особых знаний и навыков в машиностроении обобщать "это хорошо, а это нет" несколько скоропалительно.

ссылки на некоторых производителей роликовых рельс:

http://bazteh.ru/catalog/cts_sistemy_linejnogo_peremeshhenija.pdf

http://www.qtw-sz.com/product/20.html

https://www.hepcomotion.com/

https://www.modernlinear.com/

https://www.ctsitaly.it/en/guide_lineari.html

Удачной всем печати