2015年4月28日 星期二

大型FDM 3D Printer製作紀錄(二)-Z軸改良

V0.1的設計有著很大的問題,就是Z軸完全動不了!!

    經過了一番研究,發現了主要的兩個問題。
  1. 光軸與螺桿的位置配置錯誤。
  2. 熱床過重,若只使用一根螺桿,螺桿的負荷會太大。

光軸配置問題:
    一般市售機器的配置,Z軸配置都是在熱床後方,熱床是從後方"提起來",這種方式對於不到一公斤的熱床是沒問題的,而我的熱床由solidworks計算出來大概16公斤左右,於是我想說把光軸前移,希望能藉此提高穩定度。由俯視圖可看出光軸與螺桿的相對位置。
V0.1的Z軸配置方式

    此配置會產生一個嚴重的問題,就是螺桿傳動時會造成線性軸承上極大的徑向負荷,以下由側視圖解釋。
    真實的線性軸承並不是理論上理想上的直線運動原件,有一定的間隙會搖動,且依附載不同,滑動時的摩擦力會增加。若將軸承處視為一個支點,忽略熱床重量,螺桿推動的力F,由於力矩的緣故,會等效於施加在滑塊上的兩個力T,而熱床不能轉動,故合力矩要為0,所以光軸上會有反向的T,以抵銷力矩。如此會造成光軸及軸承極大的負荷。


    要防止此情形產生,就需將力臂L1減小,甚至零距離,但要讓光軸與螺桿重疊是不可能的, 所以一般會於對稱處再加一支光軸,使兩力力矩可以互相抵消。這也就是為什麼市面上的機台在Z軸的配置,一定都是兩根以上的光軸或滑軌。

圖片來源http://cdn.shopify.com

    由於我的熱床重達16公斤,即便從後方抬起熱床,對於光軸及螺桿的負荷依然太大,因此我不得不更改設計,將Z軸移至左右兩邊對稱處。
V0.2  Z軸改成對稱兩邊(2015/01/19)

    這次的改良使得Z軸能正常移動了,但還有幾個小問題就是不好組裝,而且Z軸螺桿裸露在外,阻礙到預計裝機殼的位置,因此我又稍微修改了整體的結構。

V0.3 增設底層控制箱、料台與擠出機的位置。(2015/04/28)

    此次將邊框改成4080,只要於鋁擠的溝槽中插入板材,便能將機器的列印區罩住。

鋁擠型零組件
規格
尺寸
數量
單價
總價
AH40-8(4040)
760mm
2
260
520

670mm
2
230
460

600mm
2
205
410

540mm
3
185
555

180mm
2
65
130

680mm
2
235
470
AH4080-8(4080)
790mm
4
470
1880

250mm
2
155
310
P190-8
輪板
4
460
1840
D08飾條  
40鋁擠飾條
1(50)
600
600
Ø3"活動輪 

4
200
800
船型螺帽
08M8-20
30
10
300
合計
8275

傳動零組件
規格
尺寸
數量
單價
總價
SMA30UU
30mm
4
390
1560
SHF30
30mm
8
193
1544
WCS30
528mm
4
495
1980
SFUR1605D
(滾珠螺桿)
616mm
2
3200
6400
合計
11484

淘寶網
名稱
規格
尺寸
數量
單價
總價
螺桿支撐座
EF12

2
55
110
螺桿固定座
EK12-C7

2
115
230
螺桿母座
1605

2
25
50
皮帶輪20
2GT
5mm
5
8.5
42.5


8mm
10
8.5
85
皮帶輪36
2GT
5mm
5
10
50


8mm
10
10
100
開口帶
2GT
6mm
5
26
130
同步帶
2GT
6mm*152mm
1
13
13
合計
810.5
台幣
4134

這兩次改版,主要零件共約27102元。





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