Skąd ta ekscytacja związana z liniowymi szynami?

Ilekroć ogłaszana jest drukarka 3D, która korzysta z szyn liniowych (przypadek: cetus ), Internet (cóż ... przynajmniej ten róg zajmujący się drukowaniem 3D) budzi emocje.

Sam trochę przestudiowałem ten temat i chociaż rozumiem, że szyny liniowe mogą być produkowane z fantastyczną precyzją dla superciężkich maszyn, nie rozumiem, dlaczego są one uważane za lepsze „domyślnie” w porównaniu z klasycznymi łożyskami liniowymi na wale.

Drukowanie 3D to lekka aplikacja, a ruch co najmniej 2 osi nie odbywa się na twardej powierzchni (gdzie można przykręcić szynę liniową co kilka cm), ale jest zawieszony między 2 końcami osi. Ponadto elementy wewnętrzne łożysk stosowanych na szynach liniowych są zasadniczo identyczne z tymi stosowanymi na wale.

Witryna Cetus mówi pod nagłówkiem „Jakość liniowych szyn”:

Samosmarujące | Bezobsługowe | Wysoka precyzja | Długa żywotność | Cichy

ale to - z mojego doświadczenia - można powiedzieć również o „wysokiej jakości łożyskach liniowych na wale”, aw niektórych przypadkach nawet tuleja zapewnia wysoki standard w drukarkach 3D.

Więc czego mi brakuje?

Poniżej znajduje się kompilacja danych wejściowych z wielu źródeł.

Generalnie szyny liniowe są częściami mechanicznymi, które - przy projektowaniu sprzętu - oferują dużą elastyczność.

Profil szyny można zaprojektować w niemal nieskończony sposób. To z kolei pozwala na:

• Różne poziomy sztywności w różnych kierunkach (na przykład naprężenia mogą występować tylko na danej płaszczyźnie lub może być tak naprawdę, że szyna może lekko zginać się w jednej płaszczyźnie, ale nie w innej).
• Umieszczanie powierzchni rolek strategicznie , na przykład w miejscu, które prawdopodobnie nie zostanie zanieczyszczone lub w którym zostanie przyłożona maksymalna siła.
• Zakrzywione ścieżki , dzięki czemu karetka może poruszać się wzdłuż linii, która nie jest prosta.

Ponieważ powierzchnia styku między rolkami a łożyskami jest płaska, zamiast kul można zastosować cylindry . To z kolei zmniejsza naprężenia mechaniczne i ilość luzu, zwiększa żywotność i pozwala między innymi na większą nośność.

Szyny liniowe można zakotwiczyć na całej ich długości , a nie w ich skrajnościach, zwiększając w ten sposób dokładność ich pozycjonowania, sztywność i nośność.

Szyny liniowe mogą być obrabiane w stanie wstępnie obciążonym , co zapewnia maksymalną dokładność podczas użytkowania, a nie po wyjściu z fabryki.

Łożyska na szynie liniowej umożliwiają tylko jeden stopień ruchu . Aby osiągnąć ten sam rezultat, muszą istnieć dwa pręty z liniowymi łożyskami / tulejami.

To powiedziawszy, jeśli chodzi o konkretne zastosowanie drukarek 3D FDM klasy konsumenckiej, wydaje się, że żadne z powyższych nie jest bardzo istotne, ani nie daje żadnej realnej korzyści drukarce pod względem jakości końcowego wydruku :

• naprężenia mechaniczne związane z drukowaniem 3D są bardzo małe,
• ruchy odbywają się wzdłuż linii prostych,
• większość osi nie może być zakotwiczona w dużym, sztywnym korpusie,
• ...

Z drugiej strony konstrukcja z prętami i łożyskami liniowymi jest tania, skuteczna, prostsza i lekka, a wszystkie cechy są wysoce pożądane w drukarce 3D.

Podsumowując, wydaje się, że nie ma dobrego powodu, aby preferować szyny liniowe nad ogólnie prętami .

Mimo to mogą istnieć określone projekty, które mogą skorzystać z ich przyjęcia. Postuluję, aby połączona w pytaniu drukarka Cetus mogła mieć taką konstrukcję: na przykład układ wspornikowy jej osi - na przykład - dobrze służy fakt, że pojedyncza szyna blokuje ruch we wszystkich kierunkach oprócz jednego i orientacja X szyna oferuje maksymalną sztywność przeciwdziałającą grawitacji.

Szyny liniowe zawsze zapewniają wysoką dokładność i stabilność, a bardziej niż okrągły pręt z tulejami i / lub łożyskami z PTFE.

Można jednak argumentować, że nawet jako twórca produktu i osoba zajmująca się mechaniką i rozwojem maszyn na codzień, porównując dwa, widzimy „znaczącą” poprawę za pomocą szyn nad prętami i jeśli są właściwie wykorzystywane na osi Z łóżko drukowane będzie mieć łóżko wolne od problemów z poziomowaniem, które może płynnie i dokładnie działać z jednym sterownikiem w porównaniu do dwóch.

Dodam jeszcze, że idealne ustawienie prętów jest trudnym zadaniem dla przeciętnego człowieka, a nawet niewielki skręt lub pozycja kątowa może wpłynąć na końcową jakość druku. Widziałem wiele prętów liniowych, które wyglądają na proste, a kiedy zostaną wciśnięte w wrzeciono tokarki z dokładnością 0,0000, bicie będzie wynosić 0,005 lub więcej. W rzeczywistości jeszcze nie widziałem jednego doskonalącego ruchu koncentrycznego, który jest dłuższy niż 6 cali. To mówi mi, że nie mogą one być tak dokładne i że chociaż mogą funkcjonować, nigdy nie będą działać z dużą dokładnością.

Czy potrzebujemy wyższej dokładności w osi drukarki 3D? Pewnie, że możemy mieć płyty kontroli jakości, które w pewnym stopniu kompensują, jednak mechanika maszyny jest niezwykle ważna, zanim wybierzesz jakość płyty i oprogramowania. Po co instalować kontrolę ruchu za 300 USD na taniej drukarce liniowej, jeśli nie zobaczysz pełnych korzyści?

Wraz z postępem technologii w 64-bitowej, a ostatecznie 128-bitowej i wyższej precyzji dokładności, druk 3D przewraca stronę i jeśli nie będzie już w stanie osiągnąć mikro-rozdzielczej dokładności i może to zrobić tylko wtedy, gdy wszystkie komponenty będą działać poprawnie razem.

Więc pewnie, twoja drukarka z prętem działa. Jednak to nigdy nie będzie działać tak dobrze, jak moja drukarka z prowadnicami liniowymi ze śrubami kulowymi i serwomechanizmami. Możesz uzyskać warstwowe rozmyte odbitki. Zachowam gładko wykończone części formowane wtryskowo, które są wykonane z materiałów, których typowy pulpit nie może nawet wydrukować. Argumentowanie, że nie jest konieczne, oznacza, że ​​wysoka jakość nie jest akceptowana na rynku o niższej cenie.

Jeszcze jeden dodatek tutaj. Zadaj sobie pytanie, jak pozioma i kwadratowa jest twoja drukarka? Nie mówię o używaniu poziomu stolarskiego do sprawdzania twojej maszyny, mogą być one niedokładne do 1/4 ”na 10 stóp. Kiedy możesz wybrać łóżko drukarki do 0,00005 lub mniej w każdym kierunku, a Twoja struktura jest tak samo dokładna, jak wiesz, jak wygląda drukarka i druk wysokiej jakości.

Gwarantuję brak ceny drukarki $ 300- $ +1.000 przychodzi nawet blisko tego stopnia dokładności. Przeciętny konsument jest tak wciągnięty w technologię ostatecznego druku, że przeoczył związane z nim precyzyjne aspekty i nauczył się zadowolić mniej. Wtedy nie spodziewałbyś się, że Twoja drukarka za 500 USD będzie konkurować z moją drukarką za 10 000 USD .

Podsumowując, masz za co płacisz.