Ich werde dies als jemand beantworten, der tatsächlich seinen Prusa i3 Fleabay-Klon überarbeitet hat, um Leitspindeln für alle Achsen zu verwenden. Bevor wir uns mit der Sache befassen, kann das Spielproblem leicht mit federbelasteten Messingmuttern gelöst werden, ähnlich wie bei Kugelumlaufspindeln. Dies ist jedoch das am einfachsten zu lösende Problem, da es viele andere Probleme gibt.
Kurzfassung / tl; dr
Hardware kann nicht mit so vielen Mikroschritten umgehen.
Übersprechen und Motorinduktivität begrenzen Drehzahlen und Beschleunigung.
Die Druckqualität leidet aufgrund von (2) auf wirklich seltsame Weise.
Leitspindeln sind nicht für schnelle Bewegungen über längere Zeiträume ausgelegt und verschleißen auch mit Fett.
Sie benötigen zusätzliche Lagerflächen, um zu verhindern, dass sich Ihre Motoren auseinander schleifen, und um Spiel aufgrund der Flexkupplungen zu vermeiden.
Das System ist viel anfälliger für hochzerstörerische Fehlermodi.
Lange Erklärungen
Zuerst
Sie werden feststellen, dass Sie auf schrecklich langsame Bewegungen und Beschleunigungsraten beschränkt sind. Meine Schrauben sind 8 mm Schrauben mit 8 mm Abstand. Das heißt, es sind 200 Schritte erforderlich, um 8 mm zu fahren. Mit 1/16 Mikroschritt multiplizieren, das sind 3200 Mikroschritte pro 8 Millimeter Hub. Multiplizieren Sie mit der Geschwindigkeit, mit der Sie drucken möchten, und der Anzahl der Achsen, die Sie verwenden. Wenn Sie schnell genug drucken, stottert Ihre RAMPS-Karte bei komplexen Bewegungen.
Zweite
Sie werden schnell die Induktivitätsgrenzen Ihrer Motoren erreichen. Bei "Standard" -Leistungsstufen (die meine NEMA17-Nachahmungsmotoren nicht braten) konnte ich meine Motoren selbst nach dem Umschalten auf 24 V für das gesamte Setup am schnellsten mit etwa 5 Umdrehungen pro Sekunde drehen, was 16.000 Mikroschritten pro Sekunde entspricht zweite mit 8mm Pitch Schrauben. Als Referenz bedeutet dies, dass unter NULL-Last der schnellste Weg meines N17 mit 8 mm Abstand etwa 40 mm / s beträgt.
Sie betreiben die Motorspulen im Grunde genommen mit mehreren Kilohertz, was bedeutet, dass Sie sehr vorsichtig sein müssen, um Ihre Drähte getrennt und abgeschirmt zu halten, um ein Übersprechen zu vermeiden. Außerdem sinkt Ihr Schrittdrehmoment mit steigender Schrittfrequenz dramatisch . Dies begrenzt nicht nur das Gewicht des Bettes, das der Motor mit einer bestimmten Geschwindigkeit schieben kann, sondern Sie müssen sich sogar viel mehr um die Trägheit von Motor und Bett sorgen als bei einem riemengetriebenen System. Anstelle von 30 mm / s Ruck mit 200 mm / s 2 Beschleunigung sind Sie plötzlich auf beispielsweise 5 mm / s Ruck und 40 mm / s 2 Beschleunigung beschränkt.
Wie bereits erwähnt, muss für optimale Ergebnisse das gesamte System auf 24 V konvertiert werden, und nicht alle Karten sind so konfiguriert, dass dies problemlos möglich ist. Bei meinem billigen RAMPS-Klon musste nur eine einzige Diode entfernt werden, und alles andere war in Ordnung, aber YMMV in dieser Hinsicht.
Sie könnten dieses spezielle Problem lösen, indem Sie die Motoren herunterschalten, aber zu diesem Zeitpunkt haben Sie jetzt eine neue Spielquelle entweder zwischen den Zahnradzähnen oder im Riemenantriebssystem eingeführt und den Punkt irgendwie besiegt.
Dritte
Aufgrund dieses Effekts stoßen Sie auf Extrusionsdruckartefakte. Grundsätzlich ist der Kunststoff in der Düse eine Flüssigkeit, eine sehr viskose, die durch ein kleines Loch gedrückt wird. Der Flüssigkeitsdruck wird etwas hinter dem zurückbleiben, was der Extrudermotor glaubt .
Das Endergebnis ist, dass während Sie beschleunigen, die Linien, die Sie legen, dünner sind als sie sein sollten und dicker sind als sie beim Abbremsen sein sollten, und Sie neigen dazu, seltsame "Klumpen" an jeder Ecke zu bekommen, wenn Sie kommen zum Stillstand kommen. Mit einer Düse von 0,4 mm, einer Linienbreite von 0,8 mm und einer Schichthöhe von 0,2 mm haben diese Artefakte die zusätzliche Genauigkeit, die ich mit einer fest gekoppelten Leitspindel mit federbelasteten Doppelmuttern erhalten habe, vollständig ausgeglichen. Die Teile waren sogar noch weniger maßgenau als zuvor, mit sehr merkwürdigen Verformungen.
Es gibt Einstellungen, die Sie in der Firmware verwenden können, um diesen speziellen Effekt zu bekämpfen. Der Vorgang ist jedoch langwierig und erfordert viel Versuch und Irrtum. Das erneute Kompilieren der Firmware alle 30 Sekunden ist ärgerlich, ganz zu schweigen davon, dass die Variablen abhängig sind Bei den Einstellungen für Linienbreite, Geschwindigkeit und Beschleunigung sowie der Ebenenhöhe müssen Sie Ihre Firmware jederzeit neu kompilieren, wenn Sie die Druckqualität ändern möchten. Super, super nervig.
Vierte
Leitspindeln sind eigentlich nicht dafür ausgelegt. Durch die ständige Hin- und Herbewegung werden die Messingmuttern und sogar die Stahlgewinde der Schrauben mit der Zeit abgenutzt. Sie erhalten einen schwarzen Pulverrückstand auf allem unter der Schraube, was in der X-Achse normalerweise auch Ihren Druck bedeutet. Niemand möchte, dass Stahlpulver seine Schichthaftung durcheinander bringt.
In meinem Fall habe ich Superlube verwendet, ein Silikon / PTFE-Fett, um dieses Problem zu vermeiden. Dies funktioniert jedoch nur dann so gut, wenn Sie federbelastete Messingmuttern haben. Schließlich schieben sie den größten Teil des Schmiermittels heraus. Darüber hinaus neigt das Schmiermittel dazu, sich bildendes Metallpulver zu greifen und zu halten, was den Verschleiß in Bereichen beschleunigt, die noch geschmiert sind.
Fünfte
Lager. Es stellte sich heraus, dass Motoren interne Lager haben, die im Allgemeinen saugen und nicht für schwere Lasten in irgendeine Richtung ausgelegt sind. Ich fand das heraus, als mein Y17-Motor N17 ausfiel, weil das Lager dies tat, und Pulver über die Spulen verteilte, von denen einige durch die Emaille gedrückt wurden und die Drähte kurzschlossen.
Da winzige Fehlausrichtungen Motoren in Eile in Splitter verwandeln, werden Sie mit ziemlicher Sicherheit Flexkupplungen verwenden. Flexkupplungen haben eine gewisse Streckgrenze axial und sind in erster Linie für Druckbelastungen ausgelegt und neigen dazu, bei wiederholtem Strecken zu versagen.
Für die Z-Achse ist dies normalerweise kein Problem, da das gesamte System durch die Schwerkraft niedergehalten wird. In der X- und Y-Achse erhalten Sie jedoch jedes Mal, wenn der Wagen oder das Bett die Richtung wechselt, einige seltsame Offsets von sogar ein oder zwei Millimetern. Sie sollten also sicherstellen, dass die Motoren selbst nicht tragfähig sind und die Schraube relativ zum Rahmen blockiert bleibt, während sie sich noch drehen kann.
Sie können dies erreichen, indem Sie an jedem Ende der Leitspindel einen Ring befestigen, der entweder auf ein Axiallager drückt oder in einem normalen Kugellager fährt. Im Idealfall können Sie beides tun, aber dies wird zu einem teuren Unterfangen mit vielen Klammern an seltsamen Stellen, für die Sie möglicherweise keinen Platz haben. Am Ende verlor ich ungefähr 20 mm Bettweg, um dieses Problem zu lösen.
Sechste
Sie müssen darüber nachdenken, was passiert, wenn eine Komponente ausfällt. Für mich waren es meine Endstops. Der erste Fehler war auf das oben erwähnte Übersprechproblem zurückzuführen. Y-Stopps wurden ausgelöst, das Bett begann sich im Laufe der Zeit in Richtung der Vorderseite des Druckers zu verschieben, und schließlich versuchte der Drucker, das Bett durch die Vorderseite des Druckerrahmens zu bewegen.
Es war erfolgreich.
Das zweite Mal war einfach der mechanisch ausfallende Endanschlagschalter. Der Riemenweg stoppt an der Riemenscheibe. Leitspindeln reichen bis zum Ende der Schraube, und weil sie so viel niedriger als Riemen sind, ist viel mehr Drehmoment erforderlich. Aufgrund dieses Problems habe ich meinen Druckerrahmen dreimal getrennt zerstört, und noch einmal, als die Y-Achsen-Flexkupplung einrastete. Dies ermöglichte es dem Motor, die Schraube leicht in eine Richtung zu drehen, jedoch nicht in eine andere - was diesmal das Druckbett nach hinten statt nach vorne drückte und den Y-Motor erneut durch seine Halterung und den Rahmen zog.
Fazit
X / Y-Schrauben sind nicht unbedingt eine schlechte Idee, sondern nur eine teure und langwierige im 3D-Druck. Sie eignen sich viel besser für Anwendungen mit niedrigem Vorschub wie CNC-Fräser, mechanische Graveure und dergleichen. Möglicherweise stellen Sie fest, dass selbst hochgenaue Anwendungen wie Laserdrucker eher riemengespeiste als schraubengetriebene Wagen haben. Schrauben eignen sich viel besser für Anwendungen mit hoher Last und niedriger Geschwindigkeit, und Drucker sind in der Regel das Gegenteil davon.
Wenn Sie versuchen, Spiel zu vermeiden, weil die Riemen nicht fest genug sind, wie ich es war, ist die Antwort, einen besseren Drucker herzustellen. Ich konnte die Riemen nicht fest genug anziehen, um meine Drucke genau zu machen, bevor die Motoren ausfielen, da ich die Riemenscheibe am Motorende nicht von einem Lager getragen hatte. Beginnen Sie dort und stützen Sie sich buchstäblich auf beiden Seiten der Riemenscheibe auf der Motorwelle mit einem kleinen Lager ab, das gegen den Rahmen abgestützt ist, um die radiale Last vom Motor zu nehmen. Wenn sich Ihre Riemen zu stark dehnen, verwenden Sie einen GT2-Riemen mit Stahlkern. Wenn Ihr System insgesamt nur schlampig ist, bauen Sie ein robusteres System auf. Mein aktuelles Projekt ist ein Hypercube Evo, und ich habe einen Lieferanten gefunden, der GT2-Riemen mit Stahlkern herstellt. Ich werde das nutzen, um die Steifigkeit des CoreXY-Gurtsystems zu maximieren. Der Rahmen besteht aus 30x30 mm T-Schlitzprofilen. mit 12 mm Z-Achsenstangen und 10 mm X / Y-Achsenstangen. Größere, teurere Komponenten, die viel robuster sind und sich viel weniger biegen als die 400 mm langen 8 mm-Stangen meines billigen Druckers.
Hoffe das hilft. (bearbeitet, um meine Mathematik auf die Mikroschritte zu bringen)