Про шарики с роликами⁠⁠

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 ( internal Double-axis Guide Rail)

Ролики плюс рельсы на внешних валах (external Double-axis Guide Rail)

Шарики 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 объяснения почему.

Я остановлюсь на выше анонсированных роликовых Z. Которые по устоявшемуся мнению "просто хуже", с объяснениями 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 стенки 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 OSG

У 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 нагрузках

- одноточечный подвес платформы, неудачный выбор каретки - при нессимметричном 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.

Работу, "ненадежность и люфты" такой направляющей можно оценить на примере принтера Sirius Black - ось Z на external Double-axis Guide Rail

- На нем можно распечатать кирпич - 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

Подведу 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_peremeshhenij...

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