Kwork – идеальный инструмент для ремонта «шестеренок» сайта


Оглавление (нажмите, чтобы открыть):

Генератор шестеренок

Иногда возникает необходимость в получении шестеренок.
Можно использовать прогу InkScape с ее разными плагинами, а можно использовать очень простую и удобную прогу, которую сегодня обнаружил в интеренте — Генератор зубчатых передач.

Можно задать:
— расстояние между зубьями (tooth spacing (mm)),
— угол зацепления (Contact angle(deg):
— размер центрального отверстия (Shaft hole dia. (mm)
— ввести кол-во вырезов в шестеренке (spokes)

Также можно ввести параметры второй шестеренки и включить анимацию вращения двух шестеренок.

Можно вывести на печать, а также можно сохранить в формате HPGL (файле векторной графики с расширением *.plt).

RZ296 › Blog › Установка «электронных шестеренок» на мой токарный станок

У моего токарного станка с завода есть одна неудобная особенность- шаг подачи или нарезания резьбы выставляется сменными шестернями. Смена шага- полчаса установки и настройки шестерен, затем еще полчаса на обратные манипуляции. Также отсутствует возможность нарезать левую резьбу, ну и автоподача только влево. Выход есть: купил у одного форумчанина с chipmaker.ru блок для «электронных шестерен», состоящий из энкодера, крепящегося на шпиндель, блока управления и кабелей. Помимо возможности нарезать любую резьбу с произвольным шагом от 0.001 до 4.500 мм появилась функция делительной головки (показывает угол поворота шпинделя с точностью 0.05 градуса), появилась асинхронная подача от 5 до 132 мм/мин и синхронная от 0.01 до 0.25 мм/об, левые и правые. Оставалось только докупить шаговый двигатель, блок питания, контроллер двигателя, зубчатый ремень и собрать все воедино, сделав шестерни для зубчатого ремня и пластину крепления двигателя.

Устанавливать энкодер на шпиндель- самая кропотливая и ответственная, я считаю, часть установки. Корпус энкодера, шедший в комплекте поставки, пришлось доработать- расточить центральные отверстия в самом корпусе и его крышке (корпус делался универсальным, поэтому отверстие растачивается по месту), просверлить крепежные отверстия. Корпус к ПБ крепится через латунные втулки высотой 8 мм, энкодер крепится на втулке, поджимающей задний подшипник шпинделя, для этого выточил переходную втулку из алюминия, которая крепится на вышеупомянутую втулку:

Вывел минимальные биения посадочного фланца энкодера- получилось 0.03 мм, приклеил диск и долго и тщательно подбирал положение оптического датчика- между светодиодом и фототранзистором зазор минимальный, тереться ничего не должно. Для регулировки положения клеил на плату датчика снизу изоленту и плавно закручивал крепежные винты. Провод вывел в полость ПБ через просверленное отверстие.

Панель повесил на проволочки, ибо очень хотелось проверить в работе плату:

Блок питания я использовал Omron, 25 вольт, 2.5 ампера, рассчитанный на установку на DIN-рейке. Лишенный корпуса, блок уместился в электроящик сзади станка. Регулировкой напряжения поднял напряжение на выходе до 29 вольт:

Так как блок управления делался в расчете на установку на Optimum, а у моего клона панель отличается, мне пришлось изготовить новую панель из алюминия, оклеить ее пленкой и лазером выгравировать нужные мне надписи на ней, лазер на работе имеется. На панель переехал и амперметр:

Было интересно, как обстоят дела с ошибками энкодера, проверял визуально: нулевое гнездо для ключа расположил на глаз вертикально вверх, сбросил на 0 счетчик угла поворота шпинделя и включил станок на максимальные обороты (1880) на 15 минут. Выключил и проверил, где находится 0 градусов- собственно, нулевое гнездо так и осталось строго сверху. Отличный результат, учитывая что за 15 минут было совершено около 28000 оборотов.

Качество изготовления комплекта очень высокое, корпус энкодера изготовлен из оргстекла на фрезерном станке с ЧПУ, надо полагать, плата блока управления промышленного качества- с маской, с качественным монтажом.

А тем временем мне прислали шаговый двигатель, драйвер для него и зубчатый ремень:

Занялся изготовлением зубчатых шкивов. Для этого по пластилиновому слепку ремня выточил из Ст45 фрезу для Дремеля, заточил, затыловал, закалил, еще подточил. Работает отлично. Дремель подручными средствами был закреплен во фрезерном приспособлении:

Позже хочу сделать нормальное крепление с возможностью наклона шпинделя, чтобы можно было резать червячные шестерни.
Шкивы на 18 зубьев:

Как выбрать шестеренки, что бы они вращались

«А они будут крутитья, а то мы на бизиборд будем крепить»- самый распространенный вопрос от наших покупателей.
Не большой совет, как выбирать шестеренки, что бы они вращались.

1. Смотрим на форму зубчиков шестеренки, особенно если дизайны шестеренок будут разные.
Идеально подобрать с одинаковыми зубчиками или зубчиками похожей формы.

2. Смотрим на расстояние между зубчиками. Т.к. от него будет зависеть будет вращаться шестренка или нет.

3. Размеры шестерёнок. Сложно будет создавать вращение, если у шестерёнок большая разница в размерах.
К примеру, 15 см и 7 см.
В таком случае невозможно будет создавать эффект вращения и разности расстояний между зубчиками.
Выбирайте шестеренки и собирайте бизиборд своей мечты.

Напечатать шестеренки на 3D-принтере? – Легко!

Очень часто, когда на 3D-принтере бывает нужно напечатать шестеренку, поиск правильной модели и подбор ее точных размеров занимает довольно много времени. Ясное дело, шестеренка должна и еще и работать.

Поэтому здесь предлагается небольшой перечень инструментов, которые серьезно помогут вам в решении этой задачи, а также небольшое руководство по этим инструментам.

Gear Generator

Gear Generator — это лучший онлайн-инструмент, если у вас действительно нет времени или вы просто не хотите самостоятельно заниматься моделированием шестеренок. На сайте предлагается анимация, и можно увидеть рендер того, как шестеренка работает в реальном времени. Анимацию можно остановить и при желании увеличить число оборотов.

Здесь вы можете задать параметры вашей шестеренки и после нажатия Enter наблюдать за процессом в реальном времени.

Другой хороший момент заключается в том, что вы можете одновременно разрабатывать и другие шестеренки, после чего экспортировать весь проект в SVG-файл, а его уже доработать в совместимой программе, например в Blender.

Thingiverse Customizer

Thingiverse знает каждый, но, к сожалению, большинство пользователей даже не подозревает о некоторых замечательных инструментах, вроде кастомайзера (Сustomizer).

Сustomizer позволяет выбрать проект и внести в него изменения в соответствии с вашими задачами. И это касается не только шестеренок, изменять можно значительную часть проектов. Давайте, однако, найдем шестеренки.


Чтобы убедиться, что проект совместим с приложением, надо посмотреть, активна ли кнопка кастомайзера, есть ли она на странице объекта. Если да, просто кликните на нее и приложение откроется.

Теперь можно на свое усмотрение изменять параметры проекта, а потом создать STL-файл.

Involute Spur Gear Builder

Involute Spur Gear Builder Позволяет делать внутреннюю шестерню и зубчатую рейку.

Inkscape

Нарисовать в Inkscape работающую шестеренку не составляет больших проблем. Если у вас нет Inkscape, на Linux достаточно просто установить соответствующий пакет из дистрибутива, а на Windows запустить автоматический установщик. Пакет и установщик можно скачать на сайте Inkscape .

Для того чтобы создавать в этой программе шестеренки, не обязательно иметь представление о векторной графике, все нужные шаги выполнит расширение под названием Gear.

Просто введите свои значения и нажмите Apply, чтобы увидеть приложение в работе.

Когда все готово, сохраните SVG, и после обработки слайсером можно приступать к экструдированию.

Blender не кусается! (Ну почти)

Да! Blender тоже все это может. Это так просто и так быстро. Прежде всего, в настройках нужно включить дополнительные сетки.

Перейдите во вкладку Add-ons и включите Mesh Extra Tools.

Теперь нажмите Shift + A и выберите Gear option.

Орудие труда готово к работе! Результат работы экспортируйте в STL.

Мешок шестеренок для ремонта игрушек

Приветствую! У вас есть дети? А игрушки, которым дети поломали шестеренки играя без пульта? Есть? То-то же 🙂 Тогда у меня для вас есть решение. Прошу под кат. Быстрообзор

Предыстория. Ездил я когда-то в командировку и привез сыну игрушку с Р/У. Отдал, кстати, не мало денег т.к. это какой-то бренд был. Ребенку она сильно нравилась так что он ей играл постоянно и с пультом и без. Кстати вот и она. Правда симпатичная?

В один прекрасный день сломал зуб в шестерне. Ну и просит починить. Я тут уже думал на принтере ее печатать, но как оказалось там столько нюансов, что просто жуть. Не знаю в какой момент мне пришла в голову мысль поискать на али шестеренки, но я был поражен выбору. Пришлось разобрать машинку, найти нужную шестерню, пересчитать количество зубов, собрать и отдать хозяину 🙂 Итак, пришел пакет. Вроде не так и много. Высыпаем и раскладываем. Я сделал несколько фото чтобы проще можно было разглядеть шестерни. Не получилось поймать так чтобы все было видно.
Аж в глазах рябит 🙂
Вот что написано на странице заказа:
A — Means tight Match(will small 0.05mm than standard)
B — Means loose Match(will larger 0.05mm than Standard)
Gear Diameter: (Teeth +2) * modulus = Diameter of Gear
Modulus: 0.5
Aperture 1.5/2/2.5/3
Spindle gear(9 styles): 8-1.5A 9-2A 8-2A 10-2A 12-2A 14-2A 16-2A 18-2.5A 18-3A
Crown tooth(10 styles): C20-2.5A C20-2A C20-3A C2410-2A C2410-2B C2810-2B C28-2A C3010-2B C30-3A C3610-2B
Single Gear(18 styles): 20-2A 26-2A 24-2.5A 28-2A 30-2A 36-2A 38-2A 38-3A 40-2A 42-2A 44-2A 44-2.5A 46-2.5A 48-2A 50-3A 52-2.5A 56-2A 56-3A
Double gear(18 styles): 1810-2A 4812-2.5A 2210-2B 2410-2B 2610-2B 2808-2B 4610-2B 2810-2B 3010-2B 3210-2B 3212-2B 3412-2B 3610-2B 3808-2B 4410-2B 4810-2B 5010-2B 5610-2A
Worm Gear(2 styles): 6 * 6-2A 6 * 8-2A
Pulley Gear(1 styles): 6*6-2A
Package Including:
58 styles Plastic Gears All The Module 0.5 x 1 lots

Мой вольный перевод:
A — плотная посадка (-0.05 mm от диаметра)
B — свободная посадка (+0.05 mm к диаметру)
Диаметр шестерни: (Штук зубов+2) * модуль= Диаметр шестерни
Модуль: 0.5
Внутреннее отверстие: 1.5/2/2.5/3
Шпиндельная шестерня(9 видов): 8-1.5A 9-2A 8-2A 10-2A 12-2A 14-2A 16-2A 18-2.5A 18-3A
Корончатая шестерня(10 видов): C20-2.5A C20-2A C20-3A C2410-2A C2410-2B C2810-2B C28-2A C3010-2B C30-3A C3610-2B
Одиночная шестерня(18 видов): 20-2A 26-2A 24-2.5A 28-2A 30-2A 36-2A 38-2A 38-3A 40-2A 42-2A 44-2A 44-2.5A 46-2.5A 48-2A 50-3A 52-2.5A 56-2A 56-3A
Двойная шестерня(18 видов): 1810-2A 4812-2.5A 2210-2B 2410-2B 2610-2B 2808-2B 4610-2B 2810-2B 3010-2B 3210-2B 3212-2B 3412-2B 3610-2B 3808-2B 4410-2B 4810-2B 5010-2B 5610-2A
Червячная шестерня(2 вида): 6 * 6-2A 6 * 8-2A
Шестерня-шкив(1 вид): 6*6-2A

Я не спец в названиях шестеренок, но похоже что «Шпиндельная шестерня» это под напрессовку на ось. С остальными вроде все понятно. Так что если вам лень считать зубья — меряйте диаметр и считайте на калькуляторе 🙂
Ладно, мы тут машинку собирались чинить 🙂
Переворачиваем и крутим 6 саморезов:
Открывается богатый внутренний мир, и крутим еще 6 винтов: А я то думал что шестеренки посыплются.

Отпаиваем провода и аккуратно отщелкиваем защелки. Наконец-то видим шестерни:
Минус моторчик:
А вот и та самая шестерня.
Ищем такую же новую:
Китаец не обманул — она таки есть в мешке 🙂 И похоже что только одна, судя по списку. Если есть, то смазываем техническим вазелином или консистентным силиконом шестерни. Можно попытаться соскрести немного лишнего с соседних шестеренок. Ну а дальше собираем в обратном порядке. Вот и все!

Плюсы:
— Ребенок изучил внутренний мир машинки
— Понял что лучше не возить туда-сюда машинку на Р/У
— Помог крутить винты и весело провел время
— Папа сэкономил на новой машинке 🙂
Минусы:
— не обнаружено

Подводя итог хотелось бы показать что можно не выбрасывать старые вещи, порой их ремонт не стОит дорого и приносит еще и пользу. Спасибо что дочитали, и не ломайтесь 😉

Как сделать шестерню своими руками

Привет. Хочу поделиться опытом быстрого создания шестерёнок. Кратко расскажу как проектировать шестерни и как изготавливать.

Постарался изложить максимально простым языком.

Недавно друг, который занимался продажей шоколадных фонтанов в Питере обратился с необычным предложением. Ему вернули фонтан, где не крутился винт, поднимающий шоколад. Я люблю подобные задачи, когда мало кто может (или хочет браться) за починку единичных вещей и нужно поломать немного голову как изготовить редкие запчасти своими руками.

После разборки стало ясно, что дело в редукторе. Одна шестерня буквально расплавилась на валу (качество компонентов было просто на высоте. Скорей всего шестерня проскальзывала долгое время, потом нагрелась. Фонтан выключили, шестерня снова прилипла к валу со смещенным центром. Потом его снова включили и несколько зубъев, не выдержав нагрузки, отломилось). Точно такую же шестерёнку не найти, поэтому из оказавшегося под боком оборудования решил изготовить новую.

Мастер Йода рекомендует:  PHP функция для удаления определенных HTML-тегов и атрибутов PHP

Вариантов создания шестерёнок очень много, я расскажу лишь про один из них. На мой взгляд он самый простой и эффективный.

Шаг 1. Разработка чертежа шестерни

Вам понадобится:


  • любой векторный редактор
  • штангенциркуль
  • генератор шестеренок (я использовал этот онлайн сервис)

Итак, считаем количество зубцов поломавшейся шестерни. Вводим все параметры, проводим замеры.

Качаем файл чертёж. Внутреннюю звёздочку я чертил сам в кореле, т.к. нужного параметра не нашел.

Рассчитывая внутренний диаметр шестерёнки нужно соблюсти тонкий баланс между прокручиванием и растрескиванием от сильного натяга.

Шаг 2. Изготовление шестерни

Материал новой шестерни — прозрачное оргстекло. Просто ищете в поисковике лазерную резку в вашем городе и отправляетесь туда. Лучше нарезать несколько с разными параметрами сразу. Думаю, одна порезка как у меня не должна выйти более $ 6.

Шаг 3. Запуск и тест фонтана

Вообще соседние шестерни принято делать из материалов немного разной плотности. Так они дольше прослужат. Скорей всего производитель просто пренебрег этим.

Kwork – идеальный инструмент для ремонта «шестеренок» сайта

В обиходе принято называть зубчатое колесо шестерней.

Так откуда пошло название? Название пошло от того, что ведущее колесо имело не менее шести зубьев.

Зубчатое колесо (шестерня) – основная деталь зубчатой передачи. Тяжело представить в современном машиностроении и производстве механизмы и их работу, без шестеренок.

Шестерни используются парами с разным количеством зубьев, что бы преобразовать момент вращения и число оборотов на выходе и входе.

Изготовить шестерни не так уж и легко, для этого нужно соблюсти два условия:

  • Квалификация специалиста
  • Специализированное оборудование

Точности изготовления порой составляет микроны. Для изготовления шестерней применяются зубофрезерные станки, станки ЧПУ, токарно-фрезерные станки.

Заказать изготовление шестерни можно, отправив нам, чертеж или фото на фоне линейки с размерами на почту Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. , или же привезти образец по адресу: г. Москва, ул. Профсоюзная, д.27к2с1. А так же проконсультироваться по телефону 8(495)725-36-78.

Так же предлагаем услуги курьера. Наш курьер забирает образец в удобном для вас месте, стоимость 300 руб, в пределах МКАД. За МКАД условия индивидуальны.

Производство расположено в Московской области, отправка осуществляется по пятницам, так что, если хотите, что бы ваша деталь быстрей попала в работу, привозите ее в конце недели. Срок изготовления зависит от загруженности производства, и составляет от 3-х дней до 2 недель.

Наименование Стоимость
Изготовление шестерни от 1800
Изготовление вал-шестерни от 1800
Изготовление звездочек от 1800
Изготовление червячных колес от 1800
Изготовление шевронного колеса по запросу

Стоимость изготовления зависит от выбранного материала, диаметра зубчатого колеса.

Существует несколько методов изготовления шестерней:

  • Метод обката (инструменты гребенка, червячная фреза , долбяк)
  • Метод копирования
  • Метод горячего и холодного накатывания


Для шестеренок применяют следующие материалы: сталь, чугун, латунь, бронза, пластик, нейлон, капролон (зедекс).

Требования к материалам зависит от условий эксплуатации шестерни.

Основные требования к материалам для шестеренок:

прочность поверхностного слоя и высокое сопротивление истиранию;
достаточная прочность при изгибе;
обрабатываемость, возможность получения достаточной точности и чистоты поверхности.

Шестерни из стали проходят процесс термообработки (закалки).

Мы изготавливаем следующие виды шестерней:

  • цилиндрические прямозубые шестерни;
  • цилиндрические шестерни косозубого типа;
  • шестерни с круговой зубчаткой;
  • конические шестерни;
  • шестерни конического типа;
  • планетарные механизмы;
  • пластмассовые шестерни (для оргтехники, банкоматов, кофе-машин, торговых автоматов и др.);
  • зубчатые рейки;
  • зубчатые шкивы;
  • звездочки.

Изготавливаем зубчатые колеса, вал-шестерни, и другие нестандартные изделия с диапазоном модулей m от 0,25 до 10.

Если вы не смогли купить шестерню, мы выточим для вас любое зубчатое колесо: ш естерни для КПП, шестерни для бытовой техники, шестерни для оргтехники, шестерни для станков.

Изготовление шестерен на заказ выполняется на современном оборудовании. Наши специалисты профессионалы своего дела с 20 летним стажем. Инновационные методы обработки с совокупностью с профессионализмом позволяют производить изделия отличного качества.

Инструмент — Инструмент для монтажа и демонтажа подшипников, звездочек и шестеренок — Нагреватели BETEX — iDuctor

Портативный переносной индукционный нагреватель BETEX iDuctor 1 уникальный инструмент для беспламенного нагрева.

Часто в условиях автосервиса или производства возникает вопрос — чем и как отвернуть прикипевшую гайку или болт. Насадить подшипник на вал или снять подшипник. Удалить краску с металла или детали автомобиля.

BETEX iDuctor — это новый профессиональный ручной индукционный нагреватель для автосервиса или иных предприятий, с помощью которого можно сделать:

  • Локальный индукционный нагрев металла, снятие прикипевших и заржавевших деталей;
  • Исправление, выравнивание индукционным нагревателем небольших вмятин без покраски;
  • Снятие сайлентблоков;
  • Выпрессовка или запрессовка подшипников;
  • Cнятие спойлеров, молдингов, виниловой пленки;
  • Разогрев поверхности перед покрытием виниловой пленкой.

    Все виды металлических частей, такие как компоненты привода, корпуса подшипников, болты, гайки, трубы, а также металлические покрытия можно нагревать с помощью индукции и благодаря точному локальному нагреву окружающие детали не испытывают высокие термические нагрузки. Это делает портативный индукционный нагреватель идеальном решением для автомастерской при отворачивании закисших и заржавевших болтов, гаек вместо привычных паяльной лампы, газовой горелки, болгарок или ударных инструментов таких как гайковерты. Использование открытого огня подвергает риску помещения и к примеру, автомобили, если речь идет о использовании в условиях автосервиса и может стать причиной пожара. Ударные инструменты могут испортить грани болтов и гаек, сорвать резьбу, вырвать шпильку из блока цилиндра двигателя, а болгарки высекают искры при пилении, кроме того есть шанс повредить окружающие детали. Используя переносной индукционный нагреватель BETEX iDuctor в условиях автосервиса, ваша работа станет гораздо безопаснее, чище и быстрее!


    В стандартной комплектации BETEX iDuctor поставляется в удобном чемодане с 2-м метровым длинным гибким индуктором и набором термостойких перчаток (150°С).

      Преимущества:
  • Эргономичный дизайн
  • Экономия времени
  • Экономия затрат
  • Удобный
  • Можно управлять одной рукой
  • Нет открытого огня
  • Безопасен в использовании
  • Универсальный
  • Для труднодоступных мест
  • Не требует особого ухода Опционально:
  • Набор из девяти легкозаменяемых индукторов, состоящий из 8 спиральных индукторов в размерах мин/макс 18-52 мм (Размеры болта М8 — М30) и U-Образный индуктор 160 мм;
  • Гибкий индуктор 1.1 м
  • Индуктор-коврик для нагрева плоских поверхностей для удаления слоя краски или наклеек
  • Перчатки термостойкие до 300°С
      Характеристики:
  • Питание: 230 VAC +/- 10%, частота сети 50-60 Гц, выходная мощность 1200 Вт.
  • Рабочая температура: от -5 до +40 С, влажность от 0 до 90%, класс защищенности IP 20.
  • Встроенная защита от перегрузки и перегрева, звуковой сигнал и подсветка объекта нагрева.

    Индукционный нагреватель BETEX IDuctor: Галерея фотографий

    Видео обзор индукционного нагревателя iDuctor

    Практическое руководство по печати шестеренок на 3D-принтере

    Данный материал есть общее руководство по проектированию и печати на послойном 3D-принтере пластиковых шестеренок.

    Выключатель света на шестеренках — хитрый пример того, что можно будет спроектировать самостоятельно после прочтения этой статьи.

    Оптимальные материалы для пластиковых шестеренок

    Какой же материал самый лучший? Короткий ответ в плане качества готовых шестеренок выглядит следующим образом:

    Nylon (PA) > PETG > PLA > ABS

    Нейлоновый филамент (PA-6, PA-12, Nylon) — невероятно прочный, долговечный и многофункциональный материал для 3D-печати. Низкий коэффициент трения, надежное сцепление слоев и высокая температура плавления делает его отличным материалом для 3D-печати шестеренок. К недостаткам нейлона можно отнести его склонность к впитыванию влаги и сложность печати этим филаментом.

    PETG (Полиэтилентерефталат-гликоль) — также жесткий и прочный материал, большим плюсом является его высокий показатель спекаемости слоев, хорошо липнет к столу.

    У PLA по сравнению с ABS хорошая жесткость и великолепные показатели в плане износостойкости, что делает его фаворитом если это позволяет температура. Низкий температурный порог, при котором деталь из PLA начинает искажаться, делают ABS лучшим выбором, когда речь идет о 75 градусах Цельсия (ABS начинает плавиться при 105).


    Кстати, биоразлагаемость PLA — переоцененное свойство. Да, PLA биоразлагаемый материал. Но это никак не может быть заметно конечному пользователю. Биоразлагаемость — совсем не то, что водорастворимость. Чтобы биоразложить пластик, требуются специальные устройства компостирования в управляемой внешней среде.

    Инструкция по печати и сборке шестереночного выключателя

    Владельцы 3D-принтеров могут бесплатно скачать STL-файлы

    • Пожалуйста, обратите внимание, на лицензию «Только для личного пользования», т.е. результат нельзя распространять, продавать, менять и т.д.
    • В собранном виде конструкция имеет 15,87 см в диаметре. Самая большая напечатанная деталь — 14,92 см в диаметре

    Распечатайте все детали с не менее чем 3 периметрами по всем сторонам и снизу, 15% заполнения. Рекомендуем толщину слоя не более 0,3 мм. Работать будет любой материал — пока удастся избежать перекосов деталей, что приведет устройство в негодность.

    Деталь ручки — единственная, для которой потребуются поддержки.

    Инструкция по сборке (прочесть до начала работы)

    1. Почистите с помощью лезвия зубцы шестеренок, чтобы они хорошо совмещались, затем установите их на пластину с тем же направлением вращения, в котором они печатались (штырек центральной шестеренки справа, зацепка ведомой — сверху по центру).
    2. Закрепите основную шестеренку, попав штырьками в отверстия.
    3. Нанесите немного сухого клея (хорошо подойдет клеящий карандаш) на рабочий конец рычага и установите рычаг с той стороны, с которой он совпадает по штырькам. Клей нужен для того, чтобы закрепить рычаг на штырьки. Рычаг также прижимает к конструкции основную шестеренку.
    4. Нагрейте и размягчите зажимы. Этого довольно, чтобы их раскрыть. Выровняйте края зажимов по отверстиям с задней стороны пластины и обожмите шестеренку по кругу. (Отверстия на обороте пластины могут потребовать чистки — нож в помощь, все зависит от того, насколько хорош у вас принтер). Прижимайте зажимы до застывания. Это гарантирует, что все будет надежно держаться.

    Особые преимущества послойной печати и примеры использования шестеренок

    Итак, в чем же преимущество 3D-печати шестеренок перед традиционными методами их изготовления, и насколько прочными получаются шестеренки?

    Напечатанные пластиковые шестеренки дешевы, процесс быстр, можно без труда получить специализированный результат. Сложные шестеренки и 3D-вариации печатаются без проблем. Процесс прототипирования и создания проходит быстро и чисто. Самое главное то, что 3D-принтеры достаточно распространены, так что набор STL-файлов из интернета может обеспечить тысячи людей.

    Конечно, печатать шестеренки распространенным пластиком — это компромисс по качеству поверхности и износостойкости, если сравнивать с литыми или обработанными пластиковыми шестернями. Но если правильно все спроектировать, напечатанные шестеренки могут оказаться достаточно эффективным и разумным вариантом, а для некоторых решений — идеальным.

    Большинство рабочих приложений выглядят наподобие редуктора, как правило, для небольших электродвигателей, ручек и заводных ключей. Это потому, что электродвигатели отлично работают на высоких скоростях, но у них возникают проблемы с резким снижением оборотов, и обойтись без шестереночной передачи в таком случае проблематично. Вот примеры:

    Специфические проблемы послойной печати

    1. Напечатанные шестеренки перед использованием обычно требуют небольшой постобработки. Будьте готовы к «червоточинам» и к тому, что зубцы нужно будет обработать лезвием.

    Уменьшение диаметра центрального отверстия — очень распространенная беда даже на дорогих принтерах. Это результат множества факторов. Отчасти это — температурное сжатие охлаждающегося пластика, отчасти — потому что отверстия проектируются в виде многоугольников с большим числом углов, которые стягиваются по периметру отверстия. (Всегда экспортируйте STL-файлы шестеренок с большим числом сегментов).

    Слайсеры тоже вносят свой вклад, поскольку некоторые из этих программ могут выбирать разные точки для обхода отверстий. Если внутренний край отверстия будет рисовать внутренний край экструдируемого пластика, то реальный диаметр отверстия будет иметь небольшую усадку, и чтобы в это отверстие потом что-нибудь вставить, может понадобиться определенное усилие. Так что слайсер может вполне намеренно делать отверстия меньше.

    Кроме того, любое расхождение слоев или расхождение по ширине предполагаемого и реального экструдирования могут оказывать довольно заметный эффект, «уплотняя» отверстие. Бороться с этим можно, например, моделируя отверстия диаметром примерно на 0,005 см больше. По аналогичным причинам, и чтобы напечатанные шестеренки помещались друг рядом с другом и могли работать, рекомендуется оставлять в модели зазор между зубцами примерно в 0,4 мм. Это некоторый компромисс, зато напечатанные шестеренки не будут застревать.

    Другая распространенная проблема — получить сплошное заполнение, что довольно трудно для маленьких шестеренок. Щели между маленькими зубчиками — довольно обычное явление, даже если в слайсере выставлено заполнение 100%.

    Некоторые программы относительно успешно справляются с этим в автоматическом режиме, а вручную решить эту проблему можно, увеличив перекрытие слоев. Эта задача отлично задокументирована на RichRap, и в блоге приведены различные ее решения.

    Тонкостенные детали получаются хрупкими, нависающие части нуждаются в подпорках, прочность детали значительно меньше по оси Z. Рекомендуемые для печати шестеренок настройки не отличаются от обычных. На основе уже проведенных тестов можно порекомендовать прямоугольное заполнение и не менее 3 периметров. Желательно также печатать как можно более тонким слоем — насколько позволяет оборудование и терпение, потому что тогда зубцы получаются более гладкими.

  • Однако же, пластик недорог, а время дорого. Если проблема критична или нужно заменить огромную сломавшуюся шестерню, можно печатать и сплошным заполнением, чтобы не оставить шанса на какую-нибудь другую засаду, кроме износа.
  • Наиболее распространенные причины отказа напечатанных шестеренок


    • Стачивание зубцов (от длительного использования, см. Шаг 10 про смазку).
    • Поломка зубцов (при высоких нагрузках).
    • Проблемы с насаживанием на ось (см. Шаг 7 про насаживание).
    • Поломка тела или спицы (это редкие поломки, которые возникают обычно, если шестеренка плохо напечатана, с недостаточным заполнением, например, или спроектирована со слишком тонкими спицами).
    Мастер Йода рекомендует:  CSS-таблицы

    О важности эвольвенты

    Плохой способ изготовления шестеренок

    Довольно часто в любительских сообществах можно встретить неправильно спроектированные шестеренки — моделирование шестеренок дело не такое уж и простое. Как нетрудно догадаться, плохо спроектированные шестеренки плохо сцепляются, имеют избыточное трение, давление, отдачу, неравномерную скорость вращения.

    Эвольвента (инволюта) — это определенного рода оптимальная кривая, описываемая по какому-либо контуру. В технике эвольвенту окружности используют как профиль зубца для колес зубчатой передачи. Это делается для того, чтобы скорость вращения и угол сцепления оставались постоянными. Хорошо разработанный набор шестеренок должен передавать движение исключительно через вращение, с минимальным проскальзыванием.

    Моделирование эвольвентной шестеренки с нуля — дело довольно нудное, так что перед тем, как за него браться, имеет смысл поискать шаблоны. Ссылки на некоторые из них будут даны ниже.

    Тонкости моделирования зубца. Оптимальное количество зубцов

    Подумайте вот о чем: если вам нужно передаточное число 2:1 для линейного механизма — сколько зубцов должно быть на каждой шестеренке? Что лучше — 30 и 60, 15 и 30 или 8 и 17?

    Каждое из этих соотношений даст один и тот же результат, но комплект шестеренок в каждом случае будет при печати сильно отличаться.

    Большее количество зубцов дает более высокий коэффициент сцепления (количество одновременно зацепленных зубцов) и обеспечивает более плавное вращение. Увеличение количества зубцов приводит к тому, что каждый из них должен быть меньше — чтобы уместиться на тот же диаметр. Мелкие зубцы более хрупкие, их сложнее точно напечатать.

    С другой стороны, уменьшение количества зубцов дает больше объема для увеличения прочности.

    Печатать на 3D-принтере меленькие шестеренки — это как раскрашивать в раскраске тонкие линии толстой кисточкой. (Это на 100% зависит от диаметра сопла и разрешения принтера по горизонтальной плоскости. Разрешение по вертикали не играет роли в ограничении по минимальным размерам).

    Если вы хотите испытать свой принтер в деле печатания мелких шестеренок, можете воспользоваться этим STL:

    Протестированный нами принтер все выполнил на высшем уровне, но при диаметре от примерно полудюйма зубцы стали выглядеть как-то подозрительно.

    Совет заключается в том, чтобы делать зубцы как можно больше, избегая при этом предупреждения от программы о слишком малом их количестве, а также избегая пересечений.

    Есть еще один момент, на который следует обратить внимание при выборе количества зубцов: простые числа и факторизация.

    Числа 15 и 30 оба делятся на 15, так что при таком количестве зубцов на двух шестеренках одни и те же зубцы будут постоянно встречаться друг с другом, образуя точки износа.

    Более правильное решение — 15 и 31. (Это ответ на вопрос в начале раздела).

    При этом не соблюдается пропорция, зато обеспечивается равномерный износ пары шестеренок. Пыль и грязь будут распределяться по всей шестеренке равномерно, износ тоже.

    Опыт показывает, что лучше всего, если соотношение количества зубцов двух шестеренок лежит в интервале примерно от 0,2 до 5. Если требуется большее передаточное число, лучше добавить в систему дополнительную шестеренку, иначе может получиться механический монстр.

    Мало зубцов — это сколько?

    Такую информацию можно найти в каком-нибудь Справочнике механика. 13 – минимальная рекомендация для шестеренок с углом давления 20 градусов, 9 — рекомендованный минимум для 25 градусов.

    Меньшее число зубцов нежелательно, потому что они будут пересекаться, что ослабит сами зубцы, да и в процессе печати придется решать проблему перекрытия.

    Тонкости моделирования зубца. Угол давления, и Как сделать прочные зубцы

    Угол давления 15, угол давления 35

    Угол давления? Зачем мне это знать?

    Это угол между нормалью к поверхности зубца и диаметром окружности. Зубцы с большим углом давления (более треугольные) прочнее, но хуже сцепляются. Их проще печатать, но при работе они создают высокую радиальную нагрузку на несущую ось, издают больше шума и склонны к отдаче и проскальзыванию.

    Для 3D-печати хорошим вариантом является 25 градусов, что обеспечивает плавную и эффективную передачу в шестернях размером с ладонь.


    Что еще можно сделать для укрепления зубцов?

    Просто сделайте шестерню толще — это, очевидно, укрепит и зубцы. Удвоение толщины дает удвоение прочности. Хорошее общее правило гласит: толщина должна быть от трех до пяти раз больше шага зацепления шестеренки.

    Прочность зубца шестеренки можно приблизительно оценить, если рассматривать его как небольшую консольную балку. При таком подходе ясно, что добавление перекрывающей сплошной стенки для уменьшение неподдерживаемой площади значительно укрепляет прочность зубцов шестеренок. В зависимости от применения, такая техника расчетов может быть использована также для уменьшения числа точек зацепления.

    Методы крепления на ось

    Утопленный шестиугольник (шестигранник); фиксирующий винт в плоскости

    Шестеренка с клином на оси

    Тугая насадка на ось с насечками. Этот самый простой метод встречается не слишком часто. Здесь надо быть внимательным со перекосом пластика, что с течением времени ухудшит передачу момента. Такая конструкция является также неразборной.

    Ось на фиксирующем винте в плоскости шестерни. Фиксирующий винт проходит сквозь шестерню и упирается в плоский участок на оси. Фиксирующий винт обычно направляется непосредственно в тело шестерни или через утопленную гайку через квадратное отверстие. У каждого метода есть свои риски.

    Если направлять винт напрямую, можно сорвать хрупкую пластиковую резьбу. Метод с утопленной гайкой решает эту проблему, но, если не проявить достаточно аккуратности и приложить при креплении слишком большое усилие, тело шестерни может сломаться. Делайте шестерню потолще!

    Добавление специальных ввинчивающихся термовставок, как здесь, существенно улучшит прочность насадки на ось.

    Утопленный шестигранник — шестиугольная врезка, в которой сидит шестиугольная гайка под шестиугольный винт. Вокруг шестиугольника нужно напечатать достаточно сплошных слоев, так чтобы винту было за что держаться. При этом тоже полезно использовать фиксирующий винт, особенно если речь идет о высоких оборотах.

    Клин встречается в мире любительской 3D-печати нечасто.

    Ось как единое целое с гайкой. Такое решение хорошо противостоит нагрузкам на скручивание. Его, однако, очень трудно добиться на принтере, потому что шестерни приходится печатать перпендикулярно к поверхности стола, а любые оси при таком решении имеют слабое место по оси Z, что проявляется при высоких нагрузках.

    Некоторые типы шестеренок

    Внешние и внутренние прямозубые шестерни, параллельные спиральные (косозубые), двойные спиральные, реечные, конические, винтовые, плосковершинные, червячные

    Спиральное зубчатое колесо (елочка). Его обычно можно увидеть в экструдерах принтеров, они сложны в работе, но имеют свои преимущества. Они хороши большим коэффициентом сцепления, самоцентровкой и самовыравниванием. (Самовыравнивание бесит, потому что отражается на работе всей конструкции). Этот тип шестеренок также непрост в изготовлении на обычном оборудовании, вроде любительских принтеров. 3D-печать знает значительно более простые методы.

    Червячная шестерня. Легко моделируется, есть большой соблазн ее использовать. Следует отметить, что передаточное число такой системы равно числу зубцов шестеренки, поделенному на количество проемов червяка. (Надо посмотреть с торца червяка и посчитать количество начинающихся спиралей. В большинстве случаев получается от 1 до 3).

    Реечная шестерня. Преобразует вращательное движение в линейное и наоборот. Здесь речь идет не о вращении, а о расстоянии, которое проходит рейка с каждым поворотом вала шестерни. Тут очень просто вычислять плотность зубцов: надо лишь умножить их плотность на рейке на пи и на диаметр шестерни. (Или умножить количество зубцов на рейке на плотность зубцов на шестерне).

    Смазка 3D-напечатанных шестеренок

    Если устройство работает при малых нагрузках, на малых скоростях и частотах, о смазке пластиковых шестеренок можно не беспокоиться. Но если нагрузки высоки, то можно попробовать продлить срок службы, смазывая шестерни и уменьшая трение и износ. В любом случае все функции шестеренок более эффективны при наличии смазки, а сами шестерни служат дольше

    Для таких объектов, как шестеренки экструдера 3D-принтера, можно порекомендовать плотную смазку. Для этого отлично подойдут литол, PTFE или смазки на силиконовой основе. Смазку надо наносить, слегка протирая деталь туалетной бумагой, чистым бумажным полотенцем или не пыльной тканью, равномерно распределяя лубрикант, несколько раз провернув шестеренку.

    Любая смазка лучше, чем никакой, но надо убедиться в ее химической совместимости с данным пластиком. А еще всегда надо помнить, что смазка WD-40 — отстой. Хотя она и прилично чистит.

    Инструментарий для изготовления шестеренок

    Высококачественные шестеренки можно делать на одних лишь бесплатных программах. То есть, существуют платные программы для очень оптимизированных и совершенных шестереночных соединений, с тонко настраиваемыми параметрами и оптимальной производительностью, но от добра добра не ищут. Просто надо сделать так, чтобы в одном и том же механизме использовались шестеренки, изготовленные одним и тем же инструментом, чтобы соединения сцеплялись как надо. Шестеренки лучше моделировать парами.

    Вариант 1. Найти имеющуюся модель шестеренки, модифицировать или масштабировать ее под свои нужды. Вот перечень баз данных, где можно найти готовые модели шестеренок.

    • McMaster Carr: обширный массив 3D-моделей, проверенных решений
    • GrabCAD: гигантская база данных присланных пользователями моделей
    • 3DContentCentral: база данных присланных пользователями моделей
    • Misumi: 3D-модели мелких механических деталей
    • Stock Drive Products: 3D-модели множества типов шестеренок

    Вариант 2. Разработать шестеренку с нуля, используя бесплатные онлайн-шаблоны для генерации шестеренок

    Если вы не можете получить подходящую деталь, копируя имеющиеся модели, следующим вариантом для создания собственного решения будет использование эвольвентного генератора шаблонов шестеренок. К счастью, тут на помощь придет множество крутых инструментов.

    • Вот набор полезных моделей шестеренок для кастомизации на Thingiverse.
    • Matthias Wandel’s classic – программа для генерации шестеренок.
    • Online STL File Creator — создаем STL-файлы легко и просто.
    • GearGenerator.com генерирует SVG-файлы прямозубых шестеренок (Эти файлы могут быть конвертированы в импортируемые DXF здесь. Впрочем, некоторые программы, такие как Blender, умеют импортировать SVG напрямую, без танцев с бубнами).
    • https://inkscape.org/ru/ – бесплатная программа векторной графики с интегрированным генератором шестеренок. Приличное руководство по созданию шестеренок на Inkscape — здесь и здесь тоже.


    Редакторы STL-файлов

    Большинство генераторов шаблонов шестеренок дают на выходе STL-файлы, что может раздражать, если вам требуются особенности, которых генератор не предлагает. STL–файлы — это PDF мира 3D, они изощренно сложны для редактирования, однако редактирование возможно.

    TinkerCAD. Хорошая элементарная браузерная CAD-программа, простая и быстрая в освоении, одна из немногих программ 3D-моделирования, которая умеет модифицировать STL-файлы. www.Tinkercad.com

    Meshmixer. Хорошая программа для масштабирования исходных форм. http://meshmixer.com/

    Не-FDM 3D-печать

    Большинство людей, даже убежденные любители, не имеют непосредственного доступа к другим технологиям 3D-печати для изготовления шестеренок. Между тем такие сервисы существуют и могут помочь.

    SLA – отличная технология для профессионального прототипирования шестеренок. Печатаемые слои не видны, в результате процесса можно получать очень мелкие детали. С другой стороны, детали получаются дорогими и несколько хрупкими. Если вы используете этот процесс для прототипирования будущей литой модели, проблем с ее извлечением не возникнет. Делайте деталь сплошной, а то она непременно сломается!

    SLS – очень точный процесс, в результате которого получаются прочные детали. Технология не требует подпорок для нависающих структур. Можно создавать сложные и подробные изделия, лучше со стенками толщиной до четверти дюйма. Слои печати также почти невидимы. НО, шершавая поверхность (потому что технология основана на порошковой печати) крайне склонна к износу. Требуется очень мощная смазка, и многие вообще не рекомендуют SLS-шестеренки для приложений длительного пользования.

    Технология BinderJet хороша для детализированных и точных многоцветных декоративных или не конструкционных деталей. Подойдет для получения деталей безумных цветов, впрочем, очень хрупких и зернистых, так что это не то, что требуется для функциональных шестеренок.

    Практическое руководство по печати шестеренок на 3D-принтере

    Fockus

    Администратор

    Данный материал есть общее руководство по проектированию и печати на послойном 3D-принтере пластиковых шестеренок.

    Выключатель света на шестеренках — хитрый пример того, что можно будет спроектировать самостоятельно после прочтения этой статьи.

    Оптимальные материалы для пластиковых шестеренок
    Какой же материал самый лучший? Короткий ответ в плане качества готовых шестеренок выглядит следующим образом:

    Nylon (PA) > PETG > PLA > ABS

    Нейлоновый филамент (PA-6, PA-12, Nylon) — невероятно прочный, долговечный и многофункциональный материал для 3D-печати. Низкий коэффициент трения, надежное сцепление слоев и высокая температура плавления делает его отличным материалом для 3D-печати шестеренок. К недостаткам нейлона можно отнести его склонность к впитыванию влаги и сложность печати этим филаментом.

    PETG (Полиэтилентерефталат-гликоль) — также жесткий и прочный материал, большим плюсом является его высокий показатель спекаемости слоев, хорошо липнет к столу.

    У PLA по сравнению с ABS хорошая жесткость и великолепные показатели в плане износостойкости, что делает его фаворитом если это позволяет температура. Низкий температурный порог, при котором деталь из PLA начинает искажаться, делают ABS лучшим выбором, когда речь идет о 75 градусах Цельсия (ABS начинает плавиться при 105).

    Кстати, биоразлагаемость PLA — переоцененное свойство. Да, PLA биоразлагаемый материал. Но это никак не может быть заметно конечному пользователю. Биоразлагаемость — совсем не то, что водорастворимость. Чтобы биоразложить пластик, требуются специальные устройства компостирования в управляемой внешней среде.

    Инструкция по печати и сборке шестереночного выключателя
    Владельцы 3D-принтеров могут бесплатно скачать

    • Пожалуйста, обратите внимание, на лицензию «Только для личного пользования», т.е. результат нельзя распространять, продавать, менять и т.д.
    • В собранном виде конструкция имеет 15,87 см в диаметре. Самая большая напечатанная деталь — 14,92 см в диаметре

    Распечатайте все детали с не менее чем 3 периметрами по всем сторонам и снизу, 15% заполнения. Рекомендуем толщину слоя не более 0,3 мм. Работать будет любой материал — пока удастся избежать перекосов деталей, что приведет устройство в негодность.

    Мастер Йода рекомендует:  Как изменить URL-адрес WordPress

    Деталь ручки — единственная, для которой потребуются поддержки.

    Инструкция по сборке (прочесть до начала работы)

    1. Почистите с помощью лезвия зубцы шестеренок, чтобы они хорошо совмещались, затем установите их на пластину с тем же направлением вращения, в котором они печатались (штырек центральной шестеренки справа, зацепка ведомой — сверху по центру).
    2. Закрепите основную шестеренку, попав штырьками в отверстия.
    3. Нанесите немного сухого клея (хорошо подойдет клеящий карандаш) на рабочий конец рычага и установите рычаг с той стороны, с которой он совпадает по штырькам. Клей нужен для того, чтобы закрепить рычаг на штырьки. Рычаг также прижимает к конструкции основную шестеренку.
    4. Нагрейте и размягчите зажимы. Этого довольно, чтобы их раскрыть. Выровняйте края зажимов по отверстиям с задней стороны пластины и обожмите шестеренку по кругу. (Отверстия на обороте пластины могут потребовать чистки — нож в помощь, все зависит от того, насколько хорош у вас принтер). Прижимайте зажимы до застывания. Это гарантирует, что все будет надежно держаться.

    Особые преимущества послойной печати и примеры использования шестеренок
    Итак, в чем же преимущество 3D-печати шестеренок перед традиционными методами их изготовления, и насколько прочными получаются шестеренки?

    Напечатанные пластиковые шестеренки дешевы, процесс быстр, можно без труда получить специализированный результат. Сложные шестеренки и 3D-вариации печатаются без проблем. Процесс прототипирования и создания проходит быстро и чисто. Самое главное то, что 3D-принтеры достаточно распространены, так что набор STL-файлов из интернета может обеспечить тысячи людей.

    Конечно, печатать шестеренки распространенным пластиком — это компромисс по качеству поверхности и износостойкости, если сравнивать с литыми или обработанными пластиковыми шестернями. Но если правильно все спроектировать, напечатанные шестеренки могут оказаться достаточно эффективным и разумным вариантом, а для некоторых решений — идеальным.

    Большинство рабочих приложений выглядят наподобие редуктора, как правило, для небольших электродвигателей, ручек и заводных ключей. Это потому, что электродвигатели отлично работают на высоких скоростях, но у них возникают проблемы с резким снижением оборотов, и обойтись без шестереночной передачи в таком случае проблематично.

    Специфические проблемы послойной печати

      Напечатанные шестеренки перед использованием обычно требуют небольшой постобработки. Будьте готовы к «червоточинам» и к тому, что зубцы нужно будет обработать лезвием.

    Уменьшение диаметра центрального отверстия — очень распространенная беда даже на дорогих принтерах. Это результат множества факторов. Отчасти это — температурное сжатие охлаждающегося пластика, отчасти — потому что отверстия проектируются в виде многоугольников с большим числом углов, которые стягиваются по периметру отверстия. (Всегда экспортируйте STL-файлы шестеренок с большим числом сегментов).


    Слайсеры тоже вносят свой вклад, поскольку некоторые из этих программ могут выбирать разные точки для обхода отверстий. Если внутренний край отверстия будет рисовать внутренний край экструдируемого пластика, то реальный диаметр отверстия будет иметь небольшую усадку, и чтобы в это отверстие потом что-нибудь вставить, может понадобиться определенное усилие. Так что слайсер может вполне намеренно делать отверстия меньше.

    Кроме того, любое расхождение слоев или расхождение по ширине предполагаемого и реального экструдирования могут оказывать довольно заметный эффект, «уплотняя» отверстие. Бороться с этим можно, например, моделируя отверстия диаметром примерно на 0,005 см больше. По аналогичным причинам, и чтобы напечатанные шестеренки помещались друг рядом с другом и могли работать, рекомендуется оставлять в модели зазор между зубцами примерно в 0,4 мм. Это некоторый компромисс, зато напечатанные шестеренки не будут застревать.

    Другая распространенная проблема — получить сплошное заполнение, что довольно трудно для маленьких шестеренок. Щели между маленькими зубчиками — довольно обычное явление, даже если в слайсере выставлено заполнение 100%.

    Некоторые программы относительно успешно справляются с этим в автоматическом режиме, а вручную решить эту проблему можно, увеличив перекрытие слоев. Эта задача отлично задокументирована на RichRap, и в блоге приведены различные ее решения.

    Тонкостенные детали получаются хрупкими, нависающие части нуждаются в подпорках, прочность детали значительно меньше по оси Z. Рекомендуемые для печати шестеренок настройки не отличаются от обычных. На основе уже проведенных тестов можно порекомендовать прямоугольное заполнение и не менее 3 периметров. Желательно также печатать как можно более тонким слоем — насколько позволяет оборудование и терпение, потому что тогда зубцы получаются более гладкими.

  • Однако же, пластик недорог, а время дорого. Если проблема критична или нужно заменить огромную сломавшуюся шестерню, можно печатать и сплошным заполнением, чтобы не оставить шанса на какую-нибудь другую засаду, кроме износа.
  • Наиболее распространенные причины отказа напечатанных шестеренок

    • Стачивание зубцов (от длительного использования, см. Шаг 10 про смазку).
    • Поломка зубцов (при высоких нагрузках).
    • Проблемы с насаживанием на ось (см. Шаг 7 про насаживание).
    • Поломка тела или спицы (это редкие поломки, которые возникают обычно, если шестеренка плохо напечатана, с недостаточным заполнением, например, или спроектирована со слишком тонкими спицами).

    О важности эвольвенты

    Довольно часто в любительских сообществах можно встретить неправильно спроектированные шестеренки — моделирование шестеренок дело не такое уж и простое. Как нетрудно догадаться, плохо спроектированные шестеренки плохо сцепляются, имеют избыточное трение, давление, отдачу, неравномерную скорость вращения.

    Эвольвента (инволюта) — это определенного рода оптимальная кривая, описываемая по какому-либо контуру. В технике эвольвенту окружности используют как профиль зубца для колес зубчатой передачи. Это делается для того, чтобы скорость вращения и угол сцепления оставались постоянными. Хорошо разработанный набор шестеренок должен передавать движение исключительно через вращение, с минимальным проскальзыванием.

    Моделирование эвольвентной шестеренки с нуля — дело довольно нудное, так что перед тем, как за него браться, имеет смысл поискать шаблоны. Ссылки на некоторые из них будут даны ниже.

    Тонкости моделирования зубца. Оптимальное количество зубцов
    Подумайте вот о чем: если вам нужно передаточное число 2:1 для линейного механизма — сколько зубцов должно быть на каждой шестеренке? Что лучше — 30 и 60, 15 и 30 или 8 и 17?

    Каждое из этих соотношений даст один и тот же результат, но комплект шестеренок в каждом случае будет при печати сильно отличаться.

    Большее количество зубцов дает более высокий коэффициент сцепления (количество одновременно зацепленных зубцов) и обеспечивает более плавное вращение. Увеличение количества зубцов приводит к тому, что каждый из них должен быть меньше — чтобы уместиться на тот же диаметр. Мелкие зубцы более хрупкие, их сложнее точно напечатать.

    С другой стороны, уменьшение количества зубцов дает больше объема для увеличения прочности.

    Печатать на 3D-принтере меленькие шестеренки — это как раскрашивать в раскраске тонкие линии толстой кисточкой. (Это на 100% зависит от диаметра сопла и разрешения принтера по горизонтальной плоскости. Разрешение по вертикали не играет роли в ограничении по минимальным размерам).

    Если вы хотите испытать свой принтер в деле печатания мелких шестеренок, можете воспользоваться этим STL:

    Протестированный нами принтер все выполнил на высшем уровне, но при диаметре от примерно полудюйма зубцы стали выглядеть как-то подозрительно.

    Совет заключается в том, чтобы делать зубцы как можно больше, избегая при этом предупреждения от программы о слишком малом их количестве, а также избегая пересечений.

    Есть еще один момент, на который следует обратить внимание при выборе количества зубцов: простые числа и факторизация.

    Числа 15 и 30 оба делятся на 15, так что при таком количестве зубцов на двух шестеренках одни и те же зубцы будут постоянно встречаться друг с другом, образуя точки износа.

    Более правильное решение — 15 и 31. (Это ответ на вопрос в начале раздела).

    При этом не соблюдается пропорция, зато обеспечивается равномерный износ пары шестеренок. Пыль и грязь будут распределяться по всей шестеренке равномерно, износ тоже.

    Опыт показывает, что лучше всего, если соотношение количества зубцов двух шестеренок лежит в интервале примерно от 0,2 до 5. Если требуется большее передаточное число, лучше добавить в систему дополнительную шестеренку, иначе может получиться механический монстр.

    Мало зубцов — это сколько?

    Такую информацию можно найти в каком-нибудь Справочнике механика. 13 – минимальная рекомендация для шестеренок с углом давления 20 градусов, 9 — рекомендованный минимум для 25 градусов.

    Меньшее число зубцов нежелательно, потому что они будут пересекаться, что ослабит сами зубцы, да и в процессе печати придется решать проблему перекрытия.

    Угол давления? Зачем мне это знать?

    Это угол между нормалью к поверхности зубца и диаметром окружности. Зубцы с большим углом давления (более треугольные) прочнее, но хуже сцепляются. Их проще печатать, но при работе они создают высокую радиальную нагрузку на несущую ось, издают больше шума и склонны к отдаче и проскальзыванию.

    Для 3D-печати хорошим вариантом является 25 градусов, что обеспечивает плавную и эффективную передачу в шестернях размером с ладонь.

    Что еще можно сделать для укрепления зубцов?

    Просто сделайте шестерню толще — это, очевидно, укрепит и зубцы. Удвоение толщины дает удвоение прочности. Хорошее общее правило гласит: толщина должна быть от трех до пяти раз больше шага зацепления шестеренки.

    Прочность зубца шестеренки можно приблизительно оценить, если рассматривать его как небольшую консольную балку. При таком подходе ясно, что добавление перекрывающей сплошной стенки для уменьшение неподдерживаемой площади значительно укрепляет прочность зубцов шестеренок. В зависимости от применения, такая техника расчетов может быть использована также для уменьшения числа точек зацепления.

    Методы крепления на ось

    Тугая насадка на ось с насечками. Этот самый простой метод встречается не слишком часто. Здесь надо быть внимательным со перекосом пластика, что с течением времени ухудшит передачу момента. Такая конструкция является также неразборной.

    Ось на фиксирующем винте в плоскости шестерни. Фиксирующий винт проходит сквозь шестерню и упирается в плоский участок на оси. Фиксирующий винт обычно направляется непосредственно в тело шестерни или через утопленную гайку через квадратное отверстие. У каждого метода есть свои риски.

    Если направлять винт напрямую, можно сорвать хрупкую пластиковую резьбу. Метод с утопленной гайкой решает эту проблему, но, если не проявить достаточно аккуратности и приложить при креплении слишком большое усилие, тело шестерни может сломаться. Делайте шестерню потолще!

    Добавление специальных ввинчивающихся термовставок, существенно улучшит прочность насадки на ось.

    Утопленный шестигранник — шестиугольная врезка, в которой сидит шестиугольная гайка под шестиугольный винт. Вокруг шестиугольника нужно напечатать достаточно сплошных слоев, так чтобы винту было за что держаться. При этом тоже полезно использовать фиксирующий винт, особенно если речь идет о высоких оборотах.

    Клин встречается в мире любительской 3D-печати нечасто.

    Ось как единое целое с гайкой. Такое решение хорошо противостоит нагрузкам на скручивание. Его, однако, очень трудно добиться на принтере, потому что шестерни приходится печатать перпендикулярно к поверхности стола, а любые оси при таком решении имеют слабое место по оси Z, что проявляется при высоких нагрузках.

    Некоторые типы шестеренок

    Внешние и внутренние прямозубые шестерни, параллельные спиральные (косозубые), двойные спиральные, реечные, конические, винтовые, плосковершинные, червячные

    Спиральное зубчатое колесо (елочка). Его обычно можно увидеть в экструдерах принтеров, они сложны в работе, но имеют свои преимущества. Они хороши большим коэффициентом сцепления, самоцентровкой и самовыравниванием. (Самовыравнивание бесит, потому что отражается на работе всей конструкции). Этот тип шестеренок также непрост в изготовлении на обычном оборудовании, вроде любительских принтеров. 3D-печать знает значительно более простые методы.

    Червячная шестерня. Легко моделируется, есть большой соблазн ее использовать. Следует отметить, что передаточное число такой системы равно числу зубцов шестеренки, поделенному на количество проемов червяка. (Надо посмотреть с торца червяка и посчитать количество начинающихся спиралей. В большинстве случаев получается от 1 до 3).

    Реечная шестерня. Преобразует вращательное движение в линейное и наоборот. Здесь речь идет не о вращении, а о расстоянии, которое проходит рейка с каждым поворотом вала шестерни. Тут очень просто вычислять плотность зубцов: надо лишь умножить их плотность на рейке на пи и на диаметр шестерни. (Или умножить количество зубцов на рейке на плотность зубцов на шестерне).

    Смазка 3D-напечатанных шестеренок
    Если устройство работает при малых нагрузках, на малых скоростях и частотах, о смазке пластиковых шестеренок можно не беспокоиться. Но если нагрузки высоки, то можно попробовать продлить срок службы, смазывая шестерни и уменьшая трение и износ. В любом случае все функции шестеренок более эффективны при наличии смазки, а сами шестерни служат дольше

    Для таких объектов, как шестеренки экструдера 3D-принтера, можно порекомендовать плотную смазку. Для этого отлично подойдут литол, PTFE или смазки на силиконовой основе. Смазку надо наносить, слегка протирая деталь туалетной бумагой, чистым бумажным полотенцем или не пыльной тканью, равномерно распределяя лубрикант, несколько раз провернув шестеренку.

    Любая смазка лучше, чем никакой, но надо убедиться в ее химической совместимости с данным пластиком. А еще всегда надо помнить, что смазка WD-40 — отстой. Хотя она и прилично чистит.

    Инструментарий для изготовления шестеренок
    Высококачественные шестеренки можно делать на одних лишь бесплатных программах. То есть, существуют платные программы для очень оптимизированных и совершенных шестереночных соединений, с тонко настраиваемыми параметрами и оптимальной производительностью, но от добра добра не ищут. Просто надо сделать так, чтобы в одном и том же механизме использовались шестеренки, изготовленные одним и тем же инструментом, чтобы соединения сцеплялись как надо. Шестеренки лучше моделировать парами.

    Вариант 1. Найти имеющуюся модель шестеренки, модифицировать или масштабировать ее под свои нужды. Вот перечень баз данных, где можно найти готовые модели шестеренок.

    Добавить комментарий