Registro de construcción de la impresora 3D: ensamblaje del eje Z

Después de construir el marco, hice algunos progresos con la nueva impresora 3D. Instalé el carro Z de la impresora y monté y alineé todos los demás componentes que facilitan el movimiento en el eje Z, como los rieles lineales y los tornillos de avance.

Como era de esperar, alinear los rieles lineales y los tornillos de avance fue mucho trabajo. Me tomó varios intentos descubrir cómo alinear correctamente estos componentes.

La instalación incorrecta de los componentes del eje Z puede hacer que el carro Z se mueva con mucho rechinar y chirriar, o incluso que se atasque y no se mueva del todo.

En este artículo, mostraré cómo instalé las piezas del eje Z, compartiré los métodos que funcionaron y los que no, y compartiré el resto del progreso en la nueva impresora 3D.

Algunos de los avances en los componentes de movimiento del eje Z.

Cómo (no) instalar componentes del eje Z en una impresora 3D

el primer metodo

En mi primer intento de instalar los componentes del eje Z probé el siguiente enfoque:

  • Montando los tornillos de avance y los rieles lineales en el marco de la impresora 3D, pero sin apretarlos todavía.
  • Montaje completo del carro Z fuera de la impresora 3D.
  • Instalación del carro Z conectándolo a los carros de rieles lineales y enroscando los tornillos de avance a través de las tuercas de avance del carro.
  • Ajuste de las posiciones y ángulos de los tornillos de avance y los rieles lineales para que queden paralelos.
  • Esto no funcionó en absoluto. Terminé con un carro Z que tenía muchos problemas para moverse debido a la desalineación y el atascamiento.

    Era imposible alinear correctamente los tornillos de avance y los rieles lineales. Con dos rieles lineales y tres tornillos de avance, siempre había algo que no se podía montar perfectamente paralelo, porque el carro Z lo restringía y evitaba que se montara en el lugar ideal.

    Hubo momentos en los que pensé que tenía todo en paralelo, solo para descubrir que cuando movía el carro Z hacia arriba o hacia abajo, algo todavía estaba atascado.

    El segundo método (exitoso)

    Después de este enfoque fallido, me di cuenta de que tenía que asegurarme de que los rieles lineales y los tornillos de avance estuvieran paralelos primero, así que probé un método diferente:

  • Colocar y asegurar los rieles lineales y los tornillos de avance paralelos a la extrusión de aluminio del marco.
  • Montaje del carro Z pieza por pieza en el lugar en la impresora 3D.
  • Este método funcionó a la perfección y llevó el carro Z al punto en que podía recorrer todo su recorrido sin atascarse.

    Debido a que el marco se usa como punto de referencia para poner las cosas en paralelo, es absolutamente crucial que sea perfectamente cuadrado y verdadero. Si comienza con la extrusión de aluminio del marco desalineada, tendrá muy pocas posibilidades de éxito.

    La diferencia entre los métodos.

    La principal diferencia entre los dos métodos es la siguiente:

    En el primer método, al asegurar los rieles lineales y los tornillos de avance, su posición está restringida por las tuercas de avance en el carro. Si el carro (y las tuercas de avance) están ligeramente fuera de la ubicación óptima, es posible que no sea posible colocar los soportes de los tornillos de avance en el lugar correcto. Un desplazamiento de un milímetro, o incluso menos, puede ser la diferencia entre la desalineación y el atascamiento, y un desplazamiento suave a lo largo del eje Z.

    En el segundo método, las dimensiones exactas del carro (y por lo tanto la posición de las tuercas de avance) simplemente se adaptan a la posición de los rieles lineales y los tornillos de avance. Debido a que los rieles lineales y los tornillos de avance ya están paralelos, se garantiza que el carro pueda moverse suavemente hacia arriba y hacia abajo.

    Más abajo en la página, agregué algunas imágenes paso a paso para ilustrar mejor esto.

    Resumen

    La idea principal que quiero comunicar es que cuando construyes el eje Z de tu impresora 3D, el orden de las operaciones es crucial. Alinear primero los rieles lineales y los tornillos de avance y luego ensamblar el carro produce un mejor resultado que viceversa. En resumen:

  • Asegúrese de que el marco sea cuadrado y verdadero.
  • Instale y asegure los rieles lineales y los tornillos de avance.
  • Ensamble los componentes del carro Z en su lugar en la impresora 3D.
  • Construir un marco de impresora a partir de piezas cortadas con láser en su mayoría sería mucho más fácil. Con las piezas cortadas con láser, las cosas están exactamente donde deberían estar y hay menos posibles problemas de alineación de los que preocuparse.

    Sin embargo, al construir un marco de impresora 3D con extrusión de aluminio en su mayoría, creo que este es el camino a seguir en términos de ensamblaje del eje Z.

    Una guía aproximada para alinear los rieles lineales del eje Z, los tornillos de avance y la instalación del carro Z

    He agregado imágenes de la alineación de los rieles lineales y los tornillos de avance y el ensamblaje del carro Z a continuación.

    Algunos de los pasos pueden ser un poco específicos para la impresora 3D personalizada que estoy construyendo, pero espero que aún pueda encontrar algún uso en ella. Creo que el enfoque general todavía se puede aplicar a otras impresoras 3D.

    Después de terminar la etapa de creación de prototipos, reconstruiré la impresora con piezas impresas en 3D con un plástico más resistente a la temperatura. Cuando haga esto, también usaré esta guía para asegurarme de hacer las cosas en el orden correcto.

    Tenga en cuenta que esta no es una guía completa, ya que faltan varios pasos menores.

    Instale los rieles de guía lineal atornillándolos a la extrusión de aluminio. Usé una plantilla impresa en 3D para alinear los rieles lineales mientras los instalaba, de modo que terminaran perfectamente centrados y paralelos a la extrusión de aluminio.

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    Instale un lado del carro Z, así como el tornillo de avance correspondiente + montaje de tornillo de avance. Todavía no aprietes el montaje del tornillo guía al marco. El tornillo de avance aún debe tener cierta movilidad en el plano XY. Antes de apretar el montaje del tornillo de avance (inferior), el tornillo de avance debe colocarse paralelo a la extrusión del marco. Para lograr esto hice lo siguiente:

    • Baje el montaje del cojinete del tornillo de avance sobre la parte superior del carro.
    • Levante el soporte del cojinete del tornillo de avance a la derecha por encima del extremo superior del tornillo de avance.
    • Ajuste la posición del soporte del tornillo de avance en la parte inferior, de modo que el extremo superior del tornillo de avance se alinee exactamente con el cojinete en el soporte del cojinete.

    El objetivo aquí es encontrar la posición de montaje del tornillo de avance donde la longitud total del tornillo de avance coincida con la posición (XY) del orificio en el rodamiento del tornillo de avance. Esta es la posición donde el tornillo guía es paralelo a la extrusión del marco vertical.
    Después de encontrar esa posición, aseguré la montura del tornillo guía y la montura del rodamiento del tornillo guía al marco.

    Repita los pasos anteriores para el otro lado del carro Z. Inserte la extrusión de aluminio en la parte trasera del carro y los componentes del tornillo de avance correspondientes. Asegúrese de que las extrusiones de aluminio del carro Z estén colocadas perpendiculares entre sí. Atornille las extrusiones del carro Z juntas. Mueva el montaje del tornillo guía trasero a lo largo del eje X hasta que el tornillo guía trasero quede perpendicular al carro Z. Este paso requiere que el plano XY del carro Z sea paralelo al plano XY de la impresora 3D. Atornille el montaje del tornillo guía trasero en su lugar. Asegure los pernos que sujetan el carro Z a los bloques del carro del riel lineal. Levante el carro Z y los tornillos de avance por encima de los soportes de los tornillos de avance y deslice algo plano debajo de uno de los tornillos de avance para mantener todo en su lugar. Baje ligeramente el carro y los tornillos guía e instale las poleas superiores y las correas del sistema de movimiento. No apriete todavía los tornillos sin cabeza de la polea. Instale las poleas inferiores y la correa de distribución y baje el carro y los tornillos guía hacia abajo. Tense completamente la correa de distribución inferior deslizando los brazos de la polea loca a lo largo de la extrusión y asegurándolos en su lugar. Tense la correa de distribución del motor paso a paso haciendo lo mismo con el soporte del motor paso a paso. Si es necesario, ajuste los tornillos de avance individuales para que el carro Z esté nivelado. Después de esto, se pueden apretar todos los tornillos sin cabeza de la polea. Instale la extrusión de aluminio restante (la extrusión que se usa para montar la cama caliente) en el carro Z. Levante el carro completamente hacia arriba y asegure el montaje del cojinete del tornillo guía trasero.

    Más avances en la impresora 3D

    Prueba de movimiento

    Ahora que todos los componentes del eje Z se han alineado, el carro Z se desplaza muy suavemente. Especialmente con los controladores TMC2660 de 1/256 micropasos en Duet Wifi.

    Hay un ligero traqueteo audible en el video, debido a que uno de los tornillos de avance se mueve en uno de los cojinetes 608 montados en la parte superior. Los rodamientos que utilizo para la creación de prototipos son baratos y tienen tolerancias flojas. Los rodamientos 608 en la construcción final tendrán tolerancias lo suficientemente estrechas como para que los tornillos de avance no se muevan en ellos.

    Brazos tensores de correa

    He tenido que reforzar los dos brazos tensores de correa que tensan la correa larga del eje Z. Había mucha más tensión en el cinturón de lo que esperaba. La tensión de la correa tiró de los brazos hacia arriba fuera de alineación.

    Engrosar los brazos y agregar puntos de montaje adicionales resolvió el problema.

    Uno de los brazos tensores de correa antiguos (izquierda) junto a uno de los nuevos (derecha).

    También dejé de usar poleas locas con cojinetes incorporados. En cambio, cambié a poleas de sincronización GT2 ‘normales’ y cojinetes con bridas. Las poleas locas con cojinetes tenían demasiado descentramiento, lo que resultó en una correa de distribución tambaleante.

    Otros pensamientos

    Los tornillos de avance aún deben lubricarse y, durante la reconstrucción final, podría cambiar a tuercas antiretroceso, pero ya estoy muy satisfecho con el funcionamiento del eje Z. Por supuesto, tendré que ver si el viaje visualmente suave también da como resultado impresiones de alta calidad, o si aparecen artefactos de impresión.

    ¿Lo que sigue?

    El siguiente paso en la construcción de la impresora 3D es instalar los componentes CoreXY. Los rieles y carros lineales de los ejes X e Y, motores paso a paso, poleas locas, etc.

    Sigue leyendo:

    Registro de construcción de la impresora 3D: ensamblaje del eje X/Y