Продолжая модернизацию своего Graber i3, я постепенно добрался до механики принтера.
Изначально масштабных изменений не планировалось. Мне всего лишь требовалось разработать нормальное крепление для индукционного датчика стола, который я установил в процессе предыдущих доработок.
Однако, как это часто бывает с самодельными конструкциями, решение одной задачи постепенно привело к обнаружению других проблем.
В результате пришлось немного переработать каретку X, изменить крепление хотенда и пересобрать некоторые узлы оси Z.
Самое интересное, что в процессе обнаружились ошибки, допущенные ещё при первоначальной сборке принтера около пяти лет назад.
С чего всё началось
Первые испытания индукционного датчика я проводил без постоянного крепления. Сам датчик уже был, но подходящего кронштейна для него не существовало.
Поэтому следующим шагом стала разработка крепления, которое позволило бы надёжно зафиксировать датчик относительно хотенда.
На первый взгляд задача довольно простая.
Но конструкция моего Graber i3 имеет свои особенности. Значительная часть механических деталей изготовлена из фанеры, включая элементы каретки X.
Именно здесь обнаружилась первая проблема.
Из-за особенностей соединения фанерных деталей каретку не удавалось собрать достаточно жёстко. В конструкции оставались люфты, которые отрицательно влияли на стабильность положения хотенда.
Раз уж всё равно предстояло разрабатывать новую деталь, я решил заодно устранить этот недостаток.
Первое крепление датчика оказалось неудобным
Прежде чем перейти к новой конструкции, я попробовал более простой вариант.
По аналогии со многими самодельными 3D-принтерами закрепил индукционный датчик непосредственно на системе охлаждения хотенда.
Такой способ позволял установить датчик рядом с соплом без серьёзных изменений каретки.
Но довольно быстро выяснился недостаток этого решения.
При необходимости снять хотенд для чистки или замены сопла крепление датчика начинало мешать разборке.
Получалось, что ради установки одного дополнительного компонента я усложнил обслуживание другого.
Мне такой вариант не понравился.
Хотелось сделать конструкцию, в которой датчик имел бы собственное крепление и не мешал работе с хотендом.
Старое крепление хотенда тоже имело недостаток
Здесь стоит отдельно рассказать о первоначальном креплении хотенда.
Для его установки я использовал алюминиевый кронштейн, предназначенный для крепления 16-миллиметровых линейных валов.
По своим размерам и конструкции он очень хорошо подходил для этой задачи.
Хотенд удавалось достаточно надёжно зафиксировать, и долгое время такое решение меня вполне устраивало.
Но была одна особенность.
Если хотенд приходилось снимать, например для обслуживания или замены сопла, при повторной установке практически невозможно было вернуть его точно на прежнюю высоту.
Приходилось снова контролировать положение сопла относительно стола и при необходимости корректировать настройки.
Для принтера, на котором регулярно что-то меняется и дорабатывается, это довольно неудобно.
Поэтому при разработке новой каретки я решил одновременно изменить и способ крепления хотенда.
Новая каретка X — фанера и 3D-печать
Полностью отказываться от оригинальной конструкции я не собирался.
Вместо этого решил сделать комбинированную каретку.
Одна её часть осталась фанерной, а вторую я изготовил с помощью 3D-печати на этом же Graber I3.
За основу печатной детали взял геометрию существующей фанерной модели и добавил к ней необходимые элементы крепления.
В результате на одной детали удалось разместить:
- кронштейн для установки хотенда;
- крепление концевого выключателя оси X.
Последний раньше располагался на каретке Z, но после переработки конструкции я перенёс его на каретку X.
Таким образом, новая деталь объединила сразу несколько функций.
При этом удалось сохранить значительную часть первоначальной механики принтера.
Более жёсткая конструкция и удобное обслуживание
Главное преимущество новой каретки оказалось даже не в наличии крепления для индукционного датчика.
После переработки соединений удалось собрать весь узел значительно жёстче.
Люфты, которые присутствовали в первоначальной фанерной конструкции, были устранены.
Теперь положение хотенда относительно каретки стало значительно стабильнее.
Кроме того, новый кронштейн хотенда является частью печатной детали и остаётся на каретке при его демонтаже.
Благодаря этому хотенд можно снять для обслуживания, а затем установить обратно практически на прежнюю высоту.
Конечно, после вмешательства в хотенд положение сопла всё равно желательно проверить, особенно если менялось само сопло.
Но теперь для обычного снятия и повторной установки не приходится заново искать правильное положение всего узла.
Именно такого результата я и хотел добиться.
Заодно решил пересобрать ось Z
Пока принтер был частично разобран, я решил уделить внимание и механике оси Z.
Здесь тоже имелись небольшие люфты, которые хотелось устранить.
При этом кардинально менять конструкцию не планировалось.
Я ограничился минимальными доработками существующих деталей, в частности уплотнил посадочные места линейных подшипников и направляющих валов.
Это позволило уменьшить нежелательные перемещения деталей относительно друг друга.
Но во время пересборки обнаружился ещё один интересный момент.
Две Т-гайки — не всегда лучше одной
При первоначальной сборке Graber i3 я установил по две Т-гайки на каждую сторону оси Z.
Тогда мне казалось, что такое решение должно обеспечить более жёсткую и стабильную конструкцию.
И на протяжении примерно пяти лет я даже не сомневался в правильности этого выбора.
Однако при пересборке выяснилось, что дополнительные гайки создают лишнее сопротивление вращению ходовых винтов.
Вместо ожидаемого улучшения я получил дополнительную нагрузку на механизм перемещения.
Вполне возможно, что причиной была небольшая несоосность гаек, из-за которой винтам приходилось преодолевать дополнительное трение.
Поэтому лишние Т-гайки я удалил, оставив по одной на каждую сторону.
После этого перемещение стало свободнее.
Здесь важно уточнить, что сама по себе установка двух гаек не обязательно является ошибкой.
Существуют конструкции, в которых дополнительные гайки используются вполне успешно, например для уменьшения осевого люфта.
Но в моём случае такое решение оказалось неудачным.
Иногда попытка сделать механизм жёстче приводит совсем не к тому результату, которого ожидаешь.
После устранения люфтов появилась новая проблема
Самое интересное началось уже после пересборки.
Когда я уплотнил посадки подшипников и валов, устранил люфты и начал заново настраивать механику, обнаружилось подклинивание одной из кареток Z.
Причём раньше такого поведения я не замечал.
Сначала это выглядело довольно странно.
До разборки принтер работал, а после устранения люфтов одна из кареток начала двигаться с заеданиями.
Пришлось внимательно осмотреть весь узел.
И причина оказалась неожиданно простой.
Ошибка с болтом, допущенная пять лет назад
На каретке Z находится крепление ролика ремня оси X.
Осью этого ролика служит крепёжный элемент, который проходит через соответствующую часть конструкции.
При первоначальной сборке здесь следовало использовать винт с плоской головкой.
Но тогда я установил обычный болт.
Его выступающая часть задевала корпус каретки.
Самое удивительное, что раньше это практически не проявлялось.
Пока конструкция имела люфты, детали могли немного смещаться относительно друг друга, и контакт не вызывал заметного подклинивания.
Но после пересборки всё изменилось.
Когда посадки стали плотнее, а каретка — жёстче, прежней свободы для нежелательных перемещений уже не осталось.
В результате выступающий болт начал мешать нормальному ходу механизма.
Получилось, что устранение одной проблемы выявило другую, существовавшую с самой первой сборки принтера.
Решение оказалось элементарным
Подходящего винта с плоской головкой под рукой не оказалось.
Поэтому вместо поиска нового крепежа я просто развернул существующий болт.
Теперь его выступающая часть больше не задевала корпус.
При этом крепление ролика осталось достаточно жёстким.
После такой небольшой доработки подклинивание исчезло.
В результате удалось получить именно то, чего я добивался с самого начала: жёсткую конструкцию без заметных люфтов, которая при этом свободно перемещается по направляющим.
Жёсткость не должна мешать движению
Вся эта история напомнила мне одну важную вещь.
При сборке механики 3D-принтера недостаточно просто максимально жёстко закрепить все детали.
Нужно добиться правильного сочетания жёсткости и свободы перемещения.
Каретка не должна болтаться на направляющих, но при этом она должна двигаться плавно, без заеданий и лишнего сопротивления.
В моём случае первоначальные люфты даже маскировали ошибку сборки.
Пока детали могли немного смещаться, выступающий болт практически не мешал работе.
Но как только конструкция стала жёстче, проблема сразу проявилась.
И только после устранения причины трения удалось получить нормальную работу механизма.
Итоги модернизации
Изначально я собирался всего лишь изготовить крепление для индукционного датчика.
Но в результате удалось решить сразу несколько задач.
Новая комбинированная каретка X позволила жёстче собрать конструкцию и избавиться от прежних люфтов.
Отдельное крепление индукционного датчика больше не мешает обслуживанию хотенда.
Новый кронштейн позволяет снимать и устанавливать хотенд практически без изменения его положения по высоте.
Концевой выключатель оси X теперь закреплён непосредственно на новой печатной части каретки.
Кроме того, при пересборке оси Z я уплотнил посадки линейных подшипников и направляющих валов, удалил лишние Т-гайки и устранил подклинивание, вызванное неправильно установленным болтом.
В итоге механика стала одновременно жёстче и свободнее в движении.
Особенно приятно, что для этого не потребовалось полностью переделывать принтер.
Большую часть первоначальной конструкции удалось сохранить, ограничившись изменением отдельных деталей и исправлением старых ошибок.
Для меня это и есть смысл постепенной модернизации Graber i3: не строить каждый раз новый принтер, а последовательно улучшать существующий, устраняя недостатки, которые обнаруживаются в процессе работы.