3D打印機(jī)的調(diào)試中,最重要的就是步進(jìn)電機(jī)參數(shù)的設(shè)置,這個(gè)設(shè)置涉及到打印機(jī)的精度,甚至是能否成功的關(guān)鍵點(diǎn)。之前整理過(guò)一份RepRap Prusa i3 3D打印機(jī)自己組裝diy的圖文教程,但是由于各種原因3D打印機(jī)的配置參數(shù)方法一直沒(méi)有整理。今天給大家講講如何調(diào)試Prusa i3 3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)參數(shù)。
跟著我的教程一起組裝打印機(jī)的小伙伴都知道,Prusa i3一共使用了5個(gè)打印機(jī)(x軸、y軸、e軸各1個(gè),z軸2個(gè)),其中x軸和y軸使用同步帶驅(qū)動(dòng),z軸使用絲桿驅(qū)動(dòng),e軸使用齒輪驅(qū)動(dòng),今天主要介紹這三種驅(qū)動(dòng)方式的設(shè)置方法。
1、同步帶驅(qū)動(dòng) 同步帶驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵部分是3個(gè),步進(jìn)電機(jī)、同步輪和同步帶,其原理是:同步輪通過(guò)螺絲固定在步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上,然后把同步帶放在同步輪的槽內(nèi),電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)同步輪轉(zhuǎn)動(dòng),同步輪在通過(guò)齒輪上的齒帶動(dòng)同步帶一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 計(jì)算同步帶的分辨率需要準(zhǔn)備一些必要參數(shù)。
1)步進(jìn)電機(jī)的步距角
步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是靠脈動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)的,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)的軸就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度,就叫“步距角”。最常見(jiàn)的有三種步距角:0.9°,1.8°和7.5°。這三種步距角,也就對(duì)應(yīng)了步進(jìn)電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周(360°),需要的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)為400個(gè)、200個(gè)以及48個(gè)。這個(gè)參數(shù)是步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部物理參數(shù),購(gòu)買(mǎi)步進(jìn)電機(jī)時(shí)一定要確認(rèn)清楚。
2)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板細(xì)分 與脈沖信號(hào)相關(guān)的另一個(gè)參數(shù)是步進(jìn)細(xì)分?jǐn)?shù),這個(gè)參數(shù)取決于使用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)板,驅(qū)動(dòng)電路的主芯片,通常具有驅(qū)動(dòng)細(xì)分功能,常見(jiàn)的有1/2、1/4、1/16等,如果是1/16細(xì)分代表的含義就是原來(lái)一個(gè)脈沖可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角,現(xiàn)在需要16個(gè)脈沖電機(jī)才能轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角,如果點(diǎn)擊的步距角是1.8°,那么電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周就需要200*16(3200)個(gè)脈沖信號(hào)。我是用的Ramps1.4的板子,使用的A4988電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,如果每個(gè)驅(qū)動(dòng)板下邊的3個(gè)跳線(xiàn)帽都插了,那么就是16細(xì)分。跳線(xiàn)帽在下圖中用藍(lán)色標(biāo)出了。 3)同步輪齒數(shù)和同步帶型號(hào) 齒輪數(shù)很簡(jiǎn)單了,自己數(shù)一數(shù)就知道了,prusa i3上對(duì)這個(gè)型號(hào)沒(méi)有嚴(yán)格要求,而且賣(mài)家的也有可能是定制過(guò)的,常見(jiàn)的同步輪從十幾齒到三十幾齒都能在市面上買(mǎi)到,所以一定要數(shù)。另外,同步輪還有另外一個(gè)參數(shù),就是支持的同步帶的型號(hào),例如我之前教程里用的就是GT2,代表同步帶上兩個(gè)齒輪間的節(jié)距是2mm,。
有了參數(shù),計(jì)算就很簡(jiǎn)單了,假如步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需要3200個(gè)脈沖信號(hào),同步輪有15個(gè)齒,同步帶型號(hào)是GT2,也就是節(jié)距2mm的同步帶,那么步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周,會(huì)帶動(dòng)同步輪旋轉(zhuǎn)一周,也就是前進(jìn)15個(gè)齒的距離,對(duì)應(yīng)到同步帶上,就是前進(jìn)30mm的距離(15×2)。在這種情況下,同步帶帶動(dòng)打印頭或者熱床前進(jìn)1mm,需要的脈沖信號(hào)為3200÷30=106.67個(gè)。
2、絲桿驅(qū)動(dòng) prusa i3的z軸是使用絲桿來(lái)傳動(dòng),絲桿的優(yōu)勢(shì)是精度高,傳動(dòng)效率高,缺點(diǎn)是速度慢,接觸過(guò)3D打印機(jī)的都知道,頻繁移動(dòng)的是x和y軸,z軸只是再打印完一層以后才會(huì)升高一層,所以不需要很高的速度。
同樣絲桿驅(qū)動(dòng)也需要幾個(gè)參數(shù)
1)步進(jìn)電機(jī)的步距腳 前邊已經(jīng)介紹過(guò)如何獲取,這里不在重復(fù)
2)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板細(xì)分 前邊已經(jīng)介紹過(guò)如何獲取,這里不在重復(fù)
3)絲桿螺距 絲桿中有幾個(gè)重要參數(shù),分別是邏距(P),導(dǎo)程(L),頭數(shù)(n)。 螺距就是相鄰兩個(gè)螺線(xiàn)的距離,導(dǎo)程是指絲桿旋轉(zhuǎn)360度,絲桿上的T型螺母移動(dòng)的距離,頭數(shù)是絲桿上螺線(xiàn)的數(shù)量(下圖中用不同的顏色表示出不同的螺線(xiàn))。 查看螺線(xiàn)的條數(shù)大家可以看絲桿的頭部,有幾個(gè)絲口入點(diǎn)就有幾根,螺距可以在絲桿上涂一點(diǎn)墨水,然后再紙上滾一下,直接測(cè)量紙上的距離就可以了。
給各位小伙伴舉個(gè)例子,比如用1/16驅(qū)動(dòng)細(xì)分的電機(jī)驅(qū)動(dòng)板來(lái)去哦的那個(gè)步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī),這時(shí)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周就需要3200個(gè)脈沖信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)以一個(gè)4頭螺距2mm的絲桿為軸(導(dǎo)程為8mm),因此Z軸上升或者下降1毫米,需要3200÷8=400個(gè)脈沖信號(hào)。 同樣可以使用計(jì)算器來(lái)計(jì)算:
LeadScrew pitch填寫(xiě)我們測(cè)出來(lái)的螺距P,Gear ratio填寫(xiě)n:1(圖中是另外一種計(jì)算方法,小伙伴們可以想想為什么)
3、齒輪驅(qū)動(dòng) 3D打印機(jī)的送料是通過(guò)齒輪與料緊緊的擠在一起,產(chǎn)生很大的摩擦力,通過(guò)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),推動(dòng)料向下或者向上。所以齒輪驅(qū)動(dòng)的原理就很簡(jiǎn)單了,齒輪上一個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的距離就是料移動(dòng)的長(zhǎng)度,就等于齒輪的周長(zhǎng)。 一般我們MK8上用的齒輪直徑是11cm,所以齒輪旋轉(zhuǎn)一周的周長(zhǎng)就是3.14*11=34.54mm 建議大家還是測(cè)一下齒輪的直徑,可以用尺子,也可以用線(xiàn)在齒輪上繞一周,記錄下位置,然后測(cè)線(xiàn)的長(zhǎng)度。
同樣還是舉個(gè)栗子:用1/16驅(qū)動(dòng)細(xì)分的電機(jī)驅(qū)動(dòng)板來(lái)去哦的那個(gè)步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī),這時(shí)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周就需要3200個(gè)脈沖信號(hào),電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周通過(guò)齒輪推動(dòng)料移動(dòng)34.54mm,料移動(dòng)1mm需要3200/34.54=92.64個(gè)脈沖。 這個(gè)這么簡(jiǎn)單,應(yīng)該不需要計(jì)算器了。
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