500x500x500 UM2打印机 制作学习笔记（不断更新中。。。）

borton

前言

大约一个多月前，在网上买了一套UM2改版的散件，自己组装了一台um2改装版打印机，算是真正感受到了3D打印的魅力。猜想是因为成本问题吧，在安装和使用的过程中，感觉到不少问题，所以自己学着做一个，同时，在各个技术细节方面也多参考学习其他朋友的经验和教训，把自己的理解和思考也记录在这里。

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笔记大致分为如下几个方面：

一 、硬件部分

1、各部件结构选择
2、整体装配

二、软件部分

1、固件相关
2、切片软件相关
3、建模软件相关

三、耗材及打印部分

1、耗材
2、打印中遇到的问题

四、其他

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既然无偿承之于前行者，当然尽力施惠与后来人。

秦人不暇自哀而后人哀之，后人哀之而不鉴之，亦使后人复哀后人也。   


我不得不诅咒一下，一个小时发一贴，让我的占楼梦想遥遥无期啊！

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2016-09-21  关于齿轮啮合的问题

直齿圆柱齿轮的啮合条件:
两齿轮的模数必须相等,两齿轮分度圆上的齿形角必须相等.

斜齿圆柱齿轮的啮合条件:
两齿轮法面模数相等,齿形角相等,螺旋角相等且螺旋方向相反.

直齿圆锥齿轮的啮合条件:
两齿轮的大端模数和齿形角分别相等.

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四、其他

一些和3D打印机关联的设备和结构。

1、齿轮相关的计算

齿轮的直径计算方法： 
齿顶圆直径=（齿数+2）*模数 
分度圆直径=齿数*模数 
齿根圆直径=齿顶圆直径-(4.5三次方 x 模数) 

这种计算方法针对所有的模数齿轮（不包括变位齿轮）。 
模数表示齿轮牙的大小。 
齿轮模数=分度圆直径÷齿数 =齿轮外径÷（齿数-2） 

齿轮模数是有国家标准的（GB1357-78） 
模数标准系列（优先选用）1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、14、16、20、25、32、40、50 
模数标准系列（可以选用）1.75，2.25，2.75，3.5，4.5，5.5，7，9，14，18，22，28，36，45 
模数标准系列（尽可能不用）3.25，3.75，6.5，11，30 

1) 什么是「模数」？ 
模数表示轮齿的大小。  
R模数是分度圆齿距与圆周率（π）之比,单位为毫米(mm)。  
除模数外,表示轮齿大小的还有ＣＰ（周节：Circular pitch）与ＤＰ（径节：Diametral pitch）。

2) 什么是「分度圆直径」？
分度圆直径是齿轮的基准直径。  
决定齿轮大小的两大要素是模数和齿数。
分度圆直径等于齿数与模数(端面)的乘积。

2、进给系统的机械传动结构

包括引导和支承执行部件的导轨、丝杠螺母副、齿轮齿条副、蜗杆蜗轮副、齿轮或齿链副及其支承部件等。设计和选用机械传动结构时，必须考虑以下问题：
     (1)   减少摩擦阻力  如采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。
     (2)  提高传动精度和刚度、消除传动间隙  传动精度和刚度主要取决于丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副及其支承结构的刚度。传动间隙主要来自传动齿轮副、蜗杆副、丝杠螺母副等。
     (3)  减小运动惯量  传动元件的惯量对伺服机构的启动和制动特性都有影响。在满足部件强度和刚度的前提下，尽可能减小执行部件的惯量。

3、滚珠丝杠螺母副

滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的新型传动装置。
在丝杠和螺母上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道，当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动。

       滚珠丝杠螺母副特点：
       1. 摩擦小，效率高，发热少；
       2. 丝杠螺母之间预紧后，可以完全消除间隙，提高了传动刚度；
       3. 运动平稳，不易产生低速爬行现象；
       4. 磨损小、寿命长、精度保持性好；
       5. 不能自锁，有可逆性，丝杠立式使用时，应增加制动装置。

滚珠丝杠螺母副的循环方式
       常用的循环方式有两种：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称内循环。

内循环
      钢珠从A点走向B点、C点、D点然后经返向回珠器4从螺纹的顶上回到A点。螺纹每一圈形成一个钢珠的循环闭路。回珠器处于螺母之内，称为内循环。
      其结构紧凑，定位可靠，刚性好，返回滚道短，不易发生滚珠堵塞；缺点是结构复杂，制造较困难，不能用于多头螺纹。

滚珠丝杠螺母副的预紧方法
      滚珠丝杠螺母预紧的目的消除反向间隙、提高其刚度。
      预紧方法有三种，基本原理都是使两个螺母产生轴向位移，以消除它们之间的间隙和施加预紧力。

      1. 垫片调整法
      通过改变垫片的厚度，使螺母产生轴向位移。这种结构简单可靠、刚性好，但调整较费时间，且不能在工作中随意调整。
      2. 螺母调整法
     用两个锁紧螺母l，2能使螺母相对丝杠作轴向移动。这种结构既紧凑，工作又可靠、调整也方便，故应用较广。但调整位移量和预紧力不易精确控制。
     3. 齿差调整法
     当两齿同向各转过一个齿时，则左螺母相对于右螺母转过1um。


2016-05-28

今天学习了一下同步传动带的相关知识：

同步带型号：2gt-200-6
齿型：2GT(精确圆弧齿）
周长：200MM
带宽：6MM

同步带型号：HTD 459-3M
HTD----齿形代号-圆弧齿
159-----节线长度mm
3M------型号--节距为3mm
后面应该还有两位数是带宽mm

一般同步带最精密的，开环控制，位置准确度可以到0.1左右，重复定位精度可以做到0.05甚至0.02。

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一、硬件部分

1、框架与外形

在这部分考虑了很久，框架是整个系统的主要支撑，其平整性、坚固度和稳定与否，对打印机的打印精度和速度造成巨大的影响，甚至后续的XY轴水平，平台的平行度等，很多都依赖于框架本身平直与否。
比较了一下国标和欧标的型材，在20型材中，国标的边角直硬，欧标的圆滑，国标安装需要方形螺母，比较普遍，欧标需要特殊螺母，价格偏高，但紧固性相比国标感觉要稳固些，特别是在某个文章中看到，同型号的铝型材，欧标比国标要重些，综合上述因素，决定操练欧标型材。
为了框架方正平直，决定选择2040为主材，打造打印区域的立方框架，以2020为辅材，主要完成一些搭梁和辅助支撑的作用。

2、 随想 20160526

今天看到一帮大神讨论，很是学了不少东西，他们主要讨论的是“立面打孔 的孔口变形” 问题，以下为摘要：
    *孔跟，喷嘴有关，跟远程进程有关，跟z轴电机有关，跟冷却有关。
    *虽然我交接点变化了，但是层位置没有变化，导致变化的不是电机，是你的反向传动误差
    *这个需要机械结构的强力稳定性，第一条，喷头运动无晃动间隙，还有你必须要确定你的挤出机回抽后不需要补偿，还有你要保证你的滑动轴承跟光轴之间无间隙
    *保持一致的打印方向时精度是高，反过来就会加上反向传动的定位误差。
    *挤出机多了：韦德，鲍登，孟德尔，mk8，mk7，斗牛犬。。。。

3、关于XY轴的传动 及 喷头支撑形式

由于2GT的传动带的弹性形变比较大，不适合500mm的长程传动，所以听了大森林的意见，选用HTD3m的传动带，节距3mm，主要是用它的强度和弹性形变较小的功能。
关于喷头支撑是用“井字”还是“十字”，我现在也不太确定，感觉井字结构稳定，但灵活性不及十字结构，特别是在高速打印时，十字结构还是应该占优一些吧。
自我评估后，决定还用十字结构，用滑轨，固定两滑轨的滑块，只是使用滑轨的滚动摩擦方式。应该兼顾了稳定和灵活。两条滑轨成十字对装。

请教了森林和野猪强之后，认为直线轨不能悬空安装，且轨道悬空，本身也未必能做到平直，还不如用双6光轴或者单8光轴，双8光轴自身太重，惯性大，被否决。双6对光轴的精度要求高，不行还是单8吧，配直线轴承，也是滚动摩擦。

4、喷嘴

火山口喷嘴，加热段长，化料比正常多，挤出速度快，可以跟得上输出。

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二、软件部分

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三、耗材及打印部分

这是普通PLA耗材的效果，感觉不错，0.1层高，40速度，198度。