我可以通过更换电机使这台挤出机工作吗?

3D打印 挤出机 步进器 发动机
2021-04-26 02:18:50

我有一台Flex3Drive远程直接驱动挤出机,我为我的 Ender 3 购买(带有原始挤出机电机),除了由于 40:1 的缩减导致的糟糕的回缩性能外,我对它非常满意,这需要电机旋转 480° 仅缩回 1 毫米。这对于 PLA 和刚性材料的可行性最低,我只需缩回 1 毫米就可以完成,但缩回 1 毫米所需的时间与原始鲍登挤出机缩回 6 毫米所需的时间一样长,这大大削弱了直接驱动。对于 TPU,我根本无法使其可行。当我缩回 3 毫米左右时,这似乎是避免拉线所必需的,但热端已经熔化和/或在打印件上沉积了一个斑点。无法打印 TPU 也失去了直接驱动的大部分意义。

我正在以 8 mm/s、500 mm/s² 的加速度运行收缩,这已经高于挤出机制造商的建议,并且是我能够让它工作的最快速度。根据这个计算器和 8.9 mH 电机电感,这似乎是大致预期的。我有 TMC 2209 步进器并尝试使用电流进行播放,但似乎没有太大区别。

否则,我喜欢这台挤出机,并想让它工作。有没有一种方法可以通过将电机更换为可以实现更高 RPM 并以同样快或更快的速度加速的东西来挽救它?

3个回答

一般来说,我会使用考虑更多参数的https://github.com/rcarlyle/StepperSim

您可以使用电压和电流来查看哪种组合可为您的电机带来最佳效果。

或者您可以更换为具有更高电压 (35-50 V) 的 TMC 驱动器,以在更高的速度下保持扭矩并更多地推动当前电机。

由于您需要的扭矩可能不太高,您可以使用 3D 打印的人字齿轮提高步进电机的速度,例如 4:1。他们不需要非常准确,考虑到荒谬的 40:1 减少,反弹完全没问题。

虽然以下内容并不能最终证明更换电机会起作用,但我认为答案是肯定的!我通过不同的方法达到了预期的结果,所以我认为问题已经解决了。

我没有更换电机,而是设计了一个 1:4 的升压行星齿轮箱来安装在挤出机电机的顶部,产生 10:1 的净减速,而不是原来的 40:1。即使没有过多关注变速箱中的零件强度或齿隙(由于随后的 40:1 减少),这也有效,使用 PLA 产生所需的 50 毫秒以下回缩。这似乎表明挠性轴的旋转速率或加速度不是限制因素。

添加变速箱后我注意到的一件事是,即使在将挤出机速度和加速度放大到我在没有变速箱的情况下使用的值的 4 倍之后,步进电机也不会在缩回时发出尖锐的“啁啾”/“尖叫”声我以前得到。这看起来很奇怪,因为输出轴的速度/加速度应该与以前相同,负载略高。所以我认为除了原始配置超出步进器的功能之外,可能还有其他事情。

制造商推荐(提供 STL 文件)将电机耦合到柔性轴的是这种长刚性耦合器和导向盖:

耦合器 马达盖

这看起来像是马达输出轴上一个可疑的长杠杆。虽然盖子相当坚固地保留了柔性电缆护套,但它不能与电机轴完美对齐,并且柔性轴在护套内有稍微左右移动的空间。所以,我的猜测是,像这样直接连接到电机的高速旋转软轴会给电机输出轴带来一些严重的横向力,干扰电机的性能,如果不纠正,可能会导致长期损坏。

我添加的齿轮箱完全避免了电机轴的延伸(行星齿轮架完全滑过 D 轴)并且齿轮本身的少量齿隙允许柔性轴定位不精确,(显然)没有严重的不良影响. 如果它确实导致不必要的磨损,那么这些是易于更换的印刷部件。

至于挤出机本身的 40:1 减少,在处理所有这些以使其打印良好之后,我认为这不一定是错误的设计。挠性轴可以很好地处理所需的速度,40:1 的减速比在挤出时保持来自挤出机齿轮的扭矩。Zesty Nimble(有人称其为这种设计的克隆)使用 30:1 而不是 40:1,并且在最新的迭代中已降至 20:1,可能是因为我在 40:1 上遇到的问题。但我认为电机侧的变速箱实际上是一个相当不错的解决方案,它保留了高减速的所有潜在良好特性,没有任何不良特性。不过,它确实使设置的制造和安装变得更加复杂。

我正在考虑购买一个 Fl3xdrive,但有这种确切的恐惧,即收回所需的速度(旋转)太多了。

我在寻找升压变速箱项目时偶然发现了这篇文章。在 Thingiverse 上找到了一个用于 ExtruderNema 17 Gearbox“Pulleybox”Mod,我猜应该足以完成您对设计所做的工作。