3D打印機的調試中,最重要的就是步進電機參數的設置,這個設置涉及到打印機的精度,甚至是能否成功的關鍵點。之前整理過一份RepRap Prusa i3 3D打印機自己組裝diy的圖文教程,但是由于各種原因3D打印機的配置參數方法一直沒有整理。今天給大家講講如何調試Prusa i3 3D打印機的步進電機參數。
跟著我的教程一起組裝打印機的小伙伴都知道,Prusa i3一共使用了5個打印機(x軸、y軸、e軸各1個,z軸2個),其中x軸和y軸使用同步帶驅動,z軸使用絲桿驅動,e軸使用齒輪驅動,今天主要介紹這三種驅動方式的設置方法。
1、同步帶驅動 同步帶驅動的關鍵部分是3個,步進電機、同步輪和同步帶,其原理是:同步輪通過螺絲固定在步進電機的輸出軸上,然后把同步帶放在同步輪的槽內,電機轉動帶動同步輪轉動,同步輪在通過齒輪上的齒帶動同步帶一起轉動。 計算同步帶的分辨率需要準備一些必要參數。
1)步進電機的步距角
步進電機的旋轉是靠脈動信號來驅動的,當步進驅動器接收到一個脈沖信號,步進電機的軸就會轉動一個固定的角度,這個轉動的角度,就叫“步距角”。最常見的有三種步距角:0.9°,1.8°和7.5°。這三種步距角,也就對應了步進電機每旋轉一周(360°),需要的脈沖信號個數為400個、200個以及48個。這個參數是步進電機的內部物理參數,購買步進電機時一定要確認清楚。
2)步進電機驅動板細分 與脈沖信號相關的另一個參數是步進細分數,這個參數取決于使用的電機驅動板,驅動電路的主芯片,通常具有驅動細分功能,常見的有1/2、1/4、1/16等,如果是1/16細分代表的含義就是原來一個脈沖可以控制電機轉動一個步距角,現在需要16個脈沖電機才能轉動一個步距角,如果點擊的步距角是1.8°,那么電機旋轉一周就需要200*16(3200)個脈沖信號。我是用的Ramps1.4的板子,使用的A4988電機驅動器,如果每個驅動板下邊的3個跳線帽都插了,那么就是16細分。跳線帽在下圖中用藍色標出了。 3)同步輪齒數和同步帶型號 齒輪數很簡單了,自己數一數就知道了,prusa i3上對這個型號沒有嚴格要求,而且賣家的也有可能是定制過的,常見的同步輪從十幾齒到三十幾齒都能在市面上買到,所以一定要數。另外,同步輪還有另外一個參數,就是支持的同步帶的型號,例如我之前教程里用的就是GT2,代表同步帶上兩個齒輪間的節(jié)距是2mm,。
有了參數,計算就很簡單了,假如步進電機旋轉一周需要3200個脈沖信號,同步輪有15個齒,同步帶型號是GT2,也就是節(jié)距2mm的同步帶,那么步進電機旋轉一周,會帶動同步輪旋轉一周,也就是前進15個齒的距離,對應到同步帶上,就是前進30mm的距離(15×2)。在這種情況下,同步帶帶動打印頭或者熱床前進1mm,需要的脈沖信號為3200÷30=106.67個。
2、絲桿驅動 prusa i3的z軸是使用絲桿來傳動,絲桿的優(yōu)勢是精度高,傳動效率高,缺點是速度慢,接觸過3D打印機的都知道,頻繁移動的是x和y軸,z軸只是再打印完一層以后才會升高一層,所以不需要很高的速度。
同樣絲桿驅動也需要幾個參數
1)步進電機的步距腳 前邊已經介紹過如何獲取,這里不在重復
2)步進電機驅動板細分 前邊已經介紹過如何獲取,這里不在重復
3)絲桿螺距 絲桿中有幾個重要參數,分別是邏距(P),導程(L),頭數(n)。 螺距就是相鄰兩個螺線的距離,導程是指絲桿旋轉360度,絲桿上的T型螺母移動的距離,頭數是絲桿上螺線的數量(下圖中用不同的顏色表示出不同的螺線)。 查看螺線的條數大家可以看絲桿的頭部,有幾個絲口入點就有幾根,螺距可以在絲桿上涂一點墨水,然后再紙上滾一下,直接測量紙上的距離就可以了。
給各位小伙伴舉個例子,比如用1/16驅動細分的電機驅動板來去哦的那個步距角為1.8°的步進電機,這時步進電機旋轉一周就需要3200個脈沖信號。步進電機以一個4頭螺距2mm的絲桿為軸(導程為8mm),因此Z軸上升或者下降1毫米,需要3200÷8=400個脈沖信號。 同樣可以使用計算器來計算:
LeadScrew pitch填寫我們測出來的螺距P,Gear ratio填寫n:1(圖中是另外一種計算方法,小伙伴們可以想想為什么)
3、齒輪驅動 3D打印機的送料是通過齒輪與料緊緊的擠在一起,產生很大的摩擦力,通過齒輪轉動,推動料向下或者向上。所以齒輪驅動的原理就很簡單了,齒輪上一個點旋轉一周產生的距離就是料移動的長度,就等于齒輪的周長。 一般我們MK8上用的齒輪直徑是11cm,所以齒輪旋轉一周的周長就是3.14*11=34.54mm 建議大家還是測一下齒輪的直徑,可以用尺子,也可以用線在齒輪上繞一周,記錄下位置,然后測線的長度。
同樣還是舉個栗子:用1/16驅動細分的電機驅動板來去哦的那個步距角為1.8°的步進電機,這時步進電機旋轉一周就需要3200個脈沖信號,電機旋轉一周通過齒輪推動料移動34.54mm,料移動1mm需要3200/34.54=92.64個脈沖。 這個這么簡單,應該不需要計算器了。
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