Пользователь
0,0
рейтинг
12 марта 2015 в 11:16

Шестерни и рейки на ЧПУ фрезере без дополнительной оснастки и модульной фрезы

Наверное, многие, просматривающие раздел «DIY или сделай Сам» сталкивались с необходимостью найти/подобрать подходящую пару шестерней или готовый редуктор под свой проект. А так же сталкивались с трудностями данного поиска.

Возможность изготовлять шестерни самостоятельно давно меня интересовала. Заводские методы нарезки шестерней модульными фрезами и пр. промышленными способами мало применимы в домашних условиях. А изготовить на заказ стоит безумные деньги за одну штуку или хотят партию от 1000 шт.

Различные попытки отливать шестерни из эпоксидной смолы и пластмасс закончились ничем.
  • Для формовки все равно нужен образец, а это не всегда возможно.
  • Отливки требует «доработки напильником».
  • Полученные шестерни хрупки и часто имею дефекты.

На шестерни изготовленные на 3D принтере, без слез смотреть нельзя. Хотя какую то часть задач они покрывают.

Мысль о том, что правильную шестерню можно сделать на 3-х координатном ЧПУ станке без дополнительной оснастки мне пришла в голову не сразу. Но, эксперименты показали, что идея рабочая.
Как ни странно, но этот метод никто не применяет. Все вырезают модульной фрезой и на тематических форумах DIY полно вопросов «а как же шестерню изготовить/заказать/найти».

После многих экспериментов остановился на варианте плагинов для inkscape.

Плагин для inkscape “gears_evolvente.py” (Copyright © 2011 Dave Web), немного доработанный для формирования дополнительных элементов (обозначение центра, дырка, доп. окружность – pitch диаметр и пр.)



Плагин для создания рейки rack_gear.py (Copyright © 2013 Brett Graham). Тоже дорабатывал по мелочи.




Модуль 1мм, как минимальный модуль, который фреза 1мм вырезает без серьезных отклонений от необходимой формы. В качестве материала идеально подходит текстолит или стеклотекстолит. Дополнительная обработка готовых шестерен и реек не требуется.

Вырезанные таким методом шестерни использую и разных проектах. Шестерни выдерживают приличную нагрузку и износа пока не замечено.

Характеристики опробованных приводов «рейка-шестерня»


Люфт рейки и шестерней


Эксперименты показали, что люфт в паре «рейка-шестерня» по микрометру с часовой шкалой составляет 0.05-0.07 мм при нагрузке на рейку в пределах 0.5-1Кг.

Данный люфт был при выставленном зазоре в паре достаточном, что бы перемещение было легким и без заеданий. Зазор выставляется жестким прижимом рейки винтами (овальное отверстие на рейке). Шестерня на оси шагового двигателя. Двигатель намертво прикручен к основанию.
Люфт в зацеплении шестерней субъективно не хуже чем в паре заводских металических шестерней с модулем 2мм.

Нелинейность рейки


К сожалению, точного инструмента, позволяющего замерить линейность перемещения — у меня нет. Используя штангенциркуль удалость только определить, что погрешность линейного перемещения на 50мм (по шагам шагового двигателя) не превышает 0.5мм (точнее определить сложно).





Некоторые выводы


Использование самодельных шестерней и реек для самодельных конструкций – вполне здравая идея.
Себестоимость изготовления – минимальна для мелких партий и единичных экземпляров.
Основной недостаток приводов на паре шестерня-рейка: Более шумная работа, чем при использовании ремня или ШВП. Впрочем, этого и следовало ожидать.

@mmMike
карма
11,0
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (25)

  • +2
    Спасибо за плагины.
    Слышал я что текстолит при фрезеровании пылит сильно, как с пылью справляетесь?
    • +6
      Фрезерую под слоем воды. И фреза охлаждается и пыли вообще нет.
      Ванночка из полиэтиленового пакета. Просто и бюджетно.
      Так же, кстати и акрил фрезеруется. Под слоем воды.
    • 0
      раскраивал на текстолите раму для коптера, на фрезер одевал насадку с щётками по периметру и отверстие для пылесоса. Фрезу это не охлаждает, как в случае с водой, но и пыли практически нет, а в качестве воздухоотсоса хватает бытового старого пылесоса. Что-то на подобие этого:

      image

      Кстати, не сказал бы, что фреза греется до каких-то критических температур при фрезеровке текстолита (с двухсторонним медным слоем), не горячее обычного.
      • 0
        Пыль от стеклотекстолита очень вредная. Так что для себя я решил однозначно. Только вода. И еще в воздухе брызгаю пульверизатором, что бы осадить пыль.

        Максимальный режим, определенный опытным путем, для фрезы 1мм — заглубление 1мм, подача 300 мм/мин.
        Чуть выше — вероятность поломки фрезы.

        Фреза стачивается по стеклотекстолиту на 40 минутах работы где то на 0.05-0.1мм. Очень хорошо заметно. Гнездо под подшипник свежей фрезой — подшипник входит с небольшим натягом в 5-6 кг (пальцами). «Уставшей» фрезой ту же деталь — приходится впрессовывать тисочками.

        А фреза вся не греется. Вот только кончик у нее до минимум 150 градусов разогревается. Инфракрасным бесконтактным термометром смотрел. А если учесть, что он градусов 10 сектор меряет, то и больше 150.
        Да и по цвету видно — черный кончик.
  • 0
    С демпфирующей смазкой шум значительно уменьшится.

    > Но эксперименты показали, что имея рабочая.
    там должно быть слово «идея»?
  • 0
    Литолом обычно смазываю. Для дома же…
    Шумят и промышленные станки на рейках. Очень характерный шум.

    Опечатку поправил. Спасибо.
  • 0
    Осталось только станок с ЧПУ где-нибудь достать…
    • +1
      Сделать. Это не столь уж и сложно.
      Или купить готовый настольный. (<15Кг)
  • +2
    Ваш покорный, когда столкнулся с задачей сделать пару простых шестерёнок, воспользовался Sprocketeer.

    Даже моих мизерных познаний в AutoCAD хватило, чтобы довести сгенерированное этой штукой до ума.

    Дальше файл был отдан в подзаборную рекламную фирмёшку с лазерным резаком и я получил свои акриловые шестерёнки.



    Если задача выпиливания шестерней встаёт часто, имеет смысл посмотреть платную woodgears.ca/gear/
    • +1
      а что это у вас за механизм?
      • +2
        творчески перерабатываю www.polargraph.co.uk/whats-a-polargraph/

        Автор оригинальной машины печатал шестерни на 3D-принтере, а я решил, что лазерная резка из тонкого акрила и сборка «бутерброда» и дешевле, и точнее.
        • 0
          Спасибо за ссылку!
          Не знал что бы еще такое сделать. Скучно. Хочется еще что то по программировать помимо работы.
    • +1
      Если дружить с математикой и хотя бы немного программированием, то написать скрипт, рассчитывающий любую форму — не сложно.
      Эвольвентный зуб — это классика.

      Ну а если не дружить… ну тогда платные программы.

      Кстати, принципиально пытаюсь пользоваться бесплатным софтом. Inskcape — opensource в отличие от AutoCAD.
      • 0
        Даже в trial-ном виде она позволяет понять, как будет выглядеть колесо с нужными вам параметрами в реальности. После чего можно отправляться писать скрипт.
    • 0
      Хорошая программа, но вылетает при расчете шестеренок диаметром 6 метров. Автору писал, автор округлил глаза и ничего внятного не сказал.
      • 0
        пару лет назад эта программа была необфусцированным c# приложением. То есть, если ничего не изменилось, а 6-метровые шестерни нужны часто, то вам поможет любой .net программист.
      • 0
        вылетает при расчете шестеренок диаметром 6 метров.
        ??!!!!
        Автору писал, автор округлил глаза и ничего внятного не сказал.

        Автор наверняка подумал...
  • +1
    Где первая половина статьи? Где производство шестерни на станке? Какой станок, сам процесс, видео, фото, хотя бы одна, на худой конец!?
  • 0
    Спасибо за статью. Было бы здорово, если бы вы выложили доработанные плагины куда-нибудь на гитхаб.
  • 0
    В статье ссылка на плагины.
    В строке «После многих экспериментов остановился на варианте плагинов для inkscape.»
  • 0
    В видео потерялся звук!
  • 0
    в действительности модульная фреза стоит не так уж и дорого, советские наборные я находил по 3-4 тысячи. другое дело что потребуется еще станок, куда эти фрезы воткнуть.
    вообще, самый простой способ домашней нарезки шестеренок — метчиком в оправке. Конечно, оптимально для этого иметь токарник но по факту можно обойтись тисками и парой дырявых брусочков. www.youtube.com/watch?v=B-iC8DFYclU — тут видно принцип.
    • 0
      Модульные фрезы у меня валяются. Достать их не проблема.
      Но делительная головка с нужной точностью стоит от 10 т.руб (Б.У). Даже на токарном станке с делительной головкой (а еще оснастку нужно сделать что бы головку закрепить), это нудная и длительная ручная работа.
      А если автоматизировать (ЧПУ), то это фактически специализированный станок. Не стал делать его исключительно под эту задачу.

      Нарезка метчиком — полная профанация, совсем другого выхода нет.
      У меня поворотная платформа манипулятора робота с червячной передачей нарезанной метчиком на токарном станке.
      Предсказать коэффициент передачи точно практически не возможно и люфт в такой передаче — почти 1 градус.
      Что на конце манипулятора (40 см) задает весьма приличную болтанку…
      Так что нарезка метчиком — только когда других способов нет и точность не особо требуется.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.