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.

    Поделиться публикацией
    Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

    Подробнее
    Реклама
    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 полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                              Интересные публикации