西马特的X2铣床数控改装项目已经到了一个拐点,过了这个点就进入了使用阶段,可以用0.01的精度加工铝合金。
现状xyz轴的回差分别是0.16/0.05/0.65,简直就跟开玩笑一样。给人的一种感觉就是,没因为数控化而省时间,反而引入了非常不可靠的误差。
回差有两种,一种来自xy原装丝杠的螺母,这是一种传统的铜螺母,带着传统的廉价配件的低精度,在x轴的螺母上有调节螺丝,可以通过分解和调整来改进甚至消除回差,但是因为螺母会磨损,需要经常调整。Y轴的情况类似,但是Y轴的误差小一些,说实话0.05是可以接受的,除了加工压入轴承那种环状槽以外,基本都可以胜任。
Z轴的情况则不一样。首先,原来Z轴是通过齿条和齿轮的动配合上下移动,齿轮和微调螺杆通过一个蜗杆结合,到这里也没问题。问题出在上下移动机头的手轮离合器上,这个离合器有1mm的回差。最初改数控的方案是在这个手轮上直接加步进电机,搞得上下移动速度慢,回差也是得到了完美继承。后来改成滚珠丝杆,因为连杆和步进电机的支架都是3D打印件,完全没有刚性,弹性造成的回差也是达到了惊人的0.65,叫你妹法用改善来形容这个结果。
所以现在就要做标题上这两个部分的继续改装。本质上,是不是螺母也可以用铝合金来做,就磨损这个事儿而言,我听说的是,德林要比金属更耐磨,不知道是在什么条件下可以这么说。顺序上,需要先搞定xy轴的螺母,才能去做Z轴的连杆,因为连杆上有滚珠丝杆的孔位,四小一大,小的是给螺丝用的,大的是给螺母本身,这个大圆如果用回差很糟糕的机器来铣削,最后得到的形状估计就很随机,没法装配到一起。当然也可以把xy都换成滚珠丝杆,这也是最终形态,但是需要铣削铣床的台座部分,要不然螺母放不进去。丝杆的轴承座部分也要换掉,或者说要搞一个专门的适配设计给丝杆店家去加工,这都是比较费劲的,我比较懒,更害怕失败,所以还是等z轴搞定,有第二台铣床的时候再用数控的方式做比较稳妥。刚才提到,x轴可以调整回差,y轴还凑合用,那么就先调一把,把z轴的连杆和轴承座加工出来,是最省时省力的方案。
附上德林消除回差螺母的样子。这个是美版x2用的,也可以用铜加工,只是成本会贵一些,而且加工起来会更麻烦。因为是梯形螺纹,而且是16外径8齿的参数,根本买不到相应的丝锥,定制的话估计要上百,如果能量产的话定一个也罢了,问题是这个东西一个铣床就用两个,自己磨刀具切削可能是唯一选择,这就引出另外一个问题,切这种8齿的螺纹,需要在我的车床上设定一个非常大的齿轮比。我配出了这种齿轮比空转了一下,发现根本带不动,这里面可能有小车床的变速总成的效率问题,但根本原因还是电动机功率不够。解决这个问题需要在车床主轴上加一个手摇装置,如下图。这种很少出场的配件也是没什么劲头去做。所以综上所述,还是准备先试着调一下X轴看下情况,尽量跳过自己车削梯形螺母,直接上滚珠丝杆。