Μικρές μηχανές, σκόπιμες ανοχές

Η ανοχή είναι απόφαση, όχι ατύχημα

Κάθε διάσταση που κατασκευάζετε θα είναι ελαφρώς λανθασμένη. Η ανοχή είναι το πόσο απόκλιση αποφασίζετε να επιτρέψετε. Το σύστημα ISO 286 δίνει ονόματα σε αυτή την απόφαση: ένα γράμμα για το πού βρίσκεται η ζώνη ανοχής σε σχέση με τη ονομαστική διάσταση και έναν αριθμό για το πόσο πλατιά είναι η ζώνη. Ένα ζεύγος άξονα και οπής γραμμένο ως H7/g6 είναι ένα κλασικό στενό ολισθαίνον ταίριασμα: στρέφεται ή ολισθαίνει ομαλά με πολύ λίγο περιθώριο.

Αυτό σημαίνει τα εξής στα 8 mm, το μέγεθος της οπής ενός ρουλεμάν 608 και ενός συνηθισμένου άξονα χομπίστα:

Αυτοί είναι αριθμοί για κατεργασμένο μέταλλο. Ένας τυπικός εκτυπωτής FDM καταναλωτή δεν μπορεί να κρατήσει τίποτα κοντά στα 15 μm· οι γραμμές στρώσεων είναι συχνά δέκα φορές μεγαλύτερες. Το δίδαγμα δεν είναι να εγκαταλείψετε την ακρίβεια, αλλά να την τοποθετήσετε εκεί που ανήκει: αφήστε ένα αγορασμένο ρουλεμάν, μια λειασμένη ράβδο ή έναν αλεσμένο δακτύλιο να εξασφαλίσουν το σφιχτό ταίριασμα, και αφήστε τα εκτυπωμένα εξαρτήματα απλώς να συγκρατούν σταθερά αυτά τα ακριβή στοιχεία στη θέση τους.

Αγοράστε ακρίβεια, εκτυπώστε δομή

Το ρουλεμάν 608 (οπή 8 mm, εξωτερική διάμετρος 22 mm, πλάτος 7 mm) παράγεται μαζικά για skateboards και spinners, γι' αυτό είναι ένα από τα φθηνότερα εξαρτήματα ακριβείας που μπορεί να αγοράσει ένας χομπίστας. Τοποθετημένο σε περίβλημα, δίνει σε ένα μικρό περιστρεφόμενο τραπέζι ή τροχαλία πολύ πιο ομαλή περιστροφή από οποιονδήποτε εκτυπωμένο άξονα. Ομοίως, οι γραμμικοί οδηγοί, οι λειασμένες χαλύβδινες ράβδοι και τα ορειχάλκινα δακτύλια προσφέρουν ακρίβεια που θα δυσκολευόσασταν να πετύχετε μόνοι σας.

Βίδες κίνησης και μηχανικό παιχνίδι

Η συνηθισμένη σπειρωτή ράβδος M8 προχωρά 1.25 mm ανά στροφή και είναι φθηνή, αλλά το παξιμάδι της έχει αισθητό παιχνίδι και τριβή. Μια βίδα κίνησης T8 με σπείρωμα 4 εκκινήσεων μετακινείται 8 mm ανά στροφή: γρηγορότερα, πιο ομαλά και σχεδιασμένη για κίνηση. Και στις δύο περιπτώσεις, το μηχανικό παιχνίδι εμφανίζεται όταν αντιστρέφεται η φορά: η βίδα πρέπει να στραφεί λίγο πριν το παξιμάδι ξαναέρθει σε επαφή με την πλευρά του σπειρώματος. Τα παξιμάδια αντιμηχανικού παιχνιδιού χρησιμοποιούν ελατήριο για να απωθούν τα δύο μισά του παξιμαδιού, διατηρώντας επαφή και στις δύο πλευρές του σπειρώματος με το αντίτιμο επιπλέον τριβής.

Κινηματικές συζεύξεις: επαναλήψιμες χωρίς σφιχτά ταιριάσματα

Αν μια μονάδα πρέπει να αποσυνδέεται και να επανατοποθετείται ακριβώς στο ίδιο σημείο, όπως μια πλάκα κάμερας ή μια εναλλάξιμη κεφαλή εργαλείου, μια κινηματική σύζευξη υπερέχει από ένα σφιχτό ταίριασμα. Τρεις σφαίρες που εδράζονται σε τρία αυλάκια τύπου V περιορίζουν ακριβώς μία φορά και τους έξι βαθμούς ελευθερίας, η προσέγγιση που περιγράφει ο Douglas Blanding στο Exact Constraint. Ένα ελατήριο ή ένας μαγνήτης παρέχει προφόρτιση. Επειδή τίποτα δεν είναι υπερπεριορισμένο, η σύζευξη επαναλαμβάνεται χωρίς να χρειάζονται τέλεια εξαρτήματα.

Γιατί έχει σημασία η μικρή ακρίβεια

Η διάλεξη του Richard Feynman το 1959 στο Caltech «There's Plenty of Room at the Bottom» φαντάστηκε μηχανές που κατασκευάζουν μικρότερες μηχανές. Οι κατασκευές χομπίστα απέχουν πολύ από αυτή την κλίμακα, αλλά η βασική ιδέα ισχύει: καθώς τα πράγματα μικραίνουν, τα διάκενα γίνονται μεγαλύτερο μερίδιο κάθε διάστασης. Ένα κενό 0.2 mm είναι αμελητέο σε έναν μεντεσέ πόρτας και καθοριστικό σε ένα γρανάζι 10 mm.

Εικονογραφικές διαστάσεις — όχι επαληθευμένες μετρήσεις έργου

Στον δικό μας εκτυπωτή, ένα διάκενο 0.15–0.25 mm ανά πλευρά έδωσε ολισθαίνοντα ταιριάσματα για εκτυπωμένους πείρους. Το μηχάνημα, το υλικό και ο slicer σας θα διαφέρουν· εκτυπώστε πρώτα ένα δοκιμαστικό κομμάτι.

Τρόποι αστοχίας που πρέπει να περιμένετε

«Η ακρίβεια είναι προϋπολογισμός. Δαπανήστε την στην άρθρωση που καθορίζει το αποτέλεσμα.»Σημειώσεις εργαστηρίου Puff Tinker Puzzle