Z 轴晃动

当你遇到 Z 轴摆动时,你会看到看起来像重复的细微层位移,有时甚至是每一层都会出现。如果摆动很轻微,可能仅仅看起来像打印表面不干净。你可以把切片器的所有设置都调整到位,但这无法解决此问题。这是打印机机架的问题,而不是设置的问题。

拧紧挤出机滑架和热端安装

这可能是导致打印看起来晃动最常见的原因。你的挤出机滑架在打印过程中不断移动并产生震动,导致螺丝随着时间松动。使用 3D 打印件制作的滑架和挤出机尤其常见,因为它们的公差不如批量生产的部件严格。与一台 3000 美元以上、使用 E3D 挤出机和 E3D 热端的机器相比,在一台带打印部件的 200 美元原装 Prusa i3 上,这种情况会更常见。

这是因为更昂贵的机器通常使用更高端的部件将一切紧密固定在一起。低端机器会使用带有小公差问题的打印部件,甚至可能使用扎带来固定皮带和轴承。这些扎带随着时间会被拉伸,导致滑架没有被紧紧束缚。

经常检查是否可以轻易移动或摇晃热端/挤出机组件。将热端降至室温,然后用手抓住热端并尝试移动它。不要用力过猛,只需轻轻摇动。如果你看到滑架或 Z 轴摆动 313 热端有震动或有游隙,则需要修复以消除此问题。热端没有任何游隙的机器会产生最少的 Z 轴摆动。

如果可以的话,你很可能需要拧紧将挤出机或热端固定到滑架的螺丝/螺栓。如果拧紧后问题仍然存在,检查你的打印部件是否磨损或公差偏差。如果是,则需要重新打印它们。如果不是,则可以继续尝试下一个解决方案。 更换老化/磨损的轴承并确保轴承和滚轮被紧固

如果你手动移动滑架时感觉有震动,但整个挤出机滑架和热端安装已经很紧,可能是轴承随着时间松动。如你所想,这在塑料轴承中比金属轴承更常见。

此轴承问题针对的是带线性光轴(linear rods)的打印机,而不是线性导轨或带滚轮的铝型材。线性导轨更受青睐,并且不存在此问题。对于带滚轮的打印机(例如 Ender 3),你需要旋转滚轮上的螺母,使其紧贴铝型材。你不希望滚轮能够自由旋转。这个螺母不是简单的“右紧左松”式,螺母的一侧压力会更大,另一侧较小,所以旋转一整圈会回到起点。一直旋转直到滚轮被紧固住,并对所有轴都这样处理。

在带光轴的打印机上进行此震动测试时,你应该能够看到 X 轴轴承是否存在小间隙。

在一台使用塑料轴承的 Lulzbot TAZ 5 上更换轴承后,问题立即得到解决。更换后的轴承没有游隙并牢牢夹住光轴。

如果你使用的是便宜的机器并且用扎带或类似的东西固定轴承,则需要用新的扎带更换,或在网上找到并打印一个可以将轴承固定牢固的零件。多数人为了避免此类问题,倾向于采用线性导轨。

确保热端和喷嘴安装正确且紧固

每种热端安装方式略有不同,但最后的紧固都需要在加热热端时进行。

当热端加热时,金属会膨胀,可能导致原本紧固的喷嘴/加热块出现细微间隙。这会导致加热块在打印过程中振动,从而在打印件上产生难看的摆动。 如果你注意到加热块在加热时松动,或经常需要刷去喷嘴上的多余材料,那么可能需要拧紧这些部件。

我们始终建议在热端加热到 240°C 时进行喷嘴和加热块的最后紧固,并使用合适的手套和工具。记住你有很高的烫伤风险,所以必须非常小心。如果你在室温下拧紧热端/喷嘴,到了 240°C 时它们可能不会保持紧固。

你仍需确保不要过度拧紧。我们已经因过度拧紧折断了相当多的加热块、喷嘴和热断管。这些部件尤其在高温时承受压力容易断裂。在热端加热时拧紧喷嘴时,只需拧到喷嘴和加热块不松动、在打印过程中不会自行旋开的程度——不要用蛮力拧紧。

如果热端仍有震动并且你已确保固定部件很紧,那你可能需要升级或更换喷嘴、加热块或整个热端。劣质零件公差不紧,会导致螺纹处产生间隙。你可以尝试节省开支,但我们建议为此类零件从有信誉的制造商处购买。

确保打印平台被牢固固定

与挤出机滑架和轴承一样,你需要确保打印床没有任何震动。对于 CoreXY 机器,这通常不是问题,因为床只上下移动。

在使用笛卡尔(Cartesian)机器时,床的游隙或震动会导致 Z 轴摆动,就像热端震动一样。非打印状态下并且床处于室温时,左右上下用力摇动床。打印床除了整机运动带来的位移外不应有其他移动。如果打印床在轴承、滚轮或固定件上有游隙,就需要修复。

在一些老旧的廉价自制机器上,打印床的固定件是用扎带连接到轴承上的。这些扎带大约在打印一个月到两个月后会被拉松。

与滑架一样,你需要更换任何随时间磨损的塑料轴承(如果不是线性导轨系统)。对于像 Ender 3 这样的滚轮式打印机,你需要旋转螺母直到滚轮紧紧咬住机架。

最后,确保连接轴承与打印床的部件已牢固拧紧且符合公差。取下玻璃或其他打印表面,然后拧紧所有连接件的螺丝。这些螺丝和其他螺丝一样,会随着时间松动。

拧紧所有皮带

除了确认所有固定件都紧固且挤出机与打印床没有任何震动外,导致 Z 轴摆动的下一个常见原因是皮带松弛。

正如我们在其它 3D 打印技巧中所解释的,皮带是可以被过度紧固的,但在使用扎带固定皮带的低端机器上很难做到。X 轴和 Y 轴的皮带触感应该非常有弹性且没有下垂。

如果皮带有任何下垂,就需要拧紧。对于低端、未升级的机器,剪掉固定皮带的扎带,拿钳子一边拉紧一边换上新的扎带。确保皮带比以前更紧,扎带夹紧所有部分以防皮带打滑。

我们建议为没有皮带张紧装置的打印机添加一个张紧器,幸运的是受欢迎的 Ender 3 V2 出厂就带有张紧装置。只需将这些皮带拧到触感有弹性为止。松散的皮带肯定会导致 Z 轴摆动和其他问题。

拧紧皮带

如果你的机器没有这些皮带紧固旋钮,很可能在 Thingiverse 上有适配你机器的文件。

在添加张紧旋钮时要小心,因为你现在可能会过度拧紧。只需旋转旋钮直到皮带触感非常有弹性。没有真正的科学方法可言,你只需确保完全没有下垂。

检查是否有摇晃或弯曲的轴

使用细的、有螺纹的 M5 或 M6 Z 轴杆,而不是较粗的 M8 或 M10 丝杠,可能会导致轴随时间摆动或弯曲。升级到较粗的 M10 丝杠可显著改善,最大限度地减少 Z 轴摆动并防止轴弯曲。

通过沿 Z 轴上下移动打印机即可轻易观察到不稳定性。摆动的 Z 轴可以使用防摆动联轴器来稳定;然而,这些并不能替代更换弯曲的轴或升级到更粗的丝杠。严重弯曲的轴(除非机器经常运输,否则并不常见)需要更换。

在 Thingiverse 和其他地方有多款模型可以帮助缓解有螺纹的 Z 轴杆的摆动,例如 toolson 的“anti-wobble coupling”;这些确实有效,但无法修复实际弯曲的轴,升级到更粗的丝杠是更好的解决方案。

添加防反冲带弹簧的螺母

这些防回程(anti-backlash)螺母通常只用于较粗的丝杠,并且在上下移动 Z 轴时能大大减少反冲。

这方面有些难以解释,但有了这些弹簧和额外的螺母,你可以期待明显减少震动并让打印看起来不再像有 Z 轴摆动。请注意你的丝杠导程(pitch),因为防回程部件必须匹配导程。大多数 8mm 丝杠的导程为 2,但你需要根据打印机规格(或升级时在线购买的零件)确认。

还要确保你要添加这些部件的打印机能够实际使用它们。

润滑导杆和有螺纹的杆

你的 X 和 Y 轴导杆应足够光滑,以便两个滑架能够自由移动(在使用线性光轴的打印机上)。Z 轴的非螺纹导杆也应足够光滑,以便滑架在 Z 方向移动时不会跳动或让轴承卡住。 大多数打印机使用自润滑轴承,但即便如此,频繁打印后仍需润滑。如果轴承在打印过程中卡住或移动困难,你可能会遇到 Z 轴摆动。

润滑 3D 打印机

取一些白色锂基润滑脂,用抹布涂抹在这些非螺纹导杆上。将滑架在各轴上移动以便润滑脂在轴承间分布。这应该有助于解决问题。

这是线性导轨的另一个优点,线性导轨通常不需要额外润滑。

除了光滑杆,你还应在有螺纹的杆/丝杠上添加少量润滑。用抹布取一些锂基润滑脂沿丝杠上下擦拭。确保这些螺纹杆不是完全干燥的触感。

确保床可以平稳来回移动

如在 层位移 页中所述,如果你过度拧紧打印床的一个或多个角(当然仅在笛卡尔机器上),床在来回移动时会遇到很大困难。这种移动困难可能导致步进电机丢步从而产生层位移,也会导致一定的 Z 轴摆动。你需要确保床可以在没有过大摩擦的情况下自由来回移动。

你的零件是否太高且过于细长?

在 CoreXY 机器上此问题不会那么常见,但在笛卡尔 3D 打印机中,由于打印床来回移动,细长的高件可能会摆动。即便你使用大量裙边以获得完美的床附着力,打印高而窄的零件在床来回移动时仍可能发生摆动。

这种摆动会使打印件顶部出现 Z 轴摆动,而底部看起来正常。

老实说——对此没有完美的解决方法。你可以手动在模型上设计一些锚点,使其在变高时被进一步固定,但仅打印一个非常高且细长的零件通常会导致这种 Z 轴摆动。

如果无法在设计中加入额外的锚点,通常不得不把极薄的展示件切成两半,打印后再粘合在一起。

下面是如何通过 Cura 向你的零件添加一个非常简单锚点的总结。

锚定零件:

可能存在更好的方法来防止高而窄零件的震动,但我们所知最简单的方法是通过 Cura 锚定你的打印件。

下面是一个来自 Deadpool 模型的两把细剑示例。如果不添加任何锚点,在笛卡尔机器上床来回摆动会导致这些剑的上半部分看起来非常难看(甚至被完全撞掉)。

Cura 现在允许你导入第二个与主打印相交的模型。它们也允许你将一个部件完全作为支撑打印。也就是说,你可以拖入一个仅作为主结构支撑的第二个对象。

Cura 3D 打印

上例中的这个矩形很薄,因此不会占用太多材料,但它会延伸对剑的锚定。导入一个适合你模型的形状后,选择该模型并点击“按模型设置(Per Model Settings)”,然后选择“作为支撑打印(Print as Support)”。

将该形状设为“作为支撑打印”后,你可以将其拖到高而窄的打印件上方。

如你在“层模式(Layer Mode)”中所见,这整个形状现在成为支撑结构,可以帮助锚定高而窄的打印件,防止来回摆动。

如前所述——可能还有其他方法可行,这只是我们所知最简单的方法,因为它允许你直接在切片软件中完成。

Z 轴摆动的修复要点总结

• 拧紧连接热端与打印机的所有螺栓和螺丝。

  • 检查是否需要更换挤出机滑架上的打印部件。

  • 减少 X 轴滑架的所有震动。

  • 在使用线性光轴的机器上更换旧的或磨损的轴承。

  • 在使用铝型材框架的打印机(例如 Ender 3)上拧紧滚轮。

  • 在热端加热到 240°C 时拧紧热端安装,但注意不要过度拧紧。

  • 消除打印床的所有摆动,包括更换任何轴承并拧紧所有固定件。

  • 拧紧 X 轴和 Y 轴的皮带,确保没有任何下垂。

  • 如果使用细螺纹的 Z 轴杆,打印一个能引导并减少摆动的部件。

  • 如果可能,升级到较粗的 M8 或 M10 丝杠。

  • 更换任何物理上弯曲的 Z 轴杆。

  • 润滑所有导杆和螺纹杆。

  • 确认打印床可以平稳移动。

  • 如果你的零件太高太细无法避免摆动——你可能需要把它切成两半或手动设计锚点。

  • 在未来想升级时,考虑采用带线性导轨的 CoreXY 机器。

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