layerlingРуководство
Русский
Открыть редактор

Резьба, шестерни и другие детали

Винты, гайки и отверстия с резьбой, которые подходят друг к другу, а также шестерня, пружина, изогнутая труба, «ласточкин хвост», каплевидное отверстие, цековка и зенковка.

На этой странице

Кроме основных фигур, в библиотеке есть детали, которые было бы утомительно собирать самому. Все их потом можно изменить в настройках.

Резьба

Выберите «Резьба» в библиотеке фигур. В разделе «Тип» вы решаете, чем она будет:

Винт с цилиндрической головкой. Справа: вид и форма головки, ниже размер, шаг и профиль.
Винт с цилиндрической головкой. Справа: вид и форма головки, ниже размер, шаг и профиль.

Размер вы выбираете в поле «Размер» из списка: метрические от M2 до M12, дюймовые UNC и UNF от № 4 до 1 дюйма и трубные резьбы от G1/16 до G4. Если выбрать «Свой размер», вы задаёте «Диаметр» и «Шаг» сами. Для дюймового размера или размера G поле вместо шага в миллиметрах запрашивает «Нитей на дюйм».

Список группирует размеры по сериям, а строка под полем называет серию выбранного размера с примерами, знакомыми из повседневной жизни:

Размеры G — это цилиндрические трубные резьбы Уитворта по ISO 228-1, которые встречаются на фитингах для воды, газа, гидравлики и пневматики. Размер называет трубу, а не резьбу: у G1 поперёк резьбы 33,249 мм. При выборе размера G профиль становится «Уитворта (55°)», а при выборе метрического или дюймового размера возвращается к «V-резьба (ISO)». Профиль «Трапецеидальная» или «Круглая», выбранный вами самим, остаётся. Стандарт определяет только резьбу, поэтому головка винта и гайка на размере G получают те же пропорции, что и на диаметре, который вы задали сами. Конические трубные резьбы R, Rc и Rp не входят.

Другие настройки:

Переключение резьбы между «Резьбовой стержень» и «Резьбовое отверстие» сохраняет длину. Гайка и винт стартуют от стандартных размеров.

Печатная резьба — отдельная тема. Сначала сделайте пару винт-гайка как пробу, прежде чем печатать крупную деталь, и подгоните зазор под свой принтер.

Резьба для 3D-печати

Напечатанной резьбе нужны зазоры в двух местах, и работают они по-разному:

Вместе они образуют зазор между боковыми сторонами: примерно 0,58 от зазора по диаметру плюс люфт вдоль оси. Пример для зазора 0,3 мм: раньше требовалось 0,5 мм по диаметру, то есть по 0,25 мм зазора с каждой стороны. Теперь хватает 0,2 мм по диаметру (по 0,1 мм с каждой стороны) и 0,2 мм вдоль оси — и зазор выходит 0,32 мм.

Что из этого следует

Советы

  1. Сначала пробная пара. Винт и гайка высотой всего по 4–6 мм печатаются за несколько минут. Напечатайте три пары с разным люфтом рядом и возьмите ту, что вращается легко и не болтается.
  1. Начните со значений, которые часто подходят. Зазор по диаметру 0,2–0,3 мм, люфт вдоль оси 0,2 мм. Если винт болтается из стороны в сторону — уменьшите зазор по диаметру; если заклинивает — увеличьте люфт вдоль оси. Если люфт вдоль оси вам не нужен, задайте по-старому 0,4 мм по диаметру.
  1. Люфт вдоль оси должен быть не меньше высоты слоя. Что тоньше одного слоя, принтер не различает. При высоте слоя 0,2 мм хорошо начать с 0,2 мм; при 0,1 мм хватит меньшего.
  1. Печатайте винт и гайку вертикально. Ось смотрит вверх, каждый виток лежит в целых слоях, и боковые стороны выходят чистыми. Лёжа, они провисают.
  1. Мелкие шаги трудны. Ниже примерно 1 мм шага витки часто срастаются. Резьба покрупнее или профиль «Трапецеидальная» с плоскими вершинами печатается надёжнее мелкой V-резьбы.
  1. Избегайте тонких острий. У V-резьбы узкое остриё, которое из-за ширины сопла принтер почти не накрывает. У профилей «Трапецеидальная» и «Круглая» зубья более плоские.
  1. Снимите заусенцы и приработайте. Первые витки часто тугие, потому что на боковых сторонах остаются мелкие наплывы печати. Покрутите туда-обратно несколько раз — и вращается легче. Фаска на входе помогает навинтить гайку.
  1. Другой принтер или филамент. Люфт зависит от принтера, материала и сопла. Напечатайте пробную пару заново, когда меняете что-то из этого.

Инструмент кромок берёт резьбу её точным телом. Вы можете снять фаску или скруглить деталь, которая несёт резьбу, прямо вместе с резьбой, либо кромки головки винта, см. Обработка кромок и создание оболочек. Расчёт кромок резьбы занимает время: несколько секунд для M6, около полуминуты для трубной резьбы G1/2. Быстрее всего обработать кромку головки винта всё же фаской головки в свойствах.

Шестерни

«Шестерня» бывает «Прямозубая шестерня», «Косозубая шестерня», «Шевронная шестерня» и «Коническая шестерня», а также «Зубчатый венец» и «Зубчатая рейка» (о них ниже). У новых шестерён под «Форма зуба» стоит «Эвольвентный»: зубья с эвольвентными боковыми сторонами, как их делают генераторы шестерён и как принято в машиностроении. Такие зубья чисто обкатываются друг по другу. Вы задаёте число «Зубья» и «Модуль (мм)», и размер следует сам: наружный диаметр равен модулю × (число зубьев + 2), делительная окружность — модулю × числу зубьев. Новые шестерни начинаются с модуля 2. Две шестерни входят в зацепление, когда у них одинаковый модуль и одинаковый «Угол зацепления» (обычно 20°), а центры разнесены на (число зубьев + число зубьев) × модуль / 2. Выделите обе шестерни, и панель свойств покажет это межосевое расстояние и насколько центры разнесены сейчас. Если зуб упирается в зуб, а не в промежуток, поверните одну из шестерён на полузуб — это 180°, поделённые на её число зубьев. «Люфт» немного снимает с зубьев, чтобы напечатанная пара не заклинивала. Значение задаётся для пары, и каждая шестерня берёт его половину; 0,2 мм — хорошая точка старта, 0 даёт точную шестерню. Ниже основной окружности боковая сторона зуба спускается прямой к впадине и не подрезается, как подрезал бы зуборезный инструмент. Для печати это подходит, но очень маленькая шестерёнка — меньше примерно 17 зубьев — может слегка тереть у впадины.

У косозубой шестерни добавляется «Угол наклона зубьев». С эвольвентными зубьями это истинный угол наклона зубьев на делительной окружности: две косозубые шестерни зацепляются, когда у них одинаковый модуль и одинаковый угол, у одной со знаком плюс, у другой со знаком минус. «Шевронная шестерня» — это две косозубые половины, повёрнутые в противоположные стороны: зубья идут в одну сторону до половины высоты и обратно после неё, стрелкой. Для 3D-печати у этого два плюса: шестерня сама центрируется на своём валу, и у неё нет осевого усилия, потому что силы двух половин гасят друг друга. Косозубая, в отличие от неё, толкает вбок вдоль своей оси. «Угол наклона зубьев» и «Качество спирали» вы задаёте, как у косозубой; угол действует на каждую половину. Две шевронные шестерни зацепляются, когда у них одинаковый модуль и одинаковый угол с противоположными знаками, у одной плюс, у другой минус. Прорези посередине, как у фрезерованных шевронных шестерён, нет: обе половины переходят друг в друга без ступеньки. Инструмент кромок и экспорт STEP берут шевронную шестерню как треугольную сетку, а не как точное тело.

Коническая шестерня берёт эвольвентные зубья и делает их к своему верху меньше. Это приближение, а не точно рассчитанная коническая пара.

«Круглый» — круглые зубья из дуг, как шестерня Useful в Tinkercad: вершинка и промежуток переходят друг в друга без угла. Так маленькие шестерни печатаются увереннее и крутятся легче, а на ручке-головке зубья дают приятный хват. Круглые зубья тоже задаются «Зубья», «Модуль (мм)» и «Люфт»; угла зацепления у них нет. Стоят они ниже эвольвентных, поэтому наружный диаметр равен модулю × (число зубьев + 1,2). Круглые шестерни одного модуля зацепляются между собой на том же межосевом расстоянии, что эвольвентные; с эвольвентной шестернёй такая не подойдёт.

«Простой» — прямые зубья, какие были у всех шестерён раньше. Там вы задаёте «Размер зуба» и «Ширина зуба» вручную. Старые проекты сохраняют их, пока вы не поменяете форму зуба. У всех трёх форм зуба есть «Центральное отверстие».

«Зубчатый венец» — зубчатый венец: зубья смотрят внутрь, и меньшая шестерня бегает внутри, как коронное колесо планетарной передачи. Настраивается он как эвольвентная или круглая шестерня — «Зубья», «Модуль (мм)» и «Люфт», — плюс «Обод», кольцо снаружи зубьев. Наружный диаметр равен модулю × (число зубьев + 2,5) плюс удвоенный обод, при круглых зубьях — модулю × (число зубьев + 1,7). Шестерня того же модуля бегает в нём, когда её центр стоит в (зубья венца − её зубья) × модуль / 2 от центра венца; выделите обе, и панель свойств покажет это расстояние. Для планетарной передачи: зубьев у венца = зубьев у солнечного колеса + 2 × зубьев у сателлита, например 30 = 12 + 2 × 9. Центрального отверстия у венца нет — он сам и есть кольцо. Между 26 и 33 зубьями его вершинки до четверти модуля ниже, потому что иначе у основной окружности образовался бы крошечный краешек; на зацепление это не влияет.

«Зубчатая рейка» — шестерня бесконечного радиуса: планка с зубьями вдоль одной стороны, боковые стороны которых — прямые под углом зацепления (у эвольвентных зубьев). Ширина (вдоль X) равна числу зубьев × шаг, а шаг — это π × модуль, поэтому рейки одного модуля стыкуются конец в конец, и каждый конец попадает в промежуток. Длина (вдоль Y) — это толщина планки, она свободная, лишь бы влезали зубья и полмиллиметра планки. Зубья смотрят вперёд, к зрителю домашнего вида; поверните рейку, как вам нужно. Шестерня того же модуля катится по ней, когда её центр стоит на её зубья × модуль / 2 перед делительной прямой; делительная прямая лежит на модуль позади вершинок зубьев, при круглых зубьях — на 0,6 модуля. Венец и рейка бывают с эвольвентными и круглыми зубьями, с простыми — нет; при смене типа шестерни модуль сохраняется.

Инструмент кромок и экспорт STEP берут любую шестерню её точным телом, эвольвентные боковые стороны — плавными кривыми. Косозубая шестерня на овальном контуре остаётся треугольной сеткой — как и косозубая с эвольвентными зубьями примерно от 31 зуба. Мелкие зубья ограничивают, насколько можно скруглить кромки: у шестерни с простыми зубьями диаметром 30 мм и 12 зубьями площадка между двумя зубьями у основания всего около 0,65 мм шириной, поэтому скругление всех кромок работает примерно до 0,5 мм, а у конической шестерни, у которой верх меньше, — примерно до 0,4 мм. Зубья косозубой шестерни наклонены, и это сужает площадку по её наклонным кромкам: чем больше угол наклона зубьев относительно высоты шестерни, тем меньше подходящее скругление. Кромки двух её плоских торцов можно скруглить, но фаска только на этих кромках не проходит в CAD-ядре; скруглите их или сделайте фаску на всех кромках сразу меньшего размера, например 0,2 мм.

Пружины

У «Пружина» есть «Витки» и «Проволока». Вместе с высотой они определяют, насколько пружина мягкая. «Навивка» задаёт, куда идёт проволока: «Правая», как у обычной пружины сжатия, или «Левая».

Инструмент кромок и экспорт STEP берут пружину её точным телом: круглая проволока по спирали, срезанная ровно с обоих концов. Можно, например, скруглить или снять фаску на этих двух концах проволоки.

Изогнутые трубы

«Изогнутая труба» состоит из участков, до двенадцати: прямой отрезок, за ним изгиб. Для каждого вы задаёте «Длина прямого участка», «Угол изгиба», «Радиус изгиба» и «Угол поворота». Редактируемый участок подсвечен на трубе оранжевым, так что порядок легко отследить. При угле поворота 0° изгиб идёт в плоскости рабочей плоскости, при 90° труба загибается вверх. Профиль может быть круглым, квадратным, шестиугольным или восьмиугольным, внутренний — таким же, а труба может быть и сплошной. Если труба наезжает сама на себя, layerling предупредит.

Переход

«Переход» соединяет контур снизу с контуром сверху, как loft в Fusion: переходник шланга с одного диаметра на другой, квадратный вентилятор на круглый воздуховод, стойка, которая кверху становится круглой. Для каждого конца выберите «Нижний контур» и «Верхний контур»: «Круг / эллипс», «Прямоугольник» с параметром «Радиус нижних углов» или «Многоугольник» с указанием числа углов, а также ширину и длину каждого конца и высоту. «Смещение верха по ширине» и «Смещение верха по длине» смещают верхний конец в сторону, создавая наклонный переход; нижний конец остаётся на месте.

«Толщина стенок (0 = сплошное)» превращает тело в трубу, открытую сверху и снизу. Отверстие на обоих концах меньше на толщину стенки (измеряется поперёк); там, где стенка наклонена, она немного тоньше. Потяните рамку больше — оба конца растут вместе с ней, а радиус углов и стенка сохраняют размер.

«Плавность перехода (%)» делает переход плавным. При значении 0 стороны идут прямо от низа к верху, как у конуса. При 100 они выходят из обоих концов вертикально, а размер меняется между ними по S-образной кривой: переходник шланга плавно расширяется от узкой трубы к широкой, а не идёт раструбом, как воронка. Промежуточные значения ползунка смешивают два режима. Плавный переход работает вместе с «Толщина стенок (0 = сплошное)», скручиванием, наклоном и боковым смещением; труба со стенкой остаётся открытой с обоих концов. Это точное тело, как и прямое, поэтому его кромки можно обработать фаской и скруглением, но строится оно через несколько сечений и считается чуть дольше.

«Скручивание» равномерно поворачивает сечение вокруг вертикальной оси при подъёме, до 360° в любую сторону; стороны при этом закручиваются. «Наклон верха, вперёд/назад» и «Наклон верха, влево/вправо» наклоняют верхний конец, до 45°: положительное значение поднимает его переднюю кромку или правую сторону. Промежуточные сечения наклоняются на свою долю, поэтому стенка плавно переходит в наклон. Самая высокая точка остаётся на заданной высоте. Если высота станет настолько малой, что наклонённый конец уйдёт под стол, наклон уменьшается, пока всё не поместится. Изгиб по траектории — например колено трубы — переход не строит.

Переход — точное тело, и скрученное, и наклонённое: его кромки принимают фаску и скругление, и экспорт STEP его сохраняет. Добавьте, как обычно, фланец с отверстиями под винты и сгруппируйте их.

Петля

«Петля» печатается одной деталью и потом двигается (печать в сборе): два полотна лежат раскрытыми плоско на столе, а между ними по одной оси чередуются проушины. Штифт принадлежит заднему полотну и проходит с зазором через проушины переднего. Вы задаёте «Длина (ось)», «Ширина в раскрытом виде» и «Диаметр проушины», а также число «Проушины» (нечётное, чтобы штифт держался с обоих концов), «Диаметр оси» и «Толщина полотна».

«Зазор» — это зазор между движущимися частями: вокруг штифта, между проушинами и перед полотнами. При 0,4 мм хорошо настроенный принтер обычно освобождает петлю лёгким поворотом; если части срастаются, увеличьте зазор, если петля болтается — уменьшите. Печатайте петлю лёжа, как она выглядит на столе, без поддержек. В полотна можно добавить отверстия или сгруппировать их в более крупную деталь, например крышку.

Накатка

«Накатка» — круглая ручка с канавками по всей окружности, для головок, колёсиков и рукояток инструмента. В разделе «Узор» вы выбираете «Прямая» — канавки вдоль оси, как на ручке управления, «Перекрёстная» — два ряда наклонных канавок пересекаются в мелкие ромбы, или «Круглая» — канавки и гребни вдоль оси мягкой волной из дуг, приятный хват без острых рёбер. Круглые канавки держатся мельче половины шага, иначе гребни вспучились бы у основания; при слишком большой глубине гребень и вовсе подаётся. Вы задаёте «Диаметр» и «Высота», число «Канавки» и «Глубина канавки»; для перекрёстной накатки ещё и «Угол канавки» к оси. «Фаска на концах» снимает фаску с обоих концов под 45 градусов, как на точёной ручке; при 0 они остаются острыми.

Прямая и круглая накатка — точные тела, поэтому их кромки можно скруглить и снять с них фаску. Перекрёстная накатка остаётся сеткой, потому что точным телом она считалась бы почти минуту при 30 канавках. Для ручки на валу сгруппируйте накатку с отверстием, например с «Резьба», настроенной как резьбовое отверстие. Канавки мельче 0,4 мм почти ни один принтер не печатает чисто, и layerling не ставит их по окружности ручки ближе 0,8 мм: на тонкой ручке канавок получится меньше.

Ласточкин хвост

«Ласточкин хвост» — это соединение, в котором две детали заходят друг в друга и могут сдвигаться только вбок. Вы задаёте ширину у широкого конца, «Ширина шейки» и длину хвоста. Скопируйте хвост для другой стороны и сделайте копию отверстием: тогда «Зазор для отверстия» даёт небольшой люфт, чтобы соединение не заклинило после печати.

Каплевидное отверстие

Отверстие, лежащее на боку, при печати получает сверху мост, и мост провисает. Поэтому у «Каплевидное отверстие» сверху есть остриё: каждый слой опирается на нижележащий, и отверстие получается достаточно круглым без поддержек. Задайте «Диаметр (круглая часть)» по размеру отверстия — около 3,4 мм для винта M3 — и «Длина отверстия» достаточной длины, чтобы пройти деталь насквозь. «Угол кончика» равен 90°, поэтому боковые стороны сходятся под 45°. Большинство принтеров справляется с этим чисто; более плоское остриё требует больше высоты, более крутое её экономит.

Сделайте каплевидное отверстие отверстием и сгруппируйте его с деталью. Его длина идёт по глубине, а остриё смотрит вверх. Для отверстия в другом направлении поверните его на 90° вокруг вертикальной оси.

Резьбовое отверстие, лежащее на боку, точно так же провисает сверху. Сделайте для него своё каплевидное отверстие: добавьте отверстие «Каплевидное отверстие», у которого «Диаметр (круглая часть)» равен сердцевине резьбы — диаметру, который оставляют свободным её зубья (около 8,4 мм для M10), — той же длины, что и резьбовое отверстие, и выделите оба. Нажмите «Выровнять» и выровняйте их по середине: середина каплевидной фигуры — это середина её круглой части, а не габаритной коробки с остриём, поэтому два круга ложатся друг на друга, — и сгруппируйте оба с деталью. Резьба вырезается как обычно, а остриё открывает верх отверстия, поэтому печать идёт без поддержек.

Цековка и зенковка

Головка винта часто не должна выступать. «Цековка» вырезает круглое гнездо под винт с внутренним шестигранником (DIN 912), «Зенковка» — конус под винт с потайной головкой (DIN 7991). Оба стоят головкой вверх: «Диаметр головки» — диаметр гнезда или конуса, «Диаметр стержня» — отверстие под ним, «Общая длина» — вся длина. У цековки вы задаёте «Глубина головки», у зенковки — «Угол конуса» (90° подходит для винтов с потайной головкой). Значения по умолчанию подходят для винта M3.

«Двойная зенковка» — отверстие с фаской с обеих сторон, для пластины, которая должна аккуратно выглядеть и спереди, и сзади: на каждом конце конус раскрывается до «Диаметр головки», а между ними лежит «Диаметр стержня». «Угол конуса» и «Общая длина» вы задаёте как раньше. Если отверстие слишком короткое для двух целых конусов, они сходятся посередине под этим углом, и стержень остаётся шире заданного: головка 10 мм, стержень 6 мм, 90° и длина 2 мм дают два конуса от 10 до 8 мм. Как выемку её проводят сквозь деталь, как и остальные.

Сделайте фигуру отверстием и сгруппируйте её с деталью. Пусть её верх немного выступает над поверхностью, на которой должна сидеть головка, чтобы гнездо открылось чисто. Для гнезда под шестигранную гайку используйте «Многоугольник» с шестью сторонами в роли отверстия.

Предыдущая главаТекст и надписи по дуге