Сложная математика для сверхтонкой регулировки: дифференциальные винты

Apr 30, 2023

Для любого прецизионного станка необходима точная регулировка. Для хакера это обычно связано с регулировочным винтом, точность которого определяется шагом резьбы. Этого было недостаточно для [Марка Рехорста], который хотел отрегулировать оптический концевой упор своего 3D-принтера до 10 мкм, поэтому он сделал себе дифференциальный регулировочный винт.

Дифференциальные винты работают за счет наличия на одном валу двух резьб с немного разным шагом. Гайка на каждом участке резьбы не может вращаться относительно другой, и при повороте винта их относительное положение будет меняться ровно настолько, насколько разность между двумя шагами резьбы.

Винт дифференциала в данном случае начал свою жизнь как обычный болт М5 с шагом резьбы 0,8 мм. [Отметить] обработанную и нарезанную на резьбу часть болта до резьбы M4 x 0,7 мм. Это означает, что он может получить регулировку на 0,1 мм (100 мкм) за полный оборот. При повороте болта на 1/10 оборота относительное перемещение снижается до 10 мкм.

Этот механизм не нов, он появился как минимум в 1817 году. Если вам нужна точная регулировка в рамках бюджета, это очень элегантный способ добиться этого, и вам даже не понадобится токарный станок, чтобы сделать его самостоятельно. Вы можете частично просверлить и нарезать накидную гайку или сделать напечатанный на 3D-принтере переходник для соединения двух болтов.

Изготовление прецизионных инструментов с ограниченным бюджетом – сложная, но не невозможная задача. Мы видели несколько интересных графитовых воздушных подшипников, а также 3D-печатный микроскоп с прецизионным регулируемым столиком.