DELTA3D打印机用PHSA6杆端关节结构

　　做DELTA结构3D打印机调试的那几年，最容易出问题的就是并联臂和运动滑块的连接位置，最早用普通鱼眼接头的时候，要么是内圈间隙大导致打印层纹错位，要么是杆端螺纹和碳管粘接后同轴度偏差超0.2mm，打出来的圆形件直接变椭圆，后来换PHSA6规格的杆端关节才把这个问题压下去。这个结构本质是带内螺纹的自润滑杆端关节轴承，和普通外螺纹杆端相比，内螺纹的设计可以直接拧在加工好外螺纹的连杆端头上，不用额外配锁紧螺母转接，安装的时候能省不少调整同轴度的时间。从实际使用场景来说，这类杆端不止用在DELTA3D打印机上，小型自动化设备的连杆传动、轻工机械的摆杆连接、检测设备的活动铰接位都能看到同结构的零件，只是3D打印机对关节的间隙要求更苛刻，毕竟运动精度直接影响成型件的尺寸公差。

　　设计这个结构的时候，首先要考虑的是铰接处的摆动角度，PHSA6的杆端体内圈可以在一定角度范围内任意偏转，能补偿并联臂运动过程中产生的角度偏差，不会因为运动干涉导致卡滞。杆体部分采用六角外形，不是为了好看，是安装的时候可以用开口扳手直接卡住拧动，不用专门做工装夹圆柱面，拧螺纹的时候不会打滑，能精准控制拧入连杆的深度，保证每根并联臂的长度误差控制在0.1mm以内，这对DELTA打印机的零点校准至关重要。内圈的安装孔是光孔设计，穿过销轴后和滑块上的安装座固定，孔的公差带选的是H7，和常用的m6公差销轴配合，既能保证转动灵活，又不会有多余的窜动间隙，避免运动过程中产生震动。

　　从安装边界来说，这个规格的杆端整体长度不长，杆体外径和头部外圈的尺寸比例经过优化，不会在并联臂运动到极限位置的时候和打印机的框架型材发生碰撞，内螺纹的规格和常用的6mm直径碳管连杆端的金属接头螺纹匹配，不用重新加工接头螺纹，替换性很强。设计的时候特意把杆体和头部的过渡位置做了圆弧过渡，没有尖锐的应力集中角，因为3D打印机在高速打印的时候，连杆的往复运动频率很高，应力集中的位置很容易出现疲劳断裂，圆弧过渡能把应力分散开，提升长期使用的可靠性。内圈和杆体头部之间的滑动面采用自润滑材料，不用定期加注润滑脂，毕竟3D打印机的工作环境要尽量避免油污，润滑脂挥发后沾到打印件或者热端上会直接导致打印失败，自润滑的设计刚好适配这种清洁度要求较高的使用场景。

　　实际选型的时候要注意，这类杆端的额定静载荷不用选太大，毕竟3D打印机的运动部件重量很轻，主要考核的是径向间隙和偏转灵活性，间隙太大的话即使做了自动床面校准，打印过程中还是会出现层偏移的问题。安装的时候销轴不要锁太紧，要留一点点转动的旷量，但不能有轴向窜动，锁太紧的话关节转动阻力大，会导致电机丢步，打印的时候出现错位。另外杆端拧入连杆接头的时候，要在螺纹上涂一点点低强度螺纹胶，避免设备长期运动震动导致螺纹松脱，不要用高强度螺纹胶，不然后期更换杆端的时候拆不下来，会连整个连杆一起报废。从结构建模的角度来说，画这个零件的时候要注意内圈和头部的配合间隙，不要把两个零件画成一体，要留出合理的转动间隙，装配的时候才能模拟实际的摆动效果，做运动仿真的时候不会出现干涉报错，头部的油槽或者自润滑层的位置不用做太细的特征，毕竟实际生产的时候这个位置是压装进去的衬套，建模的时候只要保证整体外形尺寸和安装尺寸准确就可以满足选型和装配模拟的需求。