FlyingBear Ghost6 Auxiliary Z-Axis Upgrade

Вариант усиления консольного стола FlyingBear Ghost6 дополнительными валами и двигателем оси Z.

Основное преимущество - шкивы и ремень располагаются внутри принтера.

Другие особенности:

• Область печати уменьшена на 3мм. По задумке область должна полностью сохраниться. Помешали головки винтов крепления антилюфт-гаек. Думаю, это возможно исправить, предложения приветствуются.
• Для дополнительных валов используется второй мотор Nema17. Его можно подключить как параллельно основному, так и на отдельный драйвер.
• Модификация не выходит за внешние габариты принтера, поэтому также не требуется замена ножек
• Валы спрятаны за передней стенкой так, чтобы не уменьшать и без того узкую дверь
• В проект включены одноразовые шаблоны для точного сверления всех крепежных отверстий
• Крепление мотора вынесено в отдельный проект, т.к. его можно использовать в других целях
• Левая передняя ножка перемещается вправо на пару сантиметров. Это никак не влияет на устойчивость принтера, на нее приходится наименьшая нагрузка.

Необходимые материалы:

• Винты М3х10мм, 24 шт.
• Винты М3х32мм (±5мм), 2 шт
• Винт М3x12мм, 1 шт
• Винт М3x6мм, 1 шт
• Гайки М3 обычные, 10 шт
• Гайка М3 самоконтрящаяся, 1 шт
• Стойка для печатных плат М3х6мм, внутренняя резьба с двух сторон (втулка)
• Шайбы гровер под винт М3, 2-3 шт
• Шайбы обычные под винт М3, 2 шт
• Гайка M4 самоконтрящаяся (желательно), 1 шт
• Винты М5х16мм, 4 шт
• Гайки М5 самоконтрящиеся, 4 шт
• Сверло по металлу 2,5 мм для сверления по шаблону
• Сверло по металлу 3 мм
• Сверло ступенчатое 4-12мм
• Винтовой вал TR8x8 (четырехзаходная резьба), 2 по 300мм. Можно взять один на 600, но скорее всего приедет гнутый. Небольшой изгиб допустим, люфт подшипника компенсирует
• Гайки антилюфт, также обязательно четырехзаходные, TR8x8, 2 шт, я брал латунные.
• Смазка для гаек, тут кто что предпочитает
• Подшипник опорный фланцевый KFL08, 2 шт. Они часто приходят не соосные, это нормально, их легко отрегулировать в процессе монтажа с помощью винтового вала.
• Шкив GT2 6mm, отверстие 5мм, 1 шт
• Шкив GT2 6mm, отверстие 8мм, 2 шт
• Ролик обводной для ремня GT2 6mm, с отверстием 3мм, 1 шт
• Ремень замкнутый GT2 6mm, длина от 700мм до метра, я выбрал 752 (это один из типовых размеров), чтобы за мотором осталось побольше места.
• Шаговый двигатель Nema17, мощность не меньше, а лучше больше штатного 4234. У меня стоит 17HS440I. Главное при выборе - шаг 1,8 градуса, а при подключении - проверить фазы до монтажа мотора, иначе стол перекосит и может что-нибудь выломать.
• Кабель подключения двигателя, обычно идет в комплекте с мотором
• Разветвитель подключения мотора, для подключения двух моторов к одному драйверу, вот такой: https://aliexpress.ru/item/1005007748380241.html?sku_id=12000042075788850

Собственно монтаж:

1. Печатаем
   1. Печатаем крепления стола. ABS, заполнение 100%, учитывайте усадку материала. PETG не очень для этой задачи, т.к. он легко гнется.
   2. Печатаем крепление мотора с натяжителем, модель: https://www.printables.com/model/1063384-nema17-mount-bracket-with-belt-tensioner
   3. Печатаем шаблоны для сверления отверстий. Тут как раз петж очень даже подойдет. Заполнение также 100%.
   4. Шаблон для сверления отверстий в столе (уголок) напечатайте 2-3 штуки. Повторное использование не допустимо, т.к. отверстия в шаблоне будут повреждены.
2. Крепим валы
   1. Кладем принтер набок, откручиваем обе передние резиновые ножки, и винтами М4 от этих же самых ножек прикручиваем вместо них шаблоны крепления валов, плотно затягиваем.
   2. Шаблон для крепления мотора пока не трогаем
   3. Сверлим сверлом 2,5мм по всем отверстиям в шаблонах. Слева 5 отверстий, справа 3 отверстия
   4. Откручиваем шаблоны
   5. Рассверливаем ступенчатым сверлом отверстия крепления левого вала, вдоль передней стенки принтера, слева направо:
      5мм, 9мм, 5мм (крепление подшипника), 4мм (новое место для левой резиновой ножки)
      отверстие выше (для обводного ролика) 3мм
   6. Рассверливаем тем же сверлом отверстия справа:
      5мм, 9мм, 5мм
   7. Убираем заусенцы внутри принтера надфилем или дремелем. Шуриком изнутри не подобраться даже со снятым столом (а мы его пока даже не сняли)
   8. Можно монтировать подшипники, для этого понадобятся винты М5 и самоконтрящиеся гайки.
   9. Также можно смонтировать обводной ролик. Для этого сначала прикрутите к днищу принтера латунную стойку М3 6мм, винтом так же М3х6мм, затем сверху через 2 шайбы гровера - ролик, винтом М3х12. Ролик должен стоять на высоте 8мм от днища.
   10. Прикрутите ножки. Правая на свое штатное место, левая - в новое отверстие справа от подшипника, на гайку М4, желательно самоконтрящуюся, но можно и на обычную.
   11. Пилим валы, нужны два отрезка длиной 274мм. Я пилил ножовкой, затем обработал надфилем.
   12. Вставляем валы в подшипники и фиксируем шестигранниками. Убедитесь, что валы не достают до головы, оставьте пару миллиметров.
   13. Ставим принтер обратно на ноги и выравниваем подшипники, чтобы валы встали вертикально. Они будут сопротивляться и хрустеть, не верьте им, тяните. Пока достаточно выровнять на глазок
3. Монтируем крепления стола
   1. Теперь можно снять нагревательный стол, открутив 4 барашка и срезав стяжку. Штатные валы пока не трогаем.
   2. Со снятым нагревательным столом необходимо примерить крепления стола.
   3. Сперва набросьте кронштейны на валы без гаек. Прижав их к столу, можно выровнять валы по вертикали более точно.
   4. Вставьте в них антилюфт-гайки, со стороны ребра жесткости, закрепите винтами М3х10, и накрутите на вал. Опустите стол до упора вниз, убедитесь что валы при этом не перекошены.
   5. Самое время нанести смазку на валы. Пока стол в нижнем положении, нанесите смазку сплошной вертикальной полосой шириной 1-2мм, от гайки вверх сантиметров на 10. Когда закончите примерку и будете снимать крепления вместе с гайками с валов, смазка равномерно распределится по ним.
   6. В теории все должно встать как надо, если сверлили по шаблонам. Если что-то пошло не так на этом этапе, обязательно напишите в комментариях к этой странице, постараюсь помочь.
   7. После примерки вытащите винтовые валы и отложите в сторону.
   8. Если все совпало, можно продолжать. Теперь откручиваем стол.
      1. Сперва откручиваем винтовой вал и извлекаем его через отверстие в днище. Держите гайку! Иначе улетит, и хорошо, если не в лоб.
      2. Далее нужно ослабить потайные шестигранники в нижних креплениях направляющих валов (такие прямоугольные шайбы)
      3. Теперь откручиваем сами нижние крепления валов. Затем верхние
      4. Теперь можно извлечь стол целиком
   9. Ставим угловые шаблоны (ступенькой к днищу), сверлим 8 отверстий, также сперва сверлом 2,5мм, затем рассверливаем до 3мм.
   10. Стол сделан из фольги толщиной 2мм, и мне сперва показалось, что можно нарезать резьбу М3 прямо в нем. Так вот, показалось. Это фольга, и резьба в ней срывается малейшим усилием при закручивании винтов. Винт+гайка наше всё.
   11. Прикручиваем крепления на 8 винтов и 8 гаек М3.
   12. Ставим стол обратно, вставляем направляющие валы, фиксируем. 
   13. Винтовой вал вставляем, но к втулке мотора пока не фиксируем.
4. Вставляем дополнительные валы. Внимательно:
   1. Кладем принтер набок
   2. Вставляем валы на несколько сантиметров
   3. Насаживаем шкивы, зубчатой стороной кверху, проталкиваем дальше
   4. Вешаем замкнутый ремень на оба вала, не натягиваем, просто пусть болтается
   5. Вкручиваем в антилюфт-гайки креплений стола
   6. Ставим пружины и вторые половинки антилюфт-гаек
   7. Шкивы на валах не фиксируем
   8. Проверяем, что валы не мешают голове и фиксируем их в подшипниках
5. Подключаем мотор
   1. Снимаем правую боковую крышку
   2. Прокладываем кабель двигателя, находим место под разветвитель, монтируем. Я монтировал разветвитель на две латунные стойки М3х6мм.
   3. Подключите к разветвителю только основной мотор.
   4. Проверьте, что разветвитель не инвертирует мотор. Убедитесь, что вал оси Z не зафиксирован (НЕ зафиксирован!) в моторе. Включите принтер и запустите Homing. Принтер будет крутить мотор, пока вы не нажмете пальцем концевик оси Z (слева от штатного мотора), а затем уйдет в ошибку. Это нормально.
   5. Если инвертирует (а скорее всего инвертирует), перепинуйте один конец провода-коротыша от MCU к разветвителю в обратном порядке.
   6. Подключите к разветвителю второй мотор.
   7. Повторно запустите Homing. Убедитесь, что второй мотор крутится в ту же сторону, что и основной. Удобнее смотреть, закрепив на нем шкив. Если мотор лежит перед вами шкивом вверх, то шкивы двух моторов должны крутиться в разные стороны. Проверьте несколько раз, что вам не кажется, иначе позже сломаете крепления или погнете стол.
   8. Если мотор крутится не в том направлении, поменяйте местами фазы путем перепиновки провода. Инструкций в интернете множество, повторять их не буду.
   9. После перепиновки снова запускаем Homing и проверяем еще пару раз, что вам не кажется.
6. Теперь можно искать место для мотора.
   1. Прикручиваем к мотору шкив, зубчатой стороной к мотору, широкой - к днищу. Шкив фиксируем с отступом около 2мм от днища принтера, или 1-1.5мм от конца вала мотора.
   2. Собираем крепление мотора с натяжителем, понадобится 4 винта М3х10 и 2 винта М3х32.
   3. Винты натяжения затягиваем полностью
   4. Продеваем ремень через три шкива (2 вала + мотор) и обводной ролик. Проверьте, что ремень сел на зубья.
   5. Натягиваем ремень мотором, оттянув его вместе с креплением вдоль левой стенки. Отметьте карандашом на днище линию вдоль ближней грани кронштейна (из которой выходит ремень) 
   6. Измеряем расстояние от передней стенки до карандашной отметки (внезапно, это не очень простая задача в ограниченном пространстве)
   7. Наносим отметку на обратной стороне днища на том же расстоянии.
   8. Вдоль этой отметки закрепляем шаблон для сверления Drill_Template_Nema17, можно двухсторонним скотчем или чем-то еще, уперев край со ступенькой в боковую стенку принтера.
   9. Как и ранее, сверлим по шаблону сверлом 2,5мм, рассверливаем до 3мм.
   10. Откручиваем винты натяжителя, прикручиваем кронштейн на винты и гайки к днищу.
   11. Пропускаем ремень через шкивы и ролик, ставим мотор на место, затягиваем натяжитель. Сила натяжения совершенно не важна, натяните на слух примерно как верхние ремни головы принтера. Желательно, чтобы только сами винты были затянуты примерно одинаково.
   12. Заклейте чем-нибудь отверстие на обратной стороне мотора, чтобы туда не попадали обрезки пластика.
7. Выравниваем стол. Нагревательный стол пока не ставим!
   1. Теперь финал. Берем штангенциркуль и какой-нибудь обрезок пластика толщиной 2мм.
   2. Ставим стол на высоту примерно 12-15 см от днища. Сделать это можно, аккуратно и не торопясь вращая поочередно все три вала
   3. Подкладываем обрезок под шкив левого вала. Фиксируем шкив двумя потайными шестигранниками
   4. Штангенциркулем отмеряем высоту левой опоры от днища. Фиксируем измеренное расстояние винтом на штангеле.
   5. Подкладываем обрезок под шкив правого вала.
   6. Ставим штангель на правую опору, и подкручивая вал рукой, выставляем высоту правой опоры. Фиксируем правый шкив двумя потайными шестигранниками.
   7. Проверяем, что ремни не перекошены, по необходимости регулируем и затягиваем шкив на моторе.
   8. Вставляем задний винтовой вал во втулку мотора до упора и фиксируем шестигранником
   9. Теперь аналогичным образом с помощью штангенциркуля выравниваем переднюю сторону стола с задней, вручную подкручивая задний вал.
   10. После того, как стол полностью выровнен, избегайте любых движений стола ручным вращением валов. Перекошенный стол будет создавать очень высокую нагрузку на мотор, что может привести к пропускам шагов или к выходу моторов из строя.
8. Ставим нагревательный стол
   1. Повторюсь, избегайте случайного передвижения стола. Аккуратно прикрутите нагревательный стол и максимально затяните барашки, почти до упора.
   2. Включите принтер, запустите Homing.
   3. Выполните калибровку стола винтами
9. Всё! Но теперь пара важных нюансов.
   1. Когда принтер выключен, передние валы могут по разным причинам провернуться на пару градусов относительно заднего, этого достаточно, чтобы нарушить толщину первого слоя и получить проблемы с адгезией. Поэтому рекомендую выполнять Bed Leveling почаще. Если принтер перемещался с места на место - это теперь обязательный шаг, т.к. моторов два, а концевик остался один
   2. По той же причине нежелательно снимать крепко прилипшие к столу детали на выключенных моторах. Дайте им остыть или используйте PEI. Впрочем, если у вас PEI, то у вас скорее всего есть датчик автоуровня.
   3. Если у вас Klipper, можно снизить риск возникновения этой проблемы, добавив конфигурацию в printer.cfg и выполнив bed leveling:
      [endstop_phase stepper_z]
endstop_align_zero: True
      Это заставляет привязывать нулевое положение оси Z к целому шагу мотора. 
   4. Принципиально проблема решается двумя путями:
      1. установкой датчика автоуровня типа BLTouch
      2. подключением второго мотора к отдельному драйверу и установкой второго концевика (либо включение sensorless homing, если у вас TMC2209), и включение команды G29.
   5. В текущей реализации максимальная высота стола получается 207мм. Чтобы избежать движений за допустимые пределы, у себя в printer.cfg я установил stepper_z.position_max=205 и safe_z_home.z_hop=2. Таким образом, даже если сдвинуть стол до упора вниз, а затем запустить Homing, он не упрется в пол и моторы не будут проворачиваться, издавая страшные звуки.
10. Теперь точно всё.