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逆向设计禄来SL66齿条CNC加工

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本帖最后由 锈材 于 2023-5-4 11:02 编辑

      禄来SL66众所周知,齿条爱坏,因为是尼龙,因此想着用金属复原。      
      首先思考一下SL66为什么用尼龙齿条,抛开防止零件磨损的角度(按照常规配置,
在有弹性压力且润滑良好的条件下,齿轮齿条也没有那么容易磨损),原厂为什么会使
用尼龙?齿条的复杂外形,由于缺乏金属冷加工一次成型的条件,使用注塑尼龙是能够
最低成本保障零件精度的,数控铣床在那个年代不缺,但是成本会提高很大一截。
       再根据材料强度,计算尼龙齿条破坏拉力,根据齿条最小截面80计算,33牛的拉
可破坏齿条,从多台SL66损坏的齿条界面可以看出,基本上是拉应力破坏,而非剪应
力。从设计角度,33牛的前后推力,差不多3公斤的重量,对于一般不超过1公斤的SL66
镜头(500、1000mm两只镜头例外),或者对于1.8公斤的SL66机身,都可以安全,并
正常的推动机器对焦,同时尼龙材料有着优秀的自润滑特性,韧性也足够好,不磨损主
齿轮,有如此多优秀的条件,齿条设计并没有问题。
      但是设计师并未考虑到意外的情况,如此,不出意外的,很多机器都出意外了。最
大的意外就是碰撞,当镜头升出,哪怕是人挤人不小心,有可能造成镜头向前或者后的
移动,镜头组和机身组在移动差的情况下,又有部分齿条被锁死,因此造成的拉应力破
坏,于是在最薄弱的部位,断裂,具体的受力分析这里简略,不展开,否则打字会很多。
      于是考虑使用抗拉性能更好地材料复原SL66齿条,使用高精度3D打印,目前民用可
以用到廉价的材料就是红蜡打印,材料强度40-50MPa,各物理特点均与原厂尼龙接近,
也有较好的自润滑特点,可以视为廉价的复原材料。金属方面,考虑到齿条更换容易,
抗拉力超过150MPa就已经非常优秀了,绝大多数意外情况,都不会造成破坏,更大的意
外,就不要担心相机了,综合比较,选用紫铜,足够强韧,且足够柔软,(开个玩笑,
黄金很不错,就是成本有点高),因此选用红蜡树脂紫铜作两套方案,分别针对廉价
和有益特性。这里不建议选用钛、铝系合金,主要是表面氧化的致密膜硬度抬高,咬合
产生的粉屑会磨损零件,日积月累,寿命大大缩短。
3f663b0cf2ef928a27883880aad3363.jpg 58d71761d3655693671614ddcc2cf18.jpg
      紫铜齿条表面会有一些发黑,主要是刀头加工温度上升,无论使用那种冷却方式,
表面都有一些氧化,但是不影响零件精度和使用。
      建模的过程相对投入较多,分析模型的表面尺寸,包括圆盘齿轮、齿条零件,因为
尺寸过于小,因此还要试验生产,一步步验证零件的设计尺寸是否正确,打印不断地用
高精度材料去验证,也尝试不同材料,仅仅打印的零件版本就超过12版,不包括不同材
料,CNC相对少一些,进行关键验证。因此,几乎完美的逆向复原了设计图纸,开始组
织加工。
微信图片_20230504105218.jpg
      SL66齿条逆向设计完成,当然,齿条有两个版本,另一版本图纸已经不用验证了,
需要改一下外观尺寸和细节就OK了,有需要下次继续加工。





补充内容 (2023-5-5 11:19):
两套方案分别是针对廉价修复(可用)和综合性解决(可以视为永久了),对应不同需求。
838988c3091d8c9afeb42534aba8a9f.jpg
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发表于 2023-5-4 16:38 | 显示全部楼层
齿条还是不规则设计,三轴NC得多次加工。用的什么刀?
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 楼主| 发表于 2023-5-4 19:28 | 显示全部楼层
定制的刀具
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发表于 2023-5-5 21:47 | 显示全部楼层
顶一个^_^
……
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 楼主| 发表于 2023-5-7 23:12 | 显示全部楼层

谢谢
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发表于 2023-5-10 20:50 | 显示全部楼层
我觉得还是老齿条底部太薄了,如查再加厚一点,尼龙材料也不会有问题,关键是尼龙的自润滑性要比金属的强太多了,也不会担心会有磨损的金属粉末。
现在的改性尼龙材料强度和抗老化都不错了。可以考虑MC系列的改性尼龙。强度好,自润滑性强,也好加工,成本低。冲击下尼龙也没金属那会硬有缓冲。
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 楼主| 发表于 2023-5-11 09:53 | 显示全部楼层
qt112 发表于 2023-5-10 20:50
我觉得还是老齿条底部太薄了,如查再加厚一点,尼龙材料也不会有问题,关键是尼龙的自润滑性要比金属的强太 ...

这个考虑过的,这个在上面也没说透,我测试过高性能(玻纤、碳纤)改性的pi peek材料,也有问题,主要是齿根宽度造成的抗剪切面小,冲击的时候会造成剪切破坏。普通尼龙和改性都抗不出,本质上还是材料综合特性造成的。
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请问老师,SL66的后背计数器盘可以做吗?
电话:13031562293
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