layerlingHandleiding
Nederlands
Naar de editor

Schroefdraad, tandwielen en andere onderdelen

Schroeven, moeren en getapte gaten die op elkaar passen, plus tandwiel, veer, gebogen buis, zwaluwstaart, druppelgat, verzinkboring en verzinking.

Naast de basisvormen bevat de bibliotheek een paar onderdelen die je zelf maar moeizaam in elkaar zou zetten. Ze zijn allemaal achteraf aan te passen in hun instellingen.

Schroefdraad

Kies “Schroefdraad” in de vormenbibliotheek. Onder “Type” bepaal je wat het moet worden:

Een schroef met een cilinderkop. Rechts: soort en kopvorm, verder omlaag maat, spoed en profiel.
Een schroef met een cilinderkop. Rechts: soort en kopvorm, verder omlaag maat, spoed en profiel.

De maat kies je onder “Maat” uit een lijst: metrisch van M2 tot M12, de inchmaten UNC en UNF van No. 4 tot 1 inch, en de pijpdraden G1/16 tot G4. Kies je “Aangepast”, dan stel je “Diameter” en “Spoed” zelf in. Bij een inchmaat of een G-maat vraagt het veld om “Gangen per inch” in plaats van de spoed in millimeters.

De lijst groepeert de maten per serie, en een regel onder het veld noemt de serie van de maat die je koos, met voorbeelden die je uit het dagelijks leven kent:

De G-maten zijn de cilindrische Whitworth-pijpdraden volgens ISO 228-1, te vinden op fittingen voor water, gas, hydrauliek en pneumatiek. De maat noemt de pijp, niet de draad: een G1 meet 33,249 mm over de draad. Kies je een G-maat, dan wordt het profiel “Whitworth (55°)”, en kies je een metrische of inchmaat, dan gaat het terug naar “V-draad (ISO)”. Een “Trapeziumdraad”- of “Ronddraad”-profiel dat je zelf koos, blijft staan. De norm legt alleen de draad vast, dus de kop van een schroef en een moer op een G-maat krijgen dezelfde verhoudingen als op een diameter die je zelf instelt. De conische pijpdraden R, Rc en Rp zitten er niet bij.

Meer instellingen:

Wissel je een schroefdraad tussen “Draadeind” en “Getapt gat”, dan houdt hij zijn lengte. Een moer en een schroef beginnen vanuit hun standaardmaten.

Geprinte schroefdraad is een onderwerp op zich. Maak eerst het paar van schroef en moer als test voordat je een groot onderdeel print, en stem de speling af op je printer.

Schroefdraad voor 3D-printen

Een geprinte schroefdraad heeft op twee plekken lucht nodig, en die werken verschillend:

Samen vormen ze de spleet tussen de flanken: ongeveer 0,58 keer de speling in de diameter plus de speling langs de as. Een voorbeeld voor een spleet van 0,3 mm: vroeger was daar 0,5 mm in de diameter voor nodig, dat is 0,25 mm lucht aan elke kant. Nu doen 0,2 mm in de diameter (0,1 mm aan elke kant) en 0,2 mm langs de as het, en de spleet is 0,32 mm.

Gevolgen die je moet kennen

Tips

  1. Eerst een testpaar. Een schroef en een moer, elk maar 4 tot 6 mm hoog, kosten een paar minuten. Print drie paren met verschillende speling naast elkaar en neem het paar dat soepel draait en niet wiebelt.
  2. Begin met waarden die vaak passen. Speling in de diameter 0,2 tot 0,3 mm en speling langs de as 0,2 mm. Wiebelt de schroef zijwaarts, verlaag dan de speling in de diameter; loopt hij vast, verhoog dan de speling langs de as. Wil je liever zonder speling langs de as, gebruik dan zoals vroeger 0,4 mm in de diameter.
  3. De speling langs de as moet minstens één laaghoogte zijn. Wat kleiner is dan één laag, lost de printer niet op. Bij een laaghoogte van 0,2 mm is 0,2 mm een goed begin; bij 0,1 mm is minder genoeg.
  4. Print schroef en moer rechtop. De as wijst omhoog, zodat elke winding in hele lagen ligt en de flanken netjes worden. Liggend zakken de flanken door.
  5. Fijne spoeden zijn lastig. Onder ongeveer 1 mm spoed smelten de windingen vaak samen. Een grovere draad, of een “Trapeziumdraad”-profiel met vlakke toppen, print betrouwbaarder dan een fijne V-draad.
  6. Vermijd dunne punten. De V-draad heeft een smalle punt die de printer met zijn nozzlebreedte nauwelijks raakt. De profielen “Trapeziumdraad” en “Ronddraad” hebben vlakkere tanden.
  7. Ontbramen en inlopen. De eerste windingen zijn vaak stroef, omdat er kleine printresten op de flanken staan. Draai hem een paar keer heen en weer en hij loopt soepeler. De afschuining aan het begin helpt bij het indraaien.
  8. Andere printer of ander filament. De speling hangt af van de printer, het materiaal en de nozzle. Print het testpaar opnieuw als je een van die dingen verandert.

Het randgereedschap neemt een schroefdraad als zijn exacte lichaam. Je kunt het onderdeel dat de draad draagt afschuinen of afronden terwijl de draad er al in zit, of de randen van een schroefkop, zie Randen breken en lichamen uithollen. Het uitrekenen van de randen van een schroefdraad duurt even: een paar seconden voor een M6, ongeveer een halve minuut voor een G1/2-pijpdraad. De snelste manier om de rand van een schroefkop te breken is nog steeds de kopafschuining in de eigenschappen.

Tandwielen

“Tandwiel” is er als “Recht tandwiel”, “Schuin tandwiel”, “Visgraattandwiel” en “Kegeltandwiel”, en als “Binnentandwiel” en “Tandheugel” (verderop). Nieuwe tandwielen hebben “Evolvente” onder “Tandvorm”: tanden met evolvente flanken, zoals tandwielgeneratoren en de techniek ze gebruiken. Zulke tanden rollen netjes over elkaar af. Je stelt het aantal “Tanden” en de “Module (mm)” in, en de maat volgt daaruit: de buitendiameter is module × (tanden + 2), de steekcirkel module × tanden. Nieuwe tandwielen beginnen bij module 2. Twee tandwielen grijpen in elkaar als ze dezelfde module en dezelfde “Aangrijpingshoek” hebben (meestal 20°) en hun middelpunten (tanden + tanden) × module / 2 uit elkaar staan. Selecteer beide tandwielen en het eigenschappenpaneel geeft die hartafstand en hoe ver de middelpunten nu uit elkaar staan. Komt er dan een tand op een tand terecht in plaats van in een tussenruimte, draai dan een van de tandwielen een halve tand, dat is 180° gedeeld door zijn aantal tanden. “Speling” haalt een beetje van de tanden af, zodat een geprint paar niet klemt. De waarde geldt voor het paar, en elk tandwiel neemt de helft; 0,2 mm is een goed begin, 0 geeft het exacte tandwiel. Onder de grondcirkel loopt de flank recht omlaag naar de voet en wordt hij niet ondersneden zoals een frees dat zou doen. Dat past bij printen, maar een heel klein rondsel onder ongeveer 17 tanden kan aan de voet licht aanlopen.

Een tandwiel met schuine tanden krijgt er de “Schuine tandhoek” bij. Bij evolvente tanden is dat de echte schroefhoek op de steekcirkel: twee tandwielen met schuine tanden grijpen in elkaar als ze dezelfde module en dezelfde hoek hebben, de een positief en de ander negatief. Het “Visgraattandwiel” bestaat uit twee schuine helften die tegengesteld draaien: de tanden lopen tot halverwege de hoogte de ene kant op en daarna terug, als een pijl. Dat heeft voor 3D-printen twee voordelen: het tandwiel centreert zich op zijn as, en het heeft geen axiale kracht, omdat de krachten van de twee helften elkaar opheffen. Een tandwiel met schuine tanden duwt daarentegen zijwaarts langs zijn as. Je stelt de “Schuine tandhoek” en de “Kwaliteit van de helix” in zoals bij het tandwiel met schuine tanden; de hoek geldt voor elke helft. Twee visgraattandwielen grijpen in elkaar als ze dezelfde module en dezelfde hoek met tegengesteld teken hebben, de een positief en de ander negatief. Er zit geen groef in het midden, zoals bij gefreesde visgraattandwielen: de twee helften lopen zonder trede in elkaar over. Het randgereedschap en de STEP-export nemen het visgraattandwiel als driehoeksmesh, niet als exact lichaam.

Het kegeltandwiel neemt de evolvente tanden en maakt ze naar boven toe kleiner. Dat is een benadering, geen exact uitgewerkt kegelwielpaar.

“Rond” zijn ronde tanden uit bogen, zoals het Useful gear van Tinkercad: top en tussenruimte lopen zonder hoek in elkaar over. Kleine tandwielen printen zo vergevingsgezinder en draaien soepeler, en op een knop geven de tanden een prettige grip. Ook ronde tanden stel je in met “Tanden”, “Module (mm)” en “Speling”; ze hebben geen drukhoek. Ze zijn lager dan evolvente tanden, dus de buitendiameter is module × (tanden + 1,2). Ronde tandwielen met dezelfde module grijpen in elkaar, op dezelfde hartafstand als evolvente; met een evolvent tandwiel passen ze niet.

“Eenvoudig” zijn de rechte tanden die elk tandwiel tot nu toe had. Daar stel je “Tandgrootte” en “Tandbreedte” met de hand in. Oudere ontwerpen houden ze tot je de tandvorm verandert. Alle drie de tandvormen hebben het “Middengat”.

Het “Binnentandwiel” heeft zijn tanden naar binnen gericht: een ring waarin een kleiner tandwiel loopt, zoals het buitenwiel van een planetaire overbrenging. Je stelt het in zoals een evolvent of rond tandwiel, met “Tanden”, “Module (mm)” en “Speling”, plus de “Velg”, de ring buiten de tanden. De buitendiameter is module × (tanden + 2,5) plus tweemaal de velg, met ronde tanden module × (tanden + 1,7). Een tandwiel met dezelfde module loopt erin als zijn middelpunt (ringtanden − zijn tanden) × module / 2 van het middelpunt van de ring staat; selecteer beide en het eigenschappenpaneel geeft die afstand. Voor een planetaire overbrenging geldt: ringtanden = zontanden + 2 × planeettanden, bijvoorbeeld 30 = 12 + 2 × 9. Een binnentandwiel heeft geen middengat, het is zelf de ring. Tussen 26 en 33 tanden zijn de toppen tot een kwart module korter, omdat er anders een piepklein randje bij de grondcirkel ontstaat; het ingrijpen verandert daar niet door.

De “Tandheugel” is het tandwiel met een oneindige straal: een staaf met tanden langs één kant, waarvan de flanken bij evolvente tanden rechte lijnen onder de drukhoek zijn. De breedte (langs X) is tanden × steek, waarbij de steek π × module is, zodat tandheugels van één module aan elkaar sluiten, met elk uiteinde in een tussenruimte. De lengte (langs Y) is de dikte van de staaf en vrij te kiezen, zolang de tanden en een halve millimeter staaf erin passen. De tanden wijzen naar voren, naar de kijker in de beginweergave; draai de tandheugel zoals je hem nodig hebt. Een tandwiel met dezelfde module rolt erover als zijn middelpunt zijn tanden × module / 2 vóór de steeklijn staat; de steeklijn ligt een module achter de tandtoppen, met ronde tanden 0,6 module. Binnentandwiel en tandheugel zijn er met evolvente en met ronde tanden, niet met eenvoudige; wissel je van tandwielsoort, dan blijft de module behouden.

Het randgereedschap en de STEP-export nemen elk tandwiel als zijn exacte lichaam, evolvente flanken als vloeiende krommen. Een tandwiel met schuine tanden op een ovale voetafdruk blijft een driehoeksmesh, en dat geldt ook voor een tandwiel met schuine evolvente tanden vanaf ongeveer 31 tanden. Kleine tanden beperken hoe ver randen afgerond kunnen worden: bij een tandwiel met eenvoudige tanden, 30 mm doorsnee met 12 tanden, is het vlakke stuk tussen twee tanden aan de voet maar ongeveer 0,65 mm breed, dus het afronden van alle randen lukt tot ongeveer 0,5 mm, en bij een kegeltandwiel, waarvan de bovenkant kleiner is, tot ongeveer 0,4 mm. De tanden van een tandwiel met schuine tanden hellen, waardoor dat vlakke stuk over de schuine randen smaller wordt: hoe groter de schroefhoek ten opzichte van de hoogte van het tandwiel, hoe kleiner de afronding die past. De randen van de twee vlakke uiteinden kunnen worden afgerond, maar alleen die randen afschuinen mislukt in de CAD-kernel; rond ze af, of schuin alle randen samen af met een kleinere maat, zoals 0,2 mm.

Veren

De “Veer” heeft “Windingen” en een “Draad”. Samen met de hoogte bepalen die hoe zacht de veer is. “Windrichting” bepaalt welke kant de draad op loopt: “Rechtsdraaiend” zoals bij een gewone drukveer, of “Linksdraaiend”.

Het randgereedschap en de STEP-export nemen een veer als zijn exacte lichaam: een ronde draad langs een schroeflijn, aan beide uiteinden recht afgesneden. Die twee draaduiteinden kun je bijvoorbeeld afronden of afschuinen.

Gebogen buizen

Een “Gebogen buis” bestaat uit maximaal twaalf secties: een recht stuk gevolgd door een bocht. Voor elke sectie stel je de “Rechte lengte”, de “Buighoek”, de “Buigstraal” en de “Rolhoek” in. De sectie die je bewerkt, licht oranje op op de buis, zodat je de volgorde kunt volgen. Een rolhoek van 0° buigt binnen het vlak van het werkvlak, bij 90° buigt de buis omhoog. Het profiel kan rond, vierkant, zeshoekig of achthoekig zijn, de binnenkant net zo, of helemaal massief. Loopt de buis door zichzelf heen, dan waarschuwt layerling je.

Loft

De “Loft” verbindt een omtrek aan de onderkant met een andere aan de bovenkant, zoals een loft in Fusion: een slangverloop van de ene diameter naar de andere, een vierkante ventilator op een ronde buis, een standaard die naar boven toe rond wordt. Voor elk uiteinde kies je “Omtrek onder” en “Omtrek boven”: “Cirkel / ellips”, “Rechthoek” met “Hoekradius onder”, of “Veelhoek” met zijn aantal hoeken, plus de breedte en lengte van elk uiteinde en de hoogte. “Verschuiving boven in breedte” en “Verschuiving boven in lengte” verschuiven het bovenste uiteinde zijwaarts voor een schuine overgang; het onderste uiteinde blijft waar het is.

“Wanddikte (0 = massief)” maakt van het massieve lichaam een buis die aan boven- en onderkant open is. De opening is aan beide uiteinden kleiner met de wand, dwars gemeten; waar de wand schuin loopt, is hij iets dunner. Sleep het kader groter en beide uiteinden groeien mee, terwijl de hoekradius en de wand hun maat houden.

“Vloeiende overgang (%)” maakt de overgang vloeiend. Bij 0 lopen de zijkanten recht van onder naar boven, zoals bij een kegel. Bij 100 verlaten ze beide uiteinden recht omhoog en veranderen ze daartussen van maat langs een S-curve: een slangverloop dat vloeiend van een smalle naar een brede buis uitloopt, in plaats van als een trechter te lopen. Daartussen mengt de schuifregelaar de twee. Een vloeiende overgang werkt samen met “Wanddikte (0 = massief)”, een draaiing, een kanteling en een zijwaartse verschuiving; een buis met een wand blijft aan beide uiteinden open. Het is een exact lichaam, net als het rechte, dus de randen kunnen worden afgeschuind en afgerond, maar het wordt opgebouwd uit meerdere secties en het berekenen duurt iets langer.

“Draaiing” draait de doorsnede op weg naar boven gelijkmatig om de verticaal, tot 360° naar beide kanten; de zijkanten winden dan rond. “Kanteling bovenkant, voor/achter” en “Kanteling bovenkant, links/rechts” kantelen het bovenste uiteinde, tot 45°: een positieve waarde brengt de voorrand of de rechterkant omhoog. De secties daartussen kantelen naar hun deel mee, zodat de wand vloeiend in de schuinte overloopt. Het hoogste punt blijft op de ingestelde hoogte. Wordt de hoogte later zo klein dat het schuine uiteinde onder de plaat zou komen, dan geeft de kanteling mee tot het past. Een bocht langs een pad, zoals een buisbocht, doet de loft niet.

De loft is een exact lichaam, ook gedraaid en gekanteld: de randen kunnen worden afgeschuind en afgerond, en de STEP-export behoudt hem. Voeg zoals gewoonlijk een flens met schroefgaten toe en groepeer ze.

Scharnier

Het “Scharnier” print in één stuk en beweegt daarna (print-in-place): twee bladen die open plat op de plaat liggen, met afwisselende knokkels op één as ertussen. De pen hoort bij het achterste blad en loopt met speling door de knokkels van het voorste. Je stelt de “Lengte (as)”, de “Breedte geopend” en de “Diameter scharnierogen” in, plus het aantal “Scharnierogen” (oneven, zodat de pen aan beide uiteinden vastzit), de “Pendiameter” en de “Bladdikte”.

“Speling” is de spleet tussen de bewegende delen: rond de pen, tussen de knokkels en voor de bladen. Met 0,4 mm komt het bij een goed afgestelde printer meestal met een kleine draai los; smelten de delen samen, verhoog het dan, wiebelt het te veel, verlaag het dan. Print het scharnier liggend zoals het op de plaat staat, zonder ondersteuning. Je kunt gaten in de bladen maken of ze groeperen tot een groter onderdeel, zoals een deksel.

Kartel

De “Kartel” is een ronde greep met groeven rondom, voor knoppen, duimwielen en gereedschapshandvatten. Onder “Patroon” kies je “Recht”, groeven langs de as zoals op een regelknop, “Gekruist”: twee schuine rijen groeven kruisen elkaar tot kleine ruitjes, of “Rond”: groeven en ribbels langs de as als een zachte golf van bogen, een prettige grip zonder scherpe ribbels. Ronde groeven blijven ondieper dan een halve steek, anders zouden de ribbels aan hun voet uitstulpen; een te grote diepte geeft mee. Je stelt de “Diameter” en de “Hoogte” in, het aantal “Groeven” en de “Groefdiepte”; bij gekruiste kartels ook de “Groefhoek” ten opzichte van de as. De “Afschuining aan de uiteinden” breekt beide uiteinden onder 45 graden, zoals op een gedraaide knop; 0 laat ze scherp.

Rechte en ronde kartels zijn exacte lichamen, dus de randen kunnen worden gebroken en afgerond. Gekruiste kartels blijven een mesh, omdat het als exact lichaam met 30 groeven bijna een minuut zou duren om te berekenen. Voor een knop op een as groepeer je de kartel met een gat, zoals een “Schroefdraad” ingesteld als getapt gat. Groeven ondieper dan 0,4 mm print bijna geen printer netjes, en layerling zet ze rondom de greep niet dichter dan 0,8 mm bij elkaar: een dunne greep krijgt er minder.

Zwaluwstaart

De “Zwaluwstaart” is de verbinding waarbij twee delen in elkaar haken en alleen zijwaarts in elkaar geschoven kunnen worden. Je stelt de breedte aan het brede uiteinde in, de “Halsbreedte” en de lengte van de staart. Kopieer de staart voor de andere kant en maak van de kopie een gat: “Speling als gat” geeft dan een beetje speling, zodat de verbinding na het printen niet klemt.

Druppelgat

Een gat dat op zijn kant ligt, krijgt bij het printen een brug over de bovenkant, en die brug zakt door. Het “Druppelgat” heeft daarom een punt aan de bovenkant: elke laag rust op de laag eronder, en het gat wordt zonder ondersteuning rond genoeg. Stel de “Diameter (rond deel)” in op de maat van het gat, ongeveer 3,4 mm voor een M3-schroef, en de “Gatlengte” lang genoeg om door het onderdeel heen te reiken. De “Punthoek” is 90°, zodat de flanken onder 45° samenkomen. De meeste printers kunnen dat netjes aan; een vlakkere punt heeft meer hoogte nodig, een steilere bespaart die.

Maak van het druppelgat een gat en groepeer het met het onderdeel. De lengte loopt langs de diepte en de punt wijst omhoog. Voor een gat in de andere richting draai je het 90° om de verticale as.

Verzinkboring en verzinking

Een schroefkop moet vaak niet uitsteken. De “Verzinkboring” snijdt een ronde kamer voor een cilinderkopschroef met binnenzeskant (DIN 912), de “Verzinking” een kegel voor een verzonken schroef (DIN 7991). Beide staan met het kopeinde omhoog: de “Kopdiameter” is de diameter van de kamer of de kegel, de “Schachtdiameter” de boring eronder, de “Totale lengte” de hele lengte. Bij de verzinkboring stel je de “Kopdiepte” in, bij de verzinking de “Kegelhoek” (90° past bij verzonken schroeven). De standaardwaarden passen bij een M3-schroef.

Maak van de vorm een gat en groepeer het met het onderdeel. Laat de bovenkant een stukje boven het oppervlak uitkomen waarop de kop moet rusten, zodat de kamer netjes opent. Voor de kamer van een zeskantmoer gebruik je een “Veelhoek” met zes zijden als gat.