影响FDM 3D打印机性能的主要机械问题及解决方案
虽然大多数FFF 3D打印机的问题通常与电子元件、热端性能或打印平台状况有关,但也存在一些机械问题,可能会偶尔发生,需要定期检查。
轴向垂直度问题
这是由3D打印机组装不当引起的问题,因此主要出现在以套件形式购买的3D打印机中。这类问题通常不会导致打印失败,但会造成零件变形。主要表现为零件边缘缺乏垂直度,唯一的解决办法是重新检查设备的组装情况。
对于CoreXY结构打印机,轴向垂直度问题可能是由于两根皮带张力差异过大造成的。
轴杆润滑不良或污染
润滑不良的轴杆(无论是光轴还是直线导轨)都会导致打印过程噪音增加。在某些情况下,缺乏润滑加上灰尘进入轴承会导致过大的摩擦,进而引起电机失步和层位移。建议定期清洁和润滑所有运动部件,确保它们都能正常、无摩擦地移动。
皮带状况不佳
皮带负责将运动传递给轴杆,因此定期检查其状况至关重要。
层位移或尺寸偏差的主要原因之一是皮带张力设置不当。张力过低的皮带通常会导致零件表面质量差,出现线条和痕迹;而张力过大的皮带会增加电机负荷,导致失步和层位移。

图1:松弛皮带的影响。来源:Wikimedia
如前所述,对于CoreXY打印机,两根皮带之间的张力差异会导致轴向垂直度丧失,因此在这种类型的打印机中,不仅要将皮带调整到适当的张力,还必须确保两者张力相近。
Z轴丝杠回程间隙
在回抽过程中,3D打印机通常会进行快速的Z轴上下运动。如果丝杠和螺母之间存在间隙,这些运动会导致精度损失,反映在零件表面上。这种现象称为回程间隙,通常会导致工件表面出现线条状缺陷。唯一的解决办法是更换高质量的丝杠和螺母,或使用消除间隙的防回程螺母。

图2:T8丝杠防回程螺母。来源:futakuchi-hataka.com
行程终点传感器的位置与状态
机械或光学传感器常用于检测X轴和Y轴的行程终点。这类传感器容易发生故障,特别是机械传感器,因为它们要经受重复使用。故障的主要迹象是打印头在回零过程中发生碰撞,最常见的故障原因包括:
- 位置不正确:导致打印头在激活传感器前发生碰撞。建议定期通过手动移动打印头或底座来检查其位置,确保没有阻碍传感器激活的因素。
- 连接故障:松动的电缆或不良连接会导致电路持续断开,传感器无法激活。这是常见问题,为避免可能损坏打印机的碰撞,建议使用常闭(NC)配置的行程开关,这样如果连接出现故障,传感器会触发,问题可轻松被检测到。
- 传感器损坏:机械传感器常见此问题,其有疲劳寿命。这种情况下唯一的解决办法是更换传感器。
注意:本指南以通用方式讨论概念,不针对特定品牌或型号,虽然可能会在某些地方提及。不同品牌和型号的校准或调整程序可能存在重要差异,建议在阅读本指南前查阅制造商手册。
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