Schraubenartige Mathematik für superfeine Einstellungen: Differentialschrauben

Apr 30, 2023

Für jede Art von Präzisionsmaschine ist eine präzise Einstellbarkeit erforderlich. Für den Hacker handelt es sich dabei meist um eine Einstellschraube, deren Genauigkeit durch die Gewindesteigung bestimmt wird. Das war nicht gut genug für [Mark Rehorst], der eine Einstellung bis auf 10 μm für den optischen Endanschlag seines 3D-Druckers wollte, also baute er sich eine Differenzial-Einstellschraube.

Differentialschrauben funktionieren, indem sie zwei Gewindegänge mit leicht unterschiedlicher Steigung auf derselben Welle haben. Eine Mutter an jedem Gewindeabschnitt wird daran gehindert, sich relativ zum anderen zu drehen, und wenn die Schraube gedreht wird, ändert sich ihre relative Position nur um den Unterschied zwischen den beiden Gewindesteigungen.

Die Differentialschraube war in diesem Fall zunächst eine normale M5-Schraube mit einer Gewindesteigung von 0,8 mm. [Markieren] Sie den bearbeiteten und mit einem Gewinde versehenen Abschnitt der Schraube bis auf ein M4 x 0,7 mm-Gewinde. Das bedeutet, dass er pro voller Umdrehung eine Verstellung von 0,1 mm (100 μm) erreichen kann. Durch Drehen des Bolzens um 1/10 Umdrehung reduziert sich die Relativbewegung auf 10 μm.

Dieser Mechanismus ist nicht neu, er stammt mindestens aus dem Jahr 1817. Wenn Sie Feineinstellungen mit kleinem Budget benötigen, ist dies eine sehr elegante Möglichkeit, dies zu erreichen, und Sie benötigen nicht einmal eine Drehbank, um Ihre eigenen zu erstellen. Sie können eine Überwurfmutter teilweise durchbohren und mit einem Gewinde versehen oder einen 3D-gedruckten Adapter herstellen, um zwei Schrauben zu verbinden.

Die Herstellung von Präzisionswerkzeugen mit kleinem Budget ist eine Herausforderung, aber nicht unmöglich. Wir haben einige interessante Graphit-Luftlager sowie ein 3D-gedrucktes Mikroskop mit einem präzise verstellbaren Tisch gesehen.