Matemáticas complicadas para ajustes súper finos: tornillos diferenciales

Apr 30, 2023

Para cualquier tipo de máquina de precisión, se requiere capacidad de ajuste de precisión. Para el hacker, esto generalmente involucra un tornillo de ajuste, donde la precisión está determinada por el paso de la rosca. Esto no fue lo suficientemente bueno para [Mark Rehorst], que quería un ajuste de hasta 10 μm para el tope óptico de su impresora 3D, por lo que se fabricó un tornillo de ajuste diferencial.

Los tornillos diferenciales funcionan al tener dos roscas con un paso ligeramente diferente en el mismo eje. Se evita que una tuerca en cada sección de rosca gire en relación con la otra, y cuando se gira el tornillo, su posición relativa cambiará solo tanto como la diferencia entre los dos pasos de rosca.

El tornillo del diferencial en este caso comenzó su vida como un tornillo M5 normal con un paso de rosca de 0,8 mm. [Marque] la sección mecanizada y roscada del perno hasta una rosca M4 x 0,7 mm. Esto significa que puede obtener 0,1 mm (100 μm) de ajuste por rotación completa. Al girar el perno 1/10 de rotación, el movimiento relativo se reduce a 10 μm.

Este mecanismo no es nuevo, se originó al menos en 1817. Si necesita ajustes finos dentro de un presupuesto, es una forma muy elegante de lograrlo y ni siquiera necesita un torno para hacerlo usted mismo. Puede taladrar y roscar parcialmente una tuerca de acoplamiento, o hacer un adaptador impreso en 3D para conectar dos pernos.

La fabricación de herramientas de precisión con un presupuesto es desafiante pero no imposible. Hemos visto algunos cojinetes de aire de grafito interesantes, así como un microscopio impreso en 3D con una platina ajustable de precisión.