[3DP] BB 베어링

2025.12.14

XY 플로터를 다시 만져보니 유격이 있어서 마음에 안든다.

여러가지 고민하다가 국산 프로파일의 홈은 좁아서 6mm(5.9) BB 에 딱 걸린다.

20mm + 5.9mm 를 측정하면 24mm가 되어서 홈으로 1.9mm 정도 들어 간다.

베어링 설게

대충 이런 느낌이다.

6mm로 만들었다가 너무 뻑뻑해서 6.2mm 정도로 했는데 곡선 구간에서 걸린다.

6.5mm까지 늘려도 곡선에서 걸린다 ???

AI에게

 

 

 

6 mm 볼 LM 트랙 설계에서 걸림이 생길 때 점검할 핵심 치수

볼이 걸리는 건 “볼 중심 경로의 최소 곡률 반경”과 “접촉 홈/리턴 경로의 간극”이 미세하게 부족한 경우가 대부분입니다. 특히 6 mm BB(실측 5.95 ± 0.05 mm가 흔함)의 경우 공차와 재질 탄성 때문에 이 간극이 더 타이트해져 걸림으로 이어집니다.

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볼 경로와 곡률 반경

• 볼 중심 경로 반경(리턴 루프/U턴):
  볼이 방향을 바꾸는 구간의 곡률 반경은 최소 (R_{\min} \approx 1.5D) 이상(권장 (2D))으로 잡아야 급커브에서 접촉 압력이 과도하게 올라가지 않습니다.
  [D = \text{볼 지름}]
  6 mm 볼이면 (R_{\min})은 9–12 mm 권장. 너무 작으면 볼이 옆면에 두 점 접촉하며 멈칫합니다.
• 연속 곡률/플로우:
  S-커브나 급격한 반경 변화가 있으면 볼이 순간적으로 클리어런스를 다 먹어 걸립니다. 방향 전환부는 **연속적인 곡률(클로소이드보다 완만한 원/필렛)**로 만들고, 코너는 넉넉한 필렛을 줍니다.

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접촉 홈(트랙) 프로파일과 간극

• 고딕 아치 홈 형상:
  상·하 레일의 홈을 고딕 아치로 설계할 때, 두 접촉점의 **접촉각(대개 약 45°)**을 유지하면 하중 분산과 자가 정렬성이 좋아지고 볼/홈 간의 미끄럼이 줄어듭니다.
• 홈 반경과 볼 직경 관계:
  홈의 유효 반경은 볼 반경보다 아주 조금 작게 해서 “두 점 접촉”을 만들되, **측방 클리어런스(양측 합)**을 최소 0.1–0.2 mm 확보하세요. 6 mm 볼 기준 총 0.1–0.2 mm, 리턴 경로는 더 넉넉히 0.2–0.3 mm 권장. BB는 공차가 커서 실볼 (5.90–5.98) mm를 가정하면 안전합니다.
• 리턴 튜브/채널 내경:
  리턴 경로의 내경은 (D + 0.3–0.5) mm 정도로 잡아야 실제 조립 공차와 오염(먼지, 미세 버)까지 견딥니다. 6 mm면 내경 6.3–6.5 mm 권장. 단순히 rotate_extrude로 6.5 mm “지름”을 주는 설계가 실제로는 “내경”이 아니라 단면 상의 외형 치수가 될 수 있어, 결과적으로 유효 내경이 6.5 mm 미만이 되어 걸릴 수 있습니다.

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OpenSCAD에서 rotate_extrude로 생기는 함정

• 프로파일 기준:
  rotate_extrude는 “스케치 단면을 회전”하므로, 볼 중심 경로의 반지름과 **유효 내경(볼이 지나가는 통로의 최소 치수)**을 단면 스케치에서 명확히 분리해야 합니다.
  • 볼 중심 경로: 프로파일에서 볼 중심선이 그리는 원의 반지름을 (R_c)로 정의.
  • 유효 내경: 통로의 최소 치수로, 단면상의 필렛·벽 두께를 감안한 실제 최소 거리.
• 간섭 체크:
  1. 볼을 2D 단면에 원(지름 D)로 배치
  2. difference()로 채널 단면을 빼서 최소 간극(양측 합)을 수치화
  3. offset()로 −0.05 mm를 줘 버/프린트 수축 공차를 시뮬레이션
     이때 간극이 0에 접근하면 실물에서 걸립니다. 3D 프린팅/가공 시 수축·버를 고려해 추가 0.1 mm 여유를 두세요.

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입·출구와 가이드 요소

• 입구 챔퍼/리드인:
  볼이 리턴로로 들어가는 입구에 0.3–0.5 mm 챔퍼 또는 작은 테이퍼를 주면 걸림이 크게 줄어듭니다.
• 볼 스페이서/케이지:
  볼 간격을 유지하는 케이지를 쓰면 볼 간 접촉으로 생기는 미세 피칭과 정지 현상을 줄일 수 있습니다.
• 표면 조도와 버 제거:
  트랙과 리턴 경로는 Ra ≤ 0.8 µm 정도가 이상적이며, 버/레이어 라인이 있으면 그 지점에서 바로 걸립니다. 후처리로 샌딩·디버링을 꼭 하세요.

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6 mm BB 사용 시 추가 유의점

• 실지름과 원형도:
  BB는 금속 강구보다 지름 공차와 원형도 편차가 큽니다. 설계는 (D=5.95) mm 기준으로 하고, 간극은 금속 볼보다 +0.05–0.1 mm 더 줍니다.
• 재질 탄성:
  소프트 BB는 미세 변형 후 복원하면서 마찰을 키울 수 있어, 리턴 통로의 직선부는 더 큰 클리어런스, 커브부는 더 큰 반경을 권장합니다.

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빠른 체크리스트

• 곡률: (R_{\min} \ge 1.5D) (권장 (2D))
• 리턴 내경: (D + 0.3–0.5) mm
• 총 측방 클리어런스: 트랙 0.1–0.2 mm, 리턴 0.2–0.3 mm
• 입구 챔퍼: 0.3–0.5 mm
• 접촉각 목표: ~45°의 고딕 아치
• 조도/버: Ra ≤ 0.8 µm, 완전 디버링

 

핵심은 단면으로 회전시켜서 하는 것과, 실제 구를 회전 시켜서 모델링하는 것은 다르다는 것 같다.

OpenSCad로 직접 그려보자

Cylinder, Sphere

동시에

단면이 더 넓은 것 같은데. AI 구라에 또 당했나?

만약 곡률이 작다면?

그래도 구보다는 곡률이 커 보인다.