Ding:Zahnräder mit Inkscape

Inkscape -> Extensions -> Render -> Gear

enthält ein einfaches Programm zum konstruieren von Zahnrädern. Die damit gezeichneten Zahnräder lassen sich mit dem Lasercutter in reale Zahnräder verwandeln. Beim Erproben mit Inkscape 0.48 sind einige unschöne Effekte aufgefallen:

Zahnräder mit der Erweiterung gears-dev von Dezember 2011

• Die Zahnflankenform ist relativ grob. Es gibt pro Zahnflanke einen einzigen Stützpunkt, der die Evolventenform andeutet. Das führt bei Zahnrädern mit wenigen aber grossen Zähnen zu unruhigem Lauf.

• Der Mittelpunkt ist nicht markiert. Bei ungerader Zähnezahl weicht der Zahnradmittelpunkt vom Objektmittelpunkt in Inkscape ab. Je niedriger die Zähnezahl, um so deutlicher.

• Die Zahngröße muss in Cricular Pitch Einheiten angegeben werden. Zähnezahl * Circular_Pitch = Teilkreis_Umfang. In Europa ist die Angabe des Moduls gebräuchlicher: Zähnezahl * Modul = Teilkreis_Durchmesser.

• Die maximale Zähnezahl ist auf 360 begrenzt. Damit kann das Sternenrad in einem Planetarium mit 366 Zähnen nicht gebaut werden.

20 Stützpunkte pro Zahnflanke

Verbesserte Evelventenform

In Inkscape 0.49 ist eine neuere Version der gears Erweiterung enthalten. Diese stammt von http://cnc-club.ru/forum/viewtopic.php?f=33&t=434&p=2594#p2500 und wurde bei Debian überarbeitet launchpad#707290

Die Evolventenform wird hier sehr genau berechnet, Mittelkreuz und Teilkreis können als Hilfslinien eingezeichnet werden. Ausserdem sind Durchbrüche im Zahnrad (Speichenräder) möglich.

Die letzten beiden der obigen Punkte werden in extended_ranges.patch und metric_module.patch bearbeitet.

Bei Zahnrädern mit sehr hohen Zähnezahlen macht sich die erhöhte Genauigkeit allerdings durch einen langsameren Bildaufbau in Inkscape negativ bemerkbar. Ein Zahnrad mit 230 Zähnen besteht beispielsweise aus über 13000 Koordinatenpunkten. Die hohe Genauigkeit der Flankenform wird durch 20 Punkte pro Zahnflanke erreicht. Dies ist aber nur bei Zahnrädern mit niedrigeren Zähnezahlen wichtig. Daher wird mit selectable_accuracy.patch eine wählbare Genauigkeit von 20, 10, oder 5 Punkten pro Zahnflanke angeboten. Die niedrigste Stufe (5) ist immer noch deutlich besser als das ursprüngliche "Flankendreieck" mit nur einem Punkt auf der Flankenmitte.

Hier die vollständige Erweiterung mit allen Patches zum herunterladen:

• gears-dev-20130412.zip

Dieses Archiv muss

• unter Linux im Verzeichnis /usr/share/inkscape/extensions entpackt werden.
• Unter Windows in Program Files\Inkscape\share\extensions\.

Nach einem Neustart von Inkscape erscheint im Menü Extensions -> Render ein neuer Eintrag Gear-Dev:

Werkzeug-Korrektur

Wird das Zahnrad mit z.B. einem Lasercutter entlang der Zahnflankenkontur ausgeschnitten, so entsteht ein Schnittspalt. Unser Laser hat etwa 0.3mm Spalt, doch das wirkt sich bereits auf die Geometrie aus. Die Mitte des Laserstrahls folgt der programmierten Kontur. Daher zerstört der Laser immer Material zur Hälfte innerhalb und zur Hälfte ausserhalb des Objektes.

Inkscape bietet eine elegante Möglichkeit, die Bahnlinie für den Laser so zu veschieben, dass der Strahl exakt ausserhalb der Zahnflankenkontur schneidet:

Laserbahn ausserhalb des grünen Zahnrades

• Zeichne das Zahnrad mit einer Randlinie normalen Randlinie zum Schneiden (0.01mm)
• Dupliziere die Randlinie (CTRL-D)
• Linienstärke auf Durchmesser des Lasers einstellen: 0.3mm (Stroke Wdith)
• Path->Stroke to Path
• Shift->Select die normale Randlinie
• Path->Union

Viel Spass damit!