я с таким Z очень долго боролся
твое предположение что это из за не равномерного Z - верно
а вот причины, очень сложно искать.
например вес оси Z лежит на моторах (моторы внизу, шпильки торчат вверх) и при подаче полношагового тока на мотор он немного втягивается в статор приподнимая всю ось, а при промежуточном положении проседает вниз на пружине.
или как у меня было - выработка гайки Z вкупе с ее свободным закреплением (попытка антивоблинга) дает прецессию этой гайки (движение с отклоненной осью, как раскачивающаяся юла), и плоскость на которую эта гайка опирается верхней гранью то прилегает, то приподнимается на одной из кромок - получается неравномерный шаг.
могут быть еще варианты.
в целом старайся так чтобы ось Z была разделена с мотором опорой с упорным подшипником (angular) а сам мотор отвязан гибкой муфтой.