CNC z ALU profilů - umístění lineárních vedení a trapézů

[walter2]

Plánuji CNC frézu. Nikdy jsem CNC nestavěl a ani nepoužíval, tak prosím o konstruktivní kritiku. Snažil jsem se projít (nejenom toto) fórum, abych neotravoval s úplně základními dotazy, ale prosím o shovívavost, protože je možné, že moje předstvava je naivní. Nyní mě zajímá zejména konstrukční část a krokové motory. SW a elektroniku prozatím ponechávám trochu stranou zejména proto, že hlavně v konstrukčních a stojírenských věcech se příliš neorientuji.


Vycházel jsem z požadavků na frézu:
- Účel: Hobby fréza pro výrobu forem na RC lelecké modely s přesností 0,1mm, gravírování skla ....

- Rozměry obrobku: 1500 x 600 x 200 mm

- Obráběný materiál: polystyrén, dřevo, překližka, Ebaboard, plošné spoje (petrinax s měděnou vrstvou), gravírování skla, dural - pokud to nezvýší výrazně cenu, tak budu obrábět dural příležitostně

- Rychlost posuvu: cca 3000mm/ min (rychloposuv). - toto jsem ochoten i snížit, pokud by to zvyšovalo neúměrně cenu. Je třeba vědět při návrhu frézy i rychlost frézování ? Vychází mi, že rychlost frézování bude vždy menší limitovaná frézou a nemám ani představu, jak rychle se dá dřevo frézovat v jaké tloušťce (to mě vše ještě čeká)

- Cena: původní představa byla cca 20.000 Kč (což se ukazuje jako nereálné, ale nerad bych se dostal nad 40.000 Kč). Náklady na práci nepočítám (na stavbě se naučím nové věci a baví mne to)


Plánované materiály:
- Rám bude sestaven z ALU profilů 9x9cm. Tento materiál mám z kovošrotu téměř zadarmo, takže z toho důvodu volím tento konstrukční materiál.
- Vedení osy X - Podepřené tyče 20mm- http://www.cncshop.cz/sbr20-podeprene-tyce-pr-20mm" onclick="window.open(this.href);return false; - Lineální vedení v délce 2 m je dražší než bych čekal, tak volím tento kompromis, ale možná se za méně peněz dá pořídit více muziky?
- Posuv osy X - trapézové šrouby: TR-2005 Trapézový šroub průměr 20 / stoupání 5mm http://cnc.inshop.cz/sroubyvalcovane2/t ... ?ItemIdx=3" onclick="window.open(this.href);return false; (detail zde: http://www.gradel-baudin.com/pdf/1-4-en.pdf" onclick="window.open(this.href);return false;). Kuličkové šrouby jsou opět dražší a volím kompromis. Osu Y a Z budu volit podobně nebo s menším průměrem.
- Pohon posuvu: KL34H260-35-4B http://www.kelinginc.net/NEMA34Motor.html" onclick="window.open(this.href);return false;. Pravděpodobně se dá najít podobný motor za lepší cenu, ale tento motor mi z výpočtů vyšel jako vyhovující. Alternativy vítám.
- Osu Y a Z: buď vybavím stejně jako ozu X nebo budu volit slabší krokové motory a menší podepřené tyče i šrouby.



Prosím o kontsruktivní kritiku a nápady na vylepšení... V této fázi návrhu mám tyto nejasnosti (budu velmi rád za nasměrování na web, kde by bych mohl nejasnosti dostudovat):

1. Vidíte v návrhu nějakou zásadní botu nebo nápad na vylepšení ?
2. Umístění šroubů a podepřených tyčí: Někde jsem četl informaci, že ideální je každou osu ovládat pouze jedním krokovým motorem a dal jsem 1 krokový motor pro osu X doprostřed. Mám obavy, zda se nebude konstrukce "křížit". Pokud by bylo lepší mít posun řešený po obou stranách dvěma trapézovými šrouby, tak bych pojezd v ose X ( cca 108 kg)využil místo jednoho silného krokového motoru 2 slabší. Vedla mne k tomu úvaha, že koupím 4 drivery v combu ( něco na způsob Gecko Drive G540 ) a nebudu muset řešit přenos sil řemenem na 2 šrouby. Je to dobrý nápad ?

EDIT:

S duplicitním příspěvkem jsem smazal i část odkazů, které mi jako úplnému laikovi pomohly proniknout dál. Postupně se sem pokusím přidávat další odkazy:

Snad to pomůže někomu, kdo se bude seznamovat s CNC úplně od nuly:

* http://www.cncroutersource.com/cnc-router-systems.html" onclick="window.open(this.href);return false; - úvod do CNC v angličtině
* http://www.mycncuk.com/forums/machine-f ... -need.html" onclick="window.open(this.href);return false; Excelová šablona pro výběr krokového motoru a trapézového šroubu
* http://www.cncroutersource.com/leadscrew.html" onclick="window.open(this.href);return false; - Vysvětlení typu uložení šroubu a vliv na maximální (kritické) otáčky
* http://www.c-n-c.cz/viewtopic.php?f=15&t=6443&start=60" onclick="window.open(this.href);return false; - Stavba Miloše Zavadila (zami) krok za krokem

[Habešan]

Podařilo se ti založit duplicitní vlákno, to druhé prosím smaž.

Poměrně dost obvyklý postup u začátečníka je, že si koupí hotovou konvenční mikrofrézku a přestaví ji na CNC, tím si natrénuje SW a elektroniku a pak ji může namontovat na vlastní HW konstrukci.

Pro mě je primární gravírování plošných spojů.

Ty hliníkové profily by mě možná zajímaly. Něco bližšího bys k nim měl?

[walter2]

Duplicitní vlákno jsem smazal. Díky za upozornění.
ALU profily dodává například MISUMI http://cz.misumi-ec.com/eu/ItemDetail/10302244930.html" onclick="window.open(this.href);return false;

[zami]

Takže. Názor člověka který nemá strojařské vzdělání, postavil před pár lety CNC frézku a provozuje ji podobně jak plánuješ Ty.
Netvrdím, že to nebude fungovat, bude, ale s jistým omezením.
Rychlost 3m/min je na 3D frézování forem (kopyt) žalostně málo. Za chvíli Tě bude štvát, jak to všechno hrozně drouho trvá. Při dokončování jedu i 10m/min.
Volíš trapézy a píšeš, že je to kompromis. Kompromis mezi čím ?
Volíš krokové motory. Je tady ale jeden obrovský strašák, vypadnutí kroků. Představ si, že budeš pět hodin dokončovat kopyto, (a to není u dokončování žádný dlouhý čas), vedení a šrouby se trochu zanesou prachem a najednou vypadou kroky. A můžeš to zahodit.
Konstrukce se mi zdá dost subtilní. Tedy na to jak je to veliké. Délka pracovní plochy 1,5m je už celkem hodně. (já mám 115 cm).
Jeden šroub na ose X se mi taky zdá málo. Bude se to kroutit.
Ten uzel přenášení síly ze šroubu na portál se mi nelíbí vůbec. Zavětrování se mi zdá nedostatečné. Jak podélné tak příčné.
Já když začínal, měl jsem dokonce ještě minimalističtější představy než Ty. Představy o tom co by to mělo dělat jsem ale měl stejné. Naštěstí jsem dal na rady znalých na tomto fóru a nakonec udělal vše úplně jinak. Lineáry, kuličkáče, serva a elektroniku s pohony od Gravosu. Dneska nelituji.
Miloš.

[Engineer]

Ach jo ... obvyklý zdejší evergreen... Frézka o rozměrech na půl garáže a rozpočet na ploter A4 velikosti a mohla by zvládnout dural, sklo, dřevo, plošný spoje atd....

Tedy obvyklá úvodní rada .... navyš si rozpočet o cca 100k nebo zmenši pracovní plochu na cca třetinu až čtvrtinu a projdi si DF ještě jednou, tohle téma je tu popsaný nesčetněkrát. Nebo přehodnoť požadavek na dural....

[Kvako1]

ja bych to tak černě neviděl, píše že profily ma zadarmo 90x90. už jsem takovej profil v ruce měl a je to pořádny kus masa. mam dojem že ten co jsem měl važil 14 kg na metr. a pevnost a mez kluzu byla taky dobrá.
pokud to trošku jinak zavětrá tak to zvládne i ten hliník.
jestli koupí 3fáz motory a drivery tak 3Nm si myslím že by mohli stačit tak se vleze i z deskou někde kolem 20k
daších 20k pokud by sehnal starší lineary a kuličkáče... dost často jsou na aukru i tady i na bazoši.....
a dejme tomu 10k na zbytek. takže to realne je do těch 50..
rychlostí by se mohl dostat na 6m vpohodě. i stím trapezem, nejaký kvalitnější z brozovou maticí ...

záleží vše na tom jaké má možnosti a jak je šikovnej

ja osobně bych se těm podepřeným tyčím vyhnul a dal tam linear. kuličkáč nebo trapez ...toť otázka.. pokud máš koupit levnej čínskej šunt tak to je lepší ten trapéz.. vlastní skušenost..

ještě dodatek, směruj to opravdu na vyšší rychlost. alespoň 5m. jinak u toho zestarneš pokud budeš dělat vědší věci.
ptal jses na frezovaní dřeva. dřevo jsem nedělal , ale vodní překližku frezuju třeba 10tkou frezou do plne hloubky 20mm rychlostí 50mm/s. šlo by to podle mě i víc , ale mě víc mašina nedá. mam slabé vřeteno a pak už strácim otáčky.

[Cjuz]

Ztráty kroku bych se při správném návrhu nebál. Pokud budou drivery rozumné tak je to OK.
Neudělal jsem toho moc, ale běhal jsem taky už několik hodin v kuse a zatím se mi krok neztratil.

Trapéz mě přišel lepší protože při použití dvou matic, mohu lehce seřizovat vůli a do té desetiny se dá vlést dobře. Nevýhoda je větší zatížení motoru, postupné uvolňování apod.
Asi bych nějaký kuličkový no name nekupoval, když už tak něco ověřeného klidně i bazarového což však znamená úplně jiný rozpočet.


Vlastně vzhledem k rozpočtu a velikosti se to moc zlepšovat nedá. Lineáry i bazarové to myslím cenově zvednou a na takovém rámu to stejně nezachrání.
Rozhodně bych nepočítal s frézováním duralu a i to ostatní bude takové volnější, žádná hitparáda. Ty formy budou opravdu na dlouho, s takovou konstrukcí se velká špóna nezabere.
Na hobíka klidně na reálnou práci kdy má stroj něco odpracovat a vydělávat to to není.

[HonzaCh]

Pokud bys to nepřehodnotil na lineáry, tak mi připadají ty 20mm a dokonce tenčí tyče neúměrné poměrně masivním profilům... Zvlášť při té délce.

H.

[walter2]

Díky všem za reakce, které mě nakoply k tomu, abych přečetl toto fórum ještě více. Bohužel chybějící strojařské vzdělání se tak rychle dohnat nedá, tak laické dotazy budou asi přetrvávat.
Ještě mám hodně čtení před sebou, ale z příspěvků si beru následující:


1. Dural pro obrábění přestanu úplně uvažovat.
2. Pokusím se zvýšit rozpočet.
3. Konstrukci budu muset vyztužit (podélné i příčné zavětrování) a zvažuji zkrátit nejdelší rozjezd.
4. Na nejdelší ose dám 2 šrouby místo jednoho a budu řešit jinak i přenos síly ze šroubu na portál.
5. Pokud zůstanu u krokových motorů, tak dnes je lepší brát 3fázové. U krokových motorů bych se musel spokojit s pomalým obráběním, které nebude vhodné pro 3D objemnější formy a obrábění a s krokovými motory není ani při malé rychlosti zaručené, že krok nevypadne ( viz komentář od zami: Rychlost 3m/min je na 3D frézování forem (kopyt) žalostně málo. )
6. Pokud dám serva, tak musím navýšit rozpočet. Zatím to beru tak, že na serva a drivery bude třeba počítat rozpočet cca 40.000 Kč (čerpám rámcové info od Miloše Zavadila). Pokud by byly ceny někde přijatelnější nebo cena serv tak rychle klesla, tak je to samozřejmě další argument pro serva
7. Sleduji ceny bazarových lineárů, abych jimi případně nahradil podepřené tyče
8. Pokud bych přece jen dával podepřené tyče, tak bych měl volit větší průměr než 20mm

Volíš trapézy a píšeš, že je to kompromis. Kompromis mezi čím ?

Měl jsem tím na mysli, že nevolím kuličkové šrouby, ale "pouze" trapézový šroub.


Pro další postup bych měl pro trpělivé následující dotazy:

1. Na nejdelší ose by kvůli křížení měly být 2 šrouby. Z prošlých příspěvků mi připadá, že nejsprávnější řešení je pohánět přes jeden silnější motor oba šrouby například řemenem. Řešení, že bych dvěma slabšími motory poháněl každý šroub zvlášť není vhodné. Je to tak ?

2. Pokud bych přece jen zachoval rozjezdy a posunul rychlost nad 5m/min (v případě, že navýším rozpočet a dám serva a kuličkové šrouby), tak atakuji kritické otáčky šroubů (pro 14mm vitřní průměr (tj. 20mm vnější průměr) je to na 2m šroub 980 ot./min). Jedním z řešení jsou poháněné matice, kde se u statického šroubu kritické otáčky vůbec řešit nemusí: viz http://lin-tech.hennlich.cz/fileadmin/u ... _sroub.pdf" onclick="window.open(this.href);return false;. Nidke jsem nenarazil na konkrétní mašinku, kde by to někdo použil. Mám zato, že je to další komplikace a asi zdražení, ale není nad praktickou zkušenost. Stručné teoretické info je zde: http://www.c-n-c.cz/viewtopic.php?f=62& ... 44#p121041" onclick="window.open(this.href);return false; . Máte k tomu někdo nějaké zkušenosti nebo nápad ?

3. Kvůli správné terminologii se potřebuji ujistit. Jaké je obvyklé značení os ? Svislá osa je Z. Horizontální osy X a Y. Já si vzal nejdelší osu kolmou na portál jako X. Neurážím tím CNC guru ? Nebo si to každý volí dle sebe a v dotazech je třeba vždy popsat, jakou osu myslím ?

4. Má smysl navrhnout stroj (mám na mysli dimenzování serv a šroubů) pro největší rychlost pouze kratší horizontální ose (Y) ? Mám na mysli kompromis, že bych v konstukci měl osu X a Z s krokovými motory a v ose Y bych měl výkonné servo. Pak bych v CAMu nastavil, že by vetšina dokončovacích prací probíhala v této nejrychlejší ose a zkrátila se celá doba obrábění ? Nebo je to blbost ?

5. Začal jsem sledovat ceny lineárů z druhé ruky (HIWIN a THK), abych se případně vyhnul podepřeným tyčím, ale ALU profily pro uložení nebudu frézovat a tak rovinnost bude žalostná. S tím souvisí dotaz, zda podepřená tyč není z pohledu dodržení rovinnosti tedy lepší ? Tuším odpověď, že rovinnost má zajistit podklad, ale ptám se zda v praxi okopíruje nepřesnoti podkladu spíše lineální vedení nebo podepřená tyč ?

6. Jak řešíte nákup lineárů z ebay nebo aukro , když je uvedeno, že jsou opotřebené, ale v dobrém stavu?Bez možnosti kontroly před nákupem mi laicky připadá, že mohu dostat horší vedení než když koupím novou podepřenou tyč? Nebo nakupujete přes ebay pouze nové ?

7. Stavba rámu z uvažovaných ALU profilů není ideální vzhledem k nutnosti zafrézovat lineální vedení (což do profilu nezajistím) a tuhosti rámu nebude ideální. Nyní rám svařovat neumím a vzhledem k tomu, že CNC stroj budu muset během pár let stěhovat skrz 80tky dveře a s litinovým nebo svařeným rámem bych neprošel, tak zvažuji nyní ponechat ALU rám a později vše přestrojit na "pořádný rám". Předpokládám správně, že provozováním lineárů na nedokonalém uložení je poškozuji a později si nový rám si tedy přenesu "vymačkaný" šunt ?


Přikládám i zdroje, kde jsem čerpal informace:

* Kritické otáčky: http://www.hiwin.cz/media/files/02_Kulickove_srouby.pdf" onclick="window.open(this.href);return false; - kritické otáčky pro šrouby (kapitola 1.8.1)
* Kritické otáčky lze i dopočítat dle vzorce: http://www.nookindustries.com/Engineeri ... ticalSpeed" onclick="window.open(this.href);return false; nebo dle ZIPU v článku: http://www.mycncuk.com/forums/machine-b ... -need.html" onclick="window.open(this.href);return false;
* Velmi stručné info o kritických otáčkách poháněných matic: http://lin-tech.hennlich.cz/fileadmin/u ... _sroub.pdf" onclick="window.open(this.href);return false;
* Důvody pro/proti krokovým motorům X serva: http://www.mycncuk.com/forums/machine-b ... ervos.html" onclick="window.open(this.href);return false;

[RaS]

pořiď šroub s vyšším stoupáním, větší průměr nebo udělej poháněnou matici řešení je několik rozhodnout se musíš sám..
osy si tady každej značí jak chce u těhle portálek se mnohdy největší osa značí jako osa X ono je to v podstatě jedno, ale obvyklé je mít osu X zprava doleva a osu Y od sebe a k sobě.. a já si třeba nedokážu představit že bych stál před frézkou a jezdilo mě Xko k sobě.. asi je to otázka zvyku ale každej CAD CAM ti to udělá X správně zprava doleva.. to jestli si dáš frézku na vejšku nebo na šířku je taky tvoje věc. .ale jak říkám pokud vidím exota kterej přistupuje k frézce zepředu a Yko mu jezdí doprava a doleva tak mě to hlava nebere to je na hlavu..
vždy když budeš dokončovat tak ti budou lítat osy elespoň dvě takže dělat jednu osu rychlejší mě nedává logiku.. to není vhodná cesta úspor peněz..
měl jsem pár podepřenejch novejch tyčí a i pár starejch lineárů a můžu tě uklidnit, že i když ten lineár někdo vytáhne z "rybníka" tak na tom bude co se týká vůle lépe než ta tyč , podklad musíš zajistit ty..
podle mě zvaž jestli potřebuješ opravdu takovouhle obludu, co na tom chceš dělat? obluda leze do peněz a její stěhování v tvejch podmínkách je scifi.. dojdi se někam k takovejhle kutilům podívat ať ti to ukážou v provozu, bohužel neznám nikoho komu to v těhle rozměrech s takovým rozpočtem jezdí.. o tom tady totiž jen každej sní, ale finále v nedohlednu.. udělej si vlastní názor jestli tohle chceš a případně přišetři a počkej až budeš mít normální dílnu s přístupem..

[walter2]

Po dalším bádání nad technologiemi (včetně dopadů do ceny) budu volit levná čínská serva a bazarové lineáry. Nejdelší osu (délka lineáru) budu mít 1400mm.
Rychlost rychloposuvu bych chtěl mít 7-10m/min.

Z prošlých příspěvků mi připadá, že nejsprávnější řešení je pohánět portál přes jedno silnější servo 2 šrouby řemenem. Zvažuji řešení, že bych dvěma slabšími servy poháněl každý šroub zvlášť a spoléhal na to, že obě serva se pohnou vždy totožně. Nebo je to blbost a jedno servo a řemen rozvádějící pohon na 2 šrouby je nejlepší a osvědčené řešení ?

Díky

[zami]

Začínáš se ubírat správným směrem...... Pokračuj...
Miloš.

[Kvako1]

Po dalším bádání nad technologiemi (včetně dopadů do ceny) budu volit levná čínská serva a bazarové lineáry. Nejdelší osu (délka lineáru) budu mít 1400mm.
Rychlost rychloposuvu bych chtěl mít 7-10m/min.

Z prošlých příspěvků mi připadá, že nejsprávnější řešení je pohánět portál přes jedno silnější servo 2 šrouby řemenem. Zvažuji řešení, že bych dvěma slabšími servy poháněl každý šroub zvlášť a spoléhal na to, že obě serva se pohnou vždy totožně. Nebo je to blbost a jedno servo a řemen rozvádějící pohon na 2 šrouby je nejlepší a osvědčené řešení ?

Díky

jde to tak i tak. vkaždem připadě ale musiš ty dva šrouby spřahnout řemenem. pokud by ti nahodou vypadlo jedno servo tak se ti to skříži a maš po mašině..
a při ceně serv a driveru je podle mě lepší dát jedno servo silnější. vyjde tě to levněji.

[walter2]

OK, použiju tedy pohon jedním servem rozvedeným řemenem na 2 šrouby.

[Vlada7]

Možná jen pro inspiraci a rozhodování v tvých dalších možnostech. Mám postavenou podobnou mašinku v kombinaci duralových profilů ITEM
a ocelových jeklů (část stolu). Spodní část rámu je smontovaný z profilů (40x40, 40x80 a 80x80) a vystužený přes všechny rohy. Portál je tvořený
z 2 bočnic tl.25mm (mat. gleich 330 (EN AW 7021)), do kterých jsou profily portálu a duralové desky lineárních vedení vzájemně zafrézovány. Z boku jsou bočnice dále
vystuženy žebry. Na osách X a Y mám lineární vedení vel.25 a Z osa vel.15. Osy X a Y jsou osazeny kul.šrouby 16x5 délek 800 a 1300mm
s jednoduchými maticemi a Z osa trapéz. Portál je propojený pod stolem s jedním centrálním šroubem (na fotce je ještě staré uložení na str.motoru dělané
rychle, hlavně abych to spustil a šroub rezonoval, už jsem to předělal)). Modelařím a stroj jsem stavěl hlavně na dřevo, ale nakonec dělám častěji plasty a hliníkové slitiny.
Při obrábění duralových desek ubírám 1,5mm rychl.800mm/min a naprosto bez problémů. Měl jsem obavu o vřeteno Kress, ale při záběru jen mírně klrsnou otáčky, pak se dorovnají
a už to jede. Mažu lihem. V délce 1m jsou rozměry v desetině a když dělám ve svěráku, tak jsou díly ve 0,02 stovkách.
Krokové motory jsou 3Nm 4,2A s drivery M742. Řízení jsem, jak tu mnoho lidí říká "zabil" Machem, ale zatím jsem neměl v provozu jediný problém.
Jen pro info, cena vyšla přes 100tis. a většinu dílů jsem si dělal sám, takže by jsi asi musel navýšit rozpočet při realizaci tvojí mašinky.
Mě se takto montované stroje líbí, takže ti fandím, aby jsi se nějak rozhodl a postavil to. Na řezání plastů a dřeva ti bude určitě stačit tvůj původní
návrh stroje, ale na dural si nejsem jistý...