CNC Fórum

Ahoj, tímto bych chtěl prezentovat rozpracovanost výroby portálové CNC frézky, na obrábění balsy, topolové překližky a jiných snadno obrobitelných materiálů.
Technická data:
Celková hmotnost: 200kg
Hmotnost portálu: 30kg
Hmotnost osy Z: 5kg
Pracovní prostor: 750x450x80mm
Krokové motory: osa Y - 2x 1,26Nm; osa X - 1,26Nm; osa Z - 0,44Nm
Vedení (podepřené tyče): osa Y - 2x Ø20x1000; osa X - 2x Ø16x660; osa Z - 2x Ø20x242
Trapézové šrouby: osa Y - 2x Tr16x4-1047; osa X - Tr16x4-702; osa Z - Tr12x3-218
Vřeteno: Kress FME 1050W (10 000 - 30 000 ot/min)
Stůl se skládá ze dvou sešroubovaných ocelových svařenců. Horní základna je svařena z jeklů a U profilů o síle stěny 6mm, vyžíhána v peci při teplotě 625°C po dobu 3h. Poté obrobena na jedno upnutí včetně boků pro uložení šroubů. Rovinnost základny byla dosažena 0,2mm (plocha 1005x740), na ní budou přišroubované hliníkové T drážkové profily a vedení portálu.
Následovat bude svaření, vyžíhání a obrobení bočnic, poté smontování celého portálu, tím bude specifikována přesná rozteč Y vedení a od těchto vodících tyčí se na horizontce do boků základny vyvrtají kolíkové otvory pro konzole na uložení šroubů.

Simulace deformací: Diagram tepelného zpracování: Výsledek měření obrobené základny na CMM stroji: Výsledky výpočtů pohybového šroubu s jednou maticí:
TR 16x4 v délce 1000mm z oceli CK15 (ČSN 12 020), při maximálním kroutícím momentu 1,26Nm od krokového motoru.
Při účinnosti nemazané plastové TR matice 40% (součinitel smykového tření cca 0,12) vychází osová síla na šroubu 791N. Kritická síla ve vzpěru je na této délce 7117N z čehož vyplívá splnění koeficientu bezpečnosti 9.
Napětí v tahu na nejmenším průměru šroubu (pod maticí M8x1) vychází 28MPa < dovolené střídavé napětí v tahu 80MPa. Napětí v krutu zde vychází 29,7MPa < dovolené střídavé napětí v krutu 50MPa.
Z těchto dvou napětí vychází složené redukované napětí 58,6MPa < dovolené střídavé napětí v tahu 80MPa.
Tlak na čele šroubu 34,4MPa < dovolené střídavé napětí v tlaku 80MPa.
Tlak v závitech TR matice vychází 1,3MPa < dovolený tlak je 5MPa. Při dovolené obvodové rychlosti 80m/min jsou maximální otáčky 1591/min z čehož vychází posuv 6,3m/min a přejezd celého stolu za 7,6s.
Za předpokladu, že by krokový motor měl stejný kroutící moment v celém rozsahu otáček a zanedbatelného valivého tření ve vedení, by z nuly na 6,3m/min zrychlil za 2ms při hmotnosti portálu 30kg. (15kg na jeden motor).

Graf závislosti točivého momentu na otáčkách motoru: Jako mnoho lidí přede mnou řeším vymezení axiální vůle mezi trapézovým šroubem a maticí. Nabízejí se 2 možnosti napevno a nebo pružně.
První možnost (standardně používaná na obráběcích strojích) - dvě matice sevřené v jednom svěrném pouzdru, přičemž jedna umožňuje pootočení klíčem vůči druhé matici. Tím se dá nastavit pevná pracovní vůle. Vždy jedna z matic je v záběru podle směru působení osové síly na šroubu, tím nedochází ke zdvojnásobení počtu třecích ploch a snížení účinnosti na polovinu jako je tomu u druhého řešení. Nevýhodou je pevná vůle v kombinaci s nestejnoměrně opotřebovaným šroubem. (někde vaklá jinde drhne).
Druhá možnost - jedna matice sevřená ve svěrném pouzdru a druhá matice "volně" na šroubu mezi nimi stlačená pružina. Osová síla od motoru nesmí překonat sílu pružiny. Velikost třecí síly nezávisí na velikosti plochy, ale pouze na normálové síle a koeficientu tření použitých materiálů * počet třecích ploch. V klidové poloze na obě matice působí stejně velká osová (normálová) síla od pružiny - dvě třecí plochy znamenají 2x větší tření než s jednou zatíženou maticí. Při práci se osová síla od motoru k jedné z matic přičte a od druhé odečte, tudíž celková třecí síla zůstává stále stejná nehledě na osovou sílu od motoru. To jsou 2 velké nevýhody tohoto řešení, ovšem slastná výhoda jest nulová vůle na celé délce šroubu.
Motor by při tomto řešení byl schopen vyvinout sílu 395N. Z čehož vyplívá pružina o síle 400N, která by bohužel vyrobila konstantní třecí moment 0,7Nm. Takový moment by při max. otáčkách motor stěží překonal - (čím větší otáčky, tím menší moment). Ještě je tu možnost dát tam slabší pružinu, kterou by motor sice byl schopen osově překonat, ale při provozu se pohybovat na menších silách - pomalejší zrychlení.
Zajímalo by mě jestli má někdo s takovým řešením vymezení vůle v podobném měřítku zkušenosti a jestli se to skutečně pro sousledné frézování překližky vyplatí?

Sériově vyráběné komponenty: Vymezení vůle ve vedení by se dalo řešit vyvrtáním závitového otvoru pro červík, který by z boku tlačil do kaleného pouzdra pro kuličky, tím by ho deformoval a nastavoval pevnou vůli, která by nesměla být menší než tolerance 6,5µm na poloměru vedení + 2,5µm teplotní roztažnost pro rozsah teplot cca 20C + neznámá přímost vodících tyčí.
Dále bych potřeboval vyřešit odlehčení portálu v zájmu životnosti jeho vedení, aniž bych tím snížil tuhost? Vypálit do bočnic trojúhelníková okna a na zádech portálu množství oken, tak aby tvořili příhradovou konstrukci. Jenomže to už mám pocit není ono. Když to proženu pevnostní simulací určitě jsem nezadal všechny síly co na to budou působit, čím méně matroše, tím víc to bude rezonovat.

Pekne to vyzera. Rad vidim nejaky navrh podlozeny vypoctami.

na jednu stranu spoustu výpočtů, spoustu železa a zabije to vedením vhodným tak na dveře ke slepicím v kurníku.. o kolik procent z celkové částky by to prodražilo lineární vedení a kuličkové šrouby 20%? Ale proč to dělat lineárem když se můžu pokoušet vymezovat vůli červíkem a počítat s nějakou vůlí 6 mikronů kterou si tam došroubuju.. nezlob se na mě, ale to je utopie..

RaS píše:na jednu stranu spoustu výpočtů, spoustu železa a zabije to vedením vhodným tak na dveře ke slepicím v kurníku.. o kolik procent z celkové částky by to prodražilo lineární vedení a kuličkové šrouby 20%? Ale proč to dělat lineárem když se můžu pokoušet vymezovat vůli červíkem a počítat s nějakou vůlí 6 mikronů kterou si tam došroubuju.. nezlob se na mě, ale to je utopie..

To by byl teda ultra přesnej kurník, tam máme rezatý panty nejmíň 100x levnější než toto vedení. Nezlob se na mě, ale tenhle matroš tu používá většina lidí, protože není jen o 20% levnější, ale přinejmenším o 100% pokud to není někde z e-bay nebo z Číny s pochybnou kvalitou. Takže až si na sebe ta mašinka vydělá a budu chtít frézovat železo, tak by se o tom třeba dalo přemýšlet.
Nikde nepíšu, že na tom vedení budu mít 6um vůli, to by ty tyče museli být ideálně rovné, jestli budou mít třeba na prostředku o několik setin větší rozteč, než jinde tak tam bude muset být taková vůle aby to místo šlo volně přejet. Jinými slovy v každém místě bude jiná vůle.

já psal 20% z celkové ceny stroje.. což je podle mě zanedbatelné.. ve finále vždy 20% nazačátku navíc vyjde několikrát levněji, ale na to každej příjde sám..

přikláním se názorem k RaS ....

bohužel, nyní to už není + 20% protože je už vše nakoupeno.
ono na celé konstrukci bude vždy nejpracnější to srovnat při výrobě a montáži, vymezit vůle a podobně - a nemyslím, že bude síla to někdy předělat na něco jiného.

asi to pak skončí prodejem stroje a stavbou nového - ale to ukáže čas a potřeba

nenech se zviklat, jsou tu lide, co to maji stejne a jsou to v podstate produkcni stroje, zde na foru napr. "lumen", ano jsou tu borci, kteri by klidne nasroubovali presne lineary na preklizku a pouzili kilickove sroubu, pac je to to jedne pouzitelne a onanovali nad tim, jak to maji pesne a tuhe

chb píše:přikláním se názorem k RaS ....

bohužel, nyní to už není + 20% protože je už vše nakoupeno.
ono na celé konstrukci bude vždy nejpracnější to srovnat při výrobě a montáži, vymezit vůle a podobně - a nemyslím, že bude síla to někdy předělat na něco jiného.

asi to pak skončí prodejem stroje a stavbou nového - ale to ukáže čas a potřeba

Prodat takto předimenzovaný a pracně vyrobený stůl, by byla docela škoda. Když bude jednou potřeba tam našroubovat lineáry a kuličkové šrouby až se ty současné opotřebí, tak není problém to udělat. Chuť znova vyrábět takto tuhou základnu určitě mít nebudu. Chci stavět modely letadel ne obráběcí stroje.

Myslím že trochu unikl požadavek - balza a překližka.
Vždy se to dá udělat lépe a nebo si nakonec domů koupit rovnou stroj za milióny, že

Vedení bude OK, sice bych se neoháněl ani stovkama, ale na modely určitě dobré.
Trapéz je jasná volba kvůli ceně. Podle mě posadit na takový stůl drahé lineáry s kuličkovými šrouby a servy by byl opačný extrém. Tímto způsobem se použitým komponentám dostane výborného základu a bude se dát na stroji udělat vše co se u modelů vyskytuje a v dobré kvalitě.

v tom pripade ale nema smysl to prefrezovani
zihani a mereni cmm

filla píše:... ano jsou tu borci, kteri by klidne nasroubovali presne lineary na preklizku a pouzili kilickove sroubu, pac je to to jedne pouzitelne a onanovali nad tim, jak to maji pesne a tuhe

no nevím nad čím onanuješ ty, ale já už více jak čtyři roky provozuji toto http://www.c-n-c.cz/viewtopic.php?t=5177 . ano, nejezdí to do dvou setin, není to tuhé jako desetitunová litinová portálka, ale na druhou stranu, já to ani přesné na dvě stovky a dokonce ani nějak extra tuhé nepotřebuji. asi by byla hloupost jít na F16 se švicgumou, ale na druhou stranu, ještě větší pošetilost je jít s kanónem na komára.

Směle do toho - fungovat to bude. Něco podobnýho provozuju už řadu let. Na efektivní obrábění AL do není, ale pokud se na to jde s citem i to AL se dá s dobrou přesností (malé díly). Ostatně pokud je to určeno na modelaření (balsa, překližka, polystyren, um.dřevo, něco vyříznout z AL plechu) - tak to prostě fungovat bude na to nikdo nepotřebuje dvoutunovej stroj. Každej stroj má svoje určení. Nedokážu si moc představit na dvoutunovem stroji řezat balsu 1mm frézou ... Hlavně to dokončit a zprovoznit. Hodně lidí tady něco rozdělá a pak už se o nich neví ...

já jsem jen upozornil na paradoxní nepoměr.. počítat a plánovat na mikrony na takovémto vedení..

Ty mikrony jsem přehlédnul. Jen bych více nadimenzoval ty krokáče - obzvlášť na ose Z - bude to mít hodně malou dynamiku a pokud se tomu naloží tak to "zapiští" a konec ...

robokop píše:v tom pripade ale nema smysl to prefrezovani
zihani a mereni cmm

Tipuji že to má k dispozici zadara v práci. Pak bych to taky využíval.
Platit za tyto služby by bylo asi mimo.