Kritika návrhu rámu

[JirikPospa]

Zdravím,
studuji posledním rokem Strojírenskou fakultu v Brně (obor Aplikovaná informatika a řízení) a jako diplomovou práci mám cenově dostupnou 3D tisknutelnou domácí frézku. Inspiroval jsem se jak tímto fórem tak sáhodlouhým hledáním na internetu a někde jsem zahlédnul konstrukci s dvěmi vodícími tyčemi na každé straně. Drtivá většina všech návrhů má ovšem portál řešený komplet se "zády" a vedením pouze podepřenou tyčí (proč to?). Fréza je určená na obrábění balsy, tenkých překližek a plátů karbonu. Nejde mi o přesnost v setinách milimetru ani o dlouhou životnost či rychlost opracování. Nebude používána pro komerční učely. Jde čistě o nástroj na relativně přesné a hlavně jednotné obrábění například výztuh do křídel modelů letadel či rámů dnes tak oblíbených "koptér".

Technické parametry:
vodící tyče: 16mm (x,y) 10mm (z) (ty 16 mm zbyly tak je chci použít)
závitové tyče: T16x4 (x,y) T12x3 (z) (Ukončení tyčí bude klasicky přes domeček u motoru s dvěma 7200 a na druhé straně nějaké radiální, lisovat asi ne, spíš matkou a tyč stočená na 10 mm)
vodící matice budou plastové od wolkoplastu (samomazací a bez vůle)
hliníkové profily: 30x30 mm (profily tvořící rám budou spojené kovovými L profily aby to tvořilo rám či kosku chcete-li, případně vyřezat závit do středového čtverce profilu a na něj kolmý profil provrtat a sešroubovat)
materiál spojů: ABS plast
obráběcí nástroj: Dremel 3000
zdvih osy z max: 50 mm (nepočítá se s obráběním víc než 10 mm vysoké desky)
pracovní plocha: 600x400 mm
lineární ložiska jsou LM16uu a jsou použity po dvojicích (zbytečné?)
motory NEMA17 a řízení pomocí arduina, driverů atd. Klasika jak u tiskáren

Moje otázky tedy jsou:
Je potřeba zakufrovat komplet záda portálu? Chci se vyhnout přílišnému předsazení obráběcího nástroje na jednu stranu. Takhle je vedení na jedné straně a nástroj na druhé)
Bude konstrukce dost tuhá na zkrut?
Neřeším zbytečně tuhost kovových částí, když mi přesnost rozhodí plast?
Je obecně varianta se 2x2 tyčemi (nahoře a dole) zbytečná?
Není obráběcí plocha příliš velká?

Prosím o konstruktivní kritiku. Je mi jasné, že stavím obráběcí stroj s plasovými kusy, ale věřím, že se správným rámem je možné dostat solidní tuhost a přesnost. Rád si nechám poradit od zkušenějších. Jaký jiný rám případně použít (komplet portálový pouze s jedním vedením dole, pevný portál s posuvnou podložkou....) ?

[origosch]

Vyrovnat na jedné ose čtyři tyče a dva šrouby? To nebude vůbe jednoduché.

[azamo]

Postavil jsem taky jednu frézku tisknutelnou z plastu a myslím že ten plast není nejslabší místo .
Nejhorší jsou ty nepodepřené tyčky , ale 16 tyčky na tu balsu asi stačit budou a nemusí být ani čtyři .
Když už bych je dával po dvou tak hned vedle sebe a vozík a držáky vytisknout z jednoho kusu .
Budeš pak mít jednodušší seřizování a pokud do toho zakomponuješ i ten šroub tak to bude ještě jednodušší .

Tady je ten můj pokus http://www.cyclonecnc.4fan.cz/portalcyclone/
Balsa by s tím šla asi v pohodě .

[prochaska]

Úplně tam chybí šikmé výztuhy. Na strojárně se už nebere co je to staticky přeurčitá konstrukce? Tohle se bude kroutit, pružit, kmitat, ...

[JirikPospa]

origosh -> Díky za připomínku, to mi nějak nedošlo.

azamo -> hezká práce, vypadá jednoduše a funkčně. Dát do jednoho kusu tyč a závitovku by šlo, ale tím, jak jsou od sebe dostávám dobrou tuhost na "přepadávání" frézky při pohybu na X ose. Závitovkou uprostřed jsem chtěl dosáhnout rovnoměrné zátěže na obě vodící tyče, ale to asi nebude tak horký problém v případě tak tlustých tyčí ne?

prochaska -> jasně, že učí a je mi jasný, že by tam mohly být. Každopádně přidat jdou vždy a s něma bude už tak špatná dostupnost rukama k fréze ještě horší.

[azamo]

Tu zavitovku by jsi mel dat co nejblíže obrabene ploše . pokud si představis kde vznikají síly působící proti te zavitovce tak je nejlepší mit co nejmensi Paku mezi nima .
PS. Píšu na mobilu tak me omluvte

[JirikPospa]

azamo -> jo, už mi to dává smysl. Dobrá pointa. Díky

[chb]

Je potřeba zakufrovat komplet záda portálu? Chci se vyhnout přílišnému předsazení obráběcího nástroje na jednu stranu. Takhle je vedení na jedné straně a nástroj na druhé)
- to ale uvažuješ jen vertikální sílu, ale u frézování převládá horizontální síla a s tou nějak nepočítáš

Bude konstrukce dost tuhá na zkrut?
- nebude

Neřeším zbytečně tuhost kovových částí, když mi přesnost rozhodí plast?
- plast tuhost neudělá, tu musí udělat kovová konstrukce, nebo masivnější plast,
- přesnost (myslím rozměry konstrukce) bude potřeba doladit při montáži - plast z tiskárny moc přesností neoplývá

Je obecně varianta se 2x2 tyčemi (nahoře a dole) zbytečná?
- myslím, že je, nikdo to tak neřeší a (viz výše) při horizontální síle v úrovni stolu to moc nepomůže

Není obráběcí plocha příliš velká?
- příliš velká na plastové díly

[prochaska]

je mi jasný, že by tam mohly být. Každopádně přidat jdou vždy a s něma bude už tak špatná dostupnost rukama k fréze ještě horší.

Právě proto se tam musí ty výztuhy přidat už v okamžiku návrhu, aby bylo jasno v tom, jak se bude manipulovat s obrobkem, s nástrojem apod. Něco jiného je zahrnout je do návrhu a namontovat až nakonec a něco jiného zase dobastlovat až k hotovému stroji.

[packa]

mě příjde celá ta konstrukce taková chatrná a rozměrná nato že nemáš takřka žádný průchod pod portálem .