Search in topic

Помогите в разработке фрезерного станка

Есть мысли сделать фрезерный станок по алюминиевым сплавам. Набросал проект в Solidworks, выложу чуть позже.
Есть в наличии две пары штоков d=32 (на оси х,у), kress 1050, да килограмм двадцать люминьки литейной для отливки некоторых его частей, вот я и подумал, почему бы не попробовать?

В первую очередь интересуют два момента:

1. Прутки штоков хромированные, а вот втулки хочу сделать бронзовыми. Так вот maxvovk писал: “Бронза с хромом долго не проживут”. Так ли это? Хотелось бы обоснований, т.к. очень часто, для того чтобы увеличить износостойкость в паре трения одну из ее составляющих хромируют, поэтому единственное обоснование реплике: “Бронза с хромом долго не проживут” возможно кроется в химической реакции бронзы с хромом, но по этому поводу что-то я никакой информации в интернете не нашел… ☕ просветите пожалуйста, есть ли опасность такой пары или же нет:)
2. Второй вопрос в следующем…
   С учетом сказанного Графом, например здесь, хочу найти компромисс по оси Z. Хочется конечно побольше рабочий ход, но так чтобы не переборщить и потом не пожалеть. Ведь Граф, человек которому отдаю должное, на вещи смотрит реально и на ветер слов не бросает, поэтому есть к чему прислушаться. Только вот на счет того, чтобы перецепить шпиндель повыше при необходимости энто мне никуда не годится, т.к. высота обрабатываемой детали по любому ограничится высотой портала, а это значит, что если заготовка не только высокая, но и длинная в направлении Х (движение стола), то даже макушку ей в плоскость не отфрезеруешь. Для меня суть не в том, чтобы из куба люминя резать объемные корпуса (как, например, смотрел я видел так там из куска люминя чпушный станок отчеканил корпус ДВС, это конечно уровень, но мне он не к чему), а в том, чтобы можно было делать не глубокую фрезерную работу на высокой заготовке. А вариант с коротким рабочим ходом по Z в таком случае только для станка без стола может прокатить, который так сказать на что поставил, то и обработал. Такой мне не нужен…
   Поэтому хотелось бы произвести некий расчет изгиба оси Z (да и не только оси Z), по аналогии как это делается при расчете оправок на изгиб от действия результирующей силы резания Pyz равной квадратному корню из суммы квадратов окружной и радиальной сил резания (Pz, Py).

Максимальную Fz которую сможет реализовать фрезер, можно выразить через его полезную мощность, которая для данной модели по паспорту равна 0,560 кВт (удивительно низкий КПД фрезера получается порядка 53 % всего лишь):

Мкр=Nэ*9750/n
где Мкр – крутящий момент на валу, Н*м;
Nэ - полезная мощность на валу фрезера, кВт;
n – число оборотов фрезера, об/мин.
С другой стороны крутящий момент можно выразить:
Мкр=Pz*D/2/1000 (Н*м)
где D – диаметр фрезы, мм;
Отсюда:
Nэ*9750/n = Pz*D/2/1000
Тогда
Pz = Nэ*9750*2*1000/D/n=0,56*9750*2*1000/D/n=10920000/D/n, Н
Таким образом мы получаем максимальное значение окружной силы резания (для соответствующих D и n), которую яко бы может реализовать данный фрезер,а раз большей силы реализовать он не может, то думаю именно от нее и надо вести расчет жесткости конструкции станка, мы ведь не собираемся строгать неподвижной фрезой металл за счет шаговиков, мы металл резать будем 😁.

Из формулы видно, что чем меньше D и n, тем больше Pz. Т.к. n минимальное для данного фрезера равно 10 000 об/мин, а D возьмем, к примеру, 1 мм, то получим следующее значение Pz:
Pz = 10920000/1/10000 =1092 Н.
Радиальная сила резания равна:
Ру = К*Pz, где К = 0,4-0,6 для случая когда торцовые зубья фрезы в резании не участвуют (а если концевая фреза работает по схеме торцового фрезерования, то К = 0,3-0,4).
Принимаем наибольшее значение К = 0,6 и получаем наибольшую возможную радиальную силу резания
Ру = 0,6*1092=655,2 Н.
Теперь можно найти результирующую силу Pyz
Pyz = СТЕПЕНЬ(655,2*655,2+1092*1092;0,5) = 1273,4 Н, а чтобы эту силушку почувствовать так сказать по человечески так это почти 3 мешка цемента (нынешних не досыпанных), а именно 130 кг, но не стоит забывать, что это теоретический максимум и то если все правильно посчитано.
Кстати зная Pz можно рассчитать Ph, умножив Pz на соответствующий коэффициент. Сила Ph по сути позволяет рассчитать привод, т.е. необходимый момент ШД (хотя это и не единственный критерий для расчета момента, т.к. есть еще трение в винтовой передаче, трение во втулках скольжения, да и силы инерции никто не отменял).
А теперь самое главное…
Посмотрите, пожалуйста, верен ли расчет:), особенно формулы и их размерности, просто в книге Справочник технолога-машиностроителя Т.2 под редакцией Косиловой, который сейчас есть под рукой разница в формуле крутящего момента на шпинделе в целый десяток, поэтому полагаю, что это опечатка: Мкр=Pz*D/2/100 (Н*м) ведь D там в мм.

Мой Вам совет посмотреть на трехкоординатники фирмы “Roland” Япония.
У Вас можно поинтересоваться у макетчиков в рекламных фирмах.
К сожалению “узкоглазые” в этом вопросе здорово поднаторели и в их станках
все очень хорошо продумано. Успехов!

==“Бронза с хромом долго не проживут”.

– У хрома основная проблема, это то что он плохо смачивается маслом и соответственно работает почти на сухую, если не принимать никаких мер. По поводу гальванической пары с бронзой думаю проблем не будет, хотя лучше ставить медно-графитовые втулки или подобные для полусухого трения или хорошо смачиваемые, либо решать вопрос со смазкой.

== А вариант с коротким рабочим ходом по Z в таком случае только для станка без стола может прокатить, который так сказать на что поставил, то и обработал. Такой мне не нужен…

–Как вариант регулируемый по высоте стол, а чтоб поменьше гемороя на два фиксированых положения, проще и надежней.

Проще здесь купить всё готовое
…ebay.com/linearmotionbearings__W0QQ_fcidZ168QQ_sa…

Теория хорошая штука, и расчеты и опыт других. Важно чтобы это незахламило практику. Как по мне то я сделал-бы из того что есть по максимуму, а потом практика покажет насколько излишне высок портал, его можно всегда урезать.
Я точно знаю что, если неначать делать -то никогда не сделаешь. Лучше плохой в метале чем хороший на бумаге(или в мечтах). Пусть хоть криво но работает, а дальше доводи до ума.
" Движенья постигая красоту,
Окольного пути не выбирая,
Наметить самый край, пройти по краю,
Переступив запретную черту " А.Макаревич

Спасибо, спасибо за советы, надо теперь все обмозговать. Просто пока у меня идея следующего рода: отлить станину с двумя выступами сверху… На фрезерном обработать сначала низ этой станины для будущего базирования, а после перевернув в одно закрепление сделать все необходимые фрезерные работы по этой детали, тем самым (станочники и технологи знают) можно получить наименьшую погрешность, котороая будет обусловлена в основном погрешностью обрабатывающего станка. Два выступа нужны для закрепления круглых направляющих (которые думается профрезеровать под радиус штоков, либо если это будет очень дорого, то сделаю в лодочку, типо как приспособления для базирования круглых деталей). Направляющие лягут достаточно параллельно (выше-ниже не принципиально отфрезеруем стол прямо на станке, главное параллельность). Также получится довольно просто отфрезеровать в одну плоскость места для закрепления боковин и подшипниковых узлов привода стола (ось Х).
Направляющие немного выпущу с обоих строн за станину, при этом вижу некие приимущества для себя.
Ось У (неподвижный портал) собираюсь сделать аналогично, отлить для нее станину к которой прикручу напраляющие и лишь с осью Z пока была небольшая неопределенность из-за которой и считал эту результирующую силу, чтобы посмотреть как будет гнуть она разные конструкциии, но даже если бы меня устроил прогиб оси Z, то была как мне кажется другая проблемма (наверное еще худшая - расстояние между втулками при большом ходе Z), которая то и не дает мне покоя (перекосит при максимальном выносе и клинанет, что не есть гуд), а вот о том, чтобы можно было переставлять стол или ось У выше ниже как-то я об этом не подумал, да еще плохая смачиваемость хрома…
Просто сделать бронзовые втулочки которые затеял не составило бы труда и денежных затрат, а вот искать какой-нибудь где-нибудь фторопласт и капролон, не известно как, где и его точить… это возможно беда
На счет совета все купить!!!
Я работаю… а станок это хобби и кормиться им я не собираюсь, не для этих целей. Станок делаю с целью доводить до ума отливки, короче так сказать по хозяйству. Покупать буду только винты и шаговики с контроллером, все остальное буду делать сам. За высокой точностью не гонюсь, на то он и хоббийный станок…
А на счет: Лучше плохой в метале чем хороший на бумаге - это не мне. Я все стараюсь доводить до ума, тем более что я никуда не тороплюсь…

Что же вы мне теперь посоветуете делать со втулками?😃
И хотелось бы все таки услышать отзыв по поводу расчета той замысловатой силы которую я искал, верно ли там все рассчитано или нет?

Еще раз спасибо всем откликнувшимся😅

Что же вы мне теперь посоветуете делать со втулками?

Вместо бронзы возьми текстолит, такие втулки ходят очень хорошо, смазка(особенно графитная) жорошо заполняет микропоры и ктому-же отсутсвует эффект несовместимости металлов. А на винты я бы нетратился (пока) опробуй вначале на обычных строительных шпильках М16 (на некоторое время хватит, а дальше видно будет)

Винты покупать буду однозначно, трапеция достаточно дешево стоит, например на purelogicе, а мне-то всего полтора метра и надо на три оси и то с запасом, а вот гайки мне их не приглянулись, брать две на ось для регулировки зазора, накладно выходит, были б там гаечки с разрезом, типа как у Графа, другое дело. Возможно гайку буду резать сам из лишнего отрезка винта, из которого можно сделать два метчика, черновой и чистовой. Большим недостатком такого метода является то, что нет зазора между вершинами и впадинами резьбы в паре винт-гайка и как следствие - неизвестной величины трение, которое приведет к неминуемому нагреву и как следствие - возможному заклиниванию, поэтому от данного пути возможно и откажусь, буду еще думать:).
По поводу текстолита скажу честно - боюсь я его, вот и Граф в своей статье неплохо о нем отзывается. Вы учтите еще и то, что направляющие (D=32мм) прикепелены к станине по всей длине (рельс), а это значит, что втулка разрезана по всей длине (прорезь то не 2 мм, а порядка 15 мм), причем корпус делать для втулки я не рассчитывал, сильно уж это убъет технологичность конструкции. Все эти проблеммы как считаю решала бронзовая втулка, которая оказалась, что без смазки не катит по хрому. И еще помниться где-то Граф отмечал, что желательно втулки и гайку делать однородными;).

Возможно гайку буду резать сам из лишнего отрезка винта, из которого можно сделать два метчика, черновой и чистовой

НУ-НУ!

причем корпус делать для втулки я не рассчитывал

Это типа - разрезная втулка в виде куска бронзы прикрутить к стойке а поизносится целиком ее и заменим выточив новую? А чего - плевое дело.

А чего - плевое дело.

Если у человека есть возможность ОТЛИТЬ станину, то эта втулка даже не плёвое дело. Так, пОходя…

НУ-НУ!

Это типа - разрезная втулка в виде куска бронзы прикрутить к стойке а поизносится целиком ее и заменим выточив новую? А чего - плевое дело.

Верно заметили. Для восьми втулок уже есть резон сделать не хитрое приспособление для базирования втулок на столе фрезера, для последующего придания необходимых граней и среза. Соответственно и ремкомплекты не составит труда в будущем делать, но думаю будущее при столь редком использовании станка наступит не скоро, да и развертку для такого дела купить не помешает, вот так-то.

А на счет станины отлить… почему бы и нет, в чем проблема, печь есть, горелка есть, тигль в 3л есть, формовочная смесь есть, сейчас зима на носу, времени будет больше, сделаю форму и отолью… Если в 3 литра не уложусь, то сварю тигль поболее.

Идея конечно не плохая но есть несколько моих соображений.
Станину отлить и фрезернуть это супер (сам фрезеровал полностью станину), но делать сразу желобки под штоки не оч хорошая идея ИМХО, луше станину сделать идеально ровной, что и как на нее ложить будет следующий этап.
Я так понял ход по осях у вас будет не большой, сли длина штоков будет до 700мм, смело можете ставить только на 2 опоры ,32 мм хватит с головой для жескости, тогда и проблем с разрезными втулками не будет. Кроме того если хотите чтоб типа рельс был то тогда нужно чтоб база имела в жесткость хотябы в 5 раз более самого рельса, если будете лить станину из люминия, то толщина ее должна быть прикидочно 50-60мм а то и более, тогда есть смысл делать опоры под направляющей.
Опоры к станине присоединять болтовыми соединениями с запасом, например М12, или М16, отверстия сделать на 1мм больше чем нужно, тогда в поле ±0.5 мм можно корректировать, типа сдвинули портал в одну сторону, закрепили опоры, сдвинули во вторую, закрепили, вот вам и паралейность идеальная.

отверстия сделать на 1мм больше чем нужно, тогда в поле ±0.5 мм можно корректировать

Я на своём тоже так сделал. А когда добился(почти:)) нужного, засверлил, и забил штифты. Ролики поршневого пальца “Явы”.

Я на своём тоже так сделал. А когда добился(почти) нужного, засверлил, и забил штифты. Ролики поршневого пальца “Явы”.

Я тоже думал штифтовать, но пока так держит.

Я тоже думал штифтовать, но пока так держит.

Оно держит,но пока “выловил” эти сотки… И подумал, что если прийдётся разобрать, ну например там гайку поменять, то на второй раз у меня нервов не хватит:).

Оно держит,но пока “выловил” эти сотки… И подумал, что если прийдётся разобрать, ну например там гайку поменять, то на второй раз у меня нервов не хватит.

Это да, но в моем варианте гайка заменяется без разборки станка, а ИМХО если втулки поменять придется то выставлять по новому надо будет.
Если не секрет как и чем выставляли??? Я индикатором и угольником поверочным, правда не знаю какого класса точности, купил в эпицентре дорогой какой то, небольшой такой, по нем индикатором и выставлял.
Сейчас вот думаю как втулки сделать регулируемыми, в моей конструкции это оч тяжело сделать

Послушайте, пожалуйста. Я не с проста станину хочу отлить с возможностью сделать призматические пазы именно в ней (вначале хотел пазы под радиус, но, во-первых, это уже удорожание, а во-вторых, на 99% уверен, что не смогут мне на заводе сделать так, чтобы вал лег в него как родной, есть большая вероятность того, что он будет там кататься, либо наоборот зажиматься, а с учетом того что паза два – погрешности не оберешься), поэтому цель призматических пазов - обеспечить двойную направляющую базу валам (такая база как известно лишает деталь четырех степеней свободы из которых для вала остаются только продольное перемещение, которое просто необходимо при перепадах температур для разных сопрягаемых материалов и вращение вокруг своей оси, до которого мне дела нет, тем более, что и этой степени свободы лишат вал закрепляющие болты. Призма, как известно, применяется (писал уже выше) для базирования круглых деталей на столе станка, почему бы эту аналогию не использовать в конструкции станка. Болты нужны только для закрепления, а штифты в данном случае не пригодятся, хотя поставить их при необходимости было бы не сложно, форум не плохо этот вопрос освещал. При обработке в одно закрепление параллельность этих пазов будет иметь погрешность обрабатывающего станка, т.е. движение фрезы относительно заготовки для двух пазов при фрезеровании будет строго параллельно, а уже небольшая разница по высоте у пазов – это не принципиально, можно стол прямо на станке отфрезеровать:).
Говорю это все не просто с головы, в свое время в институте технологические процессы изучал, по заводам не мало походил, есть хоть и небольшой, но опыт работы на станках.
А то, что штока d = 32 мм, так просто других нет:), нет меньшего диаметра. Не для пущей жесткости их ставлю, слишком уж слабый мой фрезер (если обратили внимание на начало темы), чтобы из станка зверь машину строить😆, но запас по прочности не помешает. А то, что валы можно только по концам заделать – это я понимаю, но… неужели так будет меньше работы и казусов. Во-первых надо сделать два бруска для торцовой заделки валов, в которой на одинаковой высоте от основания сделать симметричные отвестия (либо делать вначале в двух брусках симметричные отверстия, которые использовать в целях базирования для обработки основания брускав которые не имею возможности запрессовать валы, а если делать разрез под стяжку – то это еще одна погрешность, не забывайте – это две детали – а значит и проблеем больше. Одна деталь – это одна деталь, а обработанная в одно закрепление – это наименьшая возможная погрешность. А то что обрабатывающий станок должен быть достойным этой работы – это безусловно.
А вот на счет большой толщины станинки посмею не согласиться (но опять же не утверждаю и не настаиваю, от критики ведь польза не малая, принимать буду всякую). Собираюсь делать общепринято - с ребрами жесткости. Попробуйте головку двигателя кувалдой поломать на несколько этаких кусков;), а… не всякую и не во всяком месте сломать можно, нужно еще хорошо попотеть. Есть опыт и не спроста, перед плавкой эти самые головки резать болгаркой, а уж потом добивать кувалдой иначе не как ломаться не хотят (в тигль головку целиком ведь не положишь однако). Хочу заметить, что пластичность данного материала очень таки не большая, чем-то на чугун походит и если уж ломаться - то бах и готово. Или что там сразу головку берем с одним из самых прочных литейных алюминиевых сплавов. Не так просто и обычные тонкостенные литые корпуса ломать, если нет концентраторов напряжения, вот так то, поэтому станину буду делать исходя из мощности фрезера, а не диаметра штоков, которые наоборот ей еще жесткости придадут (а продольно елозить они могут, так как зазоры под болты в станине непременно будут, а значит и гнуть станину не будут при перепадах температуры), к тому же освоил малость солидвок благодаря этому проекту, до этого в компасе работал, так вот прежде чем что-то воплощать в металле желательно делать прочностной анализ деталей, да и в солидвоке не зря есть такая функция, для того чтобы сэкономить затраты на производство без потери качества. Понятно, что лишней жесткости не бывает, но делать лишнее «на глазок» тоже не хотелось бы.
Отлить бы из чугуна станину – вот это бы песня была:)…
Спасибо, что проявляете интерес к теме…

поэтому цель призматических пазов - обеспечить двойную направляющую базу валам

Так с этим трудно спорить:).

А то что обрабатывающий станок должен быть достойным этой работы – это безусловно.

Доступ к такому - розовая мечта каждого тут присутствующего. И если он(станок) действительно достойный, тогда и вопрос цены отпадает. Если есть возможность работать на таком - не вижу проблемм абсолютно.

Отговаривать не буду, но подводных камней у призм сразу на станине море. Вопервых это отсутсвие какой бы ннибыло регулировки положения штока, дело в том что если у вас люфт во втулках сотка, то станок должен давать хотябы пол сотки точность, чтоб потом после сборки ниче не клинило, если станок с меньшей точностью, то будет клин, или придется люфт делать больше во втулках.
Во вторых резрезные корпуса и втулки дороже и хуже простых по всем параметрам кроме возможности регулировки люфта (если заложено в конструкции).
В третьих сверлить дырки в штоке это то еще занятие, попробуете раскажите, чтоб потом отверстие проходило точно через центр штока, иначе болт будет выталкивать в сторону шток при затягивании (конечно он ее не вытолкнет, но все напряжения в станке следует устранять иначе современем чтото кудато уйдет).
Это мое ИМХО, мне делали и стойки и другое могу сказать если что не так фольга все решает, можно выставлять все вплоть до соток, а больше нам и не нужно.

Ну…, слушайте, почти отговорили от моей затеи с чудо пазами, видимо придется делать все иначе…
В общем расклад такой:
есть два штока d=32 мм, L=600 мм (на ось Х) и два аналогичных L=500 мм (на ось У).
Нужно обрабатывать детали высотой 200 мм, поэтому нжно сдлать чтобы ход по Z был в пределах разумного, и как уже говорилось либо с возможностью поднимать стол, либо как-то опускать портал, либо еще как-то. Кто что может подсказать по этому поводу?

Невижу прблемы сделать клиренс портала 250 мм а ход по Z - 300 мм- что-бы фреза могла стать выше клиренса для замены, ну появится со временем люфт в 0.05 - это всего лишь повод заменить втулки. опустить портал всегда можно, а вот наростить при потребности - вопрос, ктомуже без проблем 4 поворотная ось станет без проблем прямо на стол и пили со всех сторон.

Быстро набросал эскизик (очень образно), чтобы было более наглядно, о чем идет речь. Теперь хотелось бы более конкретно уточнять конструкцию.

Хочется максимального, но разумного хода по Х и У о Z отдельный разговор.

1. Что будет лучше: подвижный стол, либо портал и почему.
2. Оптимальные расстояние между направляющими по разным осям.
3. Длина втулок по осям.
4. Расстояние между внешними гранями втулок по осям

И поподробней про ось Z
Я так понимаю, что если сделать длинные направляющие по Z (чтобы ни стол не поднимать, ни портал), то их надо будет разносить, а это значит, что проиграю по оси У.
Чем еще хорош был вариант с призмой, тем, что втулку можно было доводить до самого края направляющих.

1. Мое ИМХО в наших станочках только портал, потому как фрезерование у нас скоростное, потому нагрузка на деталь и инструмент не большая, главным стают подвижные массы, и чем они меньше тем лучше, потому станина стол и максимальное количество всех тяжелых деталей должны быть неподвижны, втом числе и сама обрабатываема деталь, кроме того а если захочется поворотный стол поставить а он весит кило 30 что тогда???
2. Оптимально нужно конечно рассчитывать, но нужно старатся делать квадраты, тоесть например для чего такое большое расстояние между направляющими У, если по зет вообще фигня, неправильно это, делайте например 150 между У и 150 между зет, много лучше, с вашими направляющими все равно врятли чтото прогнется от креса, ту нужно смотреть на зет подшипники ставить около подшипников У, около нижней У, немного выше, чтоб скомпенсировать длину инструмента и цанги.
3. Длина вообщето возьмите любой каталог по линейним подшипникам и спишите для тех диаметров что у вас, думаю лусше вы не расчитаете и не придумаете чем промышленность.
4. не понял вопроса.
   По зет, я сделал немног опо своему, мож вам понравится, у меня в станине прямоугольный вырез (станина какбы рамка) на этот прямоугольник ставлю стол. станина у меня 30мм, плюс стол 40+юстировочные шайбы 5мм, и что мы получаем если поставить стол на станину (стол больше чем прорезь) то у меня ход по зет 100мм, когда под станину ход 170мм, без стола вообще 300мм (неохота было направляющие резать)
   Конечно когда стол под станиной немного хуже так как деталь больше стола не поставишь, но для меня такой вариант оптимальный, например когда стол под станиной на него легко ставятся тиски от фрезера большого, и еще место для детали остается вполне приличное.

Рисуночек то образный, расстояния не в счет…
А на счет того, что портал получится легче и шустрей, чем стол это как сказать. Одна направляющай по У весит 3,7 кг, а еще направляющие оси Z + два ШД и два винта это уже за 10 кг без учета веса боковин и перекладины из люминя.
А про длину втулки даже не знаю почему спросил, видимо в спешке, она ведь без справочника известна = примерно диаметру направляющей, так что извиняюсь.

Теперь если рассматривать портал, то нужно ставить по Х два винта и если при одном у нас расстояние между втулками должен быть примерно квадрат (в идеале длина больше ширины, чтобы не перекашивало), то из каких соображений выбирают расстояние между втулками на одной направляющей в данном случае (для ясности по наружним граням)?

насчет размеров я-бы вначале прорисовал зет вместе со шпинделем и максимально длинной фрезой какую будете пользовать , 2 варианта( шпиндель внизу и вверху) потом кубик(заготовка какую предпологается пилять + 20% запас) тут сразу нарисуется клиренс портала.
насчет подвижный стол или портал- здесь компромис, неподвижный портал будет всегда жестко стоять и не будет привязан к клиренсу. из недостатков подвижного стола 1-увеличиваются напрвляющие в 2 раза. насчет поворотной оси то тяжелая та патрон которой имеет большие габариты, Я замахиваюсь на маленькую поворотку с патроном 110 у нее вес 9кг+ шаговик( а есть еще меньше)