Search in topic

ЧПУ по алюминию (600х400х200)

Не возникало желания отфрезеровать или притереть в плоскость станину, после ее сборки с проклейкой? Тот же вопрос и касаемо балок оси Х (отфрезеровать после сборки плоскости прилегания к столу и к верхней планке)? Неужели алюминиевый профиль, используемый в станке такой точный?

Дело не в том точный или не точный профиль, дело в том одинаковые или неодинаковые заготовки из которых собран стол. Т.е. если труба, из которой нарезаны заготовки стола, в сечении не строго 100х40, а, скажем, 99,64х30,82, то мне это по барабану. Главное, чтобы все заготовки были нарезаны из одной трубы, или из труб, лежавших рядом в одной пачке, т.е. из труб одной партии.
Это не стальной прокат. Прессованные трубы по геометрии (плоскостность и перпендикулярность граней) гораздо точнее стального проката.

Лично у меня не возникло желания фрезеровать столешницу. Тем более, что на нее должны быть прикручены полосы (толщиной 12…14 мм), которые образуют Т-образные пазы. Вот, сверху надо будет пройтись фрезой.

Или будет уложен специальный профиль с пазами.

По поводу обклейки/заполнения труб чем-либо.

Надо различать две вещи - комфорт (отсутствие лишних шумов) при работе на станке, и вибрации , которые приводят к так называемому дроблению фрезы при фрезеровании.
Так вот. никакая обклейка не спасет, если фреза начнет дробить от недостатка жесткости или резонанса. И тут все внимание надо приложить к оси Z. Для наших станков (станков типа портально-гравировально-фрезерно-раскроичных) именно ось Z в этом смысле самое уязвимое место.
Если Z не жесткая, не спасет самый массивный и жесткий стол. Будет дробить, а это значит пострадает точность, чистота поверхности, увеличится износ фрезы.

Например, передняя (подвижная) панель оси Z станка, обсуждаемого в этой теме, имеет толщину 40 мм (!!!), а задняя (неподвижная) - почти 30 мм. Вес оси почти 15 кг. Этим самым уводим частоту собственных колебаний оси в область более низких частот порядка 40…55 Гц. А это значит, что при скоростной обработке вероятность резонанса уменьшается. Ось Z должна почти все погасить.

Теперь стол. Если обрабатывается мелкая деталь, а тиски в которые она зажата, массивные, то вместе с массивной осью Z (при скоростной обработке алюминия), тоже будет хороший результат. При этом, сам стол, на котором стоят тиски, играет второстепенную роль. Вот если тиски дохлые, то стол должен быть дубовый.
Если заготовка относительно большая (массивная), то… ну, в общем, надеюсь, понятно…
Т.е. массивный, жесткий стол это, конечно, очень хорошо, но не самоцель. Тут много нюансов - и размер рабочего поля, и обрабатываемые материалы, и режимы обработки… Для каждого конкретного случая (станка) может быть найден компромисс. Я этот компромисс реализовал так, как вы видите в этой ветке.

Ок. Ваш ход мысли мне понятен. У меня ось Z по масса-габаритным характеристикам и жесткости такая же. Хорошо конечно, если все так и будет. На счет тисков массивных, есть что-нибудь на примете?

Нет. Пока не до этого.

Лично у меня не возникло желания фрезеровать столешницу. Тем более, что на нее должны быть прикручены полосы (толщиной 12…14 мм), которые образуют Т-образные пазы. Вот, сверху надо будет пройтись фрезой.

Благодарю за ответ, все ясно и понятно!

Граф,
вы говорите о собственных частотах колебаний узлов станка и даже приводите конкретные цифры - 40-55 Гц.
Можете рассказать какую методику расчета или измерения вы использовали для получения этих цифр?
Спасибо!

По совету Baha залез вспомнить закон Гука

ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Гука

Там написано:

“Коэффициент упругости зависит как от свойств материала, так и от размеров стержня. Можно выделить зависимость от размеров стержня (площади поперечного сечения S и длины L) явно, записав коэффициент упругости как…”

К_алюм=К_стали !?

Действительно, из того, что написано в Википедии, четко следует, что при в три раза большем сечении алюминиевого стержня его жесткость примерно равна жесткости стального стержня. Но ведь это сказано по поводу деформации растяжения!.
При любом виде нагружения жесткость детали определеяется двумя ее характеристиками - геометрической характеристикой сечения и прочностной характеристикой материала.
При растяжении это площадь поперечного сечения и модуль упругости.

Но, приводя свой пример, Граф ведь справшивал: “Какая пластина прогнется больше, т.е. какая пластина жестче?”. Следовательно и говорить нужно о деформации изгиба. То есть считать жесткость как отношение нагрузки к прогибу. В этом случае характеристиками, определяющими жесткость, являются момент сопротивления изгибу и тот же модуль упругости.
Момент сопротивления изгибу для пластины прямоугольного сеченя пропорционален квадрату высоты и ширине этого сечения (не нужно никуда лазить, уж поверьте на слово). В примере Графа высота сечения, это толщина пластины. Поскольку толщина алюминиевой пластины в три раза больше, чем у стальной, а ширина у них одинаковая, момент сопротивления изгибу алюминиевой пластины в 9 раз больше чем у стальной . А модуль упругости алюминия в три раза меньше, чем у стали. Вот и получается, что в примере Графа изгибная жесткость алюмиевой пластины в 3 раза больше, чем у стальной.
Совсем другая картина получается при повороте пластин “на ребро”. Здесь высотой сечения будет уже ширина детали, одинаковая для обеих пластин. А ширина сечения в этом случае, это толщина пластин, которая для алюминия в три раза больше. Поэтому момент сопротивления изгибу при работе пластин “на ребро” для алюминия только в 3 раза, а не в 9 раз больше, чем для стали. Поскольку прочностная характеристика алюминия (модуль упругости) в три раза меньше, изгибная жесткость двух пластин при работе “на ребро” примерно одинакова. Точно как жесткость при растяжении. где геометрические и прочностные характеристики различаются в те же три раза и в разные стороны.

В связи с этим, показались странными слова Графа о том, что жесткость одинакова, как ни крути. Жесткость при растяжении и сжатии - да, как ни крути. А изгибная жесткость очень даже зависит от ориентации сечения относительно плоскости изгиба.

И еще одно. При работе “на ребро” обе пластины прогнутся одинаково, причем гораздо меньше, чем прогибается стальная пластина при работе “плашмя”. Это понятно и по здравому смыслу" и по сопромату, поскольку в этом случае момент сопротивления изгибу многократно больше, чем при работе “плашмя”. А фотографии с поставленной на ребро линейкой, из которых делается вывод, что абсолютная деформация в обоих случаях одинакова и меняется только ее “характер”, это “из другой оперы”. Линейка это слишком тонкая пластина, для которой картина деформации действительно другая и слишком сложная. К ней приведенные выше рассуждения применимы только в случае работы на изгиб “плашмя”. А при работе на ребро появляется потеря поперечной устойчивости, а это свсем другая песня.

Я бы еще добавил, что резонансные частоты при равных геом. размерах у алюминиевой детали будут выше. Это очевидно, ведь алюминий легче. Если прикрутить к алюм. детали стальной профиль, частота колебаний в работе резко снизится, а это наверное хорошо.
Давно думал о том, чтобы вместо гаек для крепления рельс использовать железную полоску или другой профиль из стали с резьбовыми отверстиями.

…
Момент сопротивления изгибу для пластины прямоугольного сеченя пропорционален квадрату высоты и ширине этого сечения (не нужно никуда лазить, уж поверьте на слово).
…

Ну да, наверно таки именно сечение имеет решающее значение, чем дальше от центра сечения детали уведен материал тем лучше он будет сопротивляться изгибу, окружность самое оптимальное сечение 😃

У окружности зато самое идеальное свойство для увеличения амплитуды резонансных частот. А это не гуд.

Ну да, наверно таки именно сечение имеет решающее значение, чем дальше от центра сечения детали уведен материал тем лучше он будет сопротивляться изгибу, окружность самое оптимальное сечение 😃

Вы четко выразили суть работы сечения (кроме оптимальности круга) и почти теми же словами что и в книге Н.М. Беляев «Сопротивление материалов». Вот цитаты с картинками из этого, на мой взгляд, лучшего учебника по сопромату всех времен и народов:
«При изгибе балок материал около нейтральной оси принимает на себя малые нормальные напряжения… и также не может быть использован полностью. Поэтому целесообразно переделать прямоугольно сечение так, чтобы удалить материал у нейтральной оси и часть его сэкономить, а часть перенести в верхнюю и нижнюю части балки, где он будет работать более интенсивно. Так получается (рис. 162) из прямоугольно сечения профиль двутавра, обладающего той же прочностью и меньшим весом……
…. при решении вопроса о наиболее экономичном проектировании сечения следует стремиться к тому, чтобы при одной и той же площади F получить наибольший момент сопротивления и момент инерции. Это ведет к размещению большей части материала подальше от нейтральной оси.»

Рис. 162

Но вот, что написано дальше:
«Однако для некоторых сечений можно увеличить момент сопротивления не добавлением, а, наоборот, путем срезки некоторой части сечения, наиболее удаленной от нейтральной оси.
Так, например, для круглого сечения срезка заштрихованных сегментов (рис. 163) несколько увеличивает момент сопротивления, так как при этом мы уменьшаем момент инерции в меньшей степени, чем расстояние до крайнего волокна Z max.»

Рис. 163

С точки зрения теории упругости все ясно из последней фразы цитаты. А вот с точки зрения «здравого смысла» ситуация выглядит парадоксально: убираем материал, уменьшаем высоту сечения, а сопротивление изгибу увеличивается!
Попробую предложить простое объяснение и для «здравого смысла»:
Наиболее нагружены крайние волокна сечения. В круглом сечении крайние волокна это практически точка. В «срезанном сечении» крайних волокон существенно больше:

А то, что сопротивление изгибу у такого сечения, хоть и не намного, но реально больше, проверено практикой. Сошлюсь на два факта:

• Во всех грамотно построенных деревянных мостах все бревна, работающие преимущественно на изгиб, обтесаны на два канта.
• Был у меня приятель, который собственноручно исследовал усталостную прочность стальных образцов круглого сечения. Давал миллионы циклов изгиба до появления усталостной трещины, ее развития и до поломки. Так вот. Во всех опытах трещина появлялась, развивалась до глубины в одну десятую диаметра, затем останавливалась и только после некоторого, довольно большого, числа циклов, распространялась дальше вплоть до поломки образца.

Со шпинделем пришел кронштейн - обработанная отливка из силумина.
Сделана плохо, резьбы не нарезаны, допуски не выдержаны. И в довершении всего - трещина на всю высоту хомута. Короче, на выброс.
Пришлось сделать новый, “правильный” кронштейн. Кстати, цена своего кронштейна и того, что приехал из Китая - одинаковая.
Деньги за бракованный кронштейн вернули.

Вот так это выглядит на оси Z

Общий вид

Остались только кожухи.

Вы четко выразили суть работы сечения (кроме оптимальности круга) и почти теми же словами что и в книге Н.М. Беляев «Сопротивление материалов».

Все бы замечательно, но… Это все для статики… Ни коим образом не учитывается динамическая нагрузка и резонансы… А против резонансов наиболее устойчивы ассимметричные фигуры…

Если удастся достать типа такого www.step-four.at/hp2/index.php?action=409 то это лучший вариант.
Если нет, то придется сделать Т=стол из отдельных полос.

У китайцев на taobao можно купить вот такой профиль. По чертежу вроде толщина стенок 5мм.

У китайцев на taobao можно купить вот такой профиль. По чертежу вроде толщина стенок 5мм.

Не плохой вариант. Во сколько интересно такой выйдет с доставкой

Для этого станка самый подходящий этот purelogic.ru/doc/PDF/ALUM/ALT-16100.pdf На мой взгляд.
Тонкий, но достаточно мощный. Понятно как крепить.

Да, получается выгодней. Китайский выходит где то 1350 руб. метр, без доставки. Еще 5% посреднику, 5% Paypal.
Продается здесь item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.10.216.3P7yxu…

Тонкий, но достаточно мощный. Понятно как крепить.

Ширина кромки под закладные всего 2,7мм. Мне думается маловато.
Склоняюсь к версии сборки из элементов. Самостоятельно обработать на станке, как в приведенном вами примере.

Уважаемый Граф! Удалось ли запустить станок?

Станок переехал на постоянное место жительства.
Идет монтаж электроники. В целом еще не запускали.
Запустим, выложу видео и все такое…

Планка крепления гайки ШВП это довольно тонкое место. Т.к. детали сделаны качественно, регулировка потребовалась минимальная - под планку была подложена регулировочная прокладка из бронзового листа толщиной 0,05 мм. После этого винт стал крутиться легко. Он и до этого крутился, но с прокладкой крутится лучше.

Вполне возможно, что винт стал бы крутиться еще лучше, если подложить фольгу 0,04 или 0,06 мм, но такой просто нет. Отклонения от точности могли сложиться так, что для обеспечения оптимального положения гайки ШВП потребовалось бы не подкладывать фольгу, а, наоборот, удалить какой-то слой металла с планки или с ответной детали. Или сместить ШВП в боковом направлении в ту или иную сторону. Или слегка наклонить гайку в той или иной плоскости. Самое интресное, что такая, даже самая тщательная регулировка не решает проблему кардинально. Так можно обеспечить оптимальное положение гайки ШВП только для какого-то одного положения суппорта. В этом можно убедиться, проверив насколько легко вращается винт в разных концах хода суппорта.
Полагаю, что оптимальное решение в этом конкретном случае (консольный винт), это поставить в опоре винта сферический подшипник, а гайку ШВП установить на суппорте посредством шарнирного подшипника типа ШС (а лучше -ШМ) и удерживать ее от вращения каким-либо поводком, например, штифтом. Другими словами, ШВП следует делать самоустанавливающейся. Тогда качество ее работы будет зависеть только от качества гайки и винта и не будет зависеть от качества других элементов системы. При этом ШВП будет выполнять только свое назначение - перемещать суппорт, и не будет вмешиваться в работу кареток на рельсовых направляющих. В ШВП будут действовать только осевые нагрузки, для которых она и предназначена. Никаких радиальных или “перекосных” нагрузок не будет (если не считать пренебрежимо малых нагрузок от сил трения при самоустановке), следовательно, гайка будет служить много дольше без потери точности позиционирования суппорта. А в системах с двухопорным винтом гайку следует делать плавающей и в обеих опорах винта ставить сферические подшипники.