Большой фрезер по цветмету (1000х800х300)
Не успев до конца достроить и финально настроить портальник 800х600х200мм я слегка уперся в ограничения по размерам рабочего поля… Не хватило 😦 Хотя конечно при проектировании таких задач у меня тогда не стояло. К тому же осознав конструктивные недочеты и слабые места первенца я не смог устоять от идеи создания усовершенствованного брата.
Представляю на суд общественности проект фрезера по цветмету с большим полем. Проект мне представляется практически готовым хотя он открыт для внесения поправок. Строительство в самое ближайшее время я не планирую поэтому есть время чтобы проект “дозрел” в ящике стола…
(1) Геометрия
Станок проектировал для обработки цветмета (в основном алюминия).
Минимальное рабочее поле 1000х800х300мм. При этом есть возможность для поднятия портала (на высоту проставки) при необходимости обработки высокой заготовки (например блока двигателя).
Обращу внимание то что рабочее поле развернуто на 90 градусов относительно традиционных портальников. Т.о. на оси Y стоят 2 ШД, на оси Х - один.
Габариты (ширина * глубина * высота) при полностью поднятой Z: 1590x1350x1790мм
(2) Механика
Рельсовые направляющие HIWIN - 20мм по всем 4 осям. Пока за основу принята модель HGR20 и каретки HGH20CA. Это правда старая линейка. В случае изменения геометрии кареток новой серии имеется возможность подправить проект… Также на всех осях стоят винты ШВП серии 1605.
На всех осях стоят ШД 86 серии (H113) с 87-кг-моментом.
Подготовка поверхности под рельсы:
- ось Х: фрезеровка на имеющемся фрезере со ступенькой для упора
- ось Y: заливка металлополимерной композиции на основе стали (как на первом станке)
- ось Z (а также площадка под крепеж шпинделя): металлополимер + фрезеровка
* Вес подвижной части Z составляет примерно 30 кг. Разборная конструкция из стальных элементов. Основа - стальной швелер 14.
* Вес неподвижной части портала Х = 62 кг. Неразборная конструкция из Д16Т на болтах/пазах и посажена на клей.
* Станина станка разборная (болты/штифты): (а) 2 боковые цельносварные стальные стенки и (б) один цельносварной стальной стол.
* Все это устанавливается на цельносварную стальную раму (трубы 100 и 80мм) с регулировкой горизонта.
* Общий расчетный вес станка составляет 432 кг.
Под столом станка будут расположены резервуары для СОЖ а также системы охлаждения СОЖ и ОЖ шпинделя.
(3) Электроника
Планирую собрать на базе контроллеров PureLogic (PLC6x и 880 драйверах).
Драйверы будут расположены в непосредственной близости к ШД поэтому силовые кабели будут минимальной длины. Будет предусмотрено принудительное охлаждение/вентиляция контроллеров (на изображениях этих вентиляционных отверстий пока нет).
Концевые выключатели (по 2 на каждую ось) - LM06-3001 с зоной срабатывания 1мм и гистерезисом 10%. Для HOME в перспективе возможно будут добавлены еще 4 датчика прецизионной серии. С учетом массы станка и инерции подвижных частей ответные “маячки” концевиков оборудованы демпфером с ходом 5 мм. Т.е. если станок на полном ходу “влетит” в концевик у него будет еще 5 мм запаса.
На всех ШД предусмотрены чехлы с вентиляторами охлаждения. Хотя и рабочие температуры и заявлены около 100С тем не менее мне кажется комфортней когда я уверен что ШД не будут греться выше скажем 50-60С.
(4) Шпиндель
Китайский шпиндель на 2.2 кВт с водяным охлаждением. Это самый мощный из серии на 220В. При переходе на 380В потребуется устанавливать шпиндель ф100мм. Платформа Z позволит это сделать.
(5) Прочее
* Первый станок проектировал интуитивно без расчетов. Просто делал некий запас по прочности итд. При проектировании этого станка делал расчеты жесткости и деформаций что позволило оптимально подобрать исходные материалы, толщины листовой стали итд. Запас прочности тоже заложен. Например при расчетах стола, портала и Z исходил из того что они должны выдерживать собственных вес, вес заготовки и силу реза (брал 1000Н) и при этом деформироваться не более чем на 1 сотку. Ну и так далее.
* Перваначально предполагал сделать гофрозащиту по всем осям. Впоследствии от этого “временно отказался” тк не хочется жертвовать размерами рабочего поля. Увеличивать базу станка больше не хочется.
Однако закрыть винты ШВП можно без усложнения и увеличения конструкции.
Я бы убрал нижнюю перекладину в букве “Ш”, как в “Е”, так ещё интересней будет, и цвет такой же. 😁
А в остальном, ни убавить ни прибавить - шедевр, только его тоже мало будет, наверное. 😉
долго пытался понять о чем вы… потом осенило что вы о логотипе 😃)) изначально (года 3 наза примерно) так и было. но частенько можно было прочесть как 3 латинкие “I” и в итоге появилась нижняя “перекладина”.
(с перекладиной сразу дается понять что это кириллический логотип)
Сразу видно- человек имеет доступ к лазерному резаку…😒
действительно большая часть деталей - это листовая сталь после лазерного раскроя. правда доступ к лазеру у меня такой же как и любого человека с интернетом 😃
причем на этот раз я учел предыдущий опыт работы с лазерщиками и во всех прямоугольных отверстиях изначально сделал поправку на радиус лазера (в прошлый раз пришлось повторно всю 3D модель перекраивать).
ну и как в прошлый раз я сделал ставку на аргоновую сварку пространственных перпендикулярных конструкций + металлополимер под рельсы.
правда на этот раз материал значительно толще: 10, 6, 5 и 4 мм. длина реза получится значительной и соответственно стоимость получится гораздо больше первого станка.
10 мм сталь вероятно понадобится отдать на водорезку, благо длины реза не оч большие.
Я буду строить по ТАКОЙ схеме.
зря вы так портальник нагружаете, вне центров тяжести механизмов. отсюда и перекосы и смещения итд итп.
хотя, смотря что “строгать”. из личного опыта, с такими вылетами осей не то чтобы в сотки, в десятки уложиться бы.
ну да сами увидите, когда достроите… какие там 1000Н, о чём речь. на порядки ниже усилия требуют более “коренастых” схем.
а про моторные блоки я ваще молчу.
как энтузиаст, Вы, так или иначе, вызываете уважение и даёте пищу умам)
зы. а Вы не считали сборку (в инвенторе) в динамике, статический и динамический расчёт вроде бы растут из одного места, но всё же в динамике стооолько переменных, аж жуть. имхо даже “умнейшие” динамические расчёты таки роняют самолёты и корабли топят)))
Клетчатые и сетчатые, переборчатые и пластинчатые конструкции нужны там, где от деформации цельнометаллическая треснет разом, а вышеперечисленные начнут изгибаться, скручиваться и не сломаются, равномерно(!) распределяя в себе совокупность моментов. Как костная ткань человека, они просто обязаны гнуться. Вот в чём их сила и смысл применения. и Ваша машина будет держать динамические нагрузки (1000Н=1т·м/с2, тонна на метр за секунду подвинься-ка, не хило пошла… откуда такие цифры?), скручиваясь и сгибаясь. А как известно, нормальный(серийный) станок даже микросекундные моменты “не распускает” дальше сломаной фрезы.
Deemann,
да, DCG хороший аппарат. видел уже этот ролик и облизнулся. но это промышленный станок с явно не домашним бюджетом.
в динамике не считал. более того при обсчете станины в статике столкнулся с нехваткой ресурсов: 6GB и Core 2 Duo 2.8GHz не хватило! слишком сложная геометрия из часто повторяющихся элементов… пришлось упрощать модель для расчетов. упрощал правда “в минус” - т.е. всегда с понижением толщин/жесткости итд. поэтому в фактической модели получился некий запас прочности.
а что вас смущает в моторных блоках?
PS. станину можно отлить из чугуна и получить чушку в тонны, а то и десятки тонн. для меня это не вариант. я хотел получить станину из доступных материалов (листовая сталь), обладающую относительно небольшим весом и хорошей жесткостью. поэтому выбрал сетчатый дизайн. вырезанные отверстия нужны для снижения веса с минимальной потерей по жесткости.
кроме того очень важным моментом для меня была возможность разобрать станок до веса и размеров которые можно силами 1-2 человек погрузить в легковую машину (универсал) и перевезти. это очень неприятное обстоятельство с которым к сожалению пришлось считаться.
насчет сил: не тонна, а 100 кг. если m = 100 кг то F = mg, т.е. 980Н.
Ясно, понятно, про критерий по “переноске” я чего-то и не подумал), всё, сняты всяческие сомнения, стройте, носиться будет. от настольного варианта отличается только форматом рабочего пространства, не более., ибо все утолщения в материалах, преимущественно, уравнены с возросшей собственной нагрузкой на себя же.
да, DCG хороший аппарат. видел уже этот ролик и облизнулся. но это промышленный станок с явно не домашним бюджетом.
Так я к тому, чтобы хотя бы хватило “умища” повторить грамотное решение, а не кубатурить само решение. Присмотреться только внимательно, как это должно быть, и упаси Всевышний закладывать в схему несущий материал слабее и тоньше направляющих компонентов, проходили уже.
насчет сил: не тонна, а 100 кг. если m = 100 кг то F = mg, т.е. 980Н
Ньютон — производная единица. Исходя из второго закона Ньютона она определяется как сила, изменяющая за 1 с скорость тела массой 1 кг на 1 м/с в направлении действия силы. Таким образом, 1 Н = 1 кг·м/с2.
F=mg ,где F - сила тяжести(Н), m - масса тела(кг), g - ускорение свободного падения (9.8м/с2)
А ну всё, въехал, сила тяжести у Вас рассматривается. я уж было подумал, что Вы поперечными силами такого порядка хотите “жонглировать”.😵
ИМХО, суппорт по Z (швеллер?) упругий будет.
При фрезеровке будет “дробить”.
швелер более прочный по сравнению с плоским листом. но будет уступать коробчатой структуре.
коробку я взял на примету. но нужно с чего-то начать в любом случае. поэтому сначала на пробу хочу взять швелер. в том числе и потому что это цельнолитая конструкция.
проектировал конструкцию таким образом чтобы все узлы были легкодоступными и заменяемыми.
вот собственно предшествовавшие рассуждения: rcopen.com/forum/f111/topic242754
и стресс-тест:
Это Вы сейчас говорили о прочности. При настоящей обработке таких усилий не будет, будет другое- вибрации от врезания фрезы в металл. Если фреза двухзаходная, то частота таких вибраций- n-оборотов*2. Эти вибрации при такой конструкции суппорта будут приводить к небольшим отклонениям оси шпинделя, что в итоге приведёт к поломкам твердосплавного инструмента. Было бы проще, если бы ход по Z был меньше, но у Вас ход схож с моим, а у моего аппарата указанные явления вполне существуют. Хотелось бы предостеречь. Ибо я со своим аппаратом мирюсь, т.к. его предназначение далеко не металлы, но Вы сразу проектируете как фрезер по металлу, потому и подход должен быть иным, не как к роутеру.
Поэтому не теряйте время на открытый швеллер, а сразу проектируйте коробчатую деталь.
Иннокентий, спасибо за совет и информацию по вашему опыту. Обязательно учту!
и стресс-тест:
остаётся непонятным в каком месте закрепление. наверное, нужно нагружать в паре с порталом, и получится не хилый рычажок.
для теста закреплял в 2 местах: на верхней грани швелера (тонкая полоска 1х1х140мм объемом) и посередине швелера (такая же полоска). т.е. имитация фиксации швелера при максимальном вылете - самые жесткие условия.
портал нагружал отдельно - результаты хорошие. он собран из плит Д16Т толщиной 25 и 20 мм. в стресс-тесте использовался сплав 6061. судя по информации инета 6061 уступает по жесткости Д16Т. поэтому тут тоже получается естественный запас.
Швед, а попробуйте ещё заменить открытый профиль - швеллер - закрытым, квадратной трубой с внутренним размером, позволяющим туда вставить фрезер в удерживающей его клипсе (или, если нравится, хомуте)… У закрытого профиля жёсткость выше; кроме того, организовав сверху подвод вакуума к этой трубе, получится совершенно ничему не мешающий стружкоотсос - на моем портальнике рукав сбоку, ограничивая в крайнем положении движение по оси Х.
Вопрос ШВЕД-у
Какой инструмент вы планируете использовать для обработки деталей при перемещении оси Z по всей длине?
Какой инструмент вы планируете использовать для обработки деталей при перемещении оси Z по всей длине?
Вы имеете в виду- есть ли такие длинные фрезы?
Фрезы- есть, есть также и удлиннители. Есть державки с навинчивающимися режущими частями.
Есть чем обработать. Другое дело, что обрабатывать на такой длине придётся “в час по чайной ложке”, ибо- жёсткость…😒
что-то видимо не совсем понял я ваш вопрос.
инстурмент - фрезы. максимальный диаметр - под цангу ER-20. для глубоких пазов понадобится удлинитель (если вы об этом).
2 ШВЕД
Да, я интересуюсь, как обрабатывать глубокие пазы, что за удлинители такие? Не дадите ссылку где можно приобрести такие вещи?
2 CINN
Вы правильно поняли. Не наведете, кто занимается продажами этих длинных фрез. Ну если знаете скажите, если нет то тоже не страшно, буду сам искать
Спасибо за ответы
На сколько длинные? Можно здесь - www.ebay.com/sch/i.html?_from=R40&_nkw=long carbid…
Я пока еще не сталкивался с необходимостью использовать удлинители. но на буржуйских сайтах видел что-то подобное. поэтому пока готового решения у меня нету к сожалению
2 CINN
Не наведете, кто занимается продажами этих длинных фрез.
Спасибо за ответы
Например тут- m-ser.ru/?page=item&itemID=61&lang=ru это страничка из каталога, там их много; ещё тут- www.iscar.com/Ecat/familyHDR.asp/fnum/2022/…/EN фрезы по 150мм. длиной.
По каталогам посмотреть- найти можно.
По первой ссылке- торгуют по банковскому переводу, высылают ЕМС почтой. Сам у них беру, поэтому проверено.
верно говорят, что хороший проект должен “отлежаться” в ящике.
так произошло и с данным проектом. за время “отлеживания и дозревания” я внес много конструктивных изменений, поправок и дополнений. в итоге общая масса новизны привела к тому что я полностью с нуля переработал станину, рабочий стол и подвижную часть оси Z.
в итоге получился преимущественно стальной портальник с рабочим полем 1000х800х300мм (запас: плюс небольшие копейки по всем осям) весом в 322 кг и габаритами 1448х1250х1600мм при полностью поднятой Z.
отличительной особенностью данной версии является то что станина и стол станка являются отдельными элементами.
станина (“колодец”) и стол в свою очередь являются цельносварными стальными конструкциями выполненными преимущественно из 3мм листа.
практически же стол можно выполнить из чего угодно - начиная от наборной конструкции из МДФ и заканчивая цельнозаливной бетонной опалубкой. наконец при большом желании можно поставить “колодец” на бетонную плиту. в общем принцип модульности позволяет менять столы. особенно если появляется необходимость разместить 4-ую ось (поворотную). (важно: речь идет о несущем столе а не о монтажном!)
кроме этого предусмотрена возможность “наращивания” высоты портала если требуется фрезеровать заготовку большой высоты. для этого просто между порталом и кареткой оси Y устанавливаются дюралевые или стальные проставки нужной толщины. длина кабелей, шлангов и кабель-каналов изначально устанавливается с запасом подъема портала на 10-20см.
подвижная часть оси Z переработана с учетом обсуждений выше (вибрации итд). вместо швелера используется (а) дюралевая плита с фрезерованными пазами под рельсы и (б) литая алюминиевая полукруглая часть выполняющая функции “коробчатой жесткости”.
собирается все на болтах рельсов. просто и надежно. стойкость к упругим деформациям по сравнению со швелером предыдущей версии существенно возрасла (цифр по расчетам к сожалению не сохранилось).
портал является цельносварной стальной конструкцией (массой 60кг). толщина и геометрия подобрана так что по стойкости к тем же упругим деформациям она улучшилась по сравнению с предыдущей версией где использовались 25мм дюралевые плиты.
основная цель перехода на стальной портал все же была экономическая составляющая и “доступность”. в алюминии требовалось сделать огромное число отверстий с резьбами. один материал “тянул” как минимум на 15-20К руб. плюс требовался аутсорсинг по раскрою и фрезеровке. сам я не смог бы изготовить детали таких габаритов.
В стальной версии цена существенно ниже как по материалу так и по изготовлению. времени на сварку конечно потребуется больше но для меня этот вариант предпочтительней.
конструкция стола также упрощена - длина лазерных резов уменьшена, жесткость несколько увеличена. плюс выравнивание горизонта тоже упрощено как по изготовлению соответствующих узлов так и по процессу выравнивания.
ну и шутки ради иллюстрация габаритов этого станка по сравнению с предыдущим “малышом (800х600х200)” - полностью помещается в “колодец” 😃
габариты и вес основных узлов стремился оптимизировать так чтобы можно было силами одного человека и газели (или хюндая портер) все сварить, отвезти в порошковую покраску и привезти обратно на финальный монтаж в помещение.
касательно ШД и электроники - на всех осях планируются приводы на двигателях 86-113 серии (контроллер установлен прямо на торец ШД) с моментом 87кгс*см. отсюда максимальная компактность и остутствие необходимости тянуть силовые кабели от контроллера до ШД.
на всех осях будут установлены прежние концевые датчики LM06-30 с гистерезисом 10% и зоной срабатывания 1 мм. ответные маячки как и в прежней версии снабжены демпферами с ходом 5мм на случай заезда “за пределы” безопасной зоны.
как и прежде основная задача станка - глубокая фрезеровка модельных материалов, дерева/пластика а также цветмета (блоки двигателя). в принципе жесткости должно хватить и на сталь но в задачи это не входит.
вот как-то так. решил поделиться сей новостью чтобы немного оживить ЧПУ-шную ветку и возможно услышать конструктивные советы, критику и вообще мнение цпу-шного сообщества.