Минимизация вибраций станины ЧПУ.
Уважаемые. По просьбам трудящихся оформил в отдельную тему.
Хотел спросить уважаемый народ кто что думает по поводу стальной станины из труб которые будут заполнены заполнителем. Это интересный вопрос и на чипмейкере именно такую конфигурацию только вскользь упомянули в теме про полимер -станины.
То есть вот к примеру человек собрал\сварил\склеил станину станочка, собрал его и ужаснулся - из за резонансов станина поёт и дребезжит, чистота обработки падает как и стойкость\живучесть инструмента.Давайте обсудим чем лучше заполнить стальные трубы чтобы они “не пели”… Полимерным материалом? Или может лучше гипсом - он расширяясь при твердении заполнит все пустоты и заклинит там намертво.
Кто как решает этот вопрос? Ведь всем хочется чтобы станок давал хорошую чистоту реза.
Можно предложить самый действенный вариант - разобрать, грамотно спроектировать и собрать заново 😃
Сталь это еще ничего вот пение дюраля эт полный абзац - этакий оргАн.
А лучше для станины чпу это чугун, тогда не нужно парить голову по поводу:
ikar.udm.ru/sb30-1.htm
Ну сделать грамотно из труб сразу это правильный подход. Чугун хорошо всё вроме веса. Но имхо если есть готовая конструкция с пустотелыми трубами - то как вариант заполнить трубы чем то чтобы снизить вибрацию (или даже поднять жесткость).
Как вариант самонапрагаемый бетон или гипс чтобы они расширились там в трубе и заклинили наглухо. Алюминий для станин хорошо в маленьких станках. да и цена у него однако (пример Каня профиля).
Жидкая резина может прокатить, конечно не полностью заливать а слой миллиметра полтора.
Жидкая резина - да это как вариант для высокочастотных вибраций. А вот если прикинуть- есть труба 120х120х4, с размерами внутри 112х112 и длинной метр. Вес такого кусочка трубы будет около 14 килограмм. Заливаем внутрь гипс, и затворяем его так чтобы он расширился на 0,5%. Объем гипса залитый в трубу составит 12,5 дм\3, вес который добавится к трубе, при плотности гипса 2,2 кг\дм3, составит 27,5 кг. То есть мы на выходе получаем монолитную балку, очень жесткую, весом чуть больше 40 кг. Которая будет дешёвой, легкой в изготовлении и иметь другие интересные свойства. В алюминий не зальёшь конечно - будет тарахтеть там, разговор за сталь.
А вот какие минусы будут у такой конструкции я как раз хочу услышать от форумчан, критику так сказать - это фигня потому что…
На мой предвзятый взгляд минусы низкая прочность (если конечно не будет использоватся цемент М1000) И потом у цемента и у гипса есть такая вещь как изменяющаяюся прочность со временем. После схватывания цемент набирает прочность за 24 часа. Потом эта прочность начинает падать в течение недели снижается примерно на 30%. Затем до месяца прочность снова растет до максимальной. Потом в течение полугода она снижается опять же где то на 30% (процент еще зависит от марки бетона, цемента) Затем снова нарастает…и так до тех пор пока не начнется его разрушение (зависит от марки цемента у каждого цемента разная) Это в идеальных условиях…а на практике еще играет роль влажность, температура, вибрация. ИМХО близко к идеалу находится на мой взгляд только чугунная литая станина или цельнолитая полимербетонная. У полимеретона есть тоже свои как недостатки так и достоинства.
Залитая гипсом труба ведь прочнее не залитой трубы? Залитая труба виброустойчивее чем незалитая? Сам процесс залить трубу стоит сущие копейки (В сравнении с чугуном или полибетоном) и занимает мизер времени. Чугун, полимергранит, полимербетон и другие вещи не подходят чтобы недорого упрочнить готовую конструкцию.
Дальше вес - чугун аццки тяжёлый, полимербетон по плотности сравним с гипсом.
Простота изготовления гипс перемешал залил в трубу, полибетон- смешал компоненты сделал опалубку залил, чугун - no comments.
Никтоне предлагает делать из бетона\гипса станину, тем более что гипс например не жесткий (по крайней мере в малых сечениях) - вопрос о том как снизить виброамплитуду сварной трубчатой конструкции.
Ну с этим если честно мучаются инженеры проектировщики по всему миру. Традиционный способ борьбы с вибрацией использование как можно более жестной станины и жесткое крепление установка на фундамент станков. Не традиционная это установка на амортизаторы есть вроде даже какие то программы для просчета резонансов. А в самом распостраненном случае просто берут готовую уже наработатнную компоновку станка о которой известно, что она не имеет резонанса…как то так вот.
Вот например книга на английском mech.utah.edu/…/Principles of Rapid Machine Design…
Есть в инете книги на русском по конструированию машин и механизмов. Есть книги по конструированию станков. Есть альбомы с примерами компоновочных схем станков позволяющие избежать проблем с жесткостью и резонансами.
За книгу спасибо! Очень хорошо. А что делать когда есть готовый станок и его надо как то улучшать? Или сразу разбирать рушить и крушить? 😃
На мой предвзятый взгляд минусы низкая прочность (если конечно не будет использоватся цемент М1000) И потом у цемента и у гипса есть такая вещь как изменяющаяюся прочность со временем. После схватывания цемент набирает прочность за 24 часа. Потом эта прочность начинает падать в течение недели снижается примерно на 30%. Затем до месяца прочность снова растет до максимальной. Потом в течение полугода она снижается опять же где то на 30% (процент еще зависит от марки бетона, цемента) Затем снова нарастает…и так до тех пор пока не начнется его разрушение (зависит от марки цемента у каждого цемента разная) Это в идеальных условиях…а на практике еще играет роль влажность, температура, вибрация. ИМХО близко к идеалу находится на мой взгляд только чугунная литая станина или цельнолитая полимербетонная. У полимеретона есть тоже свои как недостатки так и достоинства.
Цемент или бетон? А откуда информация про снижение прочности на 30%? Я читал что бетон набирает почти максимум прочности за год. И еще, когда и почему он начнет разрушаться? И еще почему М1000? По моему нужен такой который не дает усадку.
Вот полезно - 1960 год. “Железобетонные станины металлорежущих станков” Тригалев В.Н., Чеботаревич В.О., Скоробогатов С.М.
И еще, когда и почему он начнет разрушаться?
Ну, так- энтропия вселенной…
Господа,
Строителям воздушных замков всегда хватает стройматериалов.
Графикс - покажите какой из своих станков вы хотите модернизировать из-за того что у вас в нем возникли вибрации?
Вполне вероятно я либо кто-то еще из народа вам сможет подсказать как сделать так чтобы они у вас исчезли.
Пардон это не графиксу нужно, а мне. Показать сейчас прямо не смогу. Но вы просто прикиньте обычный портальник в которого балка поперечная - пустотелая труба. Эта труба гудит на определённых частотах от шаговиков и определённых частотах вращения шпинделя. Когда она гудит - чистота обработки мягко говоря ужас + твердосплавные фрезы вылетают сходу. Нужно погасить вибрации этой трубы. Конструктивно есть всего 1 отверстие диаметром 32 мм в которое можно чего то налить\накидать. Первое что пришло в голову - залить наглухо гипсом с вибратором. Это самый близкий вариант - ввиду дешевизны и небольшого веса добавочного.
Тут даже не как решение конкретной проблемы, а как вариант для всех желающих ознакомиться с возможностью заполнения трубчатых стальных рам чем то что способствовало бы всем положительным процессам в ХоббиЧПУ.
32мм а какая длинна ? Ведь тут в чем дело то… блин,
Вот вы полагаете, что уберете, залив в трубу вибрации, а на деле вы просто понизите резонансную частоту вибрации, никуда она у вас не исчезнет, энегрия не исчезает в никуда, это как тонкая и толстая струна у муз. инструмента.
Я приводил в качестве примера мосты, которые рушатся по этой причине, там частота колебаний низкая, но она никуда не девается, а ведь бетона там завались. Погасить вибрации значит преобразовать их энергию - поглотить, упругие материалы могут - резина, пружины с грузом и т.п., грамотное проектирование, когда станина не только жесткая, но и распределяет нагрузку во множество точек и передает в фундамент, подбор материала, который поглощает вибрации, а не является их отличным проводником(тьфу 3 раза на Д16Т ) и т.д.
ЗЫ: ru.wikipedia.org/wiki/Резонанс
"…частота главного резонанса зависит от свойств струны и выражается следующим отношением:
где T — сила натяжения, ρ — масса единицы длины струны, а m — полная масса струны."
“… Увеличение натяжения струны и уменьшение её массы (толщины) и длины увеличивает её резонансную частоту.”
Вот оно чё ребята - абс согласен с glazz.
Тогда взглянув на проблему вибрирующей трубы с иной стороны- чем таким технологичным и недорогим заполнить трубу чтобы этот самый наполнитель неплохо гасил колебания? Не резиной же её залить наглухо 😃 В принципе можно засыпать песком но я опять же не уверен. Свинцом залить что-ли 😃
На чипмейкере там люди пеной уплотнённой заливали которая монтажная из баллончиков - но имхо это не даст эффекта.
Вот оно чё ребята - абс согласен с glazz.
На чипмейкере там люди пеной уплотнённой заливали которая монтажная из баллончиков - но имхо это не даст эффекта.
Покажите что у вас за труба и что за конструкция - можно будет говорить.
Вибрации от шаговиков - минимальны, единственные вибрации которые действительно имеют эффект - шпиндель и вибрации от реза.
Если станок плохо работает - его надо переделать. Заливать заполнять и т.п. это можно пытаться, но реально - мертвому припарки.
Ну на самом деле на счет цемента…это только римский цемент увеличивает прочность со временем. Но секрет его рецепта потерян в веках. Или же ассирия или древний египет еще стоунхедж. Там архитекторы и историки гадают как был получен гранит (причем он по некоторым признакам искуственный!!!) Тут без чертежей, режимов резания когда возникает резонанс, используемых материалов в станке, типа шпиндела итд вряд ли кто , что скажет. Сейчас это гадание на кофейной гуще.
Ладно - тогда я просто возьму и залью ту трубу высокопрочным гипсом - хуже думаю не станет, а если не поможет будет модернизация.
На каком-то из форумов был выложен pdf (mech.utah.edu/…/Principles of Rapid Machine Design…). Там в 4 и 5 главе как раз заполняли полости труб станка. Насколько я понял, круче всего вариант, когда внутри трубы сделано несколько армированых сегментов из цемента (фотки на 113 странице пдфа). На 120 странице есть графики с затуханием вибраций, весьма наглядно всё видно.
Но у них труба была стальная, как с алюминием будет - непонятно
У меня труба стальная. Сегментами не получится - труба заварена глушками с обеих сторон и поверхность глушек обработана как база установки балки. В глушках есть отверстия - вот туда и зашурую гипс, вибрацией быстро уплотню и как засохнет потестирую чего получилось.
ЗЫ - кто нибуть знает как расчитать гипсовый раствор для того чтобы расширение было контролируемым и не более чем некая величина?
В глушках есть отверстия - вот туда и зашурую гипс, вибрацией быстро уплотню и как засохнет потестирую чего получилось.
Вибрацией лучше всего уплотнять все же бетон, схватывается медленнее, прочность выше, можно сильно минимизировать усадку бетонного раствора в процессе набора прочности и высыхания (правильно подобранный наполнитель, занижением В/Ц при помощи различных пластификаторов, вибрацией ). А гипс может очень быстро схватиться, придется потом выбивать. Адгезия к стали у бетона конечно минимальна, но это можно исправить, если нарезать резьбу и закрутить по периметру и по длине трубы болты, винтом внутрь трубы, будет своего рода арматура, повышающая сцепление бетона к стальной трубе.
Кстати, как альтернативу гипсу и бетону можно рассмотреть плиточный клей, малая усадка, хорошая адгезия, плюс можно накидать какой нибудь наполнитель, к примеру бой керамогранита.
У меня труба стальная. Сегментами не получится - труба заварена глушками с обеих сторон и поверхность глушек обработана как база установки балки. В глушках есть отверстия - вот туда и зашурую гипс, вибрацией быстро уплотню и как засохнет потестирую чего получилось.
ЗЫ - кто нибуть знает как расчитать гипсовый раствор для того чтобы расширение было контролируемым и не более чем некая величина?
гипс имеет (в отличии от бетона) другой коэффициент расширения чем сталь, с большой вероятностью он просто отслоится от стенок.
В качестве идеи могу предложить попробовать засыпать чугунной дробью
Контакт материала с конструкцией будет хороший за счет веса дроби, сам по себе чугун отлично гасит вибрации, ну а если фракция этой дроби будет плавать от 0,1 мм до 0,5 мм (так чтоб свободного пространства меньше было ) то вообще получится великолепно.
Кстати ведь можно еще и с эпоксидкой попытаться это дело смешать, хороший по виброгасящим свойствам материал должен получится, правда тогда надо чтобы поверхность дроби была идеально чистая иначе прочность состава будет низка.
PS: Только дробь должна быть именно чугунная, бывает и стальная
Вообщем хорошо бы вам проверить эту идею, ваш случай проверить наверно как нельзя кстати 😃
Вибрацией лучше всего уплотнять все же бетон, схватывается медленнее, прочность выше, можно сильно минимизировать усадку бетонного раствора в процессе набора прочности и высыхания (правильно подобранный наполнитель, занижением В/Ц при помощи различных пластификаторов, вибрацией ). А гипс может очень быстро схватиться, придется потом выбивать. Адгезия к стали у бетона конечно минимальна, но это можно исправить, если нарезать резьбу и закрутить по периметру и по длине трубы болты, винтом внутрь трубы, будет своего рода арматура, повышающая сцепление бетона к стальной трубе.
Кстати, как альтернативу гипсу и бетону можно рассмотреть плиточный клей, малая усадка, хорошая адгезия, плюс можно накидать какой нибудь наполнитель, к примеру бой керамогранита.
На счет плиточного клея не знаю хотя если он акриловый то может и подойдет. Делают же шпаклевку для автомобильных кузовов из акрила. Только акрил боится перемен температуры и влажности. При впитывании влаги акрил расширяется, а при высыхании уменьшается в объеме. На мой взгляд лучший вариант эпоксидные клеи (строительные с наполнителем из цемента) Не имеют усадки длительное время стабильны. Хорошее схватывание с металлом. Независимость расширения , усадки от температуры и влажности. Например из серии строительных эпоксидных клеев BASF Concresive.
Чугунная дробь было бы супер - сам воочию видел применение оной при гашении очень серьёзных вибраций на комбинате где мелят муку - там вибросита стоят исполинских размеров, на них приводные эксцентрики весом в пару центнеров. Так вот этих самых сит там с десяток в ряд и как весь завод не разваливается от этого грохота ума не приложу. Так вот чего оказывается, если к вибрирующей с постоянной частотой конструкции приделать консоль в виде полой трубы, и засыпая туда чугунной дроби (стальная, гранит, стружка не катит) добиться определённого соотношения частот конструкции и балки то эта самая балка стоит как вкопанная, а на ней все КИП. Чугунная дробь трется ещё друг об друга и поглощает таким образом вибрацию остаточную.
Жаль что в моем случае не применимо - чугунная дробь штука тяжёлая, динамика станка упадет (одно дело гонять портал весом в 100 кг а другое в 300 кг). Да и труба прогнётся от этого веса некисло на 3-4 сотки.
Почему я больше склоняюсь к гипсу - он при твердении РАСШИРЯЕТСЯ! А вот эпоксидка как раз наоборот даёт хоть и незначитеьную но усадку. Бетон - есть расширяющиеся (тн напрагающие) бетоны - вот в самый раз только найти пока не могу готовую смесь.