ЧПУ фрезер по цветмету (770х540х200мм)
отвечу с конца:
да, конечно, полукруглый 😃))
по точности сказать вряд ли смогу до запуска… выставление осей и перпендикуляров буду делать с максимально доступной для меня точностью… прецизионный уровень у меня есть (раскошелился еще год назад “на перспективу”).
по бюджету очень хочется вписаться в 250К руб (из них 125К = комплектующие от Purelogic). что будет по факту - посмотрим, пока говорить рано.
по поводу сварки:
- пользуюсь TIG AC/DС сварочником на 163А
- толщины труб опорной рамы - 2 мм.
- толщины листов используемых непосредственно на станине - 1.2, 2, 3 и 4 мм.
насчет лазера - к сожалению, нет, пока лазера у меня нет. режу на стороне.
* * *
Итак, продолжаем постройку…
Сборка портала
Конечный вид портала такой:
Собирается этот портал из стальных компонентов толщиной 2, 3, 4 и 5 мм.
Данная компоновка - это 5-ая или даже 6-ая модификация.
Расчеты начались вообще со сборной конструкции из дюралевых плит 20 и 25мм.
Однако впоследствии благодаря расчетам (спасибо встроенному приложению Stress Analysis в пакете Inventor’а) удалось отказаться от дюрали в пользу стали с одновременным как увеличением жесткости, так и уменьшением веса и стоимости на порядок.
Отдельные детали стыкуются шип-в-паз и последовательно собираются в единую конструкцию:
Фиксация крепежных элементов:
В качестве крепежа направляющих рельсов будет использоваться болт и муфта М6. Муфта имеет длину 18мм и более чем достаточное количество витков резьбы внутри.
Дополнительно обращу внимание на место крепления муфты к порталу: муфта приваривается к поперечному ребру, а не к лицевой панели. Таким образом, получается, что рельс в паре с этим ребром образуют некий тавр с широкой полкой. Этим обеспечивается дополнительная жесткость в направлении оси Х, по сравнению со случаем, когда муфта крепилась бы только к лицевой панели.
Вертикальные ребра жесткости также привариваются к продольным ребрам.
Далее вся конструкция окончательно собирается воедино и проваривается.
В итоге получается запланированный портал:
Сварные швы получились достаточно аккуратными.
Тем не менее на портале, как, впрочем, и на остальных элементах будущего станка, наиболее обозримые участки со швами будут зашпаклеваны из эстетических соображений.
кожух шпинделя полукруглый, а не полусферический
Полуцилиндрический! 😃
Узел крепления портала к каким- то проставкам и далее к кареткам,мне кажется слабым.Стоило ли городить портал аж с 5 переборками ,чтобы он в конце концов так опирался.Подтвердить расчетами свое мнение не могу,это чисто интуитивное заключение.Уменьшить количество деталей ,увеличить толщину металла.Узел крепления опоры швп из 2-3 мм стали к 2-3-мм стали мне не нравится.Понимаю,что проект будет закончен в таком виде и будущее покажет его слабые и сильные стороны.Сама технология мне очень по душе
Узел крепления портала к каким- то проставкам и далее к кареткам,мне кажется слабым.
крепление портала к стальным картекам осуществляется 6 болтами (с каждой стороны) сквозь 40-мм дюралевые проставки. проставки нужны исключительно для подъема портала над уровнем стола на заданную величину. в сечении это проставка имеет вид “лежачего” прямоугольника (44х40мм)… т.е. даже еще не квадрата и уж тем более не “стоячего” прямоугольника.
поэтому никаких сомнений в том что это место будет с успехом протовостоять рычагам по осям X и Y у меня нет.
учитывая длину портала от стенки до стенки (935мм) этот подъем на 40мм даже “не видно”.
наконец не надо забывать что таких опоры 2.
поэтому проставки + портал никогда не сложатся в параллелограм в условиях работы станка.
касательно опор ШВП.
как и у традиционного подхода к крепежу ШВП тут лишь одна опора несет основную нагрузку. вторая опора нужна лишь для удержания конца винта.
крепеж подшипников к основной опоре осуществляется к 5 мм платформе которая хорошо приварена к двум 3-мм прямоугольным косынкам. эти косынки, в свою очередь, жестко приварены к боковой стенке портала (5 мм).
от складывания в параллелограм этого узла помимо прочих элементов позволяет еще горизонтальное поперечное ребро жесткости внутри портала.
такая конструкция испытывает только осевые нагрузки совпадающие с направлением оси Y.
традиционные же съемные подшипниковые блоки как правило крепятся перпендикулярно оси Y и поэтому дополнительно испытывают нагрузки от этого рычага.
в моем случае таких нагрузок не будет вовсе.
Я извиняюсь . А не намного проще было бы просто взять швелер этих размеров с толщиной стенок 8-10мм. Готовая балка, приварил боковины и результат не хуже.
результат не хуже.
Хуже. Реальные швеллеры все кривые.
Возни больше.
Реальные швеллеры все кривые.
После такого количества сварочных работ конструкция не может быть ровной. А швелер если и кривой на 1мкн то можно и фрезернуть. Что нельзя сделать с конструкцией автора.
задача ставилась к минимизации сторонних операций. мне негде фрезернуть к сожалению. а сварить я могу сам прямо в месте сборки практически любую конструкцию.
к тому же часто бывал на строительных рынках где продается стальной прокат. погрузка-разгрузка мягко сказать “неаккуратная”. хранение тоже вызывает вопросы как по прогибам проката так и по коррозии.
когда покупал трубы для опор мне чудом повезло - как раз накануне был новый завоз с завода поэтому трубы были чистые и относительно ровные. к тому же мне достались самые “верхние” трубы из партии - т.е. сверху на них лежало минимум дополнительного веса. поэтому они были достаточно ровными.
то что лежало на складе и на улице - все кривое и в коррозии. заборы строить - без проблем а на что-то более точное и эстетичное рассчитывать не приходилось.
и еще насчет простоты.
я понимаю что данная конструкция вероятно не самая технологичная в процессе сборки. но и задачи сделать очень простой конструктор не стояло. в первую очередь стремился обеспечить жесткость и доступность в изготовлении.
простота постройки не была на первом плане.
.PS. Уменьшить количество деталей ,увеличить толщину металла
Как раз от этого сначала и отталкивался. Но расчеты показали что жесткость при “многих тонких” элементах оказывается выше чем с “одним толстым”.
В конечном счете получаем выигрыш в весе при равной жесткости.
А швелер если и кривой на 1мкн то можно и фрезернуть
Это нетривиальная задача.
Сам недавно помогал строить фрезер 3000х1000х150мм, как раз коробчатый портал был из швеллера 16У с деталями из листа 10мм. Намаялся.
поэтому они были достаточно ровными
Тоже довелось покупать. При всех “достоинствах”, самый большой недостаток - закрученая труба по оси. 100%. Похоже это норма.
После такого количества сварочных работ конструкция не может быть ровной.
Тянуть струбцинами и вначале прихватками с контролем геометрии. Далее проваривать.
Я извиняюсь . А не намного проще было бы просто взять швелер этих размеров с толщиной стенок 8-10мм. Готовая балка, приварил боковины и результат не хуже.
Хуже… много хуже, в селах рынду из швеллера или куска ж.д. рельсы делали.
1 элемент всегда отличный резонатор,
если же много элементов - много точек крепления - отличный поглотитель вибраций.
Я себе портал делал так же как сейчас делает ШВЕД, только у меня все элементы из 5 ки, шип паз намного чаще и меньше, с точностью изготовления возникли большие проблемы и не по моей вине - я думал лазерная резка идеал… ага как же, нарезали так что на 2,5 метровые детали до 5 миллиметров саблей ушли, шип паз при сборке кое-где на пару миллиметров не совпадал (на длинных деталях то все вылазиет).
Переделывали отдельные элементы заказа по 3 раза.
Жесткость такого портала прекрасная, станок работает в полушаге с самодельными драйверами, портал не резонирует несмотря на полушаг.
Желаю ШВЕДУ УДАЧИ!!!
У него в отличии от меня все получается аккуратно - приятно посмотреть, я свой варил обычным электродом - заодно и варить научился 😉
ЗЫ: От сварки когда вариш внутри шипа ничего не ведет, а вот струбцины надо брать кованные, те что на фотах слабоваты.
glazz:
спасибо за теплые пожелания.
касательно лазерной резки: лазер на самом деле режет действительно очень ровно.
НО: металл из-за термической деформации во время резки может изогнуть так что на первоначальную деталь похож не будет совершенно. причем режим резки не сильно меняет ситуацию.
для иллюстрации вот такими получилось 2 детали из 2 (или 3) мм стали 08пс:
сабля налицо. повторная попытка резки в режиме охлаждения азотом привела к такому же результату. причина проста: геометрия детали такова что на одной из сторон “полосы” имеются вырезы. там ширина полосы получается меньше чем на оставшейся части детали… “где тонко - там и рвется”… термическая деформация приводит к тому что в этих местах получаются “изломы”. и это в принципе касается любой детали вырезаемой на лазере.
поэтому для получения хорошего результата нужно учитывать это обстоятельство как при конструировании самой детали так и при размещении детали на листе (чтоб соседние детали минимально влияли на резку данной).
также данную проблему можно частично (а возможно и полностью) решить с помощью последующей термической обработки. лично мне недоступна печь для такой термички. поэтому пытаюсь решать проблемы на этапе конструирования детали.
кроме того проварка шип-паз тоже как оказалось таит в себе подводные камни.
предположим есть длинная полоса (1000х150мм). пусть ряд пазов находится близко к одному из краев.
хорошая проварка таких пазов приведет к аналогичной ситуации: разогрев с последующим охлаждением неминуемо приведет к термической деформации и появлению сабли.
у меня при сварке станины именное такое и произошло - 4мм полосу похожих размеров увело по центру где-то на 2 мм.
это в принципе не создало бы никаких проблем если бы я не поторопился и сразу не приварил бы крепежные гайки под рельсы… т.е. требовалось всего лишь сделать 1 контрольный замер на котором я бы увидел величину увода и тогда просто разместил бы крепежные гайки с поправкой на это обстоятельство… но я поторопился (видимо сильно устал тк несколько дней подряд работал на износ) и прошляпил этап замера… ну и приварился всеми гайками… а потом поставил сверху рельс и понял свою ошибку: рельс естественно не стыкуется крепежными отверстиями так ряд этих отверстий ушел саблей 😦(((
завтра и вероятно послезавтра я буду устранять эту свою ошибку… придется удалить все гайки и приварить новые… определенный геморрой я себе создал… лишний раз убедился в правильности поговорки “7 раз отмерь…”.
поэтому пока фотоотчета по сварке станины не публикую (станина-то уже полностью сварена уже почти неделю назад). а в эти выходные решил взять тайм-аут на отдых.
касательно лазерной резки: лазер на самом деле режет действительно очень ровно.
НО: металл из-за термической деформации во время резки может изогнуть так что на первоначальную деталь похож не будет совершенно. причем режим резки не сильно меняет ситуацию.
…skip…
Может быть имеет смысл использовать гидроабразивную резку?
А может использовать мостики, удерживающие деталь в листе?
Угу, сваривать шипы лишь после полной сборки, начинать сварку с центра детали, и варить в последовательности как заворачивают болты головки блока цилиндров - не торопится давать остыть детали после сварки каждого шипа(детали нагреваются поразному), и освобождать от крепежа к сварочной плите только после полной сварки и полного остывания.
Прикольная конструкция. Пожалуй это лучшая из всех что я видел учитывая еще то что у меня есть доступ к халявному лазеру, только металл подвози. Возможно будет и гидроабразив как получится.
ШВЕД если есть возможность, можно фотки самого колодца в разборе так же как и поперечной балки.
Думаю взять вашу конструкцию за основу.
Xes, все фотки будут. надеюсь на днях осилю.
glazz, все верно. в моем случае технология была нарушена поэтому и получил граблями по лбу. сейчас устраняю собственные ошибки. теперь торопиться не буду - себе дороже выходит.
Skay, Nickols и мостики и гидрорезка - все уместно. правда гидрорезка ощутимо дороже.
на практике не всегда получается все делать “правильно” с первого раза… зато
гидрорезку
сабля налицо.
Могу предположить, что при резке данных деталей, была неправильно выбрана последовательность резки. Обычно сначала режутся внутренние контура, затем наружные и что самое главное резать надо так, чтобы как можно большая часть детали при резке оставалась связанной с листом, из которого режем.
Именно поэтому, фирмы основной заработок, которых раскрой металла стараются покупать машины с большими размерами стола и естественно материал покупают тоже больших форматов. Вес листа на столе, тоже способствует меньшим уводам (из-за термических напряжений весь лист двигается на столе) от прямолинейности реза. Для примера схематическое представление процесса. Вполне возможно, что именно так и резалось. Просто хотел сказать, что форма самой детали тоже сильно влияет на резку и на стадии разработки должна тоже серьёзно продумываться.
Кстати оставление мостиков при термических методах резки, искажение контура не уменьшит, а во многих случаях наоборот увеличат - сабля превратится в синусоиду
Наверно для изготовления деталей для станков лучшим выбором будет гидрорезка. Да дорого, но результат предсказуем.
Швед, ты вроде в инвенторе все делаешь, не знаю есть ли там такая возможность, но в SolidWorks есть экспорт в eDrawings формат *easm если не ошибаюсь , или вообще в exe файл .
Модель можно в просмотрщике открыть посмотреть все, так сказать идею увидеть, но вытащить отдельные детали, создать чертежи, замерить размеры нельзя. Если это не противоречит твоим взглядам то дай ссылку на токую модель чтобы можно было все рассмотреть. Вот так например в исполнительного файла eDrawing это выглядит .
lazer-pro.ru/download/shmp.rar
Xes, по правде говоря, я не видел (возможно просто не знаю) подобной штуки в Инвенторе.
Если есть конкретные вопросы по деталям/узлам - без проблем могу сделать скриншоты ибо это быстро. А до окончания постройки станка заниматься подробным экспортом деталей я не готов.
* * *
Итак, переходим к станине.
На выставленных в горизонт опорах начинаем собирать как конструктор отдельные элементы в одно целое. Все детали стыкуются шип-в-паз. Для стыковки требуется определенная сноровка, терпение, резиновая киянка и струбцины подходящей длины. Желательно наличие двух дополнительных рук но при желании все можно сделать и в одиночку как я.
Сборка внешних элементов:
Сборка “внутренних” элементов:
Подобная сборка служит примеркой. Тут окончательно прикидывается ЧТО и ГДЕ нужно фиксировать перед сваркой.
Далее - сварка. Я варил по внешним сторонам где шипы входят в пазы. Можно варить и со внутренних сторон. Я выбрал такой способ с точки зрения удобства доступа а также из-за того что одним заходом я соединяю вместе 3 участка: ПАЗ(сторона А) + ШИП + ПАЗ(сторона Б). Если варить изнутри то понадобилось бы 2 захода с противоположных сторон. При этом была бы сварка вдоль 90-градусного угла что менее удобно с учетом геометрии всей конструкции.
Если бы мне предстояло сделать второй такой станок то верхние поверхности левой и правой стенок (на которых лежат рельсы оси Х) я бы уже делал в виде одной большой детали: левая и правая стороны соединялись бы перемычками которые после сварки срезались бы болгаркой. Перед ее установкой приварил бы вертикальные ребра жесткости чтобы эта большая делать не провисала бы.
В этот же раз я эти 2 полосы сделал в виде двух отдельных готовых деталей. Как я писал ранее после сварки произошел более сильный увод чем я ожидал. Основная причина - несоблюдение технологии (фиксация + определенная последовательность мест сварки). В результате левая и правая стенки в центральной части прогнулись внутрь рабочей зоны станка (деформировались саблей) и крепежные отверстия под рельсы уже не были на одной линии. Никакой беды бы не было если бы я не забыл сделать контрольный замер - тогда просто рассверливается отверстие и таким образом смещается прежний центр. Но я поторопился/забыл/накосячил_и_не_заметил/сам_дурак - не замерил и сразу приварил крепежные гайки по этим кривым центрам… Разумеется никакие рельсы сюда уже не встали бы… Изрядно проматерившись пришлось потратить 2 дня на высверливание этих гаек, смещение центров и установку новых. Эстетика конечно несколько постардала но деваться уже некуда было. Сейчас ошибка устранена и я готов к следующему этапу.
Подготовка рабочей зоны
Рабочая зона станка должна представлять из себя герметичную “ванну” в которой будет установлен рабочий стол. Рабочий стол - дюралевая 25мм плита с Т-пазами. Сверху будет “пропылена” станком. Сама плита будет находиться на небольшой подушке (литьевой полимер) площадь которой будет совпадать с площадью стола и которая послужит выравнивающим слоем между столом и днищем ванны. Дно ванны - это стальной лист 1.2мм изрядно потрепанный сваркой и молотком. Собственно это предусматривалось заранее.
Из чего делать выравнивающую подушку?
После продолжительных раздумий я решил попробовать залить все специальным литьевым эпоксидным компаундом. После затвердевания он становится достаточно жестким. Жесткости вполне должно хватить чтобы нести на себе плиту и рассеивать нагрузку на сжатие. Подушку буду заливать высотой 20-25мм с расчетом на то что станком будет снято около 10 мм.
Оставшаяся площадь ванны вокруг подушки также будет залита этим полимером. Однако заливаться будет специальным образом чтобы по всей площади обеспечить перепад высот для слива СОЖ в сторону дренажного отверстия.
Итак ближе к делу.
Адгезия эпоксидной смолы к необработанному металлу не очень высокая.
Поэтому перед заливкой сначала необходимо (а) подготовить металлическую поверхность и (б) загрунтовать специальной фосфатирующей грунтовкой.
Подготовка заключается в промывке поверхности водой, травлении ортофосфорной кислотой, тщательной смывке и очистке ацетоном.
Далее - фотки с небольшими комментариями:
Заделка щелей стеклонаполненной полиэфирной шпаклевкой:
Заделка крепежных отверстий пластилином и тестовая заливка водой для проверки герметичности:
Заливка ортофосфорной кислоты (1 литр 85% кислоты разбавил 5 литрами воды):
Активность протекания реакции замедлялась с течением времени: если сначала начало выделяться значительное кол-во пузырьков то в конце (через 15 минут) жидкость в ванне была прозрачной и пузырьков было значительно меньше. На всякий случай все время находился в противогазе хотя знакомый химик сказал что ничего страшного процесс не представляет 😃
После промывки и очистки ацетоном:
Загрунтовано:
Заматировано:
Далее - заливка подушки и площади вокруг нее но об этом уже в следующий раз.