Самоустнавливающиеся винтовые приводы для станков с ЧПУ
Не думаю, что Вы решили проверить мои познания в сопромате
Нет, конечно же!
Вы выложили эпюры, на это я и расщитывал.
Теперь можно наглядно видеть, что ШВП на самоустанавливающихся опорах, первый случай, будет менее устойчива чем
ШВП в жёстких опорах, нижняя картинка. Спросите какое отношение имеет сие к ШВП - самое прямое.
Расщитанные вами максимальные обороты ШВП - 950 об/мин. это реальное значение.
Обозначенные мной 1000 об/мин - это не расщётное значение, на самом деле максимальные обороты для этого вала
составляют 1172 об/мин. Этим я показал разницу в оборотах и не более того. При шаге ШВП - 5мм разница в двести
оборотов даёт разницу по скорости 1 метр в минуту.
Это как раз то на что я и хотел обратить ваше внимание.
Я не против всяких систем облегчающих жизнь, но делать это в ущерб, повышеная стоимость и пониженная скорость,
согласитесь не логично.
Бывший механик
Про болты.
Вот такая вот деталька вырезалась нами из листа в количестве 500 штук. Крепеж делался ОДНИМ болтом М4 в отверстие в детали. Болт вкручивался в алюминиевую оправку из листа 10мм.
Т.е. алюминий по алюминию, оба гладкие (прокат), один болт М4 (момент затяжки не знаю правда, шуруповерт на 4 из 8, сколько это надо померить), фреза 3.2мм, 1мм за проход, 1 м/мин, 24к об/мин - смещения деталей не было!
Теперь можно наглядно видеть, что ШВП на самоустанавливающихся опорах, первый случай, будет менее устойчива чем ШВП в жёстких опорах…
Что-то в этом роде и предполагал.
Вы так настойчиво и, очень похоже, что искренне, пытаетесь меня вразумить, излагая азбучные истины, что как-то неудобно становится.
Поверьте, я эти истины знаю и даже достаточно хорошо понимаю. Позвольте и мне изложить Вам кое-что из азбуки.
Действительно, если считать по известной формуле, критическая скорость вращения для традиционной схемы монтажа винта существенно выше, чем у винта на сферических опорах. Только такие расчеты зачастую бывают очень далеки от реальности.
В этой формуле учитывается вид опор вала (шарнир, жесткая заделка и т. д.), диаметр и длина вала. И больше ничего. Не учитываются такие вещи, снижающие устойчивость, как, например, неизбежное наличие изгибающего момента в одной из опор (в той, где стоят спаренные подшипники). О причинах неизбежности уже неоднократно говорил и повторять не буду. Винт еще не сделал ни одного оборота, а уже в большей или меньшей степени изогнут. Если такие вещи и учитываются, то это делается с помощью коэффициентов, которые действительны только для тех условий, в которых они определялись
Поэтому для традиционной схемы установки винта определить реальную критическую скорость вращения расчетом, предлагемым какой-то конкртеной фирмой или каким либо-справочником и т. п. практически невозможно.
В формуле, которую приводит SKF, есть коэффициенты для различных схем опирания винта. В этих коэффициентах вся соль. Именно этими коэффициентами, помимо собственно вида опор, учитываются и реальные погрешности монтажа этих опор. Видимо, они определены опытным путем, для реальных винтов SKF, для реальных подшипников SKF, установленных в реальных корпусах SKF, которые закреплены на станине с соблюдением всех рекомендаций SKF по точности монтажа. Вот если соблюсти все эти условия, тогда расчету можно верить. Но попробуйте все это соблюсти.
А для статически определимой схемы эта формула (не SKF – у них коэффициента для шарнирных опор нет) дает близкий к реальности результат, для самых разных уровней точности монтажа. На то эта схема и «определимая». В ней нет привходящих факторов, снижающих устойчивость, или они пренебрежимо малы.
Мы говорим, главным образом о самодельных станках, в которых точность изготовления и монтажа заведомо невысока. Вспомните, что рекомендует та же SKF для условий невысокой точности. Это натяжение винта, самоустанавливающиеся опоры для винта и карданный подвес для вала. Полагаю, что специалисты фирмы не хуже нас с Вами понимают смысл формул, которые приводят в своем каталоге, в том числе и формулы расчета критической скорости вращения.
Давайте не будет больше мусолить эту критическую скорость. Меня сейчас больше другое занимает. Полемика в этой теме навела на новые для меня решения, которые, на мой взгляд, снимут большую часть проблем. В том числе и проблему критической скорости. Скоро смогу показать обещанную конструкцию с вращающейся гайкой. Надеюсь, и Вам будет интересно.
mechanik
Добавлю вам еще один аргумент из практики. У меня китайский станок, и винт ШВП у него кривой. Хотя винт 16мм, а направляющие (круглые скалки) 25мм, он немного-таки деформирует скалки на каждом обороте. В результате на обработанной поверхности имею легкий муар с шагом 5мм…
Хотя винт 16мм, а направляющие (круглые скалки) 25мм, он немного-таки деформирует скалки на каждом обороте.
Спасибо за пример. Полагаю, что у китайских товарищей технологические возможности не хуже, чем у большинства наших самодельщиков. Можно представить, какую “лишнюю” радиальную нагрузку несет гайка ШВП, когда деформирует скалки диаметром 25 мм.
У меня китайский станок
Роман, какой у Вас китаец?
Можете кинуть ссылку?
Сообщение от Baha
“На мои взгляд” абсолютно самоустанавливающийся станок.
Очень похоже, что Вы правы.
Что можете сказать о жесткости и точности станка, изготовленной по такой схеме?
Обычный настольный роутер. Ссылки нету, пара фото двухлетней давности есть. Тяжело ему у нас живется.
Что можете сказать о жесткости и точности станка, изготовленной по такой схеме?
Судя по фото, это не обрабатывающий станок, а чертежный аппарат. Вместо шпинделя у него шариковая ручка, видимо слегка подпружиненная.
Полагаю, что точность у него достаточно высокая именно благодаря самоустанавливаемости. Не хуже, чем была у чертежных приборов на старых «Кульманах» с их параллелограмным механизмом на длинных рычагах. Примерно также строятся различные автоматы для разметочных работ или для контроля точности обработанных корпусных деталей.
Конечно, если вместо ручки поставить сюда шпиндель, он будет мотаться из стороны в сторону из-за гибкости длинных рычагов. Для обрабатывающего станка нужны жесткая станина, ортогональные направляющие, жесткий портал, суппорт и т. д. Однако, это не значит, что ему противопоказана самоустанавливаемость. На мой взгляд, - наоборот. И приведенное Вами фото чертежной машинки тому подтверждение. Вы думаете по другому, ну и ладно.
Что можете сказать о жесткости и точности станка, изготовленной по такой схеме?
Вопрос о другом, “изготовленной по такой схеме”? Если вас смущает вид этого станка, а я не спрашивал конкретно про этот станок, то вот другой вариант,
www.youtube.com/watch?v=NDzUiZsbQtw
я не то думаю. я думаю про другое, почему не делать такие станки, их же собирать проще, или нет?
почему не делать такие станки,
Вы кого имели в виду, самодельщиков?
Или промышленность.
Вопрос о другом, “изготовленной по такой схеме”?
Если это будет кому-то интересно…
Как по мне, так схема не доделанная.
Достаточно посмотреть на толщину штанг ( не оконцовок), “таскающих” шпиндель.
Визуально они не меньше, чем 50-60мм в диаметре.
О чем это говорит, а о том, что не смотря на 6 удерживающих шпиндель
штанг, им не удалось, при такой схеме избежать работы штанг
на сжатие. То есть при любых нагрузка, какие то из штанг
обязательно сжимаются, теряют устойчивость и получают прогиб.
В результате приходится таскать эту тяжесть (6 толстых стальных штанг плюс шпиндель)
по направляющим вверх и вниз, требуя намного больше мощности,
чем при перемещении кареток вдоль горизонта.
Естественно цена этой свободы шпинделя - очень большие энергозатраты.
Но, эту схему можно существенно улучшить.
Если предположить, что вопросы позиционирования и управления
перемещениями кареток таскающих штанги уже решены, то дело
остается за малым.
Представьте, что вертикальные направляющие по которым ездят
каретки, удерживающие штанги, продлены вниз под станок.
Точно такой же паук (на самом деле достачно будет и 4х штанг, три просто не технологично)
существует и снизу.
При такой схеме можно будет обеспечить условия, в которых при любой нагрузке,
не меньше 3х штанг, с достаточно разнесенными в пространстве углами,
будет работать на растяжение.
Соответственно, как вы понимаете, штанги можно будет существенно облегчить.
Конечно, для удобства работы с деталью, крепление штанг следует отодвинуть
от шпинделя чуть дальше на специальную рамку, а весь станок, для удобства
обслуживание развернуть горизонтально.
Кстати, горизонтальный разворот направляющих, не только уменьшит высоту,
но и энергозатраты (мощности приводов, их вес).
С удовольствием послушаю здоровую критику.
почему не делать такие станки, их же собирать проще, или нет?
Спасибо за видео. Так, сходу, не берусь судить о простоте сборки и вообще о конструктивных элементах. На меня произвело большое впечатление то, что практически одним приводным механизмом, пусть и со многими деталями, обеспечивается масса оперций. Не берусь даже сразу сказать сколько координат эта штука обеспечивает. Похоже, этот станок, при прочих равных условиях, много производительнее станка с ортогональными направляющими, не имеющего наклона шпинделя в трех плоскостях. А если снабдить обычный станок системами такого наклона, то он, пожалуй, окажется и сложнее и дороже того, что на видео.
Это не только штанги, это ШВП. Степеней свободы 6. Соответственно 6 приводов торчат. Лишних механических связей нет. Математика там наверное нескучная )
www.3e-club.ru/view_full.php?id=15&name=mechanisms
Спасибо за видео.
Опять мимо, пока интересует трипод. То есть как на первом видео, схема трипода. Второе выложил что бы показать, что бывают промышленного исполнения подобные станки.
Математика там наверное нескучная )
Для трипода математика не так уж сложная, EMC и Мач работает с триподами.
Если это будет кому-то интересно…
Как по мне, так схема не доделанная.
Вот и вопрос, в первом видео, просто плоттер, а во втором видно габариты станка, при не большой зоне обработки, получается для жесткости и точности, надо утолщать и укрупнять отдельные узлы и штанги, или как?
получается для жесткости и точности, надо утолщать и укрупнять отдельные узлы и штанги, или как?
Может я не понятно объяснил, думал, что получилось.
Ничего укрупнять и утяжелять уже не надо, он и так таскает не фрезу,
весом 100 грамм, а сам себя.
Недостаток в самой кинематической схеме, и ее не поменяв, от “дурного” веса,
не избавиться.
Дело не в том, что недостаточно 6ти тяговых штанг.
На самом деле, этого бы хватило полностью.
Проблема у них в том, что, не знаю по какой причине, они не разнесли
приводные штанги по достаточно большим пространственным углам.
В результате получилось, что при нагрузке на шпиндель, какие то 3 штанги,
которые на самом деле работают на растяжение и должны удерживать
от нагружения на сжатие остальные три, со своей функцией не справляются.
В следствии малых пространственных углов и большой своей относительной длины,
начинают работать еще и на изгиб, в результате нагружая остальные штанги.
Поэтому они такие толстые и тяжелые.
Та схема, что я выше предложил, лишена этого недостатка.
Большой пространственный угол между штангами позволит
уменьшить косинус изгибающих сил и заставить работать удерживающие штанги,
практически только на растяжение. Остальные штанги окажутся
не нагруженными, и тогда их все можно сделать
очень легкими, со всеми вытекающими последствиями
(облегчение приводов , направляющих, увеличение скорости …)
На самом деле можно обойтись и шестью штангами. но чисто технологически
наверно удобнее будет применить восемь. Все таки у нас все ортогональное,
и движение столов на станках тоже. Работать с кучей треугольников наверно будет
не удобно, хотя это вопрос обсуждения.
Мотивы поворота кинематической схемы горизонтально, я думаю понятны,
что тут добавить.
ПС: Пояснение “на пальцах” (может поможет понять)
Представьте себе кубик, у него 6 граней. Перпендикулярно каждой
идет тяга (на шарнире), другим концом закрепленная за каретку.
Это, конечно, утрированная схема, но достаточно точно иллюстрирующая
саму идею.
Теперь попробуйте придумать силу действующую на кубик,
которая не компенсировалась бы ответными силами реакций на растяжение
тяг и создавла хоть какой то существенный изгибающий момент.
Та схема, что я выше предложил, лишена этого недостатка.
Я повторяюсь, вопрос не про вашу схему, я спрашиваю про схему ТРИПОДа, которая выложена в первом фильме.
А такая схема которую вы предлагаете, с горизонтальной кинематикой существуют, там же в youtube про это киношки есть.
Или задам вопрос по другому, как получит наибольшую точность и жесткость, от схемы ТРИПОДА, наподобие как в первом фильме?
как получит наибольшую точность и жесткость, от схемы ТРИПОДА, наподобие как в первом фильме?
Первый способ: увеличить жесткость штанг, удерживающих шпиндель.
Второй способ: програмно ограничить список рабочих направлений шпинделя ,
по некоторому диапазону направлений трипод достаточно жеский.
А такая схема которую вы предлагаете, с горизонтальной кинематикой существуют,
Если не сложно, киньте ссылку, с удовольствием посмотрю.
Если не сложно, киньте ссылку, с удовольствием посмотрю.
там же схема с вашим “кубиком”, с четырьмя вертикальными приводами.
www.google.ru/search?q=parallel+robot+photo&hl=ru&…
там же схема с вашим “кубиком”, с четырьмя вертикальными приводами
Не нашел, даже схемы, не то что фото.
Триподы, конечно. интересны. И к теме имеют прямое отношение, поскольку винтовые привода у них уж точно самоустанавливающиеся. Но давайте вернемся к линейным приводам.
Предлагаю обещанный привод с консольным винтом и вращающейся гайкой. Мне это показалось интересным после полемики с Creolka по поводу критической скорости вращения и критической силы осевого сжатия.
При ближайшем рассмотрении оказалось, что критическая сила осевого сжатия для 16-миллиметрового винта длиной в метр составляет, по самому пессимистическому расчету, около 300 кгс. То есть такой привод вполне годится не только для оси Y, но и для оси Х большинства самодельных станков. На оси Z стесненная обстановка и там следует ставить консольный вращающийся винт с гайкой на карданном подвесе.
А на осях Y и X предлагаемый здесь привод, на мой взгляд, снимет некоторые актуальные для самодельщиков проблемы.
Ниже показаны узел гайки, его подузлы и опора винта.
ШВП 16х5 одесского завода «Микрон» с гайкой ОМБ40 с преднатягом. Двигатель PL57H56-2.6-4. В узле гайки самый дорогой компонент – импортный закрытый подшипник ступицы автомобильного колеса DAC 25520042 (1200 руб.). Можно поставить ВАЗовский подшипник такого же типа, который стоит в три раза дешевле. Но он больше по радиальным габаритам. (Кстати, западные производители продают у нас такие подшипники для ВАЗов также дешево – плоды конкуренции, однако!). Примененные здесь 4 конических роликовых подшипника №67202 стоят от 40 руб/шт. Сколько стоят зубчатый ремень и заготовки для шкивов, не знаю, но не думаю, что цена не запредельная.
В опоре винта стоит доработанный для исключения осевого люфта шарнирный подшипник Ш12 (40 руб) и в узле поводка, удерживающего винт от вращения, 2 подшипника Ш5 (29 руб/шт).
В детали пока вдаваться не буду. Это можно сделать в ответах на вопросы, если таковые последуют.
Хочу поблагодарить Николая Платонова за некоторые подсказки, которые помогли делу.
Позднее планирую предложить простой выравнивающий механизм, который позволит для привода портала по оси X использовать один винтовой привод, то есть существенно удешевит станок, снимет проблему механической или электронной синхронизации вращения двух винтов и устранит перекосы портала и связанные с этим неприятности.
Не нашел, даже схемы, не то что фото.
там внизу есть кнопочка - Еще результаты.
www.google.ru/imgres?start=796&hl=ru&newwindow=1&s…
www.google.ru/imgres?start=276&hl=ru&newwindow=1&s…
выравнивающий механизм, который позволит для привода портала по оси X использовать один винтовой привод,
при больших пролетах, используется крестовый тросовой механизм.