Портальный станок по мягким металлам с полем 920х520мм
Добавлено: 02 май 2021, 01:54
Добрый день! Планирую постройку своего первого станка. В данный момент делаю проект и изучаю опыт постройки других людей. Хотелось бы получить некоторые советы до окончания проетирования.
Описание станка, основные характеристики:
Станок из алюминиевого из алюминиевого профиля. Сечения:
1. Портал - сдвоенная балка 120х120 (Item 0.0.609.79 или аналог в Китае);
2. Подиумы - 100х100 или 120х120, если Китай (Item 0.0.624.56 или аналог в китае);
3. Несущие балки стола - 80х80 (Item 0.0.026.27 или аналог в китае);
4. Рабочий стол - алюминий или сталь 30мм с Т-пазами.
Все балки и стол подобраны по расчётам для максимальной силы резания 30кг. При такой нагрузке постарался сделать так, чтобы все элементы деформировались не более, чем на 5мкм. Ожидается, что при аналогичной динамической нагрузке, этот предел поднимется раза в полтора.
Самым неожиданным оказался расчёт балки портала. Критичным расчётом оказался момент от веса оси Z и догружающей силы реза. Применение сдвоенных балок 80х80 и 100х100 дали деформации на конце цанги в 30 и 13 мкм соответственно.
Швп TBI C5 или C7. 2005 по длинной оси, 1605 по коротким.
Серводвигатели Delta ASD-B3 (новая серия).
Шпиндель HQD GDK 125-18Z 6.5 кВт.
По всем осям оптические линейки.
Контроллер mycnc ET-7 или ET-10.
Поворотная ось планируется в будущем.
Рабочее поле:
920х520мм
Обрабатываемые материалы:
Мягкие металлы, твёрдое дерево.
Вопросы:
1. Про выбор диаметра швп.
Я выбрал диаметр ШВП до формулам производителя. Критическим параметром оказались максимальные обороты, при которых винт входил в резонанс.
а) По длинной оси расстояние между опорами 1100мм и при диаметре 20мм - максимальные обороты 2590 об/мин и соответственно линейная скорость 13 м/мин.
б) По короткой оси расстояние между опорами 815мм и при диаметре 16мм - максимальные обороты 3385 об/мин и соответственно линейная скорость 17 м/мин.
Многие люди на форуме рекомендуют ставить 25 винты на оси, если станок по металлу. Я по профессии инженер и просто так верить на слово не привык. Основаниями для таких рекомендаций служит якобы большая жёсткость винта. По моим расчётам при осевой нагрузке на ось в 200 кг, винт растянется на доли мкм. Другим более существенным обоснованием являются опоры винта. По опыту форумчан, более крупные подшипники в жёстких опорах менее подвержены осевым перемещениям. По этому поводу у меня вопрос: почему небольшие дуплексные радиально-упорные подшипники имеют осевой люфт при затяжке гайки, а большие - нет? По логике, это должно зависеть от преднатяга подшипника и его класса, но никак не от диаметра.
Также изучал вопрос о применении двух фиксирующих опорах на концах винтов, но так как согласно расчёту, даже при перепаде температуры в 5 градусов, винт изменит свою длину на 5 соток, то это очень существенно. Не имея опыта, я не могу предположить, как поведёт себя эта конструкция. Скорее всего логичнее было бы собирать ШВП при более высокой температуре, тогда потом при её опускании, винт бы просто натянулся, а балка бы не дала деформироваться всей системе, но это не точно .
2. Про выбор серводвигателей.
Влияет ли мощность двигателя на ошибки при движении по траекториям? Ведь, можно предположить, что чем мощнее двигатель, тем легче он справляется при резкой смене направления движения и смене нагрузок. Насколько целесообразно применять 750W серводвигатели, а не 400W, если их должно хватить?
3. Про выбор рельс:
На длинную ось я выбрать 20е рельсы HG, на короткие 15е рельсы с низкими каретками HGL, так как посчитал, что меньший вылет шпинделя относительно балки портала более важен, чем огромный запас рельс и кареток.
Если про ШВП ещё как-то можно обосновать повышение сечения, то тут мне вообще не понятно, зачем это нужно.
Черновая модель:
Описание станка, основные характеристики:
Станок из алюминиевого из алюминиевого профиля. Сечения:
1. Портал - сдвоенная балка 120х120 (Item 0.0.609.79 или аналог в Китае);
2. Подиумы - 100х100 или 120х120, если Китай (Item 0.0.624.56 или аналог в китае);
3. Несущие балки стола - 80х80 (Item 0.0.026.27 или аналог в китае);
4. Рабочий стол - алюминий или сталь 30мм с Т-пазами.
Все балки и стол подобраны по расчётам для максимальной силы резания 30кг. При такой нагрузке постарался сделать так, чтобы все элементы деформировались не более, чем на 5мкм. Ожидается, что при аналогичной динамической нагрузке, этот предел поднимется раза в полтора.
Самым неожиданным оказался расчёт балки портала. Критичным расчётом оказался момент от веса оси Z и догружающей силы реза. Применение сдвоенных балок 80х80 и 100х100 дали деформации на конце цанги в 30 и 13 мкм соответственно.
Швп TBI C5 или C7. 2005 по длинной оси, 1605 по коротким.
Серводвигатели Delta ASD-B3 (новая серия).
Шпиндель HQD GDK 125-18Z 6.5 кВт.
По всем осям оптические линейки.
Контроллер mycnc ET-7 или ET-10.
Поворотная ось планируется в будущем.
Рабочее поле:
920х520мм
Обрабатываемые материалы:
Мягкие металлы, твёрдое дерево.
Вопросы:
1. Про выбор диаметра швп.
Я выбрал диаметр ШВП до формулам производителя. Критическим параметром оказались максимальные обороты, при которых винт входил в резонанс.
а) По длинной оси расстояние между опорами 1100мм и при диаметре 20мм - максимальные обороты 2590 об/мин и соответственно линейная скорость 13 м/мин.
б) По короткой оси расстояние между опорами 815мм и при диаметре 16мм - максимальные обороты 3385 об/мин и соответственно линейная скорость 17 м/мин.
Многие люди на форуме рекомендуют ставить 25 винты на оси, если станок по металлу. Я по профессии инженер и просто так верить на слово не привык. Основаниями для таких рекомендаций служит якобы большая жёсткость винта. По моим расчётам при осевой нагрузке на ось в 200 кг, винт растянется на доли мкм. Другим более существенным обоснованием являются опоры винта. По опыту форумчан, более крупные подшипники в жёстких опорах менее подвержены осевым перемещениям. По этому поводу у меня вопрос: почему небольшие дуплексные радиально-упорные подшипники имеют осевой люфт при затяжке гайки, а большие - нет? По логике, это должно зависеть от преднатяга подшипника и его класса, но никак не от диаметра.
Также изучал вопрос о применении двух фиксирующих опорах на концах винтов, но так как согласно расчёту, даже при перепаде температуры в 5 градусов, винт изменит свою длину на 5 соток, то это очень существенно. Не имея опыта, я не могу предположить, как поведёт себя эта конструкция. Скорее всего логичнее было бы собирать ШВП при более высокой температуре, тогда потом при её опускании, винт бы просто натянулся, а балка бы не дала деформироваться всей системе, но это не точно .
2. Про выбор серводвигателей.
Влияет ли мощность двигателя на ошибки при движении по траекториям? Ведь, можно предположить, что чем мощнее двигатель, тем легче он справляется при резкой смене направления движения и смене нагрузок. Насколько целесообразно применять 750W серводвигатели, а не 400W, если их должно хватить?
3. Про выбор рельс:
На длинную ось я выбрать 20е рельсы HG, на короткие 15е рельсы с низкими каретками HGL, так как посчитал, что меньший вылет шпинделя относительно балки портала более важен, чем огромный запас рельс и кареток.
Если про ШВП ещё как-то можно обосновать повышение сечения, то тут мне вообще не понятно, зачем это нужно.
Черновая модель: