Сводка по замерам жесткости разных станков

Фрезерные и гравировальные станки для обработки мягких материалов (дерево, пластики, мягкие металлы).
a321
Мастер
Сообщения: 563
Зарегистрирован: 03 дек 2016, 00:30
Репутация: 65
Контактная информация:

Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение a321 »

Основные тезисы: по аналогии со сводной темой "латенси тест на разных материнских платах" разумно иметь и сводную тему по замерам жесткости различных станков, которые можно свести в общем-то к замерам коэф. упругости.

Ориентиры, весовые категории: как указано ниже РКМ, для станка DHP50 фирмы Mori Seiki , жесткость несущей системы составляет 120 Н/мкм. Для многоцелевых станков с ЧПУ средних размеров допустимой считается жесткость 60…80 Н/мкм.
Для станка МС-300 экспериментальные значения жесткости по координатам x, y, z: 12,5 Н/мкм, 25 Н/мкм, 75 Н/мкм.
РоссФрезер ARF09STM http://rosfrezer.com/arf09stm, чугун, литье - "Жесткость станков серии ARF не хуже 2 Н/мкм.. Этого более чем достаточно для работы с ускорениями по осям до 3000 мм/с² без дефектов на детали."
Оптимист-фрезеряга настойчиво утверждает (см. след. спойлер) про свои 3.27 Н/мкм, что представляется более чем сомнительным (см. ниже пост)

Как обстоит дело сейчас: сейчас очень много обсуждений "жесткости нет", а каково это - мало кто знает. Сведения разбросаны в самых разных темах. Например -
(для просмотра содержимого нажмите на ссылку)
http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... 0&start=80
Вес. Меньше вес - выше ускорения. Вес этой алюминиевой балки 17кг. Практическое измерение жесткости: мой вес 75кг, приложенный к середине балки и направленный вниз вызывает смещение балки на 0,01мм по индикатору, что вполне соответствует расчету в Компасе и достаточно для практического использования. Жесткость в горизонтальной плоскости не измерял.

http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... 1&start=40
2 балки сто на сто, жёстко скрученный и склеены, в полной экипировке оборудованием, в виде оси z в сборе при давлении сверху веса 60 просаживается почти на 2 Сотки, и это при длине 650мм. Балка для портала купленная тут, с весом 16кг на метр, при длине 2 метра, нагрузке 80 кг просаживается на три десятки. Как считаешь на сколько у тебя будет прогиб?

Опять же, смотря с какими режимами.
Пример: шпиндель 0,8кВт, фреза 6мм, материал Д16Т, обороты 6000-7000, съем 0,2мм, подача 500мм/мин. Результат - на фото в этой теме. Мощности шпинделя хватило бы и на более тяжелые режимы, но вот жесткости станка - нет.
http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... 0&start=20

http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... &start=560
На скорую руку замерил жесткость в целом. Что имеем по жесткости
Вдоль X в среднем положении Y 0.06 на 20кг
В крайнем положении Y 0.07 тоесть перекос портала 0.01
В направлении Y чуть хуже 0.08 на теже 20кг. Но в целом результатом очень доволен он превзошел ожидания с такими показателями можно получать хорошее качество обработки по дюралю.
Методология:
(для просмотра содержимого нажмите на ссылку)
Наверное всех больше интересует отклонение конца фрезы под нагрузками, нежели пусть и конкретных станин, порталов и т.п. (но не на конце фрезы). Несомненно, отклонение конца фрезы зависит от жесткости элементов станков. Для того, чтобы адекватно сравнивать результаты имеет смысл унифицировать методологию, что, где и как мерить, свести все к единому знаменателю. Оно, конечно, понтово обвешать все контрольно-измерительной аппаратурой, но где-ж ее столько взять? да нужно ли, коли можно проще. С измерением отклонений вполне справляется и сам станок.
Тезисно -
0) разогреть станок реальной работой минут хотябы 30
а) положение шпинделя - минимальная высота, конец фрезы максимально близко к рабочему столу.
б) замер в трех осях - Х, У и Z, при замере Z не просто "наружать" голову станка, а именно шпиндель и стягивать с рабочим столом - ведь фреза при работе тянет шпиндель вниз, а стол ему навстречу
в) динамометр (безмен) цеплять за ножку патрона шпинделя Есть ерешение проще и стабильнее - взять мешок муки 2кг, положить в пакет с ручками, к патрону шпинделя прикрепить (петлей?) провод, вторым концом - вокруг ручек мешка, перекинуть мешок и провод в нужном направлении (выбранной оси Х или У) через, скажем, спинку стула - это надежнее безмена и вот почему - сила тяжести вполне постоянна, а вот усилие безмена ощутимо меняется при растяжении пружины на 1-2мм.
г) используя, например, "цацки" из http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... ead#unread выставляем "щуп" по центру цацки. Нагружая шпиндель даем команду сперва G91 и затем типа G38.2 X-5 - щуп едет влево до возникновения электрического контакта, смотрим координаты и показания безмена. Повторяем это действие без нагрузки. Считываем разницу в координатах контакта.
Фото процесса замера жесткости по Z:
(для просмотра содержимого нажмите на ссылку)
прошу прощения - уже все разобрано и не повторить, я не успел заметить всего ужаса качества фото, но схема понятна (чуть позже со стыдом удалю). На фото - под щупом снизу контактная площадка, безмен зацеплен сверху за винт фиксации кожуха кабеля шпинделя, снизу зацеплен через перевернутую гайку-бабочку болта, зацепленного за т-слот
20170725_171044_DROSRC.jpg (9831 просмотр) <a class='original' href='./download/file.php?id=116812&sid=736446494ef92cecb9ca6f2998b01631&mode=view' target=_blank>Загрузить оригинал (375.56 КБ)</a>
Для затравки: китайский станок, т.н. CNC3040, после всех работ по его укреплению (http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... 53#p360153) имеем (+\- пол-локтя, и, к сожалению, станок непрогретый - т.е. только после работ по сверловке, он не "бегал") -
X смещение 0.1 мм на 2.16кг, коэф. упругости Х=0,046296296 мм/кг, оно же "жесткость" = 0,212112 Н/мкм
Y смещение 0.06 на 1.9 кг, КУ Y=0,031578947 мм/кг, оно же "жесткость" = 0,310966667 Н/мкм
Z смещение 0.1 на 0.7кг, КУ Z=0,142857143 мм/кг., оно же "жесткость" = 0,06874 Н/мкм
специально отметим, что в хорошо прогретом состоянии жесткость еще хуже. Эти замеры были выполнены наспех, только в центре рабочего стола, показатели Х и У на уровне У=0 будет хуже (потому как ШВП под столом, в центре).

физический смысл этих замеров или "зачем это надо" -
(для просмотра содержимого нажмите на ссылку)
Имеющиеся характеристики CNC3040 - позволяет на краю рабочего стола таки сверлить СТ45 поклевками по 0.15 d3.1 с подачей 100 и получать в итоге умеренно некруглое отверстие д3.2. Oбъясняет, почему когда идем фрезой 6 на глубину 3 "финишный проход" на 0.1, на 0.2 грызет "воздух" а итоговая глубина ощутимо больше 3.
Это объясняет, почему мы можем получать не вертикальные стенки и т.п.
Что такое 1кг? - это примерно заглубление 0.6мм фрезой 2*6мм при подаче 2400 и оборотах 18000. Заглубление 3мм это уже ок. 4.5кг. по осям Х и У и примерно 1-1.5 по оси Z.
При всем том кто бы чтобы не говорил, как бы свои пальцы не разгибал, на этом станке, т.е. на станках даже с такой жесткостью, вполне можно делать вполне товарную продукцию из дерева, небольшие изделия. Надо только постараться.
Еще немного статистик -
(для просмотра содержимого нажмите на ссылку)
Еще сводка, публиковалось здесь - viewtopic.php?f=147&t=22477&start=20&p=510835#p510835

Для сравнения:
Вдоль Х : Вдоль У : Станок (ссылки)
0,090 : 0,115 : Вектроник А3 РП (400*300) (Этот станок)
0,063 : 0,083 : А43 frezeryga (400*300) Один из первых (Вопрос к frezeryga Его ответ)
0.150 : 0.120 : Prof CNC (400*300) (Без доказательств Re: Портальный 420x300 от ProfCNC #126)

0.012 : 0,012 : Мелкий frezeryga (300*200) (Re: Мелкий станочек 300х200х100 #1038)
0.020 : 0,050 : А32 Открытый проект frezeryga (300*200) (Без доказательств Re: 300х200х100 открытый проект #74)
0,045 : 0,062 : А64 frezeryga (600*400) (Re: 400х300х100 открытый проект #2277)
0,080 : 0,060 : Samodelkin 88 Портальник из профиля (1000*650*150) (Re: Портальник из профиля 1000х650х150 #101)
0.200 : 0.181 : Prof CNC (900*600*200) (Re: Переделка фрезера по дереву (рабочее поле 2500х1250мм) #172)
0.100 : 0.070 : Росфрезер ARF12STM (1200*600*180) (Re: Портальный А3 РП от Вектроника #48)

Прим. переводчика - речь идет о нагружении безменом примерно на 20кг (+\- 0.5кг) точки входа фрезы в шпиндель и вытекающее из нагрузки отлонение (в мм) нижней части шпинделя + 15-20мм вверх. Примерно в этой точке замерялся Фрезеряга.

Станок ТАДАМ-1 (http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... 75#p373675), сверхнаглая, сверхэкономичная и очень скоростная конструкция (на обычных шаговиках без срывов до 16000мм\мин), с крепким рабочим столом (можно вставать ногами) -

Z мм/кг 0,052287581699348
Z Н/мкм 0,187807499999996

У мм/кг 0,029999999999998 (замер на середине рабочего стола в направлении -У)
У Н/мкм 0,32733333333336

Х мм/кг 0,0095 (замер на середине рабочего стола в направлении +Х)
Х Н/мкм 1,03368421052631
Последний раз редактировалось a321 23 янв 2020, 01:10, всего редактировалось 16 раз.
Аватара пользователя
frezeryga
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 13678
Зарегистрирован: 18 авг 2013, 16:08
Репутация: 5050
Откуда: Жуковский
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение frezeryga »

Жесткость надо сравнивать у станков одного класса и одинакового рабочего поля.
Аватара пользователя
PKM
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 4263
Зарегистрирован: 31 мар 2011, 18:11
Репутация: 705
Настоящее имя: Андрей
Откуда: Украина
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение PKM »

Жесткость удобнее измерять в Н/мкм.
"Коэффициент упругости" - называется податливостью.
Переводим 0,05 мм/кг = 50 мкм/кг = 5 мкм/Н -> 0,2 Н/мкм, что даже станком назовать сложно.
Приемлемые для нормальных станков значения от 10 Н/мкм.
Аватара пользователя
Dimka
Мастер
Сообщения: 1388
Зарегистрирован: 14 июл 2016, 23:40
Репутация: 344
Настоящее имя: Дима
Откуда: Санкт-Петербург
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение Dimka »

PKM писал(а):Приемлемые для нормальных станков значения от 10 Н/мкм.
Это значение в 10 раз меньше осевой жёсткости 12-й опоры фикс. для ШВП.. Хотя, если учесть, в каком разделе тема, то, может, покатит :)
Kiriller
Мастер
Сообщения: 984
Зарегистрирован: 09 янв 2017, 20:21
Репутация: 124
Настоящее имя: Кирилл
Откуда: Жуковский, М.О.
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение Kiriller »

frezeryga писал(а):Жесткость надо сравнивать у станков одного класса и одинакового рабочего поля.
Так автор предлагает просто сьбрать сводку. Сравнивать он не предлагал.
Аватара пользователя
PKM
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 4263
Зарегистрирован: 31 мар 2011, 18:11
Репутация: 705
Настоящее имя: Андрей
Откуда: Украина
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение PKM »

В настоящее время для некоторых моделей многоцелевых станков с ЧПУ фрезерно-расточной группы, например для станка DHP50 фирмы Mori Seiki, жесткость несущей системы составляет 120 Н/мкм.
Для многоцелевых станков с ЧПУ средних размеров допустимой считается жесткость 60…80 Н/мкм.
Для станка МС-300 экспериментальные значения жесткости по координатам x, y, z: 12,5 Н/мкм, 25 Н/мкм, 75 Н/мкм.
Отсюда http://engjournal.ru/articles/1506/1506.pdf
Аватара пользователя
Dimka
Мастер
Сообщения: 1388
Зарегистрирован: 14 июл 2016, 23:40
Репутация: 344
Настоящее имя: Дима
Откуда: Санкт-Петербург
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение Dimka »

PKM, спасибо за информацию. Не ожидал таких значений.
Аватара пользователя
Dimka
Мастер
Сообщения: 1388
Зарегистрирован: 14 июл 2016, 23:40
Репутация: 344
Настоящее имя: Дима
Откуда: Санкт-Петербург
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение Dimka »

PKM, спасибо за информацию. Не ожидал таких значений.
Аватара пользователя
aegis
Мастер
Сообщения: 3171
Зарегистрирован: 22 мар 2012, 06:59
Репутация: 1810
Настоящее имя: Михайло
Откуда: Україна, Конотоп=>Запоріжжя=>Харьків

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение aegis »

Dimka_almighty писал(а):Это значение в 10 раз меньше осевой жёсткости 12-й опоры фикс. для ШВП.. Хотя, если учесть, в каком разделе тема, то, может, покатит
при оценке жесткости станка будут складываться не жесткости отдельных элементов, а поддатливости (величина обратная жесткости). поэтому не удивительно что жесткость станка на порядок меньше жесткости опоры швп
нікому нічого не нав'язую.
a321
Мастер
Сообщения: 563
Зарегистрирован: 03 дек 2016, 00:30
Репутация: 65
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение a321 »

Станок ТАДАМ-1 (http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... 75#p373675), сверхнаглая, сверхэкономичная и очень скоростная конструкция (на обычных шаговиках без срывов до 16000мм\мин), с крепким рабочим столом (можно вставать ногами) -

Z мм/кг 0,052287581699348
Z Н/мкм 0,187807499999996

У мм/кг 0,029999999999998 (замер на середине рабочего стола в направлении -У)
У Н/мкм 0,32733333333336

Х мм/кг 0,0095 (замер на середине рабочего стола в направлении +Х)
Х Н/мкм 1,03368421052631

Цена жесткости 108271 руб. за Н/мкм (для сравнения CNC3040= 625545 руб. за 1 Н/мкм).
Цена скорости 1,270875 руб. за 1 мм/мин. (для сравнения CNC3040= 17,916666667 руб. за 1 мм/мин.)
a321
Мастер
Сообщения: 563
Зарегистрирован: 03 дек 2016, 00:30
Репутация: 65
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение a321 »

frezeryga писал(а):Жесткость надо сравнивать у станков одного класса и одинакового рабочего поля.
Прошло уже много времени с открытия этой темы, кроме меня и РКМ с конкретикой здесь никого нет, а данные на форуме таки проскальзывают. Восполняя пробелы для адекватности сравнения предложу аналитическую оценку другого станка, по которому имеются данные - Фрезеряга, станок "народный" 400*300*100
Отказ от ответственности, настолько полный, насколько это можно себе представить - сразу удалю этот свой пост по представлению других данных.

Отчасти буду цитировать себя же, http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... 47&t=16390

Из известых, опубликованных на форуме данных это пока лучший - Фрезеряга "народный" (400*300*100),

Фрезеряга "народный" 400*300*100,
Раскрываемые Фрезерягой сведения вцелом несопоставимы, приходится экспериментировать с анализом опубликованных самим Фрезерягой данных - поскольку замеры сделаны примерно ниже нижнего крепления шпинделя. Но это лучше, чем ничего, глядя на эскизы и зная размах Z можно попытаться сделать оценки.
Исходные данные от самого Фрезеряги звучат очень достойно "в среднем отклонение 0.07 на 20кг по Х и У", цитирую - http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... &start=560
"На скорую руку замерил жесткость в целом. Что имеем по жесткости. Вдоль X в среднем положении Y 0.06 на 20кг. В крайнем положении Y 0.07. В направлении Y чуть хуже 0.08 на теже 20кг. Но в целом результатом очень доволен он превзошел ожидания с такими показателями можно получать хорошее качество обработки по дюралю."

Попытаемся привести эти замеры в нашу систему координат. Ход по Z заявлен как 100мм., замер выполненен ниже нижнего крепление шпинделя, т.е. ниже оси отклонений, нагрузка приложена примерно к цанговому патрону. Также Фрезеряга подчеркивал, что принудительно и дополнительно механически заблокированы от проворота ШВП (это неспортивно - мерим же станок в сборе). Рискну предположить, что конец фрезы находится минимум раза в 3 дальше от оси отклонений, чем точка измерения отклонений - дл. фрезы ок. 40мм + дл. шейки с патроном ок. 25, итого уже 65мм до конца фрезы, согласно рисунку Фрезеряги под нижним креплением шпинделя ок. 20мм самого шпинделя, от нижнего рельса У вниз мм. 10, врядли больше. Т.о. для приведения отклонения к концу фрезы получается 65/20, как-то так. Для сохранения нервов округлим в меньшую сторону, скажем, до 3. Нельзя не отметить, что старания уважаемого Фрезеряги по упрочнению станка помножаются на малые величины упругостью кареток. Да хоть из камня портал, упругость кареток отдаст свое в отклонения.

В итоге на конце фрезы получается примерно так -
Х мм/кг 0,0105
Х Н/мкм 0,9698
У мм/кг 0,0105
У Н/мкм 0,9698

Набор собранной механики "народный 400*300*100" продается за 80000руб., прибавим немыслимо дешевые 3000 за 3 шаговых двигателя (мне обходятся дороже) и получим
Цена жесткости 85581 руб. за Н/мкм. Выиграл даже у ТАДАМ-1
Цена скорости 16,6 руб. за 1 мм/мин. - в посте ниже будет ссылка Kiriller на скорость 5000мм/мин, из нее и считаем
Цена обрабатываемой площади 691 тыс. руб. за 1 м.кв.
Цена обрабатываемого объема 6916 тыс. руб. за 1 м.куб.

ой, что теперь будет...
Последний раз редактировалось a321 06 авг 2017, 22:19, всего редактировалось 3 раза.
Аватара пользователя
frezeryga
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 13678
Зарегистрирован: 18 авг 2013, 16:08
Репутация: 5050
Откуда: Жуковский
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение frezeryga »

да ничего небудет. мне непонятно как считать по этой теме и выводить нужную цифру. и да я провожу замер в нижней точки корпуса шпинделя поскольку если мерить на гайке или еще гдето на валу внесет погрешность прожим подшипников,проворот вала,да и просто индикатор туда пихать неудобно. по поводу цены ошиблись собраная механика с моторами и шпинделем выходит примерно 140т
Аватара пользователя
frezeryga
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 13678
Зарегистрирован: 18 авг 2013, 16:08
Репутация: 5050
Откуда: Жуковский
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение frezeryga »

все замеры раскрываю в каждой теме по каждому станку а пересчитывать в какието другие единицы в математике не силен. узилие всегда беру 20кг его можно комфортно создать руками и замерить безменом.
Аватара пользователя
frezeryga
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 13678
Зарегистрирован: 18 авг 2013, 16:08
Репутация: 5050
Откуда: Жуковский
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение frezeryga »

также абсолютно непонятны цифры с ценой жесткости скорости итд. как вы скорость то определили?
Аватара пользователя
Lafayette
Мастер
Сообщения: 3514
Зарегистрирован: 11 фев 2017, 21:25
Репутация: 445
Настоящее имя: Михаил
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение Lafayette »

frezeryga писал(а):все замеры раскрываю в каждой теме по каждому станку а пересчитывать в какието другие единицы в математике не силен. узилие всегда беру 20кг его можно комфортно создать руками и замерить безменом.
Опять балоболишь? Ни одного раскрытого замера геометрии станка после сборки нет :wik: :yawn:
Аватара пользователя
frezeryga
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 13678
Зарегистрирован: 18 авг 2013, 16:08
Репутация: 5050
Откуда: Жуковский
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение frezeryga »

Lafayette, смотри внимательней. самому ненадоело балаболить тут разговор про замеры жесткости.
Аватара пользователя
Lafayette
Мастер
Сообщения: 3514
Зарегистрирован: 11 фев 2017, 21:25
Репутация: 445
Настоящее имя: Михаил
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение Lafayette »

frezeryga писал(а):Lafayette, смотри внимательней. самому ненадоело балаболить тут разговор про замеры жесткости.
Дело в том, что если при сборке что-то потянуло, то будет натяжение в как в каретках, так и в станине. Отсюда сопротивление твоему безмену будет совсем другое.

P.S. Покажи хоть один замер геометрии после сборки, а то может я слепой?
Аватара пользователя
frezeryga
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 13678
Зарегистрирован: 18 авг 2013, 16:08
Репутация: 5050
Откуда: Жуковский
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение frezeryga »

здесь тема про жесткость. про геометрию уже писал как будет замер так покажу.
Аватара пользователя
frezeryga
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 13678
Зарегистрирован: 18 авг 2013, 16:08
Репутация: 5050
Откуда: Жуковский
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение frezeryga »

здесь тема про жесткость. про геометрию уже писал как будет замер так покажу.
Аватара пользователя
Lafayette
Мастер
Сообщения: 3514
Зарегистрирован: 11 фев 2017, 21:25
Репутация: 445
Настоящее имя: Михаил
Контактная информация:

Re: Сводка по замерам жесткости разных станков

Сообщение Lafayette »

frezeryga писал(а):здесь тема про жесткость. про геометрию уже писал как будет замер так покажу.
Так я тут и написал, что повлияет на жёсткость пост 17
Ответить

Вернуться в «Фрезерные станки по дереву и пластикам, гравировальные станки, роутеры»