Материал для изготовления станка

[VAT]

Понятно что станок должен быть жестким. Жесткость это модуль упругости. Тут для меня было, к сожалению "открытием", что все стали имеют примерно один и тот же показатель упругости =~2, независимо от того что это такое - гвоздь или пружина. Такая я же ситуация и по алюминию и его сплавам - там ~0,7. Чугун и вовсе странно выглядит сомнительно с упругостью 1,1 - а ведь все почему-то мечтают сделать чугунный станок.Чугун же похоже хорош только тем что льется, что сомнительный плюс для любительского станка.. ну и дешев.
Теоретически получается, что элементы конструкции из алюминиевого сплава толщиной % на 30-40 толще чем стальные будут жестче при любом раскладе, легче, проще в обработке.. Причем любой алюминиевый сплав, хотя там есть еще факторы типа обрабатываемости и стабильности..
Собственно и вопрос - какие марки алюминиевых сплавов подходят под фрезерную обработку, под нарезку резьб, имеют необходимую стабильность и может еще какие необходимые характеристики..

[Vladimir52]

Я нифига не гуру, но из своего опыта скажу. Для построения станка важна не только жесткость, но еще и предел текуческти металла. Все зависит от того, где используется деталь из алюминия. А то подзатянете болт, и алюминий "потечет", т.е. произойдет необратимая деформация, чего со сталью добиться намного сложнее (сильнее придется затягивать болт). Вот у разных типов алюминиевого сплава может быть сильно разный предел текучести и предел прочности. Я бы рекомендовалл брать AW7075 - отлично обрабатывается и один из самых прочных алюсплавов. Но где вы его возьмете?

Ну и еще момент, не всегда "толще" может влезть в конструкцию, или легко обработать. Навскидку, туже плиту под шпиндель на портале, лучше делать тоньше, для уменшения консольности, но из стали, при сохранении той же величины жесткости конструкции. Ну и хомут шпинделя можно будет уже прикручивать с большим усилием к плите.

[Сергей Саныч]

Чугун же похоже хорош только тем что льется

Чугун еще и не "звенит", как сталь, то есть гасит вибрации.

[VAT]

Один спец по музыкальным инструментам поделился формулой музыкального качества дерева..

Акустическая константа. Вот формула K=sqrt(E/p^3), где E - модуль упругости, p - плотность

Сосна
Средняя плотность: 0,495 т/м³
Модуль Упругости: 8.9 ГПа
Расчетное значение акустической константы 8.6

алюминиевый сплав
плотность 2,7т/м3
Упругость 70ГПа
АК=1,9

чугун
плотность 7,8т/м3
Упругость 110ГПа
АК=0,5

Сталь
плотность 7,8т/м3
Упругость 210ГПа
АК=0,66

В общем - сталь недалеко ушла по музыкальности от чугуна. А вот алюминий явно более музыкален..

[lkbyysq]

Тому, кто строит сам свой любительский станок, должно быть параллельно до его музыкальности. Построить бы ровный.

Алюминий имеет модуль Юнга в три раза меньше чем сталь. Это значит, что он прогибается в три раза сильнее под той же нагрузкой. Значит толщина плиты или стенок профиля должна быть в три раза больше, чем стальных. Массы одинаковых по жесткости деталей что из алюминия, что из стали примерно равны.
Зато алюминий легко льется и легко обрабатывается.

[Vladimir52]

В общем - сталь недалеко ушла по музыкальности от чугуна. А вот алюминий явно более музыкален..

По музыкальности ничего не сравнится с шаговыми двигателями. Тут один из участников форума выкладывал видео на youtube, где построив портальный станок, он первым делом сыграл шаговиками рапсодию..

[MX_Master]

Идеальный музыкальный тандем - прямой привод из шаговика Nema34 на тонкостенной профильной трубе.
На микрошаге 1/4 ноты вытягивает зашибись

[VAT]

lkbyysq, в том то и дело что для получения одинаковой жесткости алюминиевая деталь должна быть не в 3 раза толще, а на 1/3..

Vladimir52, согласен - в некоторых местах любительского станка от деталей требуется не только жесткость. И с консольностью хорошее замечание.

[Leonid Vs]

AW7075 - отлично обрабатывается и один из самых прочных алюсплавов. Но где вы его возьмете?

Место в Люберцах, М.О. есть, Томилино. Там 7075Т7351, 7075Т651, 7475Т7351.
Туда на утилизацию свозят 7075 со всей России.
Не встречали?
Но там фотографии выкладывать строго не рекомендовали. Только слухи ходят.

[SVP]

Алюминий имеет модуль Юнга в три раза меньше чем сталь. Это значит, что он прогибается в три раза сильнее под той же нагрузкой. Значит толщина плиты или стенок профиля должна быть в три раза больше, чем стальных.

Разве не в корень квадратный, а то и кубический из 3х ?
Самолеты почему-то не из стали делают , что как-бы намекает, что на единицу массы алюминий дает существенный выигрыш.
А алюминий всего втрое легче стали...

У чугуна, похоже, одно крупное преимущество - цена.
Но в текущих реалиях он как-то подороже алюминия получается...
Я вот думал некоторые элементы лить итп, а потом призадумался... и... похоже придется делать алюминиевые.
Т.к. тупо дешевле выходит, а учитывая ограничения по массе(иногда условия нецеховые) так и вообще...

[Vladimir52]

Самолеты почему-то не из стали делают , что как-бы намекает, что на единицу массы алюминий дает существенный выигрыш.

Опять же, я не гуру самолетостроения, но каркасную часть самолета делают из алюминиевых сплавов только потому, что они по совокупности многих параметров оптимальны. Жесткость и прочность, с противоположным парметром - вес, а еще коррозионная стойкость, подверженность усталости, цена изготовления, и обрабатываемость. Выкинь како-то из параметров (например, цену), и идеальным, наверное стал бы какой-то сорт титана.
И еще надо не забывать, что из алюсплавов в самолетах изготавливают каркасные конструкции, которые имеют объемную жесткость. В самолете (напр. пассажирском) есть довольно много критичных элементов, которые изготавливают столько из стали. А есть менее критичные, например внешний корпус фюзеляжа, его и из полимеров можно делать.

Ну и чтобы не гадать (и не пытаться рассчитаь по формулам сопромата), во сколько раз станок из стали жесче такого же из алюсплава, достаточно нарисовать в том же Солиде основные элементы станка, и "покрутить" его с услилиями, равноценными усилиям резания, и сразу все понятно станет. (Вот как раз щас этим и занимаюсь, т.к. мне из алюпрофиля станок выйдет по материалам раза в три дороже по сравнению с трубами из стали)

[lkbyysq]

Жесткость - способность сопротивляться нагрузкам. Модуль Юнга.
Прочность - способность пусть и гнуться, но не ломаться под нагрузкой и восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки. Сигма.

Открываем сопромат, смотрим формулу прогиба от нагрузки. Видим там модуль Юнга без корней или квадратов.
Смотрим формулу максимально допустимой нагрузки. Видим там сигму.
Делаем выводы.

[VAT]

Если бы зависимость была линейной то прогиб N тонких листов под нагрузкой был бы такой же как один толстый лист. Опять же не было бы смысла в ребрах жесткости.
Другое как то не укладывается в голове - все сплавы алюминия включая сам алюминий имееют схожую жесткость, так же и со сталями.. Почему то чугун выделяется заниженным вдвое модулем Юнга.

[lkbyysq]

Не стоит спорить с господином Гуком.
Не надо ничего выдумывать, надо взглянуть на формулы.

[lkbyysq]

До чугуна.
Я оправдываю его поведение наличием углерода, который не есть металл и по сути стройность кристаллической решетки железа только портит. Глубже лезть не считаю нужным.

Сродни чугуну силумин, что там Юнг говорит? Впрочем силициум-кварц-песок-стекло не углерод, его решетка постройнее будет.

[Dimka]

Алюминий имеет модуль Юнга в три раза меньше чем сталь. Это значит, что он прогибается в три раза сильнее под той же нагрузкой. Значит толщина плиты или стенок профиля должна быть в три раза больше, чем стальных.

Открываем сопромат, смотрим формулу прогиба от нагрузки. Видим там модуль Юнга без корней или квадратов.

Если открывать сопромат дальше, то узнаем, что прогиб обратно пропорционален кубу высоты сечения... Следственно, чтобы увеличить жёсткость на изгиб в 3 раза, не нужен лист толще в 3 раза, а как указал VAT - на 1/3..
Так что

Не надо ничего выдумывать, надо взглянуть на формулы.

[lkbyysq]

Ну-ну.
Прогиб зависит от момента инерции сечения, значение которого вычисляется несколько сложнее, чем куб высоты. В погоне за прочностью и жесткостью в сочетании со снижением стоимости выбираются для конструкций относительно тонкостенные профили вместо чушек. Читайте дальше.

ЗЫ По-любому СПАСИБО за замечание. В отношении листов действительно на одну треть. Зашоренность на профилях глаз застила. Теперь я стальной лист на столешню станка и рассматривать не буду, из дюраля значительно проще сделать.

[lkbyysq]

До чугуна. В какой-то мере я прав. Углерод та еще хрень, стекло же так люминь не портит.
"Модуль упругости чугунов колеблется от 8000 кг/мм2 (серый чугун с крупным пластинчатым графитом) до 17 000 кг/мм2 (высокопрочный чугун с шаровидным графитом) ."

[Dimka]

Дык тогда и для остального

значение вычисляется несколько сложнее

,
а не просто

в три раза больше

По факту, претензия к этой фразе:

Алюминий имеет модуль Юнга в три раза меньше чем сталь. Это значит, что он прогибается в три раза сильнее под той же нагрузкой.

Это не так. Помоделируйте в симуляторах стальную детальку и алюминиевую, но в 3 раза толще и наглядно увидите.

[Dimka]

Теперь я стальной лист на столешню станка и рассматривать не буду, из дюраля значительно проще сделать.

А вот тут уже каждый по доступности смотрит. Сталюка даёт хорошую массу, что станку только на пользу. Резьбы много прочнее. Если станину обрабатывать на серьёзных станках, то такому оборудованию пофигу, что драть - сталь или алюминий .