Фрезерный 3-осевой по дереву/пенам 2400*1600*400

[evgenkravtsov]

Здравствуйте форумчане! Вот и я, наконец, спустя годы поглощения информации с формуа, собрался строить станок. С октября планирую активно стартовать в этом направлении, и заниматься _только_ этим. Планы наполеоновские- как минимум к НГ собрать механику, к февралю-электрику.
Описание станка, основные характеристики:
И так что буду строить:

3х осевой портальник
Рабочее поле:
расчётно 2400*1600*400
Обрабатываемые материалы:
60% загрузки-мебельный раскрой листовых древесных материалов, 40%-обработка различных вспененных полимеров.
Чертежи, фото, видео станка:
общее представление:

вид спереди

сбоку

раму планирую из проф трубы 100*100*6, раскосы-80*50*5

основание

Постараюсь максимально обойтись без сварки, на болтах да штифтах (крепёжных уголков в проекте пока нет)

Конструкцию балки портала пока не выкладываю, т.к. готовлю "лабораторные" тесты предполагаемых к использованию материалов, и от того буду плясать как её(балку), собссно делать.

Стойки портала планирую делать так:
варю каркас из проф трубы 80*80*5

далее по кругу привариваю пластину-ребро 4мм

далее навариваю 10мм пластины под сопрягаемые поверхности

Затем это дело всё едет на термичку, затем в пескоструй, порошковую окраску, и к моим друзьям на фрезеровку на взрослый ОЦ. Обещались перпендикулярность/плоскостность в 3-5 микрон вывести. Ну,если в 5 соток попадут,я сочту за счастье, всё-равно проверить нечем

Каретку У представляю себе так:

Пластина 20мм алюминьки, с ребрами жескости. Пока запроектировал ШВП1605, если не уговорят меня на иное. думается,что по специфике обрабатываемых материалов должно хватить, даже не смотря на столь большой вылет по Z

вот так планирую крепить гайку к Z:

ну и собссно сама Z:

Пластина Z так же дюраль, 28мм, с ребрами жёсткости 20*50мм
В принципе, статический анализ в солиде показывает неплохую жёсткость сей конструкции.
Шпиндель 100мм, планирую брать на 3кВт*380В
все рельсы 20 размера
Примеры изделий (фото):
ох это ещё не скоро
Вопросы:
Вопросов,на самом деле масса!
Прежде всего совсем не могу определиться с приводом по ХУ (потому его и нет пока в проекте, как и всех проводов/кабель-каналов итд итп).
Долго думал про ШВП и вращающиеся гайки, но потом разумность взяла своё,и выбор пал на рейки.
1)Тут первая дилемма-косозуб или прямозуб? Гнаться ли за точностью реек? т.к. цена "точных" косозубых передач YYC (заявлено 0,06 на 1000мм хода) у тех же пуриков в среднем в 4-5 раз выше "реек обыкновенных". Модуль думаю 1,5. может неправ?
2) Сервы. очень хочется сразу строить на сервах по ХУ, НО совершенно мне на данный момент непонятно какой мощности и какого номинального момента на такой станок сервы нужны. И какая к ним редукция...и нужна ли редукция вообще? в общем,тут совсем нет понимания. А понимать бы уже пора, т.к. надо готовить чертежи и модели для фрезеровки...
3) Очень хочется попасть в точность/повторяемость по всему полю хотяб в 0,25. ну вот просто,чтоб было. потому вопросы к приводу ещё больше не дают покоя.
4)Обработка посадочных плоскостей под рельс/рейку по ХУ. в целом,поиском пока не занимался, т.к. попа подсказывает мне,что в СПб и Л.О. я смогу найти тех,кто в состоянии отфрезеровать/отшлифовать 3х-метровые трубы основания по Х и 1,8м по У (да ещё и с двух сторон).
по Х посадочные должны бы выглядеть так:

Ну, и в целом рад буду наводкам на "правильные" места по столь габаритной мех обработке от форумчан-"соседей".
4)электроника. пока для меня совсем тёмный лес, но думаю разобраться за время постройки/отладки механики.
Что пробовал: много думать и читать
Что плучилось: собрать огромную кашу из информации в голове
Что не получилось: превратить кашу в хорошо продуманный и рациональный проект.
Ориентировочный бюджет: ровно столько,сколько нужно будет, что бы по уму. Но всё своё,кровно заработанное, потому исключительно оптимальное расходование средств.

**Думаю все заметили "раскосы" на портале, от стоек к балке. мысль такая: раскосы съёмные, реально область обработки с высотой по Z 400мм мне нужна 600*2200. это более менее постоянно.
так вот понадобится больше-откручиваю эти раскосы, и получаю полное поле с Z400. на таком вылете- _только_ пенопласты и прочее рядом по тяжести обработки.
а так,с раскосами полное поле получается с высотой обработки 100мм, чего более чем за глаза для мебельного раскроя фанеры и мдф.

***Прошу, поругайте проект и идеи, ткните носом в глупые и не оптимальные решения, но не нужно комментировать поле по Z. Я прекрасно понимаю,каким выигрышем в жёсткости светит уменьшение хода, к примеру, до 200мм, но прямо вот нужно 400. ну,вообще 370, но нужен и запас чуть чуть)))
на металлы не замахиваюсь, ну, максимум раскрой алюмокомпозита, ну так там высокая точность обработки и не требуется.

[Umnik]

Зачем, если не секрет, прям вот нужно 400 мм под порталом?
Что раскраивать то собрались такой толщины?
Я бы увеличивал толщины пластин z и переходной пластины, если дюралевые - то мм до 35 минимум, и то на таких длинах если ребрами мм 80 не усилить, гнуться будут.
В противном случае нет смысла делать жёсткий портал и раму - итоговую жесткость системы все равно самое слабое звено определяет.

[evgenkravtsov]

ну собственно условный пенопласт и собрались, для остальных задач такой просвет конечно излишен. По конкретным изделиям пока не расскажу- покажу в том случае, если таки все получится. ЧПУ там далеко не единственных тех процесс, но основной значительно ускоряющий время.

По зетке- при приложении 1000Н на гайку шпинделя солид показывает результирующее смещение нижней кромки плиты Z в пределах 4-7 соток, собственно этот тот результат, после которого стало бессмысленно увеличивать сечение ребер. (в командировку уехал,эпюру показать ближайшие два дня нет возможности)
И, кстати, если опять же верить солиду-то самое слабое звено не сама плита, а кронштейны шпинделя, в них больше всего напряжений (ну сам шпиндель в расчет брать сложно по понятным причинам)

Я не против и из 40ой плиты все отфрезеровать, на бюджете это не сильно скажется, на поиске заготовок-возможно и добавит геморроя, а вот на весе-отразится значительно. А лишний вес это потеря скорости, повышение энергозатрат, и,главное, моментов инерции.
Потому вопрос-какое результирующее смещение плиты оси Z при приложении какой нагрузки на шпиндель можно считать достаточным для раскроя деревяшек в нижнем положении? (в верхнем, напомню, пилим _только_ пенопласт, там нагрузок считай нет, по сравнению со стопкой фанеры).

Просто в каждой теме тут все твердят жесткость,жесткость...и в целом правильно, НО... "Скока вешать в граммах?"-конкретных цифр как то не видать. Ну, или плохо смотрел))

[Umnik]

Есть мнение, что обычному юзеру солида практически невозможно сделать симуляцию, которая достаточно объективно отражала поведение конструкции на практике.
Можно лишь сравнить два простых элемента, например две трубы с одинаковым сечением но разной толщиной стенки.
Здесь, на форуме, с лёгкой руки Фрезерюги, бытует способ проверки жёсткости приложением нагрузки к гайке шпинделя посредством безмерна силой около 200 Н (20 кг).
При этом, есть практические данные, говорящие о том, что если величина отклонения при этом около (до) 5 соток, то например люминь не очень большими фрезами пилюкать можно...
Чисто субъективно, мне не верится в деформацию в 7 соток при 100 кг в вашем случае.
С другой стороны, если полить только пенопласт, то сойдёт и так.

[evgenkravtsov]

Есть мнение, что обычному юзеру солида практически невозможно сделать симуляцию, которая достаточно объективно отражала поведение конструкции на практике.

Полностью согласен с этим мнением, но сравнить тенденцию, все-таки, можно, и поиметь хоть приблизительное представление.

При этом, есть практические данные, говорящие о том, что если величина отклонения при этом около (до) 5 соток, то например люминь не очень большими фрезами пилюкать можно...

Ну собственно алюминьку пилить я и не собираюсь, если соберусь-построю А43 по проекту Макса, и буду чтонить себе выпиливать в чисто хоббийных целях.
а в целом такой метод измерения показывает жесткость всей конструкции, и зетки, и люфты в рельсах, и жесткость балки. А мы то сейчас лишь шпиндельную плиту обсуждаем. Может и надо усилить, главное не перебдеть))

Чисто субъективно, мне не верится в деформацию в 7 соток при 100 кг в вашем случае.

ну вернусь к домашнему компу-обящательно покажу эпюры смещений и напряжений, так то я "за что купил-за то продал"


Какие рейки все-таки брать? подскажите, люди добрые)))

[evgenkravtsov]

Вот наконец добрался до компа,и вот они эпюры из солида (держим за пазы под каретки):
давим 200Н в пазы под нижний кронштейн шпинделя

туда же, 1000Н

и 1000Н в гайку шпинделя (если предположить,что шпиндель это цельная болванка из сталюки, что в корне неверно,конечно)

Всё это безусловно актуально для нижнего положения шпиндельной плиты, но именно там и нужно обеспечить достаточную жёсткость для шустрого раскроя фанеры/мдф

[hmnijp]

делал аналогичный расчет, портал две трубы 100х100x8, ширина между ногами чуть больше метра. высота z-300. Так вот слабое место было не изгиб самой оси, а кручение всего портала, там искривления на целый порядок больше чем прогиб этой консоли. а в итоге вышло, что на длинном вылете ещё больше сказывается люфт кареток, они понятное дело без преднатяга. Изгиб этой оси меньшее что вас затронет. К тому же расчет не верный. Поставьте опоры плавающие, чтобы была возможность им крутиться и сдвигаться. И увидите реальный изгиб её. а сейчас у вас она на верхние 2/3 имеет почти бесконечную жесткость.

[hmnijp]

в соседнюю тему зайдите, где человек мелкую раму (поле кубик 150) из более толстой трубы считает, так у него при меньших нагрузках изгибы на порядок больше

[evgenkravtsov]

делал аналогичный расчет, портал две трубы 100х100x8, ширина между ногами чуть больше метра. высота z-300. Так вот слабое место было не изгиб самой оси, а кручение всего портала, там искривления на целый порядок больше чем прогиб этой консоли. а в итоге вышло, что на длинном вылете ещё больше сказывается люфт кареток, они понятное дело без преднатяга. Изгиб этой оси меньшее что вас затронет. К тому же расчет не верный. Поставьте опоры плавающие, чтобы была возможность им крутиться и сдвигаться. И увидите реальный изгиб её. а сейчас у вас она на верхние 2/3 имеет почти бесконечную жесткость.

Про портал понятно, речь до этого не про него шла, а именно про жёсткость шпиндельной плиты, которую предложили сделать с рёбрами мм так 80, да саму плиту 35.
На что я и возразил,что в данном контексте это бессмысленная трата ресурсов.

Опять же,если рассматривать жёсткость именно шпиндельной плиты, то расчёт таки верный,т.к. люфт кареток-это люфт кареток, и усиление сечения плиты Z тут ну никак не поможет.
А рёбра жёсткости, притянутые,на анаэробном фиксаторе, да и ещё возможно проштифтованные-дадут таки реально "условно-бесконечную" жёсткость на плече между каретками

А портал то,если пойдёт всё по плану и предварительным расчётам,удастся сделать весьма жёстким (сечение портала в проекте на данный момент 300*150) Ну, или удастся сесть голой попой в большую-прибольшую лужу,потратив чёртову кучу денег, поэтому-пока ведём эксперименты))

Про каретки на Z подумывал взять как минимум удлинённые, но честно говоря оправдано ли это по деревяшкам и пенопласту? Их то и в наличии толком нигде нет...
Вон,на форуме куча примеров готовых станков вообще из пластилинового ад31,и ничего,народ работает, не жалуется.
Не,это не повод делать тяп-ляп,когда есть возможность сделать по-уму, но и вбухивать 10ки килограмм материала в мероприятия, которые не принесут практического выхлопа-тоже лишнее, так мне думается.

[hmnijp]

Плита у самого как раз такого формата, 32+80 ребра. В ней на практике особо нет сомнений по жесткости. каретки да, неплохо бы разносить больше и длинные ставить (у меня по попыткам измерений, кажется на них больше всего играет, после люфтов швп конечно же)
А вот по расчетам не соглашусь, именно для расчета прогиба её, закрепление неправильное - каретки нельзя принимать за абсолютно жесткий узел. как минимум одна пара из них должна быть плавающей опорой. у вас по факту сейчас прикручена намертво к плоскости занимающей 2/3 площади этой плиты, в реальности же при давлении снизу - она бананом будет вся гнуться скручивая и каретки и рельсы. нарисуйте упрощенно кубики на их местах, и поставьте опоры на них, верхние мертвые, нижние подвижные( между собой по рельсам они свободно двигаться могут в реальности, и этого люфта как раз хватит на тот теоретический изгиб плиты) - расчет будет совсем иной
Но в общем всё в итоге будет упираться в сам портал и хлипкие ноги)