4 osiowa frezarka do stali i innych ciężkich prac

Witam,
chciałbym się z Wami wszystkimi podzielić postępami w budowie frezarki 4 osiowej z głównym przeznaczeniem do stali, oraz innych ciężkich prac.
Mam doświadczenie w budowaniu maszyn CNC (m.in. ploter plazmowy 1,5x3m), dlatego też mam zamiar wytłumaczyć jakie rozwiązania przyjąłem przy projektowaniu frezarki.

Pole robocze: 600x600x300 – wysokość jest wyłącznie podyktowana umiejscowieniem osi obrotowej – w innym przypadku mogło by być mniej



Typ ramy: BRAMA STAŁA - chcąc uzyskać jak największą sztywność musimy zapewnić najmniejszy łańcuch kinematyczny układu. Najpopularniejsze układy kinematyczne w naszych obrabiarkach to:
a) 2 pary po 2 połączenia kinematyczne : (Oś Y + Oś A) + (Oś Z + Oś X)
b) (opcjonalna)„samotna oś” + 3 połączenia kinematyczne: (opcjonalna) Oś A + (Oś X,Oś Y,Oś Z)

Jak pewnie łatwo się domyślić a) brama stała, b) brama ruchoma

Proszę mi pokazać konstrukcję w której ruchoma brama jest sztywniejsza od bramy stałej (przy założeniu że użyte zostały te same podzespoły), dlatego też wybór padł na ten typ konstrukcji.

Materiał konstrukcyjny: STAL – wychodzę z założenia „buduj z tego co chcesz obrabiać lub rząd wytrzymałości wyżej” i zawsze mi się to sprawdza dla przykładu:
*aluminium - konstrukcje aluminiowe lub stalowe
*drewno - konstrukcje (dla hobbystów stolarki) drewniane, aluminiowe, stalowe
*stal - konstrukcje stalowe lub żeliwne

Do budowy wykorzystałem profile zamknięte grubościenne o grubości ścianki min 6mm, płaskowniki pod prowadnice 10mm, płyty na wózki to fezowane płyty stalowe min 14mm, ruchomy stół będzie z płyty stalowej 650x650x30.

Rama jest spawana (możliwie jak najmniej punktów spawania), wyżażana, płaskowniki i płyty ustalające były frezowane.

Prowadnice: PROWADNICE SZYNOWE THK 25 + WÓZKI SZEROKIE – wybór padł na prowadnice szynowe z napięciem wstępnym ponieważ mam nie miłe doświadczenia w wałeczkami a dokładniej z łożyskami do tych wałeczków

Śruby: ŚRUBY KULOWE 25 – śruby trapezowe są fajne ponieważ są tanie jednak bardzo ciężko uzyskać na nich „bezluzowość” nie ściskając (lub rozciągając) nakrętek a co się z tym wiąże tworzenia na nich większej siły do pokonania przez napęd. Wybór padł na śruby kulowe firmy THK o średnicy 25mm i skoku X,Y 5mm oraz Z 10mm. Zależało mi na dużej dokładności więc szukałem śrub o najmniejszym skoku przy średnicy odpowiadającej szerokości wózków.



Napęd: SERWA MITSHUBISHI – nie wyobrażam sobie silników krokowych w takiej konstrukcji – krokowce są miłe i przyjemnie do drukarek 3D, ploterów plazmowych ale nie do frezarek gdzie zgubienie kroków może spowodować niemałe zamieszanie (np. wjazd frezu na szybkim posuwie w lico surówki a nie w kieszeń). Wybór padł na serwa firmy mitshubishi MR-J2s-40A (400W) - każda oś ma taki sam servonapęd, jedyną różnicą są osie Z oraz A – one posiadają hamulec.

Przekładnie: PLANETARNE ORAZ FALOWE: Serwa są w stanie osiągnąć do 5000RPM (3000PM znamionowe) i szczerze powiedziawszy jest to za dużo, postanowiłem zwiększyć moment silników zmniejszając ich prędkość (celem były posuwy 3m/min), takim oto sposobem osie zostały wyposażone w następujące bardzo dokładne przekłądnie:
Oś X – Przekładnia planetarna Hd System 1:5, backslash mniej niż 3 arcmin
Oś Y - Przekładnia planetarna Hd System 1:5, backslash mniej niż 3 arcmin
Oś Z - Przekładnia planetarna APEX 1:25, backslash mniej niż 5 arcmin
Os A - Przekładnia falowa HD System 1:100, backslash mniej niż 1 arcmin

Wrzeciono: PRZEROBIONY W POLSCE JAMNIK 3KW + FALOWNIK – prędkości obrotowe tego wrzeciona to 0-6000RPM, wydaje mi się że do stali odpowiednie

Sterowanie: MACH3 + CSMIO IP/M

Troszkę dużo tekstu ale w przyszłości mam zamiar wrzucić więcej zdjęć z budowy projektu,
jeżeli macie jakieś pytania to pytajcie śmiało.

Pozdrawiam

Czesc

Zmien tytul watku, albo zdjecie ramy

"do stali i innych ciężkich prac" jakos slabo widze ta ramke.
Nawet do aluminium cos za delikatna...

q

Dziękuję za odpowiedź,

czy mógłbyś mi uzasadnić dlaczego jest za delikatna?

Przedstawię tok rozumowania jaki mi towarzyszył projektując tą ramę:

Maksymalny frez jaki mogę założyć do wrzeciona to fi20, ap jakies 1-2mmn, więc siły działające przy frezowaniu to jakieś ~200-250kG w stali. W inwentorze i solidzie stworzony został model tej ramy z uwzględnieniem spawów itp, obliczenia MES-a przy kształcie tych profili i ich dlugościach wykazały że belka ugnie się dopiero na 3 albo 4 miejscu po przecinku.

Oczywiście mogę się mylić i właśnie napisałem na tym forum żeby ktoś mnie poprawił.

...przy obciążeniu statycznym. To teraz odrób jeszcze pracę domową z zakresu obciążeń dynamicznych

Dokładnie, przy obciążeniu statycznym i sile przyłożonej punktowo centralnie w środku profilu.

Doskonale wiemy że w praktyce siła jest rozłożona na 4 punkty (4 punkty podparcia - wózki) - więc ugięcie w punkcie jest jeszcze mniejsze.
jaka jest dynamika układu podczas samego frezowania?
Przyjąłem że"obliczone statyczne" ugięcie w punkcie będzie wynosiło tyle samo co rozłożone na 4 dynamiczne. Tutaj popełniłem błąd?

Obciążenie statyczne profilu to tak jakbyś położył na nim duży młotek, a obciążenie dynamiczne to tak jakbyś wziął co prawda mniejszy młotek i nim uderzał kręcąc nadgarstkiem z 6000 razy na minutę Jak się rozkłada dynamika układu mogę się jedynie domyślać i mam nadzieję, że nigdy nie będę musiał tego wyznaczać. Poza tym, musisz wziąć pod uwagę nie tylko sztywność profilu, ale i całej ramy.

Ramka wygląda na delikatną w porównaniu do forumowych frezarek do stali.

Jaka jest jej aktualna waga?

Do podnoszenia Podstawa+ Brama muszę używać dźwigu warsztatowego.
Nie mam dokładnej wagi ale mogę obstawiać że tak mniej więcej: Podstawa >60kg, brama >45

[ Dodano: 2016-06-23, 12:29 ]
A ktoś na forum to wyznaczał?

dragon44 pisze:Obciążenie statyczne profilu to tak jakbyś położył na nim duży młotek, a obciążenie dynamiczne to tak jakbyś wziął co prawda mniejszy młotek i nim uderzał kręcąc nadgarstkiem z 6000 razy na minutę Jak się rozkłada dynamika układu mogę się jedynie domyślać i mam nadzieję, że nigdy nie będę musiał tego wyznaczać. Poza tym, musisz wziąć pod uwagę nie tylko sztywność profilu, ale i całej ramy.

Wrzuć filmik z frezowania stali jak skończysz koniecznie. Też uważam że jak do stali to patyczak straszny. U mnie jak frezuje długim frezem i zacznie drgać to te drgania się przenoszą na całą maszynę, na zetce je czuć pod ręką, na balece trochę też na betonie już nie, tyle że moja oś z może ważyć więcej niż Twoja maszyna (co do obciążeń statycznych to trzpień frezarski MK3 pyknął jak zapałka przy maksymalnym wysuwie Z). Nie żałuj stali na ramę, nie jest aż taka droga.

Pozdrawiam

tjaku pisze:A ktoś na forum to wyznaczał?

Nie