Problem ze sztywnością w cnc

bmajkut · Post napisał: **bmajkut** » 05 wrz 2013, 13:04

Witam,
oto moja konstrukcja:
https://www.cnc.info.pl/topics60/frezar ... t46762.htm
Niestety złym pomysłem okazała się być odwrócona oś Z. Muszę ją przeprojektować.
Mam mało miejsca, maszyna jest mała i potrzebuję mieć uchwyt o średnicy 20 mm na Proxxona.
Byłbym bardzo wdzięczny za rysunki, zdjęcia lub opisy osi które u Was, bardziej doświadczonych ode mnie znalazły zastosowanie i nie nawalają.
Z góry dziękuję za pomoc,
pozdrawiam

ursus_arctos · Post napisał: **ursus_arctos** » 05 wrz 2013, 14:38

Nie wiem, co to jest "odwrócona" oś Z, bo dla mnie ruchome wałki i łożyska na krzyżaku to jest normalna oś Z.
Problem ze sztywnością wynika raczej z bardzo cienkiej blachy - zarówno na osi Z jak i (przede wszystkim) na bokach bramy. Jestem przekonany, że jak się dobrze ręką dociśnie, to z tej bramy zrobi się równoległobok i góra pojedzie z milimetr względem dołu. Rozwiązanie: kątowniki zamiast płaskich blach. To samo na osi Z.
Do tego proxxon sam się mocno gnie i wymaga dodatkowego uchwytu na górze.

Kolejny element, który może psuć sztywność, to łożyska - łożyska zamknięte mają luz i ciężko coś z tym zrobić. Są łożyska ze szczeliną do regulacji (bez obudowy 13zł/szt na wałek 20) - ale to oczywiście dodatkowy koszt; w skali maszyny będzie pewnie ze 180zł z wysyłką + trzeba dostosować do nich obudowy.

bmajkut · Post napisał: **bmajkut** » 05 wrz 2013, 15:37

Rama sama w sobie jest ok, owszem może się minie o milimetr ale na tym etapie satysfakcjonuje mnie to. Muszę zmienić oś Z, ponieważ przy wierceniu zanim wiertło weszło w materiał to cała oś szła do góry i wszystko było wtedy przesunięte.
Myślę, że efekty były by lepsze gdyby właśnie oś Z to były by wałki nieruchome i po nich jeżdżące łożyska i nakrętka na śrubie. Tylko nie wiem teraz jak to zaprojektować.
Przesyłam grafiki jak aktualnie wygląda frezarka.
Całość:
Obrazek

Na tej grafice na osi Y są tylko prowadnice i śruba.
Mogę natomiast zostawić w osi Y połówkę krzyżaka i do niej przykręcić nową oś Z.
Z połową krzyżaka wygląda to mniej więcej tak:
Obrazek

Ten aluminiowy, kwadratowy element to właśnie ten krzyżak. To jest taka "kanapka" złożona z czterech takich samych elementów aluminiowych. Z dwóch składa obudowę na cztery łożyska lm12uu i pomiędzy nimi są dwie nakrętki z poliamidu TR12x2.
Otwory do których mógłbym przymocować nową oś Z są nagwintowane na M5 i rozstawione na planie kwadratu o boku 25 mm.
Mógłbym też wywalić całkowicie te elementy z aluminium, dokupić osiem łożysk w obudowach, obudowy na nakrętki i przykręcić 4 łożyska w obudowach do kawałka blachy i zrobić coś podobnego do tego:
Obrazek

Podpowiedź?

ursus_arctos · Post napisał: **ursus_arctos** » 05 wrz 2013, 15:53

lm12uu

Czy to znaczy, że zetka jeździ na wałkach 12? Nic dziwnego, że się gnie.... To jest pierwsze, co trzeba zmienić i ŻADEN układ nie pomoże, dopóki konstrukcja jeździ na takich słomkach.
Po drugie - ta brama jest zrobiona bardzo dziwnie. Najlepiej by było te płaskowniki wyciąć i przyspawać we właściwym miejscu - z tyłu.

bmajkut · Post napisał: **bmajkut** » 05 wrz 2013, 16:20

Z tymi płaskownikami to wiem że trzeba zrobić porządek. Co do wałków się nie zgodzę. Bo w całej konstrukcji to nie wałki się wyginały a cały krzyżak dlatego że był to kiepski pomysł no i maszyna nie jest precyzyjnie wykonana. Wałki 12 mm jak najbardziej dają sobie radę z taką masą jaką ma Proxxon i kilka elementów osi.
Czy takie skręcanie blachy, do węższej krawędzi może się nadać?
Zrobiłbym coś takiego tylko musiałbym zamówić blachę wyciętą i z otworami. Pytanie czy są firmy które by mi w tej krawędzi zrobiły otwór i go nagwintowały.
Obrazek

ursus_arctos · Post napisał: **ursus_arctos** » 05 wrz 2013, 16:22

Obliczenia pod rozwagę:
Wzór na ugięcie belki podpartej swobodnie na obu końcach (w tym przypadku to niezłe przybliżenie) pod wpływem siły przyłożonej prostopadle, na środku:
x = F*l^3 / 48EJ
gdzie F - siła
l - długość
E - moduł Younga
J - geometryczny moment bezwładności przekroju belki, wokół osi FxL (prostopadłej do siły i do kierunku belki)
dla pręta okrągłego J = pi*r^4 / 8 - r jest w czwartej potędze

Wyniki są takie: wałek fi12 o długości 0.5m pod wpływem siły 100N ugnie się o 2.5mm, fi16 - 0.8mm, a fi20 o 0.3mm.

bmajkut · Post napisał: **bmajkut** » 05 wrz 2013, 16:55

U mnie wałki w osi Z mają 150 mm długości, dodatkowo siła o wartości 100N to tak jakby nacisk 10kg na podłoże, niemożliwe jest bym miał takie siły w swojej maszynie. Dodatkowo siła rozkłada się na dwa wałki.
Dokładnie przeanalizowałem działanie mojej maszyny i błędy konstrukcyjne jakie w niej popełniłem i to nie jest wina wałków. Pięć pierwszych prac jakie maszyna wykonała były idealnie później zaczęły się prowadnice rysować od łożysk i pojawiały się luzy. Wszystko jest skutkiem tego elementu krzyżowego który nie jest idealnie zrobiony a zapłaciłem za niego dużo pieniędzy.
Dodatkowo mam elementy spawane, które zdecydowanie lepiej żeby były skręcane bo można wtedy w niektórych miejscach dociągnąć śrubami a w niektórych poluzować. U mnie śrub nie ma, dlatego myślę nad modernizacją osi Z i Y za jednym zamachem.
Nie potrafię tylko wpaść na pomysł jak do osi przedstawionej na obrazku powyżej mógłbym zamontować jakiś uchwyt do Proxxona.
Może wykorzystać wspornik końcowy wałka SK20 ? Montowany jest niestety tylko na dwie śruby, ale może by zdał egzamin?

ursus_arctos · Post napisał: **ursus_arctos** » 05 wrz 2013, 17:04

1. Do wytworzenia siły 100N na śrubie o skoku 4mm wystarczy moment 0.1Nm. Przy skoku 3mm odpowiednio mniej.
2. Siła od wiercenia przekłada się na głównie 4 wałki - osi X i Y. Prowadzenie osi z ma marginalne znaczenie przy wchodzeniu w materiał (za to luzy śruby - tak).
Wałki działają parami, ale są 2 pary - ostatecznie deformacja jest taka, jak dla 1 wałka, bo raz się mnoży, raz się dzieli. No i mówimy tutaj o znacznie dłuższych wałkach, niż 150mm.
Naprawdę, wałki fi12 nie są wystarczające do frezowania czegokolwiek poza styropianem, każdy na tym forum to powie. Wałek fi12 jest ponad 4.5x mniej sztywny od rury fi20 ze ściankami 2mm.
Dowód: (10^4-8^4)/6^4 = 4.5(5)

Post napisał: **251mz** » 05 wrz 2013, 17:05

Zwróć uwagę też ,że kolega podał Ci siłę nacisku na wałek.... a nie na frez...
Jeśli materiał naciska na frez który jest jakby dźwignią na tych wałkach , więc i siła jest dużo większa....

bmajkut · Post napisał: **bmajkut** » 05 wrz 2013, 18:03

Okej, rozumiem o co Wam chodzi, ale proszę by nie była to dyskusja na temat wałków i ugięć, bo nawet jeśli bym chciał to nie mam fizycznej możliwości wstawienia wałków grubszych niż 12 mm. Maszyna jest na prawdę mała i nie ma na to miejsca.

Problem ze sztywnością w cnc