Frezarka Aluminiowo-stalowa skręcano-spawana

Witam,
Poniżej przedstawiam prawie ukończony projekt aluminiowo- stalowej frezarki o polu roboczym 500x600x190mm. Zastosowałem profile aluminiowe o przekrojach 90x180 (profile boczne oraz belka bramy), 90x90 (profile pod prowadnice liniowe osi Y) oraz 60x60 (profil pod śrubę napędową osi Y). Blachy czołowe wykonane ze stali węglowej S235JR o grubości 20mm. Boki bramy również z blachy S235JR 20mm dodatkowo ożebrowane spawanym płaskownikiem 6x30. Boki bramy po spawaniu będą odprężone i splanowane. Blachy wózka bramy, suwaka aluminiowe PA6 lub 5083. I tutaj mam pewne wątpliwości ponieważ gat 5083 jestem w stanie zamówić w formie płyt frezowanych z bardzo dobrą tolerancją grubości i płaskości, jednak ma małą twardość i dość niską granicę plastyczności. Obawiam się o wytrzymałość gwintów w nim wykonanych. PA6 mechanicznie jest o wiele lepsze, jednak dostępne jedynie w formie walcowanej, gdzie tolerancje już nie te...
Na wszystkich osiach zastosowano prowadnice liniowe w wymiarze 20mm i po 4 wózki jezdne na każdą z osi. Elementy te zamówiłem w Chinach, póki co czekam na przesyłkę. Zobaczymy jak będzie wyglądała sytuacja z ich jakością. Napęd przenoszony będzie za pośrednictwem śrub kulowych (również chińskie) 2005 dla osi X i Y i 1605 dla osi Z. Łożyskowania śrub na blokach łożyskowych BK i BF o wymiarach 15mm dla śrub 2005 i 12mm dla 1605. Jako silniki planuję zastosowanie chińskich serwokrokowców o momencie trzymającym 8Nm. Póki co zamówiłem jedną sztukę na testy. Moment z silników na śruby przenoszony będzie bezpośrednio za pomocą sprzęgieł kłowych. Jako, że zależy mi na autonomiczności maszyny i braku konieczności stosowania do jej sterowania komputera PC, jako sterowanie trochę nietypowo zastosowany będzie 4 osiowy (w przyszłości planuję wykonanie obrotnika jako 4 osi) sterownik CNC DDCSV1.1. W kwestii wrzeciona nie podjąłem jeszcze decyzji jednak najprawdopodobniej będzie to "mokry Chińczyk" 2,2kW. Póki co w projekcie nie ma jeszcze wyłączników krańcowych, jednak z pewnością będą one zastosowane. Zastanawiam się jedynie czy pójść w kierunku wyłączników krańcowych mechanicznych czy indukcyjnych.

Od maszyny oczekuję w miarę sprawnej obróbki aluminium i twardego drewna. Mam obawy ze względu na to, że konstrukcja jest skręcana jednak jest to podyktowane koniecznością (sporadyczną) przemieszczenia maszyny bez użycia wózków widłowych, suwnic itp. Z obliczeń w obecnej wersji waga maszyny oscyluje w okolicach 230kg.

Bardzo proszę o opinie i rady. Jest to moja pierwsza maszyna (nie pierwszy projekt) więc wszelkie uwagi mile widziane. Realizacja właściwie już się rozpoczęła, profile czekają na obróbkę, większość podzespołów płynie z Chin i liczę, że jeżeli wszystko pójdzie po mojej myśli maszyna zostanie uruchomiona jeszcze tego lata.

Projekt łady, widać że poświeciłeś trochę czasu. Ale kilka rzeczy ja bym poprawił. Na pewno do zmiany jest oś Z. Prowadnice i śrubę daj na płytę na której masz zamontowane wrzeciono. Odwrócić można również oś Y, czyli prowadnice i śruba przykręcone do stołu, a wózki do ramy. Dzięki temu zaoszczędziłbyś sporo profili. Co do X to zdecydowanie łatwiej będzie Ci ustawić geometrie jak dasz prowadnice na przedniej ścianie profilu, a nie od góry i dołu. Sztywność na pewno też się poprawi.

Jeżeli planujesz obrabiasz ALU to koniecznie pomyśl o osłonach dookoła i wannie pod maszynką do zbierania chłodziwa.

Nie wiem czemu zamawiałeś to w chinach skoro wszystkie te zestawy są dostępne na aliexpres z wysyłką z Niemiec. W poniedziałek kupiłem a w piątek miałem paczki w domu. Jeśli to do drewna i alu to przy tych silnikach powinieneś zastosować śruby o skoku 10mm. Do wrzeciona ożesz troszkę dorzucić grosza i zakupić już 3kw.

Steff.k, bardzo dziękuję za propozycje. Zastanawiałem się trochę nad tym co zaproponowałeś i faktycznie pewne rzeczy mi umknęły. Przeniesienie szyn na płytę wrzeciona poprawi sztywność przy pracy z wyższymi Z-tami jednak zmiana warta wykonania i na pewno będę to przeprojektowywał. Co do osi X to zastosowane rozwiązanie dałem z powodu dość prozaicznego, a mianowicie różnych wysokości zespołu śruby i wózków jezdnych. Po przeniesieniu prowadnic na płaszczyznę przednią, jeżeli przeniosę również śrubę, konieczne będzie dość wysokie podbudowanie szyn lub wózków aby bloki łożyskujące i śruba mogła się tam zmieścić. Ale faktycznie po przeanalizowaniu w obecnym wykonaniu cała siła przenoszona w osi Z obciążałaby połączenie skręcane blach pod kątem 90 °, a to o jego wytrzymałość najbardziej się obawiałem. Będę przeprojektowywał. Oś Y zostanie jak była. Rozwiązanie które zaproponowałeś pozwoliłoby na zaoszczędzenie profili jednak nie jest to dla mnie najistotniejsze (profile już kupione). Po zaproponowanej zamianie bałbym się o opadanie stołu przy większych detalach. Pozostaje jedna rzecz, przeniesienie śruby w osi Z. Patrzę, patrzę i nie widzę zalet takiego rozwiązania. W takim przypadku oś musiałaby cały czas przenosić, oprócz wagi wrzeciona (co jest oczywiste) wagę silnika, sprzęgła bloków łożyskujących i śruby, które w tym przypadku mogą dojść do około 20kg. Do tego samo aluminium, śruby, wrzeciono i robi się 35-40 kg. Przy dynamicznych ruchach bezwładność mogła by trochę namieszać... Mógłbyś podać zalety takiego rozwiązania?
Osłony i wanna przy takiej konstrukcji będą bardzo proste do zainstalowania, ale tym zajmę się na samym końcu.

lukasixthm
Zamawiałem tam gdzie było mi wygodnie i ekonomicznie opłacalnie. Możesz wyjaśnić dlaczego powinienem zastosować śruby o większym skoku? Z wykresów wychodzi mi, że spadek momentu silnika do 3Nm powinien wystąpić przy obrotach około 500RPM, i 1,5Nm przy 1000RPM, co przy skoku 5mm daje nam odpowiednio 2,5m/min i 5m/min. Frezy węglikowe do aluminium mają prędkości skrawania na poziomie 250m/min co nawet przy małych średnicach (2,5mm) daje posuwy około 1700mm/min. Po co więc te prędkości podwajać i ryzykować utratę kroków i problemy z obróbką?