Frezarka z ruchomą bramą

Witam.

Zarejestrowałem się na Waszym forum bo chcę zbudować swoją frezarkę. Będzie to moja pierwsza maszyna numeryczna własnej konstrukcji mimo, że zajmuję się ich serwisem zawodowo od prawie 10 lat.

W założeniu ma ona sobie poradzić z drewnem, aluminium ale również ze stalą.

Wykonałem szkic poglądowy w programie do projektowania płytek drukowanych, można go obejrzeć pod postem. Tak mniej więcej będzie miała wyglądać moja frezarka. Brama ruchoma, podstawa żeliwna o wymiarach 1090x670x160 (akurat taką posiadam). Do niej po bokach prowadnice o długości 1600 (takie posiadam, i tak, będą wystawać poza podstawę, ale będą przykręcone do wsporników mających pełnić rolę przedłużenia tego stołu, a które nie są jeszcze narysowane, bo prawdę mówiąc nie mam na nich jakiejś konkretnej koncepcji). Po tych prowadnicach będą jeździć po dwa wózki na stronę. Oś Y (poprzeczna) wsparta na dwóch kolumnach z kilku profili zespawanych tak jak widać, w środku trzy zespawane razem, po ich bokach jeszcze po jednym profilu. Całość przyspawana do dwóch blach 20mm, na których będzie to skręcane z belką u góry i łącznikiem na dole. Profile pierwotnie myślałem dać o przekroju 30x50x4, ale coś czuję że może to nie być dostatecznie sztywne. Myślałem również o usztywnieniu belki zastrzałami, ale nie planowałem jeszcze jakie i gdzie wstawić. belka złożona z czterech/pięciu ceowników 100x50x5 zespawanych z dwoma blachami 20mm po obu stronach. Te blachy będą skręcone z blachami 20mm wsporników. Do dwóch splanowanych ceowników przykręcone będą prowadnice o długości 1000, na których będą poruszać się również po dwa wózki na szynę, na nich blacha 30mm, do której będzie przytwierdzony silnik, nakrętka i wózki osi Z (pionowej). Napęd przenoszony będzie przez śruby kulowe o skoku 5mm i przekładnię pasową dzielącą 1:2.

Pytania, jakie mi się nasuwają (idąc po kolei)

1. Z czego i jak wykonać wsporniki prowadnic osi X, żeby było to w miarę sztywne - na przedłużenie będzie wyjeżdżał ewentualnie tylko jeden wózek. Oczywiście tylko w wyjątkowych sytuacjach, normalnie pole robocze będzie się mieściło w takim obszarze, żeby oba wózki jeździły po części prowadnic przykręconej do żeliwnego stołu)
2. Czy pięć profili 30x50x4 (50mm równolegle do osi Y, 30mm równolegle do osi X), z czego trzy środkowe zespawane razem będą odpowiednio sztywne (jeśli nie to co proponujecie dać na te kolumny) - wysokość frezowania w osi Z min. 500-600mm
3. Zastrzały - dobry pomysł? Gdzie warto je zastosować?\
4. Czy falownik do zasilania mokrego chińczyka (takie wrzeciono planuję docelowo) to jakiś specjalny falownik czy można go zastąpić normalnym falownikiem do silnika asynchronicznego o odpowiednich parametrach (napięcie zasilania, prąd wyjściowy)? Jeśli to nie jest możliwe to proszę napisać czym się różni taki falownik od zwykłego - będę wdzięczny.
5. Szacunkowo jaki moment powinny mieć silniki krokowe, które miałyby napędzać tą maszynkę tak, żeby dała radę frezować stal? Wiem, że zależy to od tego, jaką prędkość frezowania chcemy uzyskać. Nie zależy mi na frezowaniu "w locie", ale również żeby nie trzeba było czekać cały dzień na jeden detal.
6. Możecie polecić program do projektowania 3D, jakiś nieskopmlikowany w obsłudze? Ten do płytek jest wygodny bo operuje na milimetrach/centymetrach ale trochę długo schodzi rysowanie każdej kreski z osobna.

Z góry przepraszam za niektóre głupie pytania lub pytania o rzeczy oczywiste, tak to bywa jak się człowiek uczy czegoś nowego.

Pozdrawiam. Robert.


Szkic 2 Szkic 1

Hej.
1 - rozstawiłbym wózki dalej od siebie - będzie to miało luz przy takiej wysokości bramy i kilka razy mniejszym rozstawie wózków.
Zamiast tych dwóch profili może płaska płyta jakaś na boki? Zawsze sztywniejsze i waży.
2 - nie wiem, ale spawanie czegokolwiek daje ryzyko, że się odpręży od wibracji/czasu i zwichruje maszynę, zwłaszcza przy tak wysokiej belce
3 - bardzo dobry. Koledzy tu podpowiedzieli zastrzały i w mojej stałej bramie duużo dały, gdzieś jest temat z filmikami jak szarpałem za bramę przed zastrzałami i po.
4 - zwykły da radę.
5 - bardziej bym się martwił czy w ogóle się da a nie jak szybko... widzę po swojej zabawce mało sztywnej, że wpada wszystko w wibracje i tyle z frezowania... znaczy da się coś, ale powoli, tępiąc frezy a powierzchnia i tak daleka od ideału... żeby frez frezował a nie ślizgał się musi zbierać pewną warstwę, co u mnie powoduje obciążenie na tyle duże że gnie bramę/zetkę, wpada w rezonans i mamy wnerw a nie frezowanie Jak nie ma wyjścia frezowałe jakieś otwory w blachach 10 itp, ale praca była daleka od przyjemnej. Bez porównania do np. aluminium, alu idzie jakoś.
6 - freecad itp? Lub na całość i się jakiegoś solida uczyć...

Strasznie wysoka ta brama. Rozstaw łożysk osi Y przy takiej wysokości zdecydowanie za mały. Poza tym będzie to się wyginało i drgało przy ciężkiej obróbce. W drewnie pewnie da radę.
Falownik oczywiście może być "normalny".
Co do silników to z za zachodniej granicy można poprzez ebay ściągnąć caly zestaw za ok 1500 PLN. Cały zestaw czyli silniki, sterowniki, zasilacze, płyta. Na 3 osie. Silniki 6NM z tego co pamiętam przy tej kwocie. Myślę, że takie coś zupełnie wystarczy.
Zastrzały to gdzie się da gdzie coś się może wyginać. Czyli na pewno brama.
Co do programu to FreeCAD jakoś daje radę ale pewnie płatne są lepsze. Ja od niedawna używam właśnie FreeCAD-a i do tworzenia elementów 3D jest jak najbardziej OK ale już złożenia to są bardzo podstawowe.

Witam.

Dziękuję za odzew. Skoro jest zainteresowanie to jedziemy dalej z tematem:

To co widzieliście na szkicach to jeszcze nawet nie jest projekt, to tylko początkowe szkice właśnie. Wszystko po to, żeby z Waszą pomocą wypracować jak najlepszą koncepcję do realizacji.

Takayukii, płaska płyta? Możesz nieco przybliżyć o co chodzi bo nie rozumiem.

Naprężenia po spawaniu to nie problem, mam dostęp do pieców hartowniczych, zawsze po spawaniu można całość odpuścić.
Wysoka belka jest dlatego, że taka mi się narysowała - jej wysokość nie jest jeszcze na tym etapie ściśle określona, powinna być na tyle wysoka, żeby uzyskać wysokość frezowania 500 mm.
Zastrzały - może ogólnie zamiast tworzyć w maszynie kąty proste zmienię schemat myślenia na "trójkątno-trapezowy" czyli pomyśleć ramę w taki sposób, żeby sama się klinowałą po części? Zamiast zwiększać w nieskończoność masę belki może warto zastąpić ciężkie elementy czymś podobnym do kratownicy? Oczywiście z zastrzałów nie zrezygnuję, ale może chociaż trochę ograniczę ich liczbę ( a także liczbę miejsc gdzie będą potrzebne).
Pod postem można zobaczyć o co dokładnie mi chodzi.

Rozstaw wózków zwiększę, pytanie tylko o ile? Jeden wózek ma długość 178mm, myślałem żeby rozstawić je tak, żeby przerwa między nimi miała długość jednego wózka - 180mm. Wtedy między zewnętrznymi krawędziami wózka będzie prawie 540mm, co brzmi już chyba bardziej sensownie. Jest to w sumie maksymalny rozstaw a jaki mogę sobie pozwolić jeśli chcę z posiadanych prowadnic uzyskać 1000 mm posuwu bramy.

Maszyna już z zamysłu ma być także do obróbki stali, więc projekt trzeba modyfikować dotąd, aż uznamy że się do tego nada?

Falownik się nada - to miło, bo mam akurat jeden, co prawda trochę na wyrost ale lepszy taki niż żaden, a zawsze koszt falownika odpadnie.

Tak w temacie wrzeciona jeszcze - jak wygląda sterowanie obrotami wrzeciona w takich maszynach? Czy jest możliwość regulacji obrotów prosto z programu? Czy raczej ustawia się jedną prędkość ręcznie jakimś przełącznikiem i każdą następną zmianę prędkości również wprowadza się ręcznie?

FreeCad już zainstalowany, powoli będę się go uczył.

Pozdrawiam. Robert.

Szkic 3

Jeśli program to Fusion360, jest tez za free (czytaj licencje) ma też CAM co stawia go na czele cad'owskich "darmowych" może do SolidWorksa mu brakuje ale i tak jest spoko i do ogarnięcia

Robert_K pisze:Witam.
Takayukii, płaska płyta? Możesz nieco przybliżyć o co chodzi bo nie rozumiem.

Tak w temacie wrzeciona jeszcze - jak wygląda sterowanie obrotami wrzeciona w takich maszynach? Czy jest możliwość regulacji obrotów prosto z programu? Czy raczej ustawia się jedną prędkość ręcznie jakimś przełącznikiem i każdą następną zmianę prędkości również wprowadza się ręcznie?

FreeCad już zainstalowany, powoli będę się go uczył.

Pozdrawiam. Robert.

Szkic 3

Płyta, w sensie zamiast profili płyta/blacha np. 30mm, w tym wycinasz otwory montażowe i robi płyta za boki bramy. Tak będę robić u siebie, właśnie ze względu na brak sztywności... tylko klasycznie nie ma kiedy się zabrać.

Wózki za bardzo nie wiem - ja mam konstrukcję ze stałą bramą. Gdzieś tu na forum mi się obiło o oczy, że rozstaw wózków powinien być równy odległości między prowadnicami, żeby wózki tworzyły +- kwadrat... musiałbyś poczytać stare tematy z konstrukcjami, omawiali tu koledzy kilka razy temat.

Wrzeciono, jeśli sterownik ma taką opcję [wszystkie lepsze mają] jest sterowane napięciem 0-10V z programu, w sensie 0-10V dostaje falownik, bez problemów się da.

Teraz rozumiem. Płyty będziesz dawał aluminiowe czy stalowe?
Rozstaw wózków jest taki, że pomiędzy nimi zmieściłby się jeszcze jeden. Jest sens go tam pakować? Chodzi o to żeby o jednej prowadnicy jeździły trzy a nie dwa wózki.

Jak prawidłowo powinna być zamocowana śruba pociągowa? Od strony napędu po kolei łożysko oporowe luźną szalą do koła pasowego, potem toczne i kolejne oporowe luźną szalą do sruby a na drugim końcu śruby łożysko toczne i łożysko oporowe luźną szalą na zewnatrz. Tak to ma wyglądać? Czy na tym drugim końcu wystarczy dać jedynie toczne, żeby śruba nie uciekała na boki?

Ciężko jest znaleźć jakaś konkretną informację, jeśli się nie wie w jakich tematach szukać, bo zawsze do przekopania jest masa postów. Możesz mi powiedzieć co daje ustawienie wózków w kwadrat?

Co do oprogramowania to kolega polecił mi Invertora i powiem że jest o wiele bardziej intuicyjny niż Freecad (przynajmniej dla mnie), dlatego Freecad poszedł w odstawkę na rzecz tego pierwszego.

Dzięki za wszystkie odpowiedzi.

Pozdrawiam. Robert.

Robert_K pisze:Teraz rozumiem. Płyty będziesz dawał aluminiowe czy stalowe?

Nie było mnie kilka dni, lekko późno odpowiedź, ale...

Płyty alu 20mm. Takie dostałem, jestem w stanie to łatwiej powiercić i obrobić na frezarce niż stalowe.

Bloki... ja kupiłem fabryczne ze śrubami używanymi, przy silniku 2 łożyska skośne dokręcone nakrętką na śrubie, na końcu śruby w bloku podtrzymującym jest pojedyncze łożysko, gdzieś tu czytałem, że ma mieć możliwość 'pływać' na okoliczność wydłużenia się śruby od temperatury.

Witam.

Nic nie pisałem ostatnio, ale to nie znaczy, że nic się nie dzieje. Projekt trochę się uaktualnił z pomocą kilku forumowiczów, głównie dzięki koledze Yarec, za co jemu i innym dziękuję.

Na chwilę obecną chciałbym zasięgnąć Waszej rady w jednej kwestii - kwestii rozmieszczenia wózków od osi Z (pionowej). Mogę je rozstawić na dwa sposoby, które to są przedstawione poniżej. Pytanie jest następujące - który z nich będzie lepszy (chodzi o wózki oznaczone na rysunku kolorem żółtym). Takayukii pisał, żeby wózki ustawić w kwadrat - OK. na dolnym rysunku są one ustawione własnie w kwadrat. Drugi rysunek przedstawia jeszcze jeden pomysł, żeby wózki w pionie rozsunąć maksymalnie od siebie. Wydaje mi się że powinno to pozytywnie wpłynąć na sztywność osi, na pewno w kierunku jazdy bramy. Tyle, że wózki nie są już w kwadrat. Który sposób Waszym zdaniem jest lepszy?

Takayukii - rozumiem. Ja nadal będę się upierał przy profilach, tylko będą nieco grubsze - ścianka 6-8 mm plus zastrzały. Rysunek poglądowy już mam, jak będziesz chciał to wrzucę. Słupki bramy nie są już takie wysokie, prowadnice bramy nie są już przykręcane do bramy - jak pisałem trochę się pozmieniało.

Pozdrawiam. Robert.

Rysunki:

Rozstaw wózków "nie w kwadrat" zawsze wzmacnia jeden kierunek pracy. W Twoim przypadku "nie w kwadrat" nie ma różnicy bo:

1. Masz zachowany rozstaw boczny czyli nie osłabiasz sztywności w czasie obróbki po osi X.

2. Masz zwiększony rozstaw pionowy tylko połowy prowadnic czyli wzmacniasz sztywność w czasie obróbki po osi Y tylko płyty zet, sztywność krzyżaka pozostaje bez zmian.

3. Jedyny minus to dłuższe prowadnice w zetce i wyżej wystająca płyta zet ponad bramę.