Amatorska frezarka granitowo-cementowa (dziennik z budowy)

[gonet9]

Czytając ostatnio wątek z powstawania czyjejś konstrukcji pomyślałem że i ja może podzielę się swoją bardzo amatorską frezarką będącą w trakcie powstawania - a nuż komu się przyda (albo oszczędzi zmarnowanej pracy jeżeli nic z tego projektu nie wyjdzie).

Odrobina wstępu:

Parę lat temu zbudowałem swój pierwszy router CNC. Cele budowy były tylko i wyłącznie hobbystyczne i mocno ograniczone budżetowo. Po paru iteracjach osiągnąłem coś co nawet nadawało się do użytku:

Konstrukcja bez problemu radziła sobie oczywiście z drewnem, aluminium zachowawczo dawało radę (chociaż brakowało sztywności), parę razy zdarzyło mi się zmęczyć jakąś stal - ale to już na zasadzie "mam parę frezów, może się uda".

Niezmiennie, dwa problemy dominowały: brak sztywności bramy i uginanie się stołu. Z bramą w łatwy sposób nie mogłem zrobić za wiele, ale stół prosił się o interwencję - zamontowany był na 4 wałkach 20mm podpartych jedynie na końcach.


Ostatecznie plany poprawy tych problemów przerodziły się w przebudowę całej maszyny na układ kolumnowy z wykorzystaniem śrub kulowych z poprzedniej wersji.

Założenia:
- Obszar robocze porównywalne do wcześniejszej wersji
- Sztywność wystarczająca do obróbki aluminium i bardzo zachowawczej ale w miarę przewidywalnej obróbce stali (żeby nie była to już tylko kwestia przypadki i ilości frezów).
- „Sensowna” dokładność geometrii (to produkcja czysto hobbystyczna i nadal budżetowa, więc nie ma tutaj twardych wymagań a jedynie "najlepiej jak się da").


Wstępnie projekt zakładał odlew granitowi-żywiczny - ale okazało się to bardzo drogie i piekielnie skomplikowane. Później na tapecie był pomysł odlewu z cementu CSA co było i prostsze i tańsze - ale nadal pozostaje problem braku możliwości obróbki punktów mocowania prowadnic - nie posiadam dostępu do frezarki, zwłaszcza tych rozmiarów.

Ostatecznie stanęło na bo konstrukcji ze szlifowanych płyt granitowych i odlewu cementowego. Tutaj znowu w dużej mierze rzeczywistość określiła parametry - zwiedziłem parę zakładów kamieniarskich w okolicy (i Castoramę) gdzie w okazyjnej cenie zdobyłem płyty (parapety) granitowe.

Szlifowane płaszczyzny parapetów będą służyć za podstawy pod prowadnice liniowe i śruby i większość masy - jedynie kolumna pionowa będzie w znacznej części odlana z cementu.

Zacząłem od projektu CAD, jeszcze nieukończonego:

Skupiłem się na zgrubnym ukończeniu podstawy (oś Y) i kolumny (oś Z) - gdyby się okazało że mój pomysł na te konstrukcję ma jakąś fundamentalną wadę na dalszym etapie to może dowiem się o tym wcześniej.

Następnie przyszedł czas na chyba najbardziej mozolny etap - czyli wiercenie otwornicami diamentowymi wszystkich otworów (odpowiednio większych, bo dokładność takiego wiercenia jest niewielka) w, najpierw, 3 płytach (dwie stanowiące podstawę, oś Y i jedną na pionową oś Z).

"Przymiarki"

Następnie zająłem się przygotowaniem formy na odlew kolumny wraz z wszystkimi "zaślepkami" na otwory pod śruby mocujące prowadnice, silnik, śrubę i skręcające płytę granitową z odlewem (które zamierzam potem wyciągnąć).

Wstępnie do odlewu zamierzałem wykorzystać cement CSA (RapidSet Cement All), ale ostatecznie trochę ze względu na koszta a trochę ze względu na dostępność postanowiłem spróbować z Sika Grout 4R.

I to na ten moment tyle. Pozdrawiam!

[Staszek_Staszek]

Jeżeli ta zaprawa nie jest jeszcze kupiona to może lepiej cement glinowy zastosować.
Sika Grout 4R - na stronie nie podają wytrzymałości na ściskanie.
Górkal nie robi z tego tajemnicy.
24 godziny do stwardnienia wydaje mi się ok.
Aby nie było skurczu należy dodać jakiś wypełniacz.
Siatkę stalową można dokupić.

Ja mam już takie materiały:
maczka dolomitowa, tlenek magnezu, chlorek magnezu.
Niestety pierwsze próby jak się z tym pracuje zrobię dopiero w kwietniu.

[gonet9]

Już kupiona i pierwsza polowa formy wylana.

Producent podaje na stronie:

Wytrzymałość na ściskanie
po 1 dniu
~ 45 MPa
po 28 dniach
~ 100 MPa

Z tego co wiem to jest to materiał typowo do podlewek pod bardzo duże obciążenia, podstawy do kotwienia itd.

Dodane 48 minuty 51 sekundy:
Temat który za to znacznie bardziej mnie nurtuje: potrzebuję w jakiś sposób skleić albo wypełnić przestrzeń między dwiema granitowymi płytami stanowiącymi podstawę - nie przylegają do siebie idealnie, próba skręcenia ich ze sobą w tym momencie (albo ustawienia na nich kolumny) prawdopodobnie zakończyłaby się pęknięciem.

Nie jest to duża przerwa, wynika z tego że dolna płyta (grubsza) była przecięta piłą taśmową która zostawiła "fale" i też po szlifowaniu powierzchnia jest pofalowana w kierunku cięcia.

Wstępnie myślałem by płyty skleić ze sobą cienką warstwą szpachli epoksydowej do betonu którą posiadam:
https://baumax.sklep.pl/wp-content/uplo ... 2.2020.pdf

Ale odrobinę obawiam się sztywności tego - najgorsze co mogłoby się wydarzyć to przy ugięcie tej szpachli i pęknięcie płyty przy dokręcaniu kolumny (tutaj będzie trochę ciśnienia, 4 szpilki M16).


Analizując to jeszcze raz, może właśnie bardzo dobrze sprawdziłby się tutaj ten RapidSet Cement All? Można nim nakładać warstwy o grubości od 0mm.

Co sądzicie?

[pitsky]

Sądzimy że kupno cieniutkich. parapetów to nieporozumienie.

[Staszek_Staszek]

Producent podaje na stronie:

Wytrzymałość na ściskanie
po 1 dniu
~ 45 MPa
po 28 dniach
~ 100 MPa

Producent "podrasował" wytrzymałość po 28 dniach.
Tutaj:
https://media.adeo.com/marketplace/LMPL ... 964205.pdf
nie podaje tej wartości.
Płyty granitowe łączyłbym cementem.
Przed łączeniem oceniłbym płaskość powierzchni roboczej płyty liniałem krawędziowym.
Aktualnie montuję kilka urządzeń, dwie wiertarki i frezarko - szlifierkę.
Kiedyś także myślałem o zastosowaniu płyt granitowych.
Po przemyśleniach zdecydowałem się jednak na elementy stalowe.
Aby było taniej musiałem szukać materiałów pochodzących z demontażu i wykazać się cierpliwością. Mam już komplet materiałów.
Wiertareczkę podręczną skończę montować dzisiaj i wieczorem wrzucę opis i fotki.
Pozdrawiam.

[gonet9]

Sądzimy że kupno cieniutkich. parapetów to nieporozumienie.

Mógłbym prosić Cię o rozwinięcie? Nie kwestionuję że to ogólnie jest kiepska i bardzo kompromisowa decyzja, ale bez dostępu do dość dużej frezarki była to dla mnie jedyna dostępna w praktyce opcja żeby uzyskać równoległe powierzchnie pod dwie prowadnice liniowe.

Raczej chciałem najpierw skupić się na geometrii (żeby prowadnice były równoległe i współpłaszczyznowe) i poświęcać sztywność/tłumienie drgań - bo z tym pierwszym nie zrobię później nic.

Mam świadomość że (jeżeli cokolwiek z tego wyjdzie) nigdy nie będzie to urządzenie stworzone do frezowania stali, traktuję to jako hobbystyczny projekt. Ale pytam o wyjaśnienie bym ewentualnie zrozumiał fundamentalny problem którego nie dostrzegam jeżeli oznacza to że marnuję jedynie czas z tym podejściem.

Przed łączeniem oceniłbym płaskość powierzchni roboczej płyty liniałem krawędziowym.

Płyty sprawdzałem - są płaskie za wyjątkiem tej najgrubszej która jest pod spodem podstawy, z tego powodu nie wykorzystałem jej jako powierzchni odniesienia.

[Staszek_Staszek]

Sztywność płyty szacujemy wg. wzorów na rysunku:

Grubość płyty jest w trzeciej potędze.
Pozostałe wymiary i moduł Younga mają wpływ liniowy.
Podstawiłem do kalkulatora płytę o wymiarach 500x200x20 mm i pod obciążeniem 100 kg ugnie się ok. 0,3 mm.
Płyta o wymiarach 500x200x40 mm ugnie się ok. 35 µm.
Dwie płyty klejone także można obliczyć o ile znamy grubość spoiny i jej materiał.
Oczywiście rzeczywiste warunki są bardziej złożone ale tak to mniej więcej wygląda.

[oskaeg]

Nie chce nikogo krytykować, ale nasuwa mi się tylko jedno pytanie. Po co tak kombinować? Poniżej zamieszczam zdjęcia profesjonalnej maszyny pomiarowej zbudowanej na bazie granitu. Z tego co pamiętam to ona ma 150 mikronów dokładności, jakoś tak.