Ploter frezujący z profili aluminiowych

[Morswinnik]

Planuję budowę plotera frezującego do tworzyw sztucznych, mogącego jednak posłużyć do frezowania w aluminium i cienkiej (≈2mm) blasze stalowej. Ponieważ mieszkam w dużym mieście we Francji, to nie mam tu żadnego znajomego warsztatu, z którego usług mógłbym korzystać. W związku z tym jestem zmuszony zaprojektować moją maszynę z istniejących gotowych elementów.

Chciałbym, aby maszyna miała możliwie duży obszar roboczy, więc wybrałem wersję z ruchomą bramą. Obszar roboczy według założeń miałby wynosić ok. 700mm × 500mm.

Do budowy ramy planuje użyć profili aluminiowych (np. Kanya), które można zamówić przycięte i z otworami do połączeń.

Początkowo planowałem użyć gotowych stołów ruchu liniowego (4 szt.), jednak zrezygnuję z tego pomysłu ze względu na ich cenę. Kanya ma w swojej ofercie wałki L16-20-4000-4000, których wraz z blokami ściskającymi L16-65 chciałbym użyć jako prowadnic.

Jakie śruby lepiej użyć jako śruby pociągowe? Z gwintem tocznym czy trapezowym? Znalazłem producenta śrub z gwintem tocznym; plusem jest to, że produkuje on śruby wraz z czopami na wymiar, minusem jest jednak cena śrub. Śruby z gwintem trapezowym są tanie, jednak producenci nie dostarczają ich z czopami.

Ponieważ nie chciałbym łączyć bezpośrednio silników krokowych ze śrubami pociągowymi (konieczny podział kroków i drastyczny spadek wartości momentu trzymającego), to planuję użycie przekładni pasowych zębatych. W związku z tym pojawia się pytanie: czy używając przekładni pasowych mogę użyć śrub z gwintem tocznym?

W jaki sposób mocuje się koła pasowe zębate na wałkach? Czy muszę sam w nich wykonywać otwór? Jak wygląda czop silników krokowych Sanyo (oglądając zdjęcia mam wrażenie, że jest gładki)?

Dołączam screenshoty

[paulg]

Witam.
Wałki niepodparte wykluczają frezowanie(nie mówię o głaskaniu lub grawerce ) w aluminium , a tym bardziej stali.
Sama maszyna z profili alu potrafi być zaskakująco sztywna - i można na niej wiele zdziałać - ale ... jak wałki to podparte , a najlepiej prowadnice liniowe prostokątne
Śruby toczne ( kulowe ) są znacznie lepsze - i nawet warto zakupić używane które będą miały lesze parametry niż nowe trapezówki
Jeśli skok śruby tocznej będzie powiedzmy 5mm to śmiało przełożenie 1do1 - moment będzie wystarczający
Koła można mocować na wiele sposobów - najprościej na tzw "robaczki" , dodatkowo klinek , można na klej , są urządzenia zwane "taperlock" , sposobów wiele - ale to zależy co można najłatwiej wykonać.

Pozdrawiam

[Morswinnik]

Moim ogólnym planem pracy jest najpierw stworzenie szkicu 3D, następnie jego korekcja i optymalizacja w celu otrzymania modelu nadającego się do konstrukcji.

Z drugiej strony ramy próbowałem umieścić stół liniowy KVD ze śrubą z gwintem trapezowym firmy Kinetic Systems (foto poniżej) wałki tam również nie są podparte, a jednak stoły tego typu są stosowane w konstrukcjach podobnych do mojej.



To co spróbowałem zrobić z częściami od Kanya to po prostu tańszy odpowiednik, ponieważ ceny gotowych stołów przyprawiają o zawrót głowy (tak samo zresztą jak ceny prowadnic liniowych i rolek tocznych: koszt jednego prowadzenia złożonego z 2 prowadnic, 4 rolek i płyty mocującej Kanya to ok. 300 euro).

Jak można podeprzeć takie wałki prowadzące? Jedynie poprzez umieszczenie ich na płaszczyźnie poziomej i podłożeniu pod nie podpór? Takie podpory są przykręcane zarówno do podłoża jak i do wałka?

A gdybym chciał pozostawić rozwiązanie z wałkami niepodpartymi? Jak się określa siły działające na frez podczas frezowania? Znając je, znałbym moment zginający działający na prowadnice.

Nie mam możliwości stosowania obróbki skrawaniem kół pasowych, czyli kliny, wpusty odpadają. Taperlock i tuleje rozporowe są duże i drogie. Loctite to tylko klej... Czym są "robaczki"?

Może jednak trzeba zastosować mocniejsze silniki, podział kroku i sprzęgła, ale wyeliminować przekładnie pasowe, które są problematyczne w montażu i dodatkowo obciążają promieniowo wał silnika?

[wood carver]

W jaki sposób mocuje się koła pasowe zębate na wałkach? Czy muszę sam w nich wykonywać otwór?

Zależy jakie przełożenie..jakie momenty będą przenoszone. Zazwyczaj wystarczą dwa "robaczeki" wkręcane ( na docisk) Wiercisz dwa otwory w kole, gwintujesz...
Ewentualnie można zastosowć dodatkowo klej do metalu przed nałożeniem kółka....
Większe silniki mają klin...a więc wystarczy zrobić dłutowanie w kółeczku zębatym... tak samo względem śruby, a tam gdzie występują większe siły i momenty..zawsze należy stosować klin..jest pewny.

[gmaro]

napisał/a:

W jaki sposób mocuje się koła pasowe zębate na wałkach? Czy muszę sam w nich wykonywać otwór

Dobrym rozwiązaniem i prostym jest stosowanie Tulei rozprężno-zaciskowej typu BK , klej+roboczek może w przyszłości utrudnić nam demontaż

[Morswinnik]

Hmm, jako mocowania kół pasowych zębatych na wałach mógłbym użyć Locking Assembly PSV 2061.
Co Panowie myślicie o takim sposobie prowadzenia pasa zębatego? Myślę, że pas będzie napinany silnikiem.



Jako śrub pociągowych planuję użyć śrub 16×5 firmy HepcoMotion, ponieważ oferują śruby z wykonanymi czopami i kompletnymi łożyskami (spodziewam się jednak "ciekawej" ceny). Zakładam, że przekładnia pasowa będzie mieć przełożenie 1:2. Jako silnika planuję użyć któregoś z tych: Protec.

Pytania:

Jakie dobrać przełożenie przekładni pasowej, jeśli skok śruby to 5mm?
Jaki silnik? Podkreślam, że chciałbym uniknąć konieczności podziału kroków.

[ Dodano: 2009-08-31, 22:32 ]
Czy posiada może ktoś aktualny cennik Kanya, HepcoMotion lub ISEL Automation?

[ Dodano: 2009-09-06, 01:52 ]
Mam pytania związane ze śrubami kulowymi:
Czy mogę użyć śrub kulowych jednego producenta, a nakrętek innego?
Czy mogę użyć walcowej nakrętki pojedynczej Hiwin ZE1605-R-3EF i zamocować ją w bloku ISEL Clamping Block 1 Ø16 Item no. 213 500? Wydaje mi się, że jednak nie (wkręty ustalające), ale może jednak to jest możliwe?

Hiwin


ISEL


[ Dodano: 2009-09-09, 21:57 ]
Dziś mniej więcej skompletowałem główne elementy mechaniczne mojej maszyny. Niestety prace projektowe posuwają się bardzo wolno, ponieważ posiadam jedynie bardzo ograniczoną ilość czasu wolnego. Wstępne szacunki ceny komponentów to ok. 3000 euro.
Przedstawiam pierwsze, naprędce zrobione renderingi. Bardzo proszę o opinie.













[ Dodano: 2009-09-09, 22:11 ]
Ogólny spis użytych komponentów:
Profile aluminiowe: Kanya (40×40 i 40×80)
Płyty stołu: Isel (25×250)
Śruby z gwintem tocznym, łożyska, nakrętki: Isel (16×5)
Prowadnice liniowe: Hiwin (HGW15CC i HGH15CA)
Pasy zębate, koła: Binder Magnetic (T5)
Tuleje zaciskowe: Gerwah (PSV2061)
Wrzeciono: Kress (1050 FME)
Sprzęgło mieszkowe: R+W (BKL 010)
Silniki: jeszcze nie określone

[ Dodano: 2009-09-17, 22:57 ]
Stwierdziłem, że chyba należy odejść od idei śrub napędzanych poprzez przekładnię pasową.

Prezentuję najnowsze screeny

[QwiateQ]

Witaj Morswinniku,

Stwierdziłem, że chyba należy odejść od idei śrub napędzanych poprzez przekładnię pasową.

Domyślam się iż niepewny grunt pod mocowanie koło - wałek, lecz czemu odszedłeś od pomysłu z przekładnią na rzecz sprzęgła?
Ad powyższe LINK

Biorąc pod uwagę brak przełożeń będziesz miał sporą wydajność w pokonywaniu stołu na czas, jednak żeby uzyskać dokładność będziesz musiał podzielić krok, a tu strata momentu, chyba że sporo dopłacisz (za sterowniki) i zagrzejesz silniki.

Pytanie do ogółu (związane z Morswinnikowym projektem):
1. Dlaczego nie stosujecie przekładni pasowej w swoich projektach?
2. Dlaczego stosujecie podział kroku?

Wracając do tematu:
Z analizy MES, jakie masz odchyłki przy złożonym przypadku naprężeń 3 i 2 sił?

Co spowodowało jednak zastosowanie prowadnic liniowych? IMHO do małoseryjnej produkcji (zakładam) wałki podparte póki co są rozwiązaniem 3-4x tańszym, a nie wiele mniej dokładnym należy wliczyć podatność konstrukcji.

W powyższych zdjęciach sterujesz oś Z bezpośrednio ze sprzęgła, a gdyby wcisnąć przekładnie HTD podziałki 3 z przełożeniem (albo i nie) i "przewalić" silnik na drugą stronę, obrócony 180st. względem całego supportu Kress'a?! Dobry pomysł?
W sumie to samo mógłbyś zrobić z pozostałymi osiami.

W sprawie blach bocznych ramy wiesz: de facto "płaskownik nie jest materiałem konstrukcyjnym" może jakieś żebro lub zagięcie na poprawę sztywności poprzecznej?

Mam nadzieje że moje pytania (czasem celowe), zrodzą konstruktywne odpowiedzi i myślenie w tym temacie.


- IMHO przerost masy, głupota z dokładnością (jej brakiem).

Może niedługo jak czas pozwoli uda mi się zrobić screeny z własnego projektu. Ale o tym nie tu i nie teraz.

Q

[upadły_mnich]

Co spowodowało jednak zastosowanie prowadnic liniowych? IMHO do małoseryjnej produkcji (zakładam) wałki podparte póki co są rozwiązaniem 3-4x tańszym, a nie wiele mniej dokładnym należy wliczyć podatność konstrukcji.

nieścisłość
Wystarczy porównac prowadnice "15" z wałkiem 16
http://www.akcesoria.cnc.info.pl/prowad ... win_hg.htm
z
http://www.akcesoria.cnc.info.pl/liniowe_lozyska_op.htm
http://allegro.pl/item734623539_prowadn ... m_cnc.html
mi wychodzi 2 razy
o róznicach mechanicznych nie ma co mówić.
A w konstrukcji kolegi z profili aż się prosi zastosowanie prowadnic ze wzgledu na ich mocowanie

[QwiateQ]

mi wychodzi 2 razy
o róznicach mechanicznych nie ma co mówić.

racja z różnicą cenową nie porównałem oferty z akcesoria cnc. Jednak jest to dość sporo* na całości prowadzeń.
*- zależy od priorytetu: budżet czy precyzja

różnice mechaniczne są tu oczywiste, a właściwie wspóle jest tylko zastosowanie i kierunek ruchu, natomiast ciekawi mnie precyzja którą można osiągnąć na niniejszej konstrukcji względem dokładności rozwiązania prowadzenia. Jak odnosi się całość względem kosztów w tym przypadku ok. 3000 Euro (poza PL, choć można i u Nas kupić, złożyć itd.
Dlatego też zapytałem o dokładność mechaniczną i jaki wpływ miałoby prowadzenie.

Fakt: aż się prosi o liniowe z akurat zastosowanymi profilami.

Dla tworzyw, aluminium i blachy ...

Pozdr
Q

[Morswinnik]

Prowadnice liniowe zastosowałem ze względu na to, iż są "kompatybilne" z profilami aluminiowymi.

Wiem, że te płaskie podpory nie są wystarczająco sztywne wzdłuż osi Y, zastanawiam się nad tym jak zwiększyć ich sztywność (przykręcane żeberka?). Żadnej analizy MES nie było i raczej nie będzie, ponieważ nie mam o tym zielonego pojęcia.

Co do sposobu napędu, prezentuję poniżej pewną analizę wykonaną za pomocą programu opisanego w tym wątku.

Obliczenia oporów skrawania cienkiej blachy stalowej


Obliczenia oporów skrawania aluminium


Obliczenia silnika. Podział kroków 1/4


Wykres. Podział kroków 1/4


Porównanie obliczeń z wykresem charakterystyk silnika ST5918D4208. 750 obr/min odpowiada 10000Hz.


Obliczenia silnika. Przekładnia pasowa i=2,5


Wykres. Przekładnia pasowa i=2,5


Porównanie obliczeń z wykresem charakterystyk silnika ST5918D4208. 1000obr/min odpowiada 3334Hz.


Konkluzja:

W przypadku podziału kroku obliczone parametry silnika akurat się mieszczą pod wykresem jego charakterystyk; ponieważ przyjąłem współczynnik bezpieczeństwa 2, więc sądzę, że wytypowany silnik będzie odpowiedni.

W przypadku zastosowania przekładnio pasowej o przełożeniu 2,5 (rozwiązanie widoczne ) obliczone parametry silnika z łatwością się mieszczą pod wykresem jego charakterystyk, możliwe byłoby nawet nieznaczne zwiększenie prędkości obrotowej silnika.

Patrząc na ten problem w taki sposób gładko dochodzę do wniosku, że w obydwu przypadkach zastosowałbym ten sam silnik. Od pomysłu z przekładnią pasową odszedłem ponieważ:

1) Przekładnia zwiększa ilość potrzebnych komponentów (dla każdej osi: pas, 2 koła, 2 tuleje rozprężne) i komplikuje nieco konstrukcję
2) Zastosowanie przekładni pasowej powoduje zmniejszenie prędkości liniowej V i wydłużenie czasu tc potrzebnego do wykonania przesunięcia L.

Nie wykluczam jednak powrotu do koncepcji przekładni pasowej

Teraz pytania do doświadczonych:

Czy moje rozumowanie jest poprawne?

Jaki jest spadek momentu silnika w przypadku zastosowania podziału kroków?

Ponieważ wszystko co związane z elektryką/elektroniką to dla mnie czarna magia, to czy mógłby ktoś przyjrzeć się temu wytypowanemu przeze mnie silnikowi ST5918D4208, ocenić go i doradzić jak trzeba będzie go podłączać (konfiguracja, napięcia itp.) oraz powiedzieć mi jakiego sterownika będę do niego potrzebował?

[ Dodano: 2009-09-19, 18:09 ]
Po kilku godzinach poszukiwań wreszcie dokopałem się jakichś informacji Microstepping: Myths and Realities.

[ Dodano: 2009-09-19, 20:18 ]
Myślę, że znalazłem rozwiązanie swojego problemu z silnikami. Użyję silników Nanotec ST5918L3008, które charakteryzują się dobrą zależnością momentu do obrotów, dodatkowo zastosuję podział kroku na 4 i mimo dysponowania jedynie 38% momentu, silniki (chyba) będą odpowiednie.

Obliczenia


Wykres


Charakterystyki silnika


[ Dodano: 2009-10-04, 21:04 ]
Zamieszczam aktualne obrazki









Co myślicie o takiej konstrukcji bramy?

Aktualnie jestem w trakcie zamiany komponentów firmy Isel na tańsze komponenty innych firm. Spójrzcie tylko na poniższy kosztorys, Isel wręcz przeraża swoimi cenami.

OFFRE COMMERCIALE (Isel France)

3 x Nakrętka zabezpieczająca
8902570011 Accessoires 9,00 €
Ecrou avec frein filet pour réglage en pression vis à bille M 10 x 0.75 DIN 981 zingué

3 x Śruba z gwintem tocznym, obrobiona z obu stron
2111345096 Vis à bille 291,00 €
Vis à bille 16 x 5 mm L 968 mm usinage des deux cotés sans écrou

3 x Nakrętka do śruby z gwintem tocznym
2130011000 Accessoire mécanique 195,00 €
Ecrou pour Vis à bille 16 x 5 Type 025 L62mm, l 25mm, H25mm (remplace art N° 6130010003)

3 x Blok łożyskowy, strona czynna
2165040001 Accessoires 243,00 €
Roulement pour vis à bille coté entrainement pour arbre de 10 mm dimensions 45 x 45 x 23 mm

3 x Blok łożyskowy, strona bierna
2165040002 Accessoires 88,00 €
Roulement pour vis à bille pour arbre de 12 mm dimensions 45 x 45 x 29 mm

3 x Silnik krokowy
470580 Motorisations 351,00 € (!!!)
Moteur pas à pas 2 phases MS 200 HT Hybrid 1.8°, 200 Ncm

3 x Sprzęgło
2180029999 Accouplement 144,00 € (!!!)
Accouplement comme Art.218002 0635 avec alésages specials (confirmez les diametres !!!) lors de la commande
Dia1: 6.35 mm Dia2: 10 mm

2 x Profile z rowkami teowymi
2010181000 Profilés Aluminium 416,00 € (!!!)
Profilé à rainure en T fraisé sur les 2 faces Ra 25 250 x 20 mm L = 1000 mm

Brut à payer 1 737 €

Net à payer 2 155,19 €

ISEL France - 4 rue des côtes d'orval
BP 41- 78550 HOUDAN
tel : 01 30 46 12 01 - fax: 01 30 59 69 32
email : [email protected] - web : www.isel.fr

Kanya i Hiwin mają ceny o wiele bardziej przystępne. Poniżej kosztorys profili aluminiowych Kanya i prowadnic Hiwin otrzymany z firmy Tabal w Lublinie.

Profile 40x80
C01-3 – 3,14m x 128,34zł/m = 402,99zł

Profile 40x40
C01-1 – 6,06m x 62,30zł = 377,54zł

Nóżki
B44-50 - 4szt x 24,50zł/szt = 98,00zł

Kątowniki
C30-02 – 2szt x 9,37zł/szt = 18,74zł

Złączki uniwersalne
C20-90 – 25szt x 8,97zł/szt = 224,25zł

Profile na pokrycie stołu
C08-3 – 145zł/m

Płytki gwintowane M4
A32-40 – 56szt x 0,90zł/szt = 50,40zł

Płytki gwintowane M6
A32-60 – 15szt x 1,20zł/szt = 18,00zł


Obróbka – cięcie profili 2,00zł/elementu

Wiercenie pod złączkę – 2,66zł/szt

Wiercenie przelotowe przez profil 2,66zł/szt

Cięcie kątowe profili – 2,66zł/szt

Gwintowanie M16 – 3,00zł/szt