Budowa 4-osi z funkcją toczenia

[infarmotyk]

Witam. Przygotowuję się do wykonania 4-osi frezarki z opcją toczenia.
Wytoczyć czasem coś trzeba, ale w moim przypadku na tyle rzadko, że raczej nie opłaca się inwestować w tokarkę do metalu. Frezarka za to aż się prosi żeby wykorzystać wolne miejsce na stole…

Najczęściej obrabianymi materiałami będą: aluminium, mosiądz, poliacetal.

Myślałem o serwie 750W, ale nawet używane za bardzo uderza po kieszeni - czyli odpada.

Konstrukcja samej frezarki jest na tyle sztywna, żeby poradzić sobie przy silniczku 0,75kW, 3kRPM (falownik wektorowy), uchwyt tokarski 125mm. Noże mocowane oczywiście do Z-tki.
Dodatkowo „przełączany” przez zamianę paska zębatego krokowiec z przekładnią falową 1:50.
Przekładnia jest ułożyskowana, ale naprawdę niewielka, więc i tak nie wykorzystał bym jej w bezpośrednim przeniesieniu napędu. Stosując za nią koła zębate 5M 1:2 zostanie trochę odciążona i przy okazji uzyskam przełożenie 1:100 (zdaje sobie sprawę że przy krokowcu taka oś będzie powolna).
Trzeba jeszcze wykonać jakiś zgrabny naciągacz, żeby przekładanie paska nie było uciążliwe.

Pozostaje kwestia płynnego przechodzenia z toczenia do frezowania i odwrotnie, bez utraty informacji o pozycji. LinuxCNC zdaje się umożliwia stosowanie 2 konfiguracji z różną kinematyką (być może się mylę - nie miałem jeszcze czasu przetestować).

Najwięcej problemu sprawi mi precyzyjne wykonanie wrzeciennika. Planuje zastosować dwa spore łożyska stożkowe 32012 (TIMKEN lub NTN). Oprawy łożysk mogę we własnym zakresie co najwyżej wyfrezować w aluminium z niewiadomą tolerancją/geometrią otworu.

Jednorazowo do wykonania krótkiego wału (mosiądz MO58 - fi60, około 150mm dł.) spróbuje wykorzystać przekładnie falową w tymczasowej 4-tej osi (przy delikatnej obróbce powinna wytrzymać).
Szukałem też gotowca, typu tarcza zabierakowa na trzpieniu C5, ale rozwiązanie dosyć nietypowe i problematyczne w łożyskowaniu (wymiary calowe, a poza tym nie taką rolę pełni trzpień C5).

Czy wykorzystanie mosiądzu jako materiału na wał takiego krótkiego wrzeciennika ma sens? Chętnie też zlecę wykonanie w lepszej gatunkowo stali...

[zibi]

Nie rób łożyskowania na stożkowych tylko oporowe i dwa poprzeczne, wszystko ściągnięte nakrętką.

[Mateusz-M]

Witam.
Mam takiego gotowca jakby kolega chciał... łozyskowanie 2x7220, przelot bodajze 80mm (na zdjeciu tuleje maja 50mm i są jak widać skrecone szpilkami na wylot, mysle ze do tych tulei moznaby zamocowac uchwyt). Wrzeciono nawęglane i hartowane. Przełożenie chyba 1.5 i pasowałoby zrobić kasowanie luzu.
U mnie pracowała ta os jako tokarko-podzielnica i dzielnie znosiła obróbke aluminium, pędzona krokowcem 12nm.
Do TL mam 35km
Pozdrawiam.

[infarmotyk]

Nie rób łożyskowania na stożkowych tylko oporowe i dwa poprzeczne, wszystko ściągnięte nakrętką.

Dzięki za podpowiedź, widziałem ten układ łożysk gdzieś na forum, ale zasugerowałem się łożyskowaniem w katalogu SKF.

Mateusz-M - witam sąsiada , planuje jednak coś zajmującego mniej miejsca i lżejszego, co dźwignę bez problemu ze stołu razem z silnikiem, ale dziękuje za propozycję.

Bardziej zainteresowany jestem samym wałem zakończonym gwintem do ściągnięcia łożysk nakrętką KM plus podkładka zabezpieczająca BM.

[gozdd]

Dokładnie jak Zibi mówi - dwa łożyska oporowe i jedno zwykłe. Są gotowe łożyska w tej konfiguracji do stołów obrotowych, ale kosztują majątek.
Serwo 750W od Chińskich braci to ledwo ponad 1000zł.
Asynchron 3f + falownik, do tego krokowiec + sterownik i zasilacz. Nie można też zapomnieć o zestawie kół zębatych, dwóch paskach i większym skomplikowaniu całości - wyższy koszt wykonania. Obstawiam, że taki zestaw wcale nie wyjdzie dużo taniej.

[infarmotyk]

No i faktycznie na Alebabie są takowe serva ze sterownikiem: 90ST-M02430 220V 2.4Nm 3000rpm NEMA36 750w
TAMAGAWA increment type Encoder (rozdzielczość 2500 linii)

Rated speed(rpm) 3000
Rated torque(N.m) 2.4 - zdaje się moment przy max rpm
Peak torque(N.m) 7.1 - a tutaj trzymający w spoczyku (szczytowy)
chyba że coś pokręciłem...

Nie miałem jeszcze takowego w rękach, więc czekała by mnie konfiguracja LinuxCNC do współpracy 3 krokowce + serwo

Pytanie - czy rozdzielczość enkodera 2500 linii będzie wystarczająca do pracy jako 4 oś?

[gozdd]

Serwo właśnie tym się różni od krokowca, że ma stały moment w całym zakresie prędkości. Czyli w ciągłej pracy masz 2.4Nm aż do 3000RPM i chwilowo (parę sekund, zależnie od serwa) 7.1Nm również w całym zakresie.
LinuxCNC nie "wie" czy to serwo czy krokowiec. Podajesz mu jaką wartość przesunięcia daje jeden krok i tyle. Oczywiście takie serwo też musisz połączyć z przekładnią. Przy 1:50 będziesz miał 60RPM i 120NM na wyjściu.

[infarmotyk]

OK, wydawało mi się że sterowanie sygnałami step/dir dotyczy tylko krokowców i hybryd (silnik krokowy z enkoderem), ale oczywiście wszystko zależy od sposobu interpretacji sygnału przez sterownik. Zmyliła mnie tutaj trochę osobna konfiguracja w LinuxCNC dla serw pod karty Mesa. W takim razie nic nowego.

Z moją przekładnią falową to oczywiście nie przejdzie:
- Odrobinę za mało obrotów do toczenia przy przełożeniu 1:50
- Jak pisałem przekładnia falowa jest mała - może delikatne frezowanie osią A by wytrzymała, ale na pewno zedrze wszystkie ząbki podczas kolizji / zablokowania wrzeciona podczas toczenia

Żeby uzyskać użyteczną wartość obrotów wydaje mi się że można zastosować najwyżej przełożenie 1:2, co da 1500rpm

Enkoder ma 2500linii x2(przełożenie) =5000, czyli 360st./5000=0,072st.
Czyli, jeżeli prawidłowo rozumuje, oś A można pozycjonować w takim wypadku z dokładnością do 0,072st.

Widzę też w sprzedaży serwa 1kW - różnica w cenie nie jest wielka, ale już dużo wyższe momenty (rated 4 Nm / peak 12 Nm).

[atlc]

Źle rozumujesz:)
Enkoder ma 4 zbocza sygnałowe, więc dla sterownika to 10000 impulsów.
Do tego większość tych chińskich serw pracuje do 100Hz, co oznacza że silnik o nominalnych obrotach 3000 obr./min. można kręcić do 6000. Nie wypada tego nie wykorzystać - więc przekładnia minimum i=4.
Do obrotów nominalnych masz stały moment obrotowy, powyżej moment spada zgodnie z zależnością:
Moment obrotowy[Nm] = 9550 x Moc [kW] / Prędkość obrotowa [obr/min]
Pozdrawiam.

[Petroholic]

Widzę też w sprzedaży serwa 1kW - różnica w cenie nie jest wielka, ale już dużo wyższe momenty (rated 4 Nm / peak 12 Nm).

komplet-napedow-2-osie-t98687.html Nie patrz na cenę - mocno negocjowalna

...silnik o nominalnych obrotach 3000 obr./min. można kręcić do 6000...

Bardzo dobrze mówisz ale zastanawiam się tak z czystej ciekawości jak Linux przełknie taktowanie sygnału rzędu kilku Mhz... Jeśli założymy max 6000rpm x 10000 zbocz imp/obrót x 4 (przełożenie) to daje taktowanie sygnału osi 4Mhz Chyba, że enkoder zostanie tylko na serwie wtedy zniżymy do 1Mhz ale mamy cztery punkty zerowe na osi wyjściowej...