LDV large - Pantografo CNC doppia vite - Servomotor AC

[daniele86]

Ciao a tutti!

è con piacere che dopo 5 lunghi anni dalla costruzione della LDV ( https://www.cncitalia.net/forum/viewtopic.php?t=26391 ) vi presento il progetto della nuova "LDV large".

la nuova LDV avrà dimensioni molto più generose e sarà curata in ogni minimo dettaglio. Non voglio lasciare nulla al caso ergo non
si compra e non si monta se non è stato prima pensato, progettato e modellato

dunque veniamo a noi... caratteristiche principali:

- materiali da lavorare: essenze dure tipo faggio, rovere, noce, etc... (con scioltezza)
- corse: X(2000); Y(1100); Z(200)
- max velocità in rapido: 20m/min
- movimentazione assi: viti a ricircolo di sfere C7
- guide a ricircolo di sfere Hiwin da 20 su tutti gli assi
- motori: servo AC HIWIN
- controller: HICON integra
- CN: Mach 4 (hobby licence)
- spindle: HF 750W 18000giri/min (recuperato dalla povera LDV)
- telaio: acciaio al carbonio saldato e verniciato, principalmente tubolare da 80x80x3
- piastre: alluminio, spessore variabile da 10 a 25mm.

per quanto riguarda il dimensionamento dei servomotori ho aperto un topic dedicato: https://www.cncitalia.net/forum/viewtopi ... =8&t=69634
mi sono creato un foglio di calcolo che se volete potete scaricare dal link sopra, i risultati sono i seguenti:

*asse X: n.2 viti 2010, servo 400W, rapporto di riduzione 1,5
*asse Y: vite 2525, servo 750W, rapporto di riduzione 1
*asse Z: vite 1605, servo 400W, rapporto di riduzione 1


L'ho fatta con l'asse Y lungo perchè, al di là che mi piace molto il design, sarà più semplice da posizionare e gestire nel mio attuale box..


Sfortunatamente la CNC dovrà avere doppia vite per l'asse X. Sul forum c'è molto materiale utile per la gestione dei due motori asse X.. alcuni
sono per una strada altri per un altra, io ho deciso di implementare questa:

- n.1 servomotore per vite (accoppiamento tramite cinghia sincrona per questioni di spazio e riduzioni)
- n.1 encoder per vite collegato direttamente al driver (al momento previsto in presa con il motore stesso)
- n.1 driver per motore
- il segnale dell'encoder sarà a sua volta ripetuto al Controller per la sincronizzazione degli assi (ancora devo capire bene come ciò accade....)
- n.2 proximity induttivi per l'azzeramento asse


infine la macchina sarà completamente boxata per questioni di sicurezza e pulizia.

ho praticamente i preventivi alla mano di tutti i componenti e quanto prima inizierò con gli acquisti, la cifrà è consistente.. siamo sugli 8500 euro circa..

prima di iniziare a fare la spesa ho preferito aprire il 3D per ascoltare i vostri consigli che spero siano tanti!!! ad oggi non ho ancora speso 1 euro..
solo ore e ore davanti al PC per progettare e selezionare i componenti nonchè convincere il CAPO femmina

grazie in anticipo a tutti coloro che vorranno assistermi nell'impresa.

ciao!

ps allego alcuni render del progetto.. molti dettagli minori (ma non meno importanti) sono in via di sviluppo, es protezioni, finecorsa, catene portacavi, etc...

pps.lo scatolotto giallo che vedete nella vista di assieme è il quadro elettrico

[daniele86]

Viste di assieme,
scusate l'orrendo omino ma è per rendere l'idea delle dimensioni

[daniele86]

asse Z

[daniele86]

Asse Y

[daniele86]

Asse X

[kylotron]

Al di la del fatto che X e Y in molti li considerano al contrario... ovvero l'asse X è quello trasfersale al lato di carico, la Y è quello longitudinale. Quindi nel tuo caso la Y è il lato corto e la X quello sul ponte. Ma forse sono io che ho sempre usato macchine fatte al contrario (anche se professionali e di grandi dimensioni)... boh. Questa proprio non riesco a carpirla... ma vabbè... ognuno è libero di pensarla come meglio crede!

CNC Milling Axis Identification.jpg

Su quello che io considero l'asse Y, ovvero quello che sorregge il ponte, vedo che usi dei profilati messi di lato con le guide hiwin di taglio.... almeno questo è ciò che vedo... correggimi se sbaglio. Penso che la soluzione migliore sia profili a taglio e guide SOPRA i profili. Altrimenti hai delle flessioni non indifferenti e le guide che lavorano malissimo!

[elsabz]

Ciao complimenti per il progetto,

mi permetto di osservare: non sarebbe meglio fare il ponte di traverso in modo da avere un ponte molto più corto con conseguente vantaggio riguardo vibrazioni e precisione? Un ponte cosi lungo si flette sotto sforzo , hai considerato questo?

[daniele86]

ciao Kylotron,

boh. Questa proprio non riesco a carpirla... ma vabbè... ognuno è libero di pensarla come meglio crede!

anche per me rimane un mistero.. ho cercato quà e la ma non ho mai trovato risposta!

Su quello che io considero l'asse Y, ovvero quello che sorregge il ponte, vedo che usi dei profilati messi di lato con le guide hiwin di taglio.... almeno questo è ciò che vedo... correggimi se sbaglio. Penso che la soluzione migliore sia profili a taglio e guide SOPRA i profili. Altrimenti hai delle flessioni non indifferenti e le guide che lavorano malissimo!

confermo che è come dici tu (allego anche una foto in sezione per far capir meglio). Onestamente fino ad ora non mi sono molto preoccupato delle flessioni del profilato dato che il ponte pesa solo 90kg compreso Z (quindi 45kg per profilato) ed inoltre lo sbalzo tra un supporto e l'altro è di soli 600mm. Il profilato è in alluminio serie pesante da 80x40 + un altro piatto da 15x40 di alluminio per gli aggiustaggi vari..

ho fatto due conti a spannazza e così com'è dovrei essere sotto i due centesimi nel punto più sfavorevole (al centro).. se non dovesse andar bene posso sempre rinforzare sotto il profilato da 80x40...

riguardo alla configurazione delle guide (messe di taglio) è molto comune e ammesso dal manuale... se guardi le varie realizzazioni sul forum noterai che la maggior parte dei pantografi è in questa configurazione

grazie
ciao

[daniele86]

ciao Elsabz,

grazie dei complimenti

mi permetto di osservare: non sarebbe meglio fare il ponte di traverso in modo da avere un ponte molto più corto con conseguente vantaggio riguardo vibrazioni e precisione? Un ponte cosi lungo si flette sotto sforzo , hai considerato questo?

la flessione del ponte è stato un dei miei più grandi dubbi sin dall'inizio ma alla fine mi sono convinto ad usare un piatto da 25x180 in alluminio pieno che in teoria mi garantisce una flessione massima al centro di 2 centesimi. voglio fidarmi delle formule

perchè dici che questa configurazione dovrebbe essere meno precisa e avere maggiori vibrazioni?

grazie
ciao

[Bender]

Sei sicuro dei tuoi calcoli?
A naso mi sembra impossibile che un lastra di 2000 mm fletta di soli 0.02 mm...
Con quale carichi hai svolto i calcoli?

[daniele86]

Ciao Bender,

ho usato la formula nella foto.. se ho cannato qualcosa ti prego di smentirmi!!!

so che tu sei uno smanettone di solidworks... nel caso potresti farmi una verifica al volo?

grazie

[Bender]

Da un rapido sguardo...
Se è tutto corretto nella fase di calcolo, quella che stai ottenendo è la deformazione in senso verticale, lungo l'asse zeta.
Per ottenere quella lungo l'asse Y devi invertire B con H, ovvero le dimensioni della trave.

E stiamo parlando di sola sollecitazione a flessione trascurando la torsione che incederà sullo spostamento della punta dell'utensile al pari della prima se non di più.

[Fiveaxis]

Mi accodo ai dubbi di Bender...
Secondo me, che non sono uno strutturista, quel ponte è troppo lungo in relazione alla sezione ed, aggiungo, anche le spalle sono "strette".
Credo che se tu mettessi il ponte lungo X (mi riferisco alla posizione dell'operatore da te disegnato) potrebbe migliorare la situazione, rimanendo sempre un po' sottodimensionato...

Buon lavoro!

[daniele86]

Ciao e grazie dei consigli

@bender per la flessione che ho calcolato mi riferisco appunto a quella verticale..
La flessione dovuta alla forza che si oppone al mandrino non l ho calcolata... qualcuno mi sa aiutare ( fresero' legni duri)? Quanti N devo considerare?

Dici che se la flessione è importante potrei mettere un piatto dietro al ponte per rinforzare?


Grazie

[kylotron]

Guarda.... le spalle sulle quali poggia il ponte falle moooolto più grandi... altrimenti l'intera struttura ti si piega.
Come minimo dovrebbero misurare 80x80 (meglio 90x90 che forse costa qualcosa meno).

Non so come farai il ponte ma come minimo dovresti usare un 180x90 in alluminio... e forse potresti avere già qualche problema.

Io ho fatto delle prove statiche... molto spicciole. Un profilato 60x45 a sbalzo di 60 cm (lunghezza totale 130 cm), con 2 kg sulla punta, ha una flessione di poco più di 1 mm se messo di taglio, diventano 3 mm se messo di piatto.
lo stesso profilato... poggiato su 2 supporti distanti 120 cm, con i soliti 2 kg (2 motori Nema 23) poggiati al centro, ha una flessione che varia tra 0.5 e 1.2 mm circa. Prove fatte al volo.
E sono prove statiche.

Nelle CNC oltre alle sollecitazioni statiche devi considerare anche quelle dinamiche.