Struttura fresatrice CNC 3 assi

[Junior73]

Inutile dire Five che sul link , mi sono soffermato alla parte del cemento "fibrato" con materiali diversi, La mia sperimentazione con le cnc si è fermata al Mapefill della Mapei e Betonfix della Kimia ma vorrei andare avanti . In particolare sull'uso di mix di cementi + polveri di ferro, acciaio alluminio etc o resine epossidiche + materiali di cui sopra . Soprattutto sulle parti esterne e sempre a freddo in modo da farlo semplicemente.

Seguo con molto interesse gli sviluppi del carbonio anche se penso che i costi sono molto alti per un utilizzo hobbistico.

Saluti

[guido91ra]

Per ora mi concentro a trovare le soluzioni e per un applicazione professionale, ma se il tutto funziona, con qualche compromesso e accorgimento si può fare anche per uso hobbistico, sicuramente sviluppando delle misure standard.

Comunque andrò avanti fino in fondo, del resto qualcuno prima o poi ci deve sbattere la testa.

[Bender]

Come hai intenzione di realizzare le superfici di appoggio che andranno poi lavorate alle macchine utensili?

E' possibile secondo te aggiungere un riporto di "resina" priva di fibra in spessori di 3/4 mm nelle zone da lavorare?
Questo farebbe si che durante la fresatura del manufatto l'utensile non va ad intaccare il laminato evitando magari che si deformi una volta tolto dagli staffaggi a seguito dell'interruzione delle fibre.
Inoltre si potrebbe scegliere un materiale più "morbido" da lavorare.

[guido91ra]

Le superfici di appoggio le faccio sempre in fibra di carbonio.
Oltre il 38% di resina sono vorrei andare e fare un aggiunta di quel genere mi porterebbe oltre in alcune zone andando a perdere rigidità.

Esternamente la prima pelle sarà un twill da 200gr per l'estetica, seconda pelle un twill 600gr che combinato al 200 mi aiutano a non delaminare all'inizio delle filettature entrambi i tessuti saranno ad alta resistenza. Dopo ci saranno nella zona più spessa circa 50/60 pelli di unidirezionale ad altissimo modulo. Nelle zone dove devo andare a fresare taglio le pelli su misura, almeno i primi 5 strati così interrompo le fibre e durante la lavorazione non si imbarla. Oggi ho provato su uno spessore di 5mm e funziona.
Nell'asse z dove andranno le guide ci saranno 30mm di unidirezionale, e tra l'altro usando fibre da pace sono più stabili dopo fresatura. Inoltre lo realizzo in monoscocca e prima di fresarlo vado ad incollare tutte le centine, quindi come struttura non dovrebbe cedere minimamente.
Per le lavorazioni ho trovato un azienda che tra l'altro è un mio cliente e riescono a levigarmi ad acqua le sedi delle guide con tolleranza millesimale dopo la fresatura.
Il problema della frenatura non sono tanto le fibre ma la resina quella che devasta gli utensili. Probabilmente sarà minimo una tenacizzata se va male sarà una super tenacizzata e li un po' di problemini sorgono.

Domani spero di avere il tempo di finire z così pubblico le foto.

Per le colle ho due scelte, una colla per uso areonautico ma devo ancora vedere la scheda tecnica per vedere le caratteristiche e l'altra invece viene usata per incollare i telai dei treni e offre parecchia rigidità e smorzamento.

[guido91ra]

I lavori procedono...sto valutando come sistemare il motore, non badate alle vite monca
L'asse sarà monoscocca e senza sformi per facilitare il bloccaggio in macchina al momento delle lavorazioni meccaniche.
All'nterno verranno incollate le centine e sucessivamente la piastra che chiude l'asse. Il motore avrà una sua flangia che andrà fissata alla piastra superiore. Al momento, mandrino escluso siamo sui 24kg(42kg con mandrino) contro i 75kg(93kg con mandrino) del progetto in Fe510.

Vista dell'asse completo

ASSE_Z_MONOSCOCCA_CFRP.PNG

Sezione dove si vedono i vari spessori

ASSE_Z_MONOSCOCCA_CFRP_SEZIONE.SLDASM.PNG

Struttura interna e piastre motore sempre in fibra di carbonio ma ottenute da stampo.

ASSE_Z_MONOSCOCCA_CFRP_VISTA INTERNA.PNG

Le zone verdi sono quelle che verrano fresate, il lato mandrino ancora non ho le misure della flangia quindi è tutto selezionato.
Oggi ho ricontrollato il campione fresato ieri e non si è mosso

ASSE_Z_MONOSCOCCA_CFRP_ZONE DA FRESARE.PNG

Lato motore, devo ancora inserire il tendi cinghia, mentre il servo ringrazia per il poco peso e deve combattere solo con l'inerzia della vite che rappresenta il 64% dell'inerzia dell'asse intero(mandrino incluso) , le pulegge sono per cinghie da 25mm ed erano dimensionate per i 90kg, ma le lascerò per avere maggiore rigidità e sicurezza visto che non monterò un freno sulla vite. Appena ho tempo mi toglierò lo sfizio e calcolerò se la vite contrasta il peso dell'asse in caso di rottura della cinghia (reversibilità del moto).

ASSE_Z_MONOSCOCCA_CFRP_LATO_MOTORE.PNG

Se qualcuno ha idee migliori su come piazzare il motore sono ben accettati i consigli, avevo pensato anche in maniera classica sull'asse vite ma avere sto motore che svetta a 1 mt dal naso mandrino mi urtava il design.

[Fiveaxis]

Quei rinforzi interni devo averli già visti da qualche parte qui nel forum...(Ho sempre detto che Bender ha...Una bella "testa")...

Domanda: non ho capito se metti degli inserti filettati o inserisci direttamente delle piastre per fissare le guide...
2° Domanda: come si gestiscono le dilatazioni termiche del composito con quelle delle guide e viti ( e delle parti in acciaio in generale)?

[guido91ra]

Si, Bender è fonte di spunto.
Visto che faccio un monoscocca aperto solo da un lato, incollare le centine in quella maniera rimane più comodo e più sicuro come posizionamento.

Per le viti, filetto il carbonio e inserisco helicoil, la tenuta ce l'avrei comunque anche andando vite su carbonio ma personalmente non mi piace.
Ho fatto i test l'anno scorso e la tenuta è identica. I test li ho eseguiti su una piastra in fibra di carbonio IM(modulo intermedio) sp10mm con 1 filettatura M10, primo test filetto bullone su carbonio, secondo test con helicoil 1D, in entrambi i casi ha ceduto il filetto del bullone M10 a circa 37000N(circa 3600kg) in trazione.

La gestione delle dilatazioni delle viti è regolata dal supporto con cuscinetto flottante montato opposto al lato motore.
Rifacendo i calcoli corretti della dilatazione termica lineare e non quella volumetrica mi risultano questi valori per le guide e la struttura in CFRP:
T=0°C T=40°C
750mm---->750.36mm Rotaia
750mm---->750.014mm FIbra di carbonio
Si può contrastare la dilatazione aumentando il N° di fori presenti sulla guida in maniera tali che si deformi il moeno possibile linearmente, o almeno spero . Guardando il plotter che è stato fatto ha guide da 3,5mt...e lo vendono quindi presumo che funzioni.https://www.youtube.com/watch?v=hbVAZuc-qp8
L'altra idea è dividere la rotaia come fanno con i treni e distanziarle di 0,1mm o meno una dall'altra, ma non ho idea di come la prenderebbero le sfere del carrello con quello scalino sopratutto se hanno un precarico, qui dovrei fare una telefonata a Hiwin.

[skiver]

Posso chiederti come e in cosa verranno fatti gli stampi?
Nella mia beata ignoranza, pensavo che si riuscisse ad ottenere sufficienti tolleranze sulle superfici da poter evitare di ripassarle a cnc. Cioè se lo stampo é fatto con tolleranze centesimali, il pezzo non riesce a mantenere le stesse tolleranze?
O è questione dei vari trattamenti termici necessari alla tempra?
Mi fanno davvero impressione quelli spessori di carbonio...che spettacolo!!!!

[guido91ra]

Purtroppo, a prescindere dal materiale che si utilizza quando si fanno i cicli di cura in autoclave si arriva su i 130 gradi e le dilatazioni termiche per quanto puoi fare gli stampi in tolleranza ti portano quasi sempre fuori. Si potrebbero fare analisi sulle dilatazioni volumetriche ma un margine di errore ci può sempre essere senza considerare la spinta dell'autoclave.

Per i pezzi più piccoli userò tavole di resina epossidica che poi quando non mi serviranno più le spiano e le incollo per fare altre tavole, per gli altri pezzi monoscocca è un mio segreto.

[guido91ra]

Ho "risolto" la questione del tendi cinghia, facendone uno su misura in carbonio perchè quelli commerciali sono troppo voluminosi e dovrei spostare il motore, l'altra soluzione sarebbe usare le pullegge tendi cinghia con il perno fuori asse, ma non mi convice molto.
Con il carter superiore copro tutte le parti in movimento e dal lato opposto al tendi cinghia passeranno tutti i cavi e i tubi acqua/aria compressa.

ASSE_Z_MONOSCOCCA_CFRP_LATO_MOTORE_3.PNG

ASSE_Z_MONOSCOCCA_CFRP_LATO_MOTORE_2.PNG

ASSE_Z_MONOSCOCCA_CFRP_LATO_MOTORE_1.PNG

[Innaig]

Io metterei una flangia su cui fissare il motore.
La flangia va poi asolata in modo da scorrere e poter tirare la cinghia in asse alle puleggie.
I fuori asse non mi sono mai piaciuti.

[guido91ra]

Il motore ha già la sua flangia ma non ho abbastanza spazio per fare le asole, dovrei andare a ridurre ulteriormente le centine e non so quale sia il male peggiore tra un tendi cinghia disassato o alleggerire le centine.
Se guardi nelle immagini precendenti vedi le ultime centine vicino al motore già alleggerite per far spazio ai connettori del motore, oltre non mi spingerei, a meno che non elimino quelle ultime due centine ma perdo la distribuzione delle sollecitazioni nella parte alta dell'asse.


Comunque, con la ricerca materiali sto andando avanti, sono riuscito anche ad avere un campione di alusion da incorporare nel laminato per aumentare ulteriormente lo smorzamento delle vibrazioni (teoricamente), la pratica appena ho tutti i materiali farò i test in laboratorio e li si vedrà.

[Innaig]

Perdonami ma dal cellulare non riesco a comprendere ma... Il motore dell' asse Z è all' interno del cannotto?
Se lo è, perchè questa soluzione?

[guido91ra]

SI, il motore è all'interno dell'asse, per una questione di altezze, facilitare la costruzione del monoscocca e perchè il motore buttato li sopra non mi piace proprio. Per montare direttamente il motore sulla vite dovrei allungare il monoscocca, devo raccordare le sedi per le guide e fare una raggiatura da 20mm che porti a una flangia su cui fissare il motore. Mi complica lo stampo, e dovrei fare più fasi di lavorazioni meccaniche e incollaggi.

Cosa non ti piace di questa soluzione? quali sono gli svantaggi? Perchè se mi dici che ci sono svantaggi enormi che io non ho tenuto in conto modifico e metto il motore in asse alla vite e cerco altre soluzioni per facilitarmi la laminazione.

[Bender]

Se vuoi collegare il motore diretto con la vite, la parte che sporge la copri con un carter con le medesime dimensioni esterne dell'asse Z.
Solo una copertura estetica, senza complicarti l'asse vero e proprio.