La mia CNC

Sezione dedicata alla tua CNC: Costruzione, descrizione, foto, accorgimenti ed errori di progettazione.
gino
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Re: La mia CNC

Messaggio da gino » domenica 30 aprile 2017, 7:49

>Swl
si spruzzava prima una sostanza antiadesiva su un piano di riscontro grande (la sostanza non ricordo il nome ,fornita dalla stessa ditta)
che fungeva come da pellicola non adesiva ; dopo circa 10 min si poteva versare la Fibrolit-Zwo
a circa 100 fino a 200mm in XY di distanza uno strato spessore di un paio di mm per 3 o 4 cm quadrati
a questo punto si appoggiava sopra la piastra e si lasciava per un giorno.
..il giorno dopo si prendeva la piastra e si appoggiava sulla tavola di lavoro con la parte
dove cera la fibrolite e si bloccava con i Lenzkes alle estremita.
ora si fresava appena pulita la facciata sopra senza fibrolite ; si rigira la piastra
e si fresa la parte con fibrolite anche appena pulita a metallo ,la fibrolite ora non ce piu.
si eseguono controlli di spessore e planarita e si continua (ma la piastra e adesso senza svirgoli)
..resti della pellicola antiadesione sul piano di riscontro va via con un semplice straccio.

tenere i 0.05 su una superfice di 1000x500 di fresa rimane comunque un impresa..

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Re: La mia CNC

Messaggio da SWL » domenica 30 aprile 2017, 9:34

Grazie dei dettagli, veramente interessanti.

Riguardo alla precisione su pezzi "grandi", il problema è che non ha nulla a che vedere con quella sui pezzi piccoli. E' difficile fare blocchetti di riscontro con tolleranze da 10 nm (sì, sì... 10 NANOmetri) come fa Mitutoyo, ma è possibile solo perché sono cubetti da due centimetri di lato. Una cosa lunga un metro è... una cosa diversa, si muove, di suo, per il suo peso, con la temperatura, forse anche coi... raggi cosmici, chi lo sa. Di fatto si vede che anche pezzi più piccoli si muovono visibilmente (sugli strumenti) anche solo alitandoci sopra!

Non c'è molta letteratura su questo argomento specifico, si trova qualcosa sui testi di progettazione macchine, ma la trattazione è prettamente divulgativa. Se qualcuno dovesse avere qualche riferimento, è certamente cosa gradita.

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Re: La mia CNC

Messaggio da skylord73 » lunedì 1 maggio 2017, 16:38

Viste le feste, sto andando avanti con il progetto..

Visto che la base già ce la ho, sto partendo da quella...
Fatta qualche simulazione con 1000N per coppia di carrelli, il che implicherebbe avere un ponte che pesa 200Kg, il che mi sembra al momento più che sufficiente, si ha una flessione nel caso peggiore di 7um che volendo stare sui 10um di precisione secondo me è un po' tirata.

Secondo voi ha senso dimezzare le distanze dei piedini almeno lungo l'asse X?
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Re: La mia CNC

Messaggio da skylord73 » lunedì 1 maggio 2017, 16:58

Volevo cominciare a dimensionare la struttura partendo dalla forza esercitata dall'utensile.

Il mio utensile ha una potenza nominale di 1,5Kw con una velocità minima di 8000RPM e una Massima di 24.000RPM
diciamo che tutta la potenza viene convertita in coppia sull'utensile (caso peggiore) la coppia erogata (C), dovrebbe essere la seguente:
W=C*2*Pi*RPM/60 -> C=W*60/(2*Pi*RPM)
Da cui il caso peggiore (Coppia Maggiore) si ha con il numero di giri più basso.
Nel nostro caso la coppia nel C(8000RPM)=1,8Nm

Tenendo conto che l'utensile ha un mandrino ER11 che monta un gambo massino di 7mm, la dimensione massima della fresa è molto limitata.
Per esagerare diciamo di montare una fresa di 60mm di diametro (più che esagerazione direi che è fantascienza :D :D), la massima forza esercita è F=C/Raggio=1,8/30*1000=119N

La macchina dovrebbe pertanto essere in grado di spingere l'utensile con una forza almeno pari a questa, altrimenti non si avrebbe avanzamento, senza apprezzabili deformazioni, diciamo dell'ordine del um.

A questo punto non resta che riportare questa forza dalla punta dell'utensile, sull'asse Z, Y e X ed infine sui motori, per dimensionare i vari componenti...

Mi sono perso qualcosa?

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Re: La mia CNC

Messaggio da SWL » lunedì 1 maggio 2017, 18:22

skylord73 ha scritto:Mi sono perso qualcosa?
Mhhh... mi sa anche più di qualcosa.

Non te la prendere, i miei commenti vogliono essere costruttivi, ma:

le simulazioni sono una brutta bestia e dovrebbero essere utilizzate solo per confermare informazioni già in tuo possesso, su questioni già chiare. Utilizzarle per ottenere valutazioni su questioni di principio è sempre una pessima idea. Oltre a questo, simulare è oggi divenuto così semplice che chiunque preme un pulsante e ottiene dei valori numerici. Peccato che quei valori siano quasi sempre privi di senso. Da quel poco che capisco io, la tua simulazione è uno di questi esempi. I vincoli che hai posto non sono quelli reali e ciò che stai simulando non ha nulla a che vedere con la realtà: lo puoi capire dal fatto che i supporti restano immobili. Ovvio che ottieni valori molto bassi, stai simulando una trave doppiamente incastrata. Poi, quando ottieni valori così bassi, devi renderti conto che entrano in gioco una marea di altri fattori che hai deciso di ignorare: scorrimento relativo delle parti, influenza della restante parte della struttura, giochi, giusto per citarne qualcuno; se dovessi considerarli, cambierebbe tutto (e probabilmente in ragione di ordini di grandezza).

Chi ha esperienza in costruzione di macchine (io ne ho molto poca, ma inizio, con mio stupore, a rendermene conto), è in grado di valutare "a occhio" una struttura e giudicare se è adatta oppure no (e se certi valori ottenuti da una simulazione abbiano senso). Dai rapporti dimensionali tra le parti, io ritengo che non vada bene, ma è solo una sensazione. Più "accademica" è la nota che i quadri laterali dovrebbero essere messi "in piedi" e non distesi (questa è una regola di base). Nel primo post hai scritto che lo spessore della base è 10 mm e il tubo è da 20 mm. Una struttura con quelle dimensioni, appoggiata tra due supporti a mezzo metro di distanza e sottoposta ad un carico mediano concentrato di 1 kN non flette di soli 7 micron... ma neanche per sogno!

I calcoli della coppia sono giusti... se fosse un esercizio scolastico, ma non per le indicazioni che ne vuoi trarre. Prima di tutto la potenza non è costante al variare del numero di giri: se così fosse, la corrente a bassi giri diventerebbe insostenibile. La curva di potenza inizia con una rampa e poi prosegue costante, quindi la coppia inizia costante e poi cala asintoticamente. A parte questo (che poi, al più, abbasserebbe la coppia e quindi la forza), il problema maggiore è che non puoi utilizzare questi dati per il dimensionamento, perché sono valori "statici", mentre la macchina deve essere dimensionata per la sua attività "dinamica". Prova a pensare: a parità di coppia sul mandrino, la forza massima sul pezzo si ha con la fresa di diametro inferiore (non superiore come hai scritto), ma le vibrazioni maggiori su una macchina le ottieni con gli utensili più grandi, perché?

Perdonami l'essere stato così schietto, ma credo si possano ottenere migliori risultati in questo modo, e credo sia quello che desideri anche tu.
Ad ogni modo, seguo il thread con interesse e, se posso, cerco di metterci quel poco che posso. :wink:

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Re: La mia CNC

Messaggio da skylord73 » lunedì 1 maggio 2017, 22:14

Se non volessi suggerimenti e critiche non pubblicherei nulla e andrei per la mia strada facendo finta di sapere tutto e poi mi schianterei alla grande :mrgreen:

Vediamo se riesco a sistemare un po' i calcoli...

In merito alla dimensione della fresa sono d'accordo con te, il caso peggiore è quello con fresa piccola e non con fresa grande (evidentemente la fisica mi sta abbandonando...) se rifaccio i conti con una fresa da 3mm viene fuori che la forza è di circa 1200N direi decisamente diverso e sicuramente più coerente.
In merito al motore so che la potenza erogata non è costante ma ha un ginocchio, però poiché lo scopo è fare un dimensionamento al caso peggiore, ho fatto finta di avere un mandrino fantastico che eroga tutti i sui 1,5Kw a 8000RPM con un rendimento del 100%, conscio del fatto che non essendo così sarà difficile sottostimare la forza!

In merito alla base vorrei approfondire...
La base è purtroppo fatta così, avrei saldato anch'io i tubi per il lato corto e non per il lato lungo, però all'epoca mi serviva un tavolo e quando ho chiesto al fabbro di rinforzare con dei tubi non gli ho dato specifiche e lui ha fatto a modo suo... :cry:
L'idea è quella di capire quanti piedini servono per avere flessioni proprie della base trascurabili rispetto alla precisione che mi piacerebbe avere 10um (e che probabilmente non otterrò), dove per trascurabili pensavo attorno al 1um.
Nella simulazione i supporti sono vincolati a terra, e sono d'accordo che in qualche modo aiutano a diminuire la freccia della campata, pertanto mi sembra di capire che è meglio aggiungere altri 4 piedini così da ridurre la campata da 500 a 250mm.

Purtroppo sebbene progettare macchine mi piaccia molto, non è il mio lavoro, pertanto conosco qualche accorgimento di scienza delle costruzioni, però non avendo esperienza pratica faccio fatica a valutare ad occhio i risultati, e quindi che siano benedette le simulazioni, altrimenti passerei le giornate a fare conti :wink:

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Re: La mia CNC

Messaggio da SWL » lunedì 1 maggio 2017, 22:58

Allora, visto che non te la prendi... :mrgreen:

Su una fresa Dia. 3 mm non potrai mai avere 1200 N sulla tangente perché non esiste un materiale che reggerebbe quella coppia. Lo sforzo maggiore lo hai... in un caso particolare che non è prevedibile a priori. Dipende dal materiale, diametro di taglio, impegno della fresa, velocità, attrito, e da una miriade di altri fattori.

Stai partendo dal bandolo sbagliato della matassa: parti dal tipo di materiale, dal suo sforzo di taglio e dalla massima sezione di truciolo che prevedi asportare. Questo, unito agli altri fattori, quali diametro massimo della fresa (qui sì è quello massimo), numero di denti in presa, ecc., ti darà lo sforzo sul mandrino. La potenza del motore la usi solo per vedere se ce la fa a fare quella lavorazione, non vice-versa.

Riguardo alla struttura del piano, ti consiglio di renderti conto al più presto che stai utilizzando... l'unità di misura sbagliata: i micron, con quelle strutture non hanno nulla in comune. Purtroppo. Nel tuo caso si parla di decimi di millimetro, sui quali si può lavorare per renderli "il meno possibile". Personalmente ti sconsiglio l'idea dei piedini intermedi: metterne in piano 4 è un problema, farlo con sei è un'impresa, con dodici è impossibile.

Per rendere più rigido l'insieme, il metodo più semplice è quello di una "L" da saldare lungo il perimetro, con il lato verticale parallelo ai bordi esterni (spigolo superiore saldato ai tubi rettangolari) e quello orizzontale in basso, rivolto verso l'interno. Avrai certamente dei problemi di svergolamento dovuti alla saldatura, ma la rigidezza aumenterà in modo netto.

Domanda: hai già uno schizzo di insieme? Vorrei capire la cinematica globale per dare pareri più centrati.

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Re: La mia CNC

Messaggio da skylord73 » martedì 2 maggio 2017, 0:05

Non chiedo di meglio...

Per la L si può fare senza grossi problemi e la saldatura non penso darà problemi perché avevo intenzione di far fare alla piastra un bel trattamento di distensione termica (sempre che non costi una follia) prima di farla fresare.

La L potrebbe essere di 30x40 così sotto si sovrappone ai tubi che sono 40 e arriva fino al bordo superiore della piastra. Proverò a fare qualche simulazione per capire lo spessore minimo per non appesantire troppo il tutto (uno dei miei prerequisiti è riuscire a muovere i singoli pezzi a mano e la base pesa già oltre 50Kg)

Per calcolare la forza massima applicata all'utensile mi leggo un po' di documentazione e vedo di partire dall'altro capo del bandolo... :wink:

In merito ai disegni ci sto lavorando, appena ho qualcosa lo pubblico.

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Re: La mia CNC

Messaggio da skylord73 » martedì 2 maggio 2017, 23:22

Mentre elaboro la geometria della macchina sto cercando di dimensionare le Viti a Ricircolo... che mi servono per elaborare la geometria...

Ragiono a voce alta così magari le mie ricerche semplificano la vita a qualcun altro :wink:

Se non ho capito male il diametro influisce sulla velocità massima e ammissibile di rotazione secondo le seguenti formule:
Velocità massima della chiocciola (non dipende dalla lunghezza ma da come è fatta la chiocciola):
-Vc = Nr. caratteristico giri/d1
dove
-Nr. caratteristico giri=
  • 60.000 passo singolo
  • 80.000 ricircolo in tubo o su coperchi frontali
-d1 diametro esterno della vite

Da cui con viti da 16 si hanno 3750RPM, mentre con le viti da 20 si scende a 3000RPM

Stabilito questo limite massimo la velocità ammessa, che deve sempre essere minore della massima, dipende invece dalla lunghezza della vite e da come è stata supportata secondo la seguente formula:

-Vamm=Kd*10^6*d2*Sn/l^2 [RPM]

dove i parametri hanno i seguenti significati:
  • d2: diametro del nocciolo (13 per 16mm e 16,9 per 20mm)
  • Sn: fattore di sicurezza che va tra 0,5 e 0,8
  • l:distanza massima tra supporto e chiocciola
  • Kd: dipende dal tipo di supporto della vite
Nel mio caso con vite supportata semplice-semplice Kd=122, l=800 si hanno i seguenti valori:
  • Vite da 16: Vamm=1239 (Sn:0,5) 1983 (Sn:0,8)[RPM]
  • Vite da 20: Vamm=1611 (Sn:0,5) 2577 (Sn:0,8 [RPM]
A questo punto vediamo cosa fanno i motori che ho a casa se li alimento a 48V:
Fino a 600RPM erogano tutti i loro 0,88Nm, a 1200RPM scendono a 0,63Nm e a 1800RPM scendono ancora a 0,42Nm

A questo punto mi viene da pensare che potrei avere una velocità di taglio massima fino al ginocchio del motore, e un rapido fino a 1200RPM che avendo delle viti passo 5mm si traducono in taglio a 3000mm/min (600*5) e rapidi a 6000mm/min (1200*5) velocità più che adeguate per le mie aspettative.

Si possono poi fare anche delle considerazioni sui carichi massimi (statici e dinamici) supportati dai vari diametri che per le chiocciole Hiwin sono i seguenti:
  • 16mm Statico: 11.700N e dinamico 6.500N
  • 20mm Statico: 14.651N e dinamico 7.190
entrambi ben oltre ai limiti della mia macchina, pertanto direi che vanno bene entrambe e quindi sceglierei quelle che costano meno :doubt: ovvero quelle da 16mm.

Se ho scritto cazzate, non fatevi problemi, come ho già detto, ragiono a voce alta per avere supporto e consiglio!
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Re: La mia CNC

Messaggio da SWL » mercoledì 3 maggio 2017, 0:23

I calcoli sembrano sensati. Considera che uno degli estremi della vite deve avere il supporto fisso (tipo 2).

Considera anche che nei movimenti brevi, ciò che incide sono le rampe di accelerazione. Ti consiglio di fare subito una stima delle masse da muovere e del momento di inerzia rotazionale delle viti.

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Re: La mia CNC

Messaggio da skylord73 » mercoledì 3 maggio 2017, 17:12

Per le accelerazioni, come giustamente sostieni mi servono le masse e per le masse devo aver terminato il progetto della struttura.... con pazienza!

Non capisco però perché sostieni che devo per forza utilizzare almeno uno dei due lati sostenuto.
Sul fatto che sia meglio non c'è dubbio, però se non è necessario ne farei a meno.
Visto che sto pensando di avere due viti e due motori per asse X, aggiungere altri due cuscinetti, a carichi obliqui se posso lo eviterei...

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Re: La mia CNC

Messaggio da SWL » mercoledì 3 maggio 2017, 18:36

E' il cane che si morde la coda: per progettare la macchina devi conoscere le masse, ma per conoscerle devi prima averla progettata...
La soluzione è fare prima una stima, fare il progetto e poi aggiustare il tiro con un secondo passaggio. Se tutti i calcoli li imposti in MatLab o equivalente, il secondo passaggio lo fai premendo un tasto. Idem per il modello, se la prima parte l'hai fatta utilizzando "cum grano salis" le funzioni parametriche del CAD.

Riguardo alla vite e ai supporti, ti sfugge un concetto che è uno dei pilastri degli azionamenti: la vite deve essere assialmente e trasversalmente immobilizzata su uno e un solo piano qualsiasi perpendicolare al proprio asse e supportata trasversalmente, ma libera assialmente in qualsiasi altro piano parallelo al primo. Questo lo si ottiene, normalmente, immobilizzandola a un capo e lasciandola libera (assialmente) all'altro.

Se non fai così, vai incontro ad una serie di problemi dei più vari. Il più facile da descrivere è quello dovuto alla dilatazione termica della vite. Se utilizzi due cuscinetti obliqui ai due estremi, e li precarichi ad una determinata temperatura, quando la vite si espande o si contrae, perdi o eccedi nel precarico (con risultati nefasti sulla rigidezza e/o sopravvivenza della macchina). Se invece utilizzi due cuscinetti precaricati ad un estremo e un cuscinetto libero assialmente all'altro, la vite risulta libera di espandersi e contrarsi, mantenendo comunque la stessa rigidezza a qualsiasi temperatura.

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Re: La mia CNC

Messaggio da skylord73 » mercoledì 3 maggio 2017, 19:55

In effetti, con un metro di vite la dilatazione termica ha un senso...
Pertanto precarico la coppia vicino al motore e termino quella esterna per evitare che esca il cuscinetto dalla sede ma senza precarico.. corretto?

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Re: La mia CNC

Messaggio da SWL » mercoledì 3 maggio 2017, 20:11

yessss.... 8)

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Re: La mia CNC

Messaggio da skylord73 » giovedì 4 maggio 2017, 23:53

Oggi sono arrivate le pulegge della tavola rotobasculante....

Ebbene si, sono come i gamberi, prima faccio il 4° e 5° asse e poi i primi tre :D :D :D

Adesso mi manca solo il tornio per rettificare l'albero della tavola rotante e la passione di fare gli svasi per le viti a testa cilindrica.

Però non ho saputo resistere e ho attaccato il motore ad una delle schede delle mie stampanti 3D per vederlo muovere...

https://youtu.be/xqPWykLr6Fk

I motori sono piccoli, però quelli avevo in casa (recupero da stampanti ad aghi), pertanto se saranno proprio inutili quando finalmente mi servirà veramente ne comprerò un paio di più seri...

Nel caso a qualcuno interessasse il progetto lo trovate qui:
https://gallery.autodesk.com/fusion360/ ... is-for-cnc

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