Struttura fresatrice CNC 3 assi

[SWL]

Riformulo...

[guido91ra]

Swl dimmi tutto!

Il foglio di calcolo ancora non è completo, lo pubblico così se avete osservazioni, aggiunte o critiche posso modificarlo in corso d'opera. Alcune cosa devono ancora essere aggiunte altre modificate o correlate tra loro per fare meno passaggi

[Fiveaxis]

@SWL

...Per la flangia, la fai fare che si possa stringere attorno al mandrino.[...]. Per fare le cose fatte bene, dovresti prima montarla e poi tornire la sede di appoggio mettendo sul tornio anche il mandrino. Se fai l'azzeramento sul cono portautensili puoi fare i 90° perfetti.

Non mi è chiara la procedura. Me la potresti illustrare? Sono curioso e vorrei capire.
Grazie

[SWL]

@Guido91ra

Mi ci è voluto un po' per capire da dove venisse quell'esponente 4... alla fine ci sono arrivato.

Alcune delle cose che hai riportato sono più che sensate, mi hanno fatto notare anche dei particolari che mi erano totalmente avulsi riguardo l'influenza dell'inerzia della vite sull'inerzia totale del sistema. Dai primi calcoli pare conti con un rapporto 10/1 per una vite Dia. 32 mm passo 5 mm e una tavola da 100 kg, ma devo verificare con più attenzione. Fosse così, avrebbe più che senso usare un passo più lungo e una vite più snella a velocità inferiore.

Altre cose sono strane e... forse discutibili.

Purtroppo ho un paio di giorni di fuoco e non posso dedicare tempo al "divertimento". Torno appena posso, così rispondo anche alle altre domande.

[guido91ra]

Buongiorno swl,
Riguardo al diametro della vite è bene dimensionarlo opportunamente. Comunque visto che me l'hai fatto notare inserirò la % di influenza dell'inerzia vite sul sistema solo per capire quando effettivamente i fluisce.
Per alcune cose sono perplesso anche io, la perplessità maggiore riguarda la Potenza da applicare al calcolo per la cinghia. Nel foglio ho messo sia per la motrice che condotta, da ciò che c'è scritto nei cataloghi delle cinghie riferiscono alla Potenza erogata dal motore per il funzionamento. Chiamerò poggi per delucidazioni.
Per il resto se vedi unità di misura mancanti, numeri strani è solo per il fatto che sono formule derivate da pagine di semplificazione e tengo conto del fatto di moltiplicare kg x mm x acc.gravità e far saltar fuori direttamente i Nm.
Per l'inerzia del delle pulegge ho usato quella per i cilindri pieni, più semplice anche perché il materiale più vicino all'asse di rotazione influisce veramente poco per il fatto del diametro alla 4.
Giochetto interessante è mettere puleggia condotta in alluminio e motrice in acciaio, questo perché l'acciaio essendo più pensate da più inerzia alla puleggia e nel caso di una riduzione va a compensare la puleggia condotta più grande, o comunque essendo sull'albero motore va ad aumentare l'inerzia del rotore a nostro vantaggio.
Io per sicurezza ho confrontato i risultati della coppia e del inerzia con quelli scritti nel sul preventivo e coincidono.
Un altro punto, vorrei integrare i calcoli per il dimensionamento vite in base alle forze in gioco, ma purtroppo mi ci metto sempre ad orari indecenti o quando ormai sono già fuso dal lavoro e sono calcoli un po' più conplessi
Ultimo e poi giuro che la smetto, integrare il precarico dei pattini, ma credo che sia da ritoccare il coefficiente di attrito dello stesso, perché precaricando di tot kg non si aumenta la massa del asse ma in teoria dovrebbe aumentare il coefficiente di attrito ma qui sorge il come fare.
Ps se nel foglio ci sono dei numeri nelle caselle dati li ho messi a casa x vedere se funzionavano le formule.
Ps2 provatelo anche con i dati delle vostre cnc già funzionanti così mi date un feed su problemi, cosa c'è da implementare/migliorare o cosa invece funziona bene e va lasciato stare.
Non pretendo di arrivare a livello di un ingegnere ma almeno rosicchiare vicino alla realtà.
Per il resto buon week end a tutti

[guido91ra]

Buon inizio settimana a tutti,
sono arrivato all'asse Z revisione finale, alcuni dettagli li inserirò più avanti per appensantire troppo il 3D complessivo della macchina.
La corsa è rimasta invariata a 400mm, interasse rotaie 170mm, h asse senza motore 880mm, largo 220mm, peso senza mandrino 75kg, vite a ricircolo da 25mm passo 10mm.
Inoltre la Rattm Motor mi ha confermato che posso flangiare il mandrino secondo un loro standard o eventualmente anche a mio disegno.
Ho "inciccionito" l'asse per far fronte alle accelerazioni dei brushless. Considerando che hanno anche un picco di coppia esagerato del tipo 2,9Nm coppia costante e 11.6Nm coppia di picco che è del 400%.

Vista laterale

ASSE_Z_Rev2.PNG

Particolare del bloccaggio delle rotaie

ASSE_Z_Rev2_1.PNG

Vista frontale

ASSE_Z_Rev2_2.PNG

Particolare della zona sotto al motore, dove ho posizionato i due tamponi di arresto nel caso gli extracorsa non funzionassero, inoltre come ha consigliato il produttore del motore mi serviranno per fare il primo 0 macchina visto che i motori avranno encoder assoluti.

ASSE_Z_Rev2_4.PNG

Inoltre...sono andato avanti anche con il file di calcolo finendo di fare gli ultimi aggiornamenti.
Dimensionamento vite parzialmente funzionante, manca la parte relativa ai carichi, mentre velocità critica è funzionante
Dimensionamento motore, perfettamente funzionante, ho inserito anche la % di incidenza dell'inerzia vite rispetto all'inerza del sistema (SWL vedrai quanto incide, c'è prendersi paura)
Nota: per l'asse z, inserire la massa nei dati, e rinserirla nella voce forza su utensile. Perchè la prima massa serve a calcolare la coppia necessaria a vincere l'attrito. Forza su untesile invece serve per calcolare la coppia neccessaria a vincere tutte le forze, nel caso di Z serve per vincere la masse dell'asse, mentre per gli altri assi solo per calcolare la coppia per spingere sul utensile.
Dimensionamento Puleggia e cinghia perfettamente funzionante.

DIMENSIONAMENTO MOTORI E VITE Rev2.zip

Resto a disposizione per chiarimenti.

[guido91ra]

Forse OT


Ho rivalutato il tutto dopo un test eseguito oggi su una forma complessa in fibra di carbonio T700 che pesa 60gr con spessore medio di 0,8mm e ha sostenuto 100kg come carico statico.

Bender, ritornando al discorso di fare gli assi in fibra di carbonio ho fatto un po' di calcoli sulla dilatazione termica che avrei sul ponte di 2mt e le guide in teoria si dovrebbero dilatare 0,00096mm sull'intera lunghezza mentre il trave in carbonio si dilaterebbe di 25 volte in meno in un arco di temperatura che va da 0 a 40°C il che non mi sembra eccessivo.
Tralasciando i costi di realizzazione che se mi impegno e non conto le mie ore riesco ad arrivare poco sopra a farla in acciaio, passerei da 400kg a 90kg di tutti e tre gli assi a parità di spessore.
Se uso fibre ad alte proprietà meccaniche e colle strutturali degne di nota sempre a parità di spessore è come se aumentassi lo spessore dell'acciaio di un 30%.
Fin qui super figo e fattibile...ci sono due ma:
Il primo riguarda lo sbilanciamento del pezzo dopo la fresatura e potrei ritrovarmi il trave storto di millimetri appena vengo mollati gli staffaggi.
Il secondo invece alla precisione delle lavorazioni meccaniche che dovranno eseguire altri perché nella mia fresa non ci starei e fresare questi materiali non è semplice e tanti non vogliono proprio lavorarli.

La via di fuga sarebbe nel caso non funzioni rifare solo gli assi in acciaio...ah e ricomprare i motori...

Voi che ne pensate? La prendo come sfida personale/aziendale?

[Bender]

Sei sicuro che siano 0.00096 mm e non 0.00096 metri?

Devi analizzare il valore del modulo di Young della fibra composita che vorresti impiegare più che la resistenza a trazione.
La rottura della struttura non è un problema da tenere in considerazione, ma sono le deformazioni a comandare.
E se possibile la capacità smorzante paragonandola al metallo.

Se la macchina ti serve per lavorare vai su una configurazione classica in metallo, e già ci sono comunque rischi di fare un buco nell'acqua.
Se vuoi sperimentare è un'altro discorso.
Prova su un modello piccolino e vedi cosa succede.

[guido91ra]

Si, metri hai ragione...sono fuso, ultimamente i calcoli li faccio sempre a fine giornata con il cervello fritto.

Come fibra visto che cmq mi va via un mezzo rotolo da 50mq solo per la trave posso comprare le UHM altissimo modulo, mentre le HM alto modulo le ho già in casa, le alta resistenza non ne uso molte.
Domani in ufficio guardo il catalogo che i valori non me li ricordo ma vanno circa 8/10 volte l'acciaio.
Capacità smorzante a spessori di 8/10mm cade quasi nel dimenticatoio.

A sto punto sperimento e se funziona bene, se non funziona rifaccio in acciaio gli assi.

[Fiveaxis]

Notavo dagli ultimi disegni che hai postato che per fissare le guide hai utilizzato una staffa unica...Non sarebbe meglio utilizzare tante piccole staffe, in modo da creare una spinta più uniforme?

[guido91ra]

La staffa unica l'ho messa solo per mantenere in battuta la guida nel piano di riferimento.
Però potrebbe essere utile dividerla in più sezioni, sicuramente si ha un controllo maggiorre della forza applicata e un costo di realizzazione inferiore. Purtroppo non ho mai visto dal vero come viene realizzata e questa era la mia ipotesi.

[skiver]

Ciao! Interessante il foglio di calcolo!
E molto interessanti anche molte soluzioni che stai adottando...
Ma la cosa che più mi affascina è pensare alla struttura in compositi...
Sono un grande "appassionato" del carbonio i fibre in generale..purtroppo solo per hobby......mi fa sbavare l.idea di avere un ponte mobile interamente in carbonio. Non dubito assolutamente sulla capacità di carico nè tantomeno sulla precisione. A mio parere se fai tutto come si deve su stampi, fibre messe come si deve, magari prepreg e autoclave.....che spettacolo altro ché!!!
Mi resta qualche dubbio sulla capacità sopratutto del carbonio di dissipare vibrazioni, questo si!!!......mmm bisogna pensarci mooooolto bene.
In ogni caso ti seguo con attenzione!

[guido91ra]

Ciao Skiver, la mia azienda lavora solo con prepreg e autoclave quindi il laminato si presta molto bene a una richiesta di elevata rigidità.

Inoltre guardando il catalogo dei tessuti commerciali
HM(alto modulo) partono da 392 fino a 568Gpa
UHM(altissimo modulo) posso arrivare fino a 760Gpa

Se invece faccio fare dei tessuti su misura posso salire oltre ai 760Gpa ma i prezzi lievitano.

Per quanto riguarda lo smorzamento delle vibrazioni se ne occupa in parte la resina che impregna il tessuto, mediamente per resine commerciali lo smorzamento va da 2 a 2,8 volte quello dell'acciaio, ma ho fatto richiesta al fornitore per resine più performanti per questo aspetto (includendo resine per formula 1 [sperono non mi chiedano un rene])
Ma sorge un ma(il solito) più aumento la % di resina con più perdo rigidità ma aumento lo smorzamento, stessa cosa il contrario più dimunisco la % più aumento la rigidità e meno smorza. In pratica bisogna trovare la via di mezzo per mantenere entrambi i valori alti, e quindi facendo dei campioni e andando a fare test meccanici per trovare la % giusta(il fornitore mi aiuta su questo aspetto).

I presupposti ci sono e sto sbavando... , e anche i miei collaboratori sono d'accordo sul procedere.

[skiver]

Che spettacolo!!!!! Mi raccomando se ti va, descrivi come quanti dove e come metterai gli strati di carbonio...sono stra_curioso!

Pensavo...da ignorante....e usar in certi punti dei "core" tipo alveolare aramidico o di alluminio? Se non ricordo male, si arriva a delle resistenze pazzesche...si riducono drasticamente problemi torsionali..

Toglimi un altra curiosità...stampi in alluminio?

[guido91ra]

I core ne usiamo pochi perché andando a 7/8bar di pressione il 90% collassano.
Stampi dipende ma 80% di quelli che usiamo sono in fibra di carbonio, altamente più performanti dell'alluminio in tutti i termini...quelli in alluminio li usiamo se proprio li fornisce il cliente, ma sono la fiat punto degli stampi.