Struttura fresatrice CNC 3 assi

[Innaig]

La cosa mi lascia perplesso... macchine utensili in fibra di carbonio non ce ne sono (se vuoi far stampi in metallo).
Ci sarà un perché...
Come fai a dare "peso" alla struttura?
Che materiali intenderai fresare?
Comunque seguo, mi interessa.

[guido91ra]

Ciao innag,
Acciaio non ne freso, al max qualche pezzetto di alluminio se proprio devo altrimenti solo fibra di carbonio e tavole di resina.
Per fresare non serve un asse pesante ma deve essere rigido, i motori imprimono la forza da applicare sull'utensile e quindi il vantaggio della leggerezza di un asse sta nel fatto di potere dimensionare i motori in modo migliore e raggiungere accelerazioni maggiori. Oltre al fatto di smorzare maggiormente le vibrazioni, qui apro una parentesi, appena ho il materiale farò un campione da mandare un laboratorio per testare se effettivamente i valori di smorzamento siano corretti.

Comunque ho già quasi convertito tutto z e da 63kg di acciaio sono passato a 15kg di carbonio con la differenza che ho 4 volte in più di rigidità e non ho guardato quante volte in più di resistenza ma fe510 210mpa mentre UHM ha 3450mpa di resistenza(la resistenza delle uhm è minore di 1000/1500mpa rispetto alle altre fibre), tutto a parità di spessori.

Il perché non ci sono macchine utensili è solo dato dall'alto costo della fibra di carbonio, e il costo è dato solamente dal tipo di progettazione effettuata. Ho visto pezzi costare 2000€ e dopo che li ho riprogettati, costare solo 500€ senza andare a togliere le prestazioni. Sono 2 stili di progettazione totalmente differenti.

Il ragionamento come ti sembra? Aspetto critiche anche da swl

[Innaig]

Se non hai una struttura pesante che smorza le vibrazioni di ciò che fresi non ottieni nulla.
Per fresare alluminio devi avere rigidità e peso.
Non ho mai visto macchine in fibra di carbonio neanche progettate su carta perché probabilmente non ha senso costruirle.
Ho chiesto anche a colleghi ma nulla.
Premetto che lavoro nel settore macchine utensili.
Seguo con interesse, ma anche per fresare resine ci vuole rigidità e peso.
Tanto per darti un paragone, stampi in resina per calzature, macchina da 600x570x450 mm di corsa mandrino 12 kw e 4.5 tonnellate di macchina. Il pezzo di resina grezzo pesa 15 kg.
Stesso stampo in alluminio, mandrino 17 kw (minimo) e macchina con peso di 6.0 tonnellate.

[guido91ra]

ok, facciamo un ipotesi:

se la mia struttura leggera è molto più resistente e 4 volte più rigida della tua da 4,5ton e smorza il doppio delle vibrazioni, con un costo supereriore del 30%?

[gino]

..anch`io seguo ; la prima cosa che ho pensato..con velocita` Max da F20000
un mandrino in testa da 20Kg (per obbisti) e un peso esiguo complessivo
come la macchina si comporterebbe con un codice iso
..G0 X-1000
..G0 Y-700
chissa` se da segni di saltelli o ribaldamenti.
la cosa e`interessante.
il sole e`appena sorto e il tramonto e lontano.

[Junior73]

Guido è interessante quanto dici . Per quel poco che ho capito delle cnc la massa conta nelle lavorazioni di determinati materiali. Devono esserci comunque dei compromessi. Gino ha messo in evidenza un aspetto interessante. L'abbinamento di materiali diversi (pesante per la base , leggero ma rigido per il ponte mobile) potrebbe avere un senso?

Riesci a quantificare la resistenza e la capacità di smorzare le vibrazioni con gli spessori/ dimensioni tipici di una cnc (ad esempio lastra da 700x200x20mm per il ponte mobile) rispetto ad alluminio ,ferro/acciaio? Far emergere anche di costi dei materiali al netto di diciamo "speculazioni" del mercato?

Saluti

[Innaig]

Infatti sono curioso.
Cannotti in fibra lì ho già sperimentati.
Sono lì dal '98.
In laboratorio.
Dal punto di calcoli strutturali tutto funzionava.
Poi cè la realtà che ci frega.
Ma sono passati 20 anni e i materiali compositi hanno fatto passi da gigante.

[skiver]

Bello bello! ..butto li un altra cosa da ignorante: la base della macchina sarà cmq bella pesante no? Quindi con una certa capacità di dispersione delle vibrazioni dal pezzo..e stiamo parlando di fresare compositi..e sono convinto che le onde prodotte sono ben diverse da quelle che escono da.un blocco di alluminio con una fresazza ad inserti piantata dentro no?
Insomma dai, giocare con densità di materiali diversi per costrure la fresatrice mi intriga..
Però boh parlo ad intuito e per poca esperienza su compositi per aeromodellismo...
Sono proprio incuriosito...

[Innaig]

Non ti fermare!
Soldi permettendo DEVI andare avanti!
Come tecnico sono altamente curioso.
Ti seguo.

[guido91ra]

Si, forse mi sono spiegato male, la mia idea è tutti gli assi mobili in fibra di carbonio e il basamento in acciaio.
Ciò che voglio fare è alleggerire ma allo stesso tempo irrigidire tutti gli assi mobili.

Innag ti assicuro che in 20anni i compositi sono schizzati alle stelle come prestazioni. Sia le fibre in qualità ma anche le resine che ormai sono temprabili e ti assicuro che chi ha provato a fresarle con centri di lavoro per acciaio si è messo a piangere spaccando frese su frese.

Adesso ti spiego il perché il carbonio costa.
Lasciamo stare i tessuti speciali personalizzati che possono arrivare anche a 400€/MQ2.
Ciò che ho visto e vedo è arrivare i disegni di componenti progettati per essere ottenuti interamente per asportazione trucioli, fusione o stampaggio a iniezione.
Bene, di quel 90% di disegni finisce in aziende di compositi che ti fanno il preventivo per fare il pezzo a disegno, ed è proprio qui che i prezzi salgono a livelli proibitivi, perché sono pensati per tecnologie produttive altamente distanti dal processo produttivo dei compositi.
Questo avviene per vari motivi, che posso essere: incompetenza di chi segue il cliente, poca voglia di dare consulenza o addirittura menefreghismo.
Se invece hai fortuna e il tuo disegno finisce nelle mani di chi ti sa guidare e aiutare a riprogettare il pezzo adeguandolo ai processi produttivi, i costi possono essere ridotti in maniere veramente drastica.
Questo è lo scoglio principale, uno dei punti significativi del perché un ingegnere che progetta acciaio difficilmente si avvicinerà al mondo dei compositi.
Ho cercato di non dilungarmi troppo, ma se ti vuoi fare una chiacchierata visto che siamo di zona bene volentieri, del resto tante idee sono nate in bar davanti a qualcosa da bere!

[guido91ra]

Riesci a quantificare la resistenza e la capacità di smorzare le vibrazioni con gli spessori/ dimensioni tipici di una cnc (ad esempio lastra da 700x200x20mm per il ponte mobile) rispetto ad alluminio ,ferro/acciaio? Far emergere anche di costi dei materiali al netto di diciamo "speculazioni" del mercato?

Saluti

se vuoi sapere quanto può costare una lastra di quelle dimensioni in carbonio, si posso (prezzo fatto da conti veloci con fibre e resine commerciali)
per quantificare la resistenza/modulo elastico ti basta pensare che
Il fe510 ha 210mpa in resistenza a trazione
Mentre una fibra UHM ha 3450mpa
Il fe510 ha 210gpa di modulo elastico
Mentre una fibra UHM ha 760gpa di modulo elastico
Test fatti su provini a norme iso quindi a parità di spessore.
Generalmente senza fare troppi conti si cala di un 30% lo spessore rispetto all'acciaio e fino a un 45% rispetto all'alluminio mantenendo comunque prestazioni maggiori.
Poi si analizza di caso in caso perché ci sono tante combinazioni fibra, trama, resina.

[Innaig]

Non è mai stato un problema di soldi ma di fattibilità dell'applicazione nel campo macchine utensili (Per lo meno il nostro).
Collaborammo con ATR Group per l'esecuzione.
La "macchinina" da 12 tonnellate di basamento è ancora funzionante in laboratorio da noi.
Assi x e y in metallo ma con motori magnetici. Solo Z in fibra di carbonio (se non ricordo male circa 250 kg).
Se trovo le foto di quando uscì dall' autoclave te le posto.
Se non erro dovemmo aggiungere piastre interne in metallo per problemi di torsioni.

Difficile trovarmi a Forlì, sono sempre in giro per lavoro ma comunque segno...birra. :- D

[guido91ra]

La torsione è il tallone d'Achille del carbonio ma con i dovuti modi si elimina, proprio in questi giorni sto depositando un brevetto al riguardo. Momentaneamente non lo applicheró alla fresa perché avrei problemi brevettuale dovuti al fatto che dovrò mandare i componenti da aziende esterne a fare le lavorazioni meccaniche e per quanto ci si possa tutelare le fughe di notizie sono all'ordine del giorno.
Comunque se é possibile avere una foto in privato di quel asse z potrei capire cosa non è andato.

Personalmente ho fatto pezzi più sollecitati di un asse di una fresa e non ho avuto problemi di torsione o altro genere.
Di contro le analisi fem su questi materiali per arrivare a livelli reali e attendibili al 99% su componenti complessi posso svettare anche a 100000€, e con le esperienze fatte analisi meno dettagliate hanno davvero poco valore. In sostanza per quanto ci si studia dietro, formule ingegneristiche e cavoli vari ho la sensazione che ancora nessuno ci capisca davvero qualcosa, come se avessimo per le mani qualcosa di così grande che ne vediamo solo un piccola parte.

[Fiveaxis]

Ho letto da qualche parte (in fondo trovate dove!) che, nelle macchine utensili, si stanno già sperimentando varie fibre composite, schiume metalliche ed altre diavolerie che stravolgono il mio rapporto di amore romantico con la ghisa sferoidale in getto ...Sono totalmente ignorante in fatto di compositi ma un carrissimo amico ingegnere meccanico specializzato in tali materiali che ha lavorato in Ferrari (settore F1), già 10 anni fa mi raccontava prestazioni meccaniche fuori dalle logiche. Ovviamente a costi ignoti!

Argomento sicuramente stimolante...Non avendo "farina del mio sacco" da mettere, sono andato a ripescare proprio un "vecchio" LINK ad un documento che mi passò quell'amico, dopo aver visto la mia faccia al sentire che si potevano costruire le macchine utensili in composito...
https://www.musp.it/sites/default/files ... %206_1.pdf

Tra l'altro poter fare attrezzature "leggere" in grado di eseguire lavori "pesanti" implica vantaggi energetici e di trasporto.

[guido91ra]

Buongiorno fiveaxes,
È uno dei documenti che ho letto, oltre a essere del 2007 e sono già passati 10 anni, fa riferimento a compositi di medio-basse caratteristiche e applica in alcuni casi solo una lastra incollata sulla ghisa.
Io invece ho scelto fibre da pace che sono il top in commercio, per la resina stanno valutando quale usare per smorzare le vibrazioni, ma la prima proposta telefonica senza dati alla mano era una resina che viene usata per fare i telai di F1.
Punto a usare i materiali migliori ma l'altro obiettivo è mantenere costi ragionevoli, quindi farò parecchie valutazione per trovare il compromesso giusto.