Vorrei progettare un carrarmatino

Sezione dedicata alla tua CNC: Costruzione, descrizione, foto, accorgimenti ed errori di progettazione.
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Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da TND-storm » martedì 22 febbraio 2011, 16:13

Salve!
Da un po' sto usando la lvl-desktop che vedete nel link in firma. Ottima macchina senza dubbio, mi sta dando grandi soddisfazioni...
Visto le cose particolari che faccio però stavo però pensando a una struttura un po' più particolare che permetta lavorazioni normalmente non fattibili con macchine di questo tipo.

Le caratteristiche che vorrei sono le seguenti:
A- robustezza maggiore possibile: certe lavorazioni richederebbero una specie di "ball nose" da circa 25mm di diametro da usare per profilare il pezzo. Inoltre questa la userei per lavoro quindi voglio poter andar su con affondi e avanzamenti fino ai parametri indicati almeno per frese da 10-12 mm, cosa che con il Suhner è meglio non fare.
B- possibilità  di lavorare lastre di testa. ( :shock: )
C- massima precisione possibile

Per ottenere quegli obiettivi le soluzioni che adotterei sono:
A- altezza ponte abbassata al minimo necessario (nel mio caso 80mm dal piano per stare tranquilli). Asse Z con guide fisse e carrelli mobili, per avere uno sbalzo costante di 60-70mm alla pinza portafrese. La corsa totale della Z sarà  150-160 mm per poter se necessario lavorare un pezzo da 60-70 mm in un solo posizionamento. Per il resto guide lineari da 20 o anche 25, 4 carrelli per asse, elettromandrino da almeno 1.5 kW (ma meglio anche il doppio, al limite passo alla 4.5 o 6 kW domestica o mi trasferisco in luogo più adatto)
B- le spalle della Y saranno dritte, con il montante della Y attaccato frontalmente. In questo modo si avrà  una sporgenza del mandrino rispetto al piano. Non potrò sfruttare tutto il piano in lunghezza, ma potrò lavorare i pezzi di testa fissandoli davanti alla macchina sul profilo del basamento. So che in questo modo l'utensile non sarà  sul baricentro degli assi, ma preferirei al limite usare carrelli più robusti che precludermi questa possibilità 
C- l'elettronica che uso ora è già  abbastanza precisa, ma passerei agli encoder lineari invece che quelli rotativi. Usando poi una riduzione 5:1 invece dell'attuale 2.5:1 penso che potrò muovere bene o male qualunque cosa anche con motori da meno di 200W (quelli che uso ora son da 50W per Y e Z e 100W per X). Se no in caso penserò al passaggio ad un'elettronica a loop chiuso nostrana con potenze maggiori.


Prima di mettermi coi disegni della macchina, che ne dite di queste premesse? Follia?

Ciao e grazie
Marco

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Zebrauno
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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da Zebrauno » martedì 22 febbraio 2011, 16:54

Hai ottime premesse ed esigenze di elasticita' fuori dal comune per la futura cnc..

Il consiglio che ti do e' di dare molta, moltissima importanza affinche' il baricentro di tutto il gruppo mobile Z risulti in mezzeria rispetto ai pattini su cui poggiano le spalle in modo da non farle lavorare in presenza di un momento costante, che si traduce in un carrello sempre in trazione ed un altro sempre in compressione sulle guide: pessimo modo di iniziare se cerchi precisione.

Potresti fare il piano piu' corto delle guide e magari usare 2 viti anziche' una per il ponte in modo da avere pena liberta nella distribuzione dei supporti e ancoraggi per le tue lavorazioni verticali di testa.

Per gli encoder lineari ho avuto un'ottima esperienza con le testine ottiche della Renishaw serie RGH24X (risoluzione 1micrometro) poiche' leggono su una bandella adesiva venduta a metraggio, su cui si possono installare anche dei sensori di fine corsa semplificando quindi sia i cablaggi che l'installazione (si puo' montare tutto sotto il piano o in posizione protetta).

Il prezzo e' molto elevato, siamo sulle 500€ per ogni testina di lettura e circa 500€/metro per la bandella di riferimento (sistema incrementale). E' una fucilata....in compenso non devi adattare il progetto della macchina alla lunghezza fissa delle righe ottiche e per piccole lunghezze sono insostituibili (io la usavo su una corsa di 8mm).

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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da ddavidebor » martedì 22 febbraio 2011, 18:58

Anche la mia prevede da progetto di poter lavorare anche lastre di testa.
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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da TND-storm » martedì 22 febbraio 2011, 21:55

Davide ma la tua avrà  1 o 2 viti su X? Immagino 2 vista la struttura, anche perchè visto che il piano è incassato altrimenti non vedo come potresti lavorare lastre di testa...
Io vorrei evitare la doppia vite in qualche asse, troppe complicazioni con la coordinazione di 2 motori (o con i rinvii a cinghia, che però scarterei visto che cerco una precisione molto elevata) . Al limite mi stuzzicava l'idea di 2 viti in Z (facendo cioè muovere su e giù tutto il montante invece che solo il mandrino), per ridurre al minimo gli sbalzi, ma non so se questa soluzione possa essere effettivamente più rigida di una classica o no.

Zebrauno, dici che ci sia così tanta leva se l'utensile è fuori dalla mezzeria? Anche con configurazioni massicce tipo 6 carrelli da 30 in X?
A naso lo sfasamento mi sembrerebbe creare un momento "anomalo" solo durante gli affondamenti (movimento in Z). Inoltre lo scostamento sarebbe più o meno quello che ha la Y rispetto alla lavorazione (è sempre a sbalzo!), cosa cambia in questo caso da renderla tanto sgradita?
Oltre alla possibilità  di lavorare di testa, mi piaceva anche l'idea di avere il montante più largo delle spalle, in modo che l'utensile potesse arrivare quasi a filo con il bordo del piano. In questo modo potrei non solo limitare gli ingombri ma anche sbizzarrirmi con le cuffie di aspirazione o comunque con la configurazione della Z che avrebbe meno vincoli dimensionali visto che non mangerebbe corsa alla Y.

Due viti preferivo evitarle... se proprio l'idea della Z a sbalzo è così malvagia tanto varrebbe rinunciare alla possibilità  di lavorazioni di testa. Sarebbe una possibilità  interessante visto che non ho altri mezzi per lavorare metalli non ferrosi con precisione se non la CNC stessa, ma comunque di utilità  limitata: la solidità  della struttura e l'efficacia in lavorazione vengono sicuramente prima (e di molto).

Molto interessanti le righe ottiche di cui parli. Prodotti di questo genere non mi aspetto che te li tirino dietro, d'altra parte questo è un progetto che andrà  in porto solo se vedrò che può essere effettivamente utile per lavoro, quindi il costo entro certi limiti è relativo per i "dettagli" più significanti.


Parlando di rigidità , quali sono le soluzioni che reputate migliori?

Per la Z io direi binari fissi e carrelli nella parte mobile, con meno sbalzo possibile (nel mio caso contando anche la sporgenza dell'elettromandrino alla pinza non più di 70 mm di dislivello rispetto al punto più basso raggiunto dai carrelli). Il ponte basso (80 mm max sul piano) fa il resto del lavoro in questa sezione.
Preferirei non usare 2 viti e se l'utensile fuori dalla mezzeria va scartato punterei allora alla massima rigidità .
Rinunciando alla possibilità  di lavorazioni di testa, ovviamente la soluzione con maggiore rigidità  si ottiene con ponte fisso e piano mobile. Certo che può portare a ingombri notevoli.
L'area di lavoro minima indispensabile per quello che mi serve ora la stabilirei in 550x550 mm, meglio se 750x550 ma anche qui se più piccola è più robusta allora l'ago della bilancia penderebbe su quella. Come ingombro preferirei non superare il metro in ogni direzione.

Come vedete molte cose sono ancora da definire, i vostri consigli sono preziosissimi! E vi ringrazio per l'aiuto. :wink:

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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da ddavidebor » martedì 22 febbraio 2011, 22:22

Si due viti con una cinghia. Con una cinghia come si deve perdi pochi centesimi...
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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da Zebrauno » martedì 22 febbraio 2011, 22:29

I carrelli lungo la stessa guida si montano solo in coppia, una terna sarebbe inutile poiche' gli unici ad essere sollecitati dalle torsioni planari sono comunque quelli esterni.

Due viti che alzano tutto il ponte le ho viste solo su macchine immense, se cerchi precisione devi ridurre le parti, non aumentarle, ma realizzarle il piu' rigide possibile (che non significa "pesanti").
Ok i carrelli su guide fisse, ok le due viti con cinghia, ma a questo punto viste le corse della tua macchina:

- piano mobile con una sola vite centrale, due guide da 25 e 4 carrelli
- ponte fisso, corazzato e cementato...se serve :D

...pero' ti preclude le lavorazioni di testa.

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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da TND-storm » mercoledì 23 febbraio 2011, 12:19

ddavidebor ha scritto:Si due viti con una cinghia. Con una cinghia come si deve perdi pochi centesimi...
Vero, se ci metto anche le righe ottiche in realtà  probabilmente una o due viti cambia poco (se le viti sono collegate appunto a cinghia).
Considerando però che il piano non lo voglio incassare (anzi, dovrà  essere interamente lavorabile con la macchina, a costo di fare un sovrapiano sull'area di lavoro effettiva, e non incassato per poter lavorare in più riprese pezzi più grandi dell'area di lavoro), che vantaggio mi danno in pratica le 2 viti? A naso direi che contrastano molto più efficacemente il momento torcente nelle lavorazioni alle estremità  della Y, ma si sente molto come efficacia effettiva?

Zebrauno ha scritto:I carrelli lungo la stessa guida si montano solo in coppia, una terna sarebbe inutile poiche' gli unici ad essere sollecitati dalle torsioni planari sono comunque quelli esterni.
Giusto, non c'avevo pensato... Ma la supposizione che ho fatto, cioè che l'utensile che lavora fuori dalla mezzeria si sente al limite durante le forature, è sensata o mi sfugge qualcosa? (sempre considerando che l'utensile lavora sempre e comunque fuori dalla mezzeria rispetto all'asse Y)

Zebrauno ha scritto:Due viti che alzano tutto il ponte le ho viste solo su macchine immense, se cerchi precisione devi ridurre le parti, non aumentarle, ma realizzarle il piu' rigide possibile (che non significa "pesanti").
Ok i carrelli su guide fisse, ok le due viti con cinghia, ma a questo punto viste le corse della tua macchina:

- piano mobile con una sola vite centrale, due guide da 25 e 4 carrelli
- ponte fisso, corazzato e cementato...se serve :D

...pero' ti preclude le lavorazioni di testa.
Eh sì mi sa che più rigido di così c'è solo una fresa da metallo... Ma faccio fatica a visualizzare quanto in effetti una soluzione a ponte fisso possa essere più rigida di una magari con due viti su X e con il ponte comunque molto basso...

Proviamo a riformulare il problema: se volessi usare una fresa sferica da 25mm di diametro per svasare il profilo di una tavola in legno massello (bello duro), che struttura sceglieresti? Si riesce a fare (dimensionando il tutto opportunamente) su entrambe le soluzioni o il ponte fisso si "mangia" di gran lunga il ponte mobile (anche ben fatto) su lavorazioni del genre?

Ciao e grazie per l'aiuto! :wink:
Marco

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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da ddavidebor » mercoledì 23 febbraio 2011, 12:27

Non ho niente su cui confrontare ma penso che la doppia vite sia molto più robusta come soluzione.
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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da Zebrauno » mercoledì 23 febbraio 2011, 12:33

Il ponte fisso con piano mobile e' attualmente, ed e' sempre stata, la soluzione che garantisce piu' precisione e meno vibrazioni a parita' di velocita' raggiungibile.
Se e' progettato con criterio (non a occhio, per capirci) supera la rigidezza di una fresa per metalli senza pero' superarne il peso.

Questo per due motivi molto semplici: il gantry non ha limiti di peso e puo' essere vincolato alla struttura in qualsiasi modo, la corsa non cambia; i punti di applicazione delle forze che imprimono gli spostamenti sono molto piu' vicini alle forze impresse dalla fresa, quindi i momenti che si creano sono minori.

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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da ddavidebor » mercoledì 23 febbraio 2011, 13:23

Gantry?
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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da stefano830_1 » mercoledì 23 febbraio 2011, 14:36

il gantry sarebbe il ponte davide... :wink:

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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da ddavidebor » mercoledì 23 febbraio 2011, 14:44

Ok
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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da TND-storm » giovedì 24 febbraio 2011, 13:45

Zebrauno ha scritto:Il ponte fisso con piano mobile e' attualmente, ed e' sempre stata, la soluzione che garantisce piu' precisione e meno vibrazioni a parita' di velocita' raggiungibile.
Se e' progettato con criterio (non a occhio, per capirci) supera la rigidezza di una fresa per metalli senza pero' superarne il peso.

Questo per due motivi molto semplici: il gantry non ha limiti di peso e puo' essere vincolato alla struttura in qualsiasi modo, la corsa non cambia; i punti di applicazione delle forze che imprimono gli spostamenti sono molto piu' vicini alle forze impresse dalla fresa, quindi i momenti che si creano sono minori.
Addirittura? :shock:
Pensavo che fossero comunque paragonabili più alle strutture a ponte mobile che a frese per metalli!

Con queste premesse se la struttura a ponte fisso è fatta le lavorazioni di cui parlavo (ball nose diametro 25mm su legno) dovrebbero essere fattibili visto che a quanto ne so su metallo si fanno sforzi anche maggiori... mi sbaglio?

Ciao e grazie
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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da Zebrauno » giovedì 24 febbraio 2011, 13:48

25mm e' comunque un diametro importante....anche a ponte rigido dovrai fare una macchina molto resistente e calcolare con attenzione le spinte sul materiale in base all'affondo e all'avanzamento.

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Re: Vorrei progettare un carrarmatino

Messaggio da stefano830_1 » giovedì 24 febbraio 2011, 14:40

nonchè una bella bestia di mandrinoche la faccia girare la fresa :wink:

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