Progetto CNC a ponte basso

[TND-storm]

Salve,
dopo averci rimuginato a lungo torno all'idea della meccanica a ponte mobile ma in configurazione bassa. Stavolta però voglio procedere con la costruzione, quindi ho fatto un progetto che sia realizzabile coi mezzi che ho.
Avrà  2 viti che muovono il ponte, so che questa soluzione può dar problemi ma ho deciso di utilizzarla comunque perchè mi sarà  molto comodo avere spazio sotto il piano, sia per fare un quarto asse di ampio diametro che soprattutto per poter lavorare le lastre sul fianco.

Diciamo che ho abbandonato l'idea di farla super-precisa, ma vorrei comunque realizzarla molto robusta.
Il disegno si basa su profilati 90x90 serie pesante tenuti insieme da piastre di alluminio da 20 mm di spessore. Tutte le piastre sono di dimensione tale da essere realizzabili con la cnc che ho ora. Per non dovermi affidare troppo alla precisione di lavorazione, la maggior parte degli accoppiamenti prevede la possibilità  di regolare la perpendicolarità  dei profilati utilizzando almeno 2 piastre per angolo (una in verticale e una in orizzontale). L'idea sarebbe di utilizzare una livella centesimale e squadre di precisione per tarare gli allineamenti sugli angoli fissandoli poi tramite le piastre.
Nel disegno mancano tutti i fori per i bulloni nelle piastre ma spero si capisca il concetto.

Qualche dettaglio sui vari componenti:
Guide THK da 35 con precarico, corse utili massime 670x590x190, lunghezza complessiva 920, 840 e 440 mm;
Viti a ricircolo da 25 mm passo 5 con chiocciola doppia precaricata, motori servo AC da 400 o 750W (da decidere, disegnati da 750W), riduzione 2:1 tramite pulegge;
L'elettromandrino disegnato è un Elte TMP4, pensavo a un 3.3kW (esiste anche con cambio utensile manuale, qualcuno sa come funziona?);
Alle estremita di tutti gli altri ho lasciato lo spazio necessario per i soffietti, la lunghezza in più è dovuta a quello.

Volevo chiedervi consiglio in generale sulla struttura, vi sembra sufficientemente rigida o ha bisogno di ulteriori rinforzi?
Inoltre vi sembra fattibile la messa in squadro delle varie parti o le soluzioni che sto adottando lo rendono difficile/impossibile?

Infine riguardo i punti d'appoggio del ponte: per massimizzare la corsa i carrelli sono sempre vicini, a contatto l'uno con l'altro. Potrei distanziarli ai lati del ponte di un 20 mm per dare un'area d'appoggio minore ma penso che già  così siano sovradimensionati, quindi non so se ce n'è il bisogno. So che consigliate di mettere il baricentro del ponte più o meno nel centro dei carrelli (e qui ci saremmo, un pelo spostato indietro anche) ma ci sarebbe l'asse del mandrino fuori dall'impronta dei carrelli. Ricordando che le guide sono da THK 35 con precarico, secondo voi è comunque il caso di cercare di far cadere l'asse del mandrino nell'impronta dei carrelli o posso evitare di spendere parte della corsa (già  scarsetta in verità )?

[Zebrauno]

Vedo male o la luce sotto la traversa e' minore della quota a cui puo' salire il naso del mandrino?

[TND-storm]

Vedi bene , è circa 130 mm di luce (spazio tra la base della Z e la traversa orizzontale della base nella direzione del ponte) contro 190 mm di corsa.
Devo ancora curare i dettagli del posizionamento del mandrino (manca ancora la sporgenza della pinza visto che in teoria è un attacco HSK), ma in generale non mi servirebbe avere più sbalzo di così tra piano e traversa (neanche su una meccanica normale, a mio parere). Con questa configurazione in particolare se devo lavorare un pezzo più alto di 130 semplicemente abbasso il piano di lavoro (dovrò studiare un modo anche per fare quello), tanto non c'è nulla che lo impedisca sotto il piano, ma preferisco avere maggiore rigidità  per le lavorazioni più comuni (pezzi alti molto meno di 130 mm...).

[walgri]

Hai una esigenza specifica per ridurre i motori ?

Io ne sto pensando una quasi identica, leggermente più piccola, corse 550x550x120, ma sto prevedendo i motori in diretta, due per muovere il ponte.

[TND-storm]

Semplicemente non mi serve far andare le viti a 3000 rpm, anche perchè a quella lunghezza sarei oltre la velocità  critica. Ma tieni conto che monterò dei servomotori e non degli stepper, altrimenti avrei collegato senza dubbio i motori in diretta.

PS: pensavo di chiudere la parte posteriore della traversa con una lastra di alluminio non tanto spessa, al massimo da 10... Secondo voi è meglio invece abbondare un po' anche lì?

[walgri]

Fai bene a essere conservativo. Comunque, in base a questo documento: http://www.sefra.it/PDF/CaVtRosa0408.pdf la velocità  critica di una vite 25x5 lunga 800 mm, con condizioni al contorno cerniera-cerniera, si attesta attorno ai 4000 giri/min, e poco oltre i 3000 giri/min per la vite 20x5.

[TND-storm]

Sì ma queste sono lunghe sui 1200mm, tolta la parte lavorata 1100 quindi comunque sono per forza sotto quei valori... in pratica con queste lunghezze dalle tabelle che mi avevano passato da Zapp si parla di circa 1500 rpm stando un 20% sotto la velocità  critica, visto che un rapporto 2:1 mi permette di raggiungere giusta giusta quella velocità  direi che ci siamo...
Così arrivo a 7500 mm/min, già  ora non sfrutto in lavorazione i 4000 mm/min se non in rari casi, direi che può andare come velocità  di punta. Poi preferisco favorire l'accelerazione, nelle lavorazioni 3D è fondamentale (oltre che per riuscire a lavorare a velocità  costante su curve più o meno strette).

[Zebrauno]

Forse e' meglio se usi viti 20x5 o meglio ancora 20x10, l'inerzia della massa rotante di una vite da 25 credo sia sprecata su quel progetto. Dove hai le doppie viti e' gia' piu' che sufficiente una vite da 20 e se scegli il passo 10 aumenti la durata delle chiocciole.
In Z basta una 16x5, puoi ridurla anche 3:1 visto che e' l'asse che richiede piu' precisione, cosi' eviti l'effetto della caduta a motori spenti.

Mentre le guide da 35...forse le possiedi gia', personalmente non le avrei montate sulla Z con quei carrelli flangiati. Se usassi guide da 25 con carrelli cubici in Z potresti risparmiare circa 8cm nella corsa sulla traversa, aumentando l'area lavorabile o riducendo la traversa per aumentarne la resistenza.

ciao

[walgri]

@TND-Storm: Vista la corsa massima di 670mm non pensavo avessi viti così lunghe.

[TND-storm]

@Zebrauno:
In effetti sono ancora in dubbio se usare delle viti da 20 o da 25, andrei su quelle da 20 se non fosse che con le lunghezze in gioco sono molto più vicino alla velocità  critica. Col passo 10 dovrei aumentare la riduzione per non perdere in coppia, altrimenti sarebbe richiesta più coppia che con una vite da 25...
La minor usura in un passo 10 suppongo sia dovuta al fatto che a parità  di velocità  fanno la metà  dei giri al minuto, sbaglio?
Per l'asse Z pensavo a un motore con freno, non costano molto di più di uno senza...

Sì le guide da 35 le ho già , le ho prese qui sul forum e le avevo anche rimesse in vendita per prenderne di più piccole ma poi ho cambiato idea: avrei speso di più per avere delle guide made in taiwan e per stare alla fine sulle stesse corse... non mi pareva avesse senso! Sono queste:
https://www.cncitalia.net/forum/download ... p?id=76370
Con guide da 35 precaricate delle viti da 16 mi sembrano eccessivamente piccole, da 20 probabilmente ci starebbero se non fosse per la lunghezza (magari la metto da 20 sulla Z così guadagno un po' in ingombri), da 25 mi sembrano più bilanciate in relazione alla corsa e alle guide... Da 32 ci potrebbero anche stare come abbinamento alle guide da 35 ma sarebbero eccessive come inerzia...

@walgiri: eh infatti ho dovuto allungarle più di quanto avevo previsto per far spazio per le protezioni a soffietto.
Visto che non voglio affidarmi a lavorazioni di precisione userò i supporti delle viti che si vedono nelle immagini, ci faccio la sede un po' più larga così da poterli tarare, altrimenti avrei dovuto affidarmi alla precisione delle piastre o al limite usando i supporti che si fissano di lato avrei dovuto mettere degli spessori ai carrelli e non mi andava di complicare ulteriormente il progetto e di aumentare pure lo sbalzo sulla traversa e sulla Z...

[walgri]

Nel tuo progetto è possibile fare i soffietti abbastanza grandi da avvolgere anche i cuscinetti delle viti e farli impaccare fuori dalla corsa utile delle viti ?

[TND-storm]

Penso di sì, ma che vantaggi ci sarebbero a parte una leggera riduzione delle corse? Guadagnerei circa 100mm per asse ma ci sarebbero un po' di complicazioni in più da risolvere... I soffietti della PEI che utilizzerei hanno dei dentini che scorrono sul fianco delle guide e dovrò quindi aggiungere degli spezzoni di plastica fresati col profilo delle guide nelle parti che restano libere. Devo quindi avere posto per attaccare questi spezzoni, se accorcio i profilati non ho dove appoggiare i soffietti...

[walgri]

A dire il vero pensavo di riportare le viti alla dimensione giusta per le corse, lasciando i profilati lunghi abbastanza da ospitare i soffietti a pacco. Ma é un dettaglio.

[kon]

Ciao e complimenti per il tuo progetto, ma posso chiederti come intendi fissare la struttura ad un piano di lavoro, non credi che ti convenga usare come base /piano di lavoro una lastra di acciaio retificata sulla quale sovrapporre un piano scanalato?

[TND-storm]

@ walgiri: diciamo che sarebbe sensato per ridurre l'inerzia (vite più corta e a quel punto magari anche di diametro minore), ma complica abbastanza il progetto... 20-30 cm di vite in più costano circa una 20ina di € e in confronto alle grane da risolvere non so se valga la pena. Se avessi i mezzi per fare lavorazioni di precisione sicuramente il progetto sarebbe molto diverso... Invece volevo cercare di ridurre al minimo i componenti che richiedono alta precisione, utilizzare supporti già  fatti, rendere tutto tarabile, insomma assicurarmi che difficilmente ci possa essere un intoppo irrisolvibile se una lavorazione non è assolutamente perfetta. Qualche lavorazione dovrò farla fare lo stesso, ad esempio le teste dei profilati mi arriveranno tagliate di sega circolare quindi sarebbe il caso di farle spianare di testa, e visto che la superficie dei profilati non è liscia ma ha delle rientranze (così come anche la base delle guide) è meglio pelar via qualche decimo. Ma son cose semplici in teoria, il difficile sarà  tararla come si deve.


@ kon: la base devo ancora disegnarla bene, ho in mente di renderla più versatile possibile ed escluderei un piano di acciaio (stavolta non metterei nulla che la macchina non possa lavorare); un'ipotesi che sto valutando ora è una lastra ben nervata fissata dall'alto su 3 lati del perimetro e con una barra rettificata supportata sul quarto lato, col supporto segato via in corrispondenza di 3 carrelli in modo da poter far perno e portare il piano da orizzontale a verticale (aprendo così il piano per lavorazioni di testa o quarto asse). Magari non tutto il piano ma solo una parte. Appena riesco faccio dei disegni, suppongo che detta così non si capisca molto...