CNC 3 assi+1 - doppia vite - Kflop

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Salve a tutti. Finalmente sto ultimando la mia nuova cnc. Dopo circa 2 anni di progetti, meccanica acquistata l’anno scorso e una miriade di ripensamenti sulle caratteristiche, ecco quà il mio progetto. Cercherò di seguire un filo logico in cui esporre i vari passaggi.

RINGRAZIAMENTI
Prima di tutto volevo ringraziare di cuore Walgri che senza di lui stavo ancora brancolando nel buio dell’elettronica e che ha reso possibile il progetto con doppia vite; e grazie a tutti coloro che negli anni hanno postato sul forum idee, prove, errori e soluzioni ingegnose dai quali ho attinto preziosi consigli.

PREMESSA
Lavoro il legno, realizzazione di complementi d’arredo in stile classico. Ho già una cnc, area di lavoro, 900x500x180, motori con encoder, comprata dall’America nel 2006 e attrezzata con 4 asse autocostruito. Da un anno, causa problemi di elettronica che il grande Walgri mi sta risolvendo, ho levato i motori originali e ho messo su 3 motori stepper da 12 Nm destinati alla nuova cnc.

CARATTERISTICHE progetto
Area di lavoro 1200x900x280 + 4 asse ( in futuro forse 5 asse sulla piastra dell’elettromandrino, ma questa è un’altra storia)
- Basamento derivante da un vecchio pantografo scolpitore manuale
- Doppia vite su Y da 2510;
- Vite da 2010 per asse X e da 1605 per Z;
- Guide Hiwin da 20 con 4 pattini per asse ( X e Y serie lunga, Z serie corta);
- Profilati in alluminio serie 45 pesante;
- Piastre alluminio da 20, lavorate in proprio
- Motori nema34 da 12 Nm su X e Y, Nema 24 da 3 Nm su Z, tutti in rapporto 1:2 con cinghia, nema 34 da 5,6 Nm su 4 asse in rapporto 1:3,6.
- Kflop con mach3

Alcuni componenti, presi per una vecchia idea, sono stati adattati al nuovo progetto pertanto migliorabili; per esempio il ponte sarebbe stato meglio con profilato 45x180 anziché 45x135, le guide sulla Z e sulla X sarebbero dovute essere più lunghe, i profilati della Y 90x180 anziché 45x135 e la viti della Y potevano bastare di 20. Comunque tutti dettagli che, nell'eventualità, possono essere sostituiti senza dover rismontare tutto.
Alcune immagini del progetto

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1 FASE- Realizzazione componenti

Questa l’attrezzatura del “perfetto” cnc-maker

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Alcune fasi in lavorazione

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Queste le frese che ho usato

Data la mia minima esperienza nel lavorare l’alluminio, e limitato a frese di gambo max 13 (pinze ER20) ho fatto diverse prove e mi sono trovato bene nell’usare ( da sx a dx)
1) per spianare la piastre
diametro 16, con singolo inserto
http://www.rdgtools.co.uk/
( Rpm 18000, Feed 400/500 mm/min, affondi da 0.5 mm.)
2) per rifilare e scontornare le piastre
Diametro 10, Z4
http://www.aliexpress.com/item/10mm-fou ... 01506.html
( Rpm 18000, Feed 1000 mm/min, affondi da max 2 mm.)
3) per realizzare tasche e asole
Diametro 8, Z3
http://www.aliexpress.com/item/Free-shi ... 58886.html
( Rpm 18000, Feed 400/500 mm/min, affondi da 1 max 2 mm.)
4) per realizzare asole e l’invito dei fori
Diametro 5, Z2
sorotec
( Rpm 18000, Feed 400/500 mm/min, affondi max 1 mm.)

NB: gli inserti non sarebbero proprio adatti all’alluminio, ci sarebbero specifici ed inoltre i dati di feed e Rpm sono relativi alle potenzialità della mia cnc. Sicuramente su una fresatrice per metalli si può andare più veloci e magari con affondi maggiori


Prima di rifilare i contorni, ritaglio il perimetro della piastra con lo smeriglio con un offset di un paio di mm facendo preventivamente anche dei fori col trapano per alleggerire il taglio.
I fori li ho fatti con il trapano a colonna, a cnc solo l’invito. Avevo provato a forare direttamente ma ho spezzato due punte; la Z ha solo due pattini e si flette che è una meraviglia.

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Per spianare avevo provato anche con queste, ma con scarsi risultati
Se interessa la terza fresa è un Indexable endmill con 2 inserti e gambo 12: avevo vagato molto per trovarla
http://www.rc-machines.com/en/accessori ... nk-o-12-mm



O con flycutter, ma vibrava tutto anche a velocità molto basse.

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Ecco le piastre pronte.
Adesso vanno assemblate

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1) per spianare la piastre
diametro 16, con singolo inserto
( Rpm 18000, Feed 400/500 mm/min, affondi da 0.5 mm.)
2) per rifilare e scontornare le piastre
Diametro 10, Z4
( Rpm 18000, Feed 1000 mm/min, affondi da max 2 mm.)
3) per realizzare tasche e asole
Diametro 8, Z3
( Rpm 18000, Feed 400/500 mm/min, affondi da 1 max 2 mm.)
4) per realizzare asole e l’invito dei fori
Diametro 5, Z2
sorotec
( Rpm 18000, Feed 400/500 mm/min, affondi max 1 mm.)

ma tu vai a 18.000 rpm con qualsiasi diametro di utensile??? per un diametro 16mm a 18000 rpm stai tagliando a 904 m/min
3 volte tanto la velocità massima di un utensile in metallo duro.
Lo stesso per quello da 10mm Vc=565 m/min quasi il doppio

tu non stai fresando, stai lavorando l'alluminio per fusione...e bruci anche gli utensili.

Inoltre mi chiedo come fai a fare affondi da 2mm con una fresa da 10mm con la Z che flette

Io ho il tuo stesso elettromandrino (da 1.6Kw) uso per spianare un fly-cutter con utensile a diametro 35mm che ruota a 1800 rpm con Vf=180 mm/min. Ho bilanciato l'utensile e non vibra per nulla.
A quanto fai girare i tuoi? e che profilo hai dato al tagliente?

per il resto, complimenti per i tuoi lavori!

[danieleee]

Ciao, scusa la banale domanda, ma quella fresa da 10 simile ad un maschio, per quali utilizzi è più indicata?
Non ho una gran esperienza a riguardo..ma per lavorare alluminio non sono meglio le frese ad 1 o 2 taglienti per una migliore evacuazione di trucioli?
Ultima cosa, non sono troppi 18000 giri per una fresa ad inserti?
Comunque complimenti per la nuova machina! Vedo solo un po leggero l' asse Z, però se lavori solo legno può bastare..

[arm]

Salve, la fresa da sgrosso l'ho usata solo per scontornare le piastre; come dicevo, prima ritaglio la piastra col flessibile e poi la scontorno con la fresa pertanto quello che mangia in offset sono solo 1 0 2 mm al max con passate in z di 2 mm.
Inoltre, per ingoranza , ho usato quella fresa sull'alluminio ma credo sia per acciaio. Avevo usato quella "gialle" al Tin ma dopo poco si impastava tutto; quelle "zigrinate" sarebbero per sgossare, mi sembrava una buona idea. Ovviamente sbaglio qualcosa, ma alla fine il risultato è stato quello voluto.

Quella con inserto, ho provato varie velocità e con 18000 la finitura era migliore mangiando 0,1 o 0,2 mm, anche se in effetti è un pò tantino.

La mia cnc ha una Z un pò dondolante, sia perchè il ponte è sorretto da due spalle piuttosto esili e l'unione tra piastra inferiore e barra superiore è garantita da sole tre viti, poi la z ha solo due pattini e l'elettromandrino risulta piuttosto a sbalzo. Il flycutter ha lavorato bene sono con velocità molto molto basse, pertanto ho usato quella con inserto per non stare un'ora a spianare una piastra.

Come accennavo, questa è la mia esperienza da NON considerare come regola generale, fra le decine di combinazioni tra diametro fresa, Feed, Rpm, affondi e offset di passate, struttura macchina, qualità dell'alluminio, staffaggi più o meno robusti, quelle elencate sono quello che ho reputato le "meno peggio"

[arm]

Si comincia a stringere un po di viti....
Temo che la distanza tra le guide del ponte sia poca. Era meglio se usavo un profilato da 180 anziché 135.
Mmmmh, domanda: potrei risolvere il problema di una eventuale flessione al centro fissando sul retro del profilato del ponte una piastra di ferro alta 150? Imbullonata sulle due cave. Di che spessore? 6 mm?

[walgri]

Arm è troppo buono con me !
In realtà parlarci è un piacere, si percepisce forte la passione per il legno e il lavoro di scalpelli e sgorbie. E forse perchè in passato ho provato a lavorare il legno nei modi in cui lui è maestro, ma non sono arrivato molto oltre la suggestione, ho deciso di buttarmi in quest'impresa al suo fianco.

Quindi Arm, sei avvisato: prima o poi ti trovi un apprendista vecchietto nel lab !

Intanto una foto del cuore delle elettroniche, non ancora ultimato.

Breakout-WIP1.jpg

Manca ancora un blocco di opto per il JP5, da cui verranno prelevati i segnali Step-Dir per l'asse Y2 e per l'ingresso del relativo Home.

Da molto tempo andavo studiando un modo efficace per optoisolare gli ingressi della KFlop per via di un mio progetto: un protocollo di comunicazione su singolo filo per la mia Aìna. Dopo aver costruito una breakout board per il connettore JP5 della mia KFlop, ho pensato di semplificarla, riferirla al JP7 e adattarla ai progetti di arm, che da tempo seguivo nei suoi vari topic, devo dire non sempre riuscendo a contribuire.

La scelta della KFlop può sembrare una esagerazione, ma appare del tutto logica se si considera che arm ha già tutta l'elettronica di potenza di entrambe le macchine, entrambe pilotate dalla parallela. Sul piatto della bilancia inoltre c'erano

- la volontà di passare ad una interfaccia USB
- la opzione di continuare ad utilizzare Mach3
- la necessità di evitare intraversamenti del ponte su questa macchina, causati dai più disparati motivi, dalla perdita di passi al driver difettoso
- la volontà di uniformare l'hardware, anche per avere una riserva nel caso di malfunzionamento di una delle due elettroniche

Tutto questo ha fatto propendere la scelta verso chiusura del loop dei due assi Y e la KFlop è sembrata in definitiva migliore di altre soluzioni.

Ciao

Edit: circa la rigidezza del ponte da 135. Arm, direi che visto che ci sei, forse meglio fare delle prove empiriche sulla rigidezza torsionale del ponte, ma non imbullonare una semplice piastra sulla faccia posteriore. Meglio delle ali, trasformandolo a C, o meglio ancora cercare di scatolarlo trasofrmandolo ad esempio in una D. I risultati in termini di rigidezza sono stellarmente migliori.

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Se posso permettermi, più che della rigidezza del ponte mi preoccuperei della piastra del mandrino in quanto questo è totalmente a sbalzo rispetto ai pattini Z. Una piastra da 20mm piatta flette di sicuro sotto l'azione delle forze di taglio e dei jerk

[arm]

Walgri: qua spazio ce n'è. Se ti vuoi unire...
Per il ponte vedo se trovo uno scatolare di ferro da far spianare su un lato e imbullonarlo sul retro del135 e poi... Incrociamo le dita.

Progress: certo che ti puoi permettere. Allora, mi sono basato sull'esperienza della cnc che ho. Tra la punta della fresa e i soli due pattini della z ci sono circa 250 mm mentre l'interasse tra le guide è 80 ed ha lavorato, il legno, senza darmi problemi. Nella nuova cnc la distanza fresa e pattini inferiori è uguale in più sono 4 e l'interasse tra le guide è 110.
Ovviamente sono valutazioni basate su limitata esperienza e non su calcoli....poi vi farò sapere

[Zebrauno]

Ciao Arm, e' stato un vero piacere leggere e vedere il post sino a qui

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chiaramente se vuoi tanta Z non puoi fare altrimenti, ma due belle costole di irrigidimento non gli avrebbero fatto male, anche perchè il mandrino HF ha le viti troppo vicine tra loro.
Io proprio per non averlo a sbalzo l'ho posizionato su una piastra da 23mm costolata internamente e praticamente al centro dei 4 pattini

per quanto riguarda il flycutter ti ho fatto due foto del mio: l'ho disegnato al cad per bilanciarlo con il baricentro e per farlo ho usato le teste delle viti che vedi in modo da riportare in centro il baricentro.
poi su un attrezzino con due coltelli ho aggiustato un po' quello che mancava molando.
Nella foto vedrai che l'utensile non sporge dall'altra parte perchè ho dovuto sostituirlo con un altro per una lavorazione e non avevo voglia di rimontarlo, ma deve sporgere anche dall'altro lato.
Cosi com'è ruota fino a 6000 rpm senza vibrare (notevolmente), ma tanto oltre i 2500 giri è inusabile a causa della Vc esagerata per un HSS