Tante domande per un nuovo progetto

[alessandro.bo82]

Buongiorno, mi chiamo Alessandro, vi seguo ormai da anni anche se non ho mai partecipato attivamente alle discussioni.

Grazie a voi ho acquistato poi modificato una fresatrice Cortini, marca di cui possedevo già diversi torni e che ho sempre considerato ottimi prodotti.

allego una foto

cnc.jpg

Ora sarei interessato a realizzare una nuova fresatrice CNC per la lavorazione di piccole parti di micromeccanica ed incisioni su acciaio Inox.

Ho avuto informazioni per le modifiche necessarie alla realizzazione della fresatrice partendo dalla base di una Optimus BF20L.

Il mio progetto è quello di ottenere una macchina CNC molto precisa.

Per giungere a questo risultato pensavo di sostituire le viti trapezioidali con viti a ricircolo di sfere precaricate, (sulla Cortini ho montato delle THK e per il momento sono orientato su quelle anche per il nuovo progetto).

Sostituire le guide a coda di rondine con guide lineari a ricircolo di sfere.

Vorrei montare un divisore che fungerebbe da 4°asse e sostituire il mandrino a pinze con un elettromandrino che raggiunga almeno 18000 giri al minuto.

Per le movimentazioni avrei intenzione di utilizzare dei servomotori.

Per le lavorazioni che andrei ad eseguire utilizzerò frese tra 0,2mm e 1mm di diametro che verranno comunque utilizzate con asporto di materiale molto basso.

La mia necessità è la precisione e la qualità delle finiture.

A questo punto chiedo:

E' corretta la scelta della fresatrice di partenza che ho individuato? Ci sono alternative migliori?

Sia per le viti a ricircolo di sfere che per le guide, considerando i bassisiimi sforzi di taglio, che tipi di modelli e che tipo di precarico è consigliato?

Il mio obiettivo è un altissimo grado di precisione e ripetibilità, che tipo di trasmissione è consigliabile tra servomotore e vite a ricircolo di sfere? Diretta con giunto elastico o a cinghia con pulegge dentate?

Quale tipo di elettromandrino mi consigliate?

Microfrese: avete informazioni su modelli o aziende produttrici adatte per i miei scopi?

Avete consigli sui divisori utilizzabili alla realizzazione della mia fresatrice?

Consigli pratici per il montaggio di piastre e guide lineari da chi ha gia affrontato questo tipo di modifica.


Visto che della BF20L o similare ho intenzione di tenere la base, la colonna per l'asse z e parte della tavola croce e non vorrei sacrificare una macchina nuova o seminuova, avete consigli su dove trovare una buona base di partenza?

Grazie a tutti per i consigli e le informazioni

Alessandro

[turbina]

Il mio obiettivo è un altissimo grado di precisione e ripetibilità, che tipo di trasmissione è consigliabile tra servomotore e vite a ricircolo di sfere? Diretta con giunto elastico o a cinghia con pulegge dentate?

Diretta con giunto elastico

[Innaig]

Buongiorno Alessandro, "altissimo grado di precisione e ripetibilità" non è un' unità di misura meccanica.
Se gentilmente scrivi 2 valori vedo se sono fattibili.
Servirebbe anche sapere l' area di lavoro.
Per molti 0.1 mm è il traguardo.
Su macchine professionali si raggiunge tranquillamente lo 0.01 mm.
Al di sotto entriamo nel campo delle rettifiche.


Saluti

[alessandro.bo82]

L'area di lavoro che utilizzerei è molto piccola (50mm x 50mm), l'uso della tavola lunga è giustificato dal fatto che vorrei tenere montato permanentemente un divisore per il quarto asse e una morsa.

il mio obbiettivo è cercare di stare dentro al centesimo di millimetro.

[Innaig]

Quindi parliamo come minimo di encoder sui motori, preferibilmente riga ottica sui movimenti lineari.
Chiociola a ricircolo di sfere, cuscinetti precaricati e guide/pattini di grado elevato.
Dovrai utilizzare un elettromandrini raffreddato ad acqua per evitare gli allungamento e preferibilmente la meccanica in camera chiusa a temperatura controllata.
Budget previsto?
P.s. la Tua macchina in foto l'ho costruita io

[turbina]

Per avere precisione e ripetibilità è necessario usare le righe ottiche, la risoluzione standard è intorno il mezzo centesimo di mm, 5 micron, se non ti bastano poi andare ancora sotto usando righe da 2 micron, oltre è inutile parlarne perché bisogna spendere tanti tanti soldini

Considera che anche con le righe da 5 Micron per ottenere un centesimo di precisione devi fare almeno due o tre passate finali sulla stessa quota di sovrametallo per minizzare gli effetti delle flessioni della struttura

Innaig abbiamo scritto assieme...

[luca?]

Per le frese se vuoi precisione durata ecc.. prendi Hitachi o mitsubishi, comunque jap pero costano di piu..

[alessandro.bo82]

Quindi parliamo come minimo di encoder sui motori, preferibilmente riga ottica sui movimenti lineari.
Chiocciola a ricircolo di sfere, cuscinetti precaricati e guide/pattini di grado elevato.
Dovrai utilizzare un elettromandrini raffreddato ad acqua per evitare gli allungamento e preferibilmente la meccanica in camera chiusa a temperatura controllata.
Budget previsto?

La mia idea iniziale era utilizzare servomotori con encoder sul motore ma capisco che sia impossibile rimanere sotto il centesimo di errore se il controllo della posizione si trova a monte del sistema.
Viti e chiocciole a ricircolo di sfere invece erano già tra le mie scelte . Sulla Cortini ho montato delle THK precaricate e mi trovo decisamente molto bene quindi penso che ripeterò l'acquisto.
L'idea delle guide e dei pattini è il motivo principale che mi ha spinto a questo progetto.
volevo infatti abbandonare definitivamente le guide a coda di rondine con lardoni regolabili che non mi piacciono per niente.
Avevo pensato di comprare guide a pattini della Hiwin con un basso precarico per il primo asse così da valutare se continuare con gli altri assi con Hiwin oppure se passare a THK o altro.
Ora però che mi parlate di righe ottiche mi chiedo se non sia meglio comprare un sistema già integrato e nel caso quale..
Per l''elettromandrino pensavo sinceramente un sistema ad aria e qui nella provincia di Bologna c'e' una ditta che sembra avere il prodotto che fa per me. La ditta si chiama Mototecnica.
La camera chiusa e la temperatura controllata non mi interessano, ma se non dovessi essere ancora soddisfatto della precisione non escludo una lavorazione con il pezzo immerso in liquido emulsionabile.
Capisco anche che la temperatura influisce sulla precisione, ma la cantina interrata e abbastanza fresca per garantirmi una costanza di temperatura tra inizio e fine del programma di fresatura che intendo fare

Budget: speravo per il momento di rimanere sui 7/8 mila euro. magari facendo qualche upgrade migliorativo più avanti.

Per favore datemi qualche consiglio sulle righe ottiche, mezzo centesimo di posizionamento per me è più che accettabile.

Non dovrò fare delle produzioni, quindi tempo di lavoro e più passate di lavorazione per me non sono un problema.
Vi ringrazio per gli ottimi consigli e per le idee che mi state dando.

Grazie anche per il consiglio sulle frese. vado a scaricare subito il catalogo.

[alessandro.bo82]

P.s. la Tua macchina in foto l'ho costruita io

Lavoravi in Cortini?
Saresti fiero nel vedere che dove lavoro oltre alla fresatrice abbiamo anche tre torni Cortini da banco (di cui uno con sistema per filettare) e una seconda fresatrice.Tutto Cortini.... Siamo ottimi clienti!

[Fiveaxis]

Ottenere tolleranze di 0,01 mm con 8.000€?...Uhm, la vedo duretta!
Temo che tale cifra ti possa bastare o per una buona meccanica o per una buona elettronica di partenza. Di elettronica ci capisco nulla quindi lascio la parola agli altri, affinchè ti spieghino cosa significa ottenere precisioni sub-centesimali in termini di costi.

Partendo dal presupposto che un'ottima elettronica poco o NULLA può fare su una pessima meccanica (parlando di precisione finale dei movimenti!), devi necessariamente partire da una meccanica molto precisa e, benchè si parli di micro-fresatrice, ottenere errori geometrici inferiori al centesimo non è proprio un'impresa facile facile.

Come meccanica, una Cortini è un'ottima base. Sono macchine robuste e con ottime tolleranze geometriche: assemblate con cura in epoche storico-economiche in cui, la marginalità del settore, consentiva di curare molto bene gli assemblaggi. Ovviamente parliamo di micro-fresatrici!.
Altre possibilità le offrono le schaublin 13 o le Deckel FP1...Oppure le Hauser Macchine concepite e costruite specificatamente per i settori dell'orologeria e dell'ottica. Macchine di altissima precisione che letteralmente "spaccano i centesimi" e che si trovano usate in giro a prezzi variabili dai 3-4000,00€ in su, a seconda delle condizioni e dell'attrezzatura a corredo. Ovvio che si trovano solo usati perchè le macchine menzionate non sono più in produzione quindi, una volta acquistate, vanno rimesse a posto e qualche soldino ce lo devi spendere (non fosse altro che per sostituire le viti trapezie originali con viti a ricircolo). Le cineserie le lascerei perdere...

Non comprendo la tua avversione nei confronti delle guide a coda di rondine (senza offesa ), le piccole Cortini e le altre macchine nominate sono tutte macchine con guide a coda di rondine. Tali guide offrono grande rigidità garantendo finiture con rugosità molto basse, inoltre offrono notevole precisione (soprattuto se sono sapientemente rachiettate!) . Hanno l'inconveniente di essere "lente", permettendo velocità relativamente basse a causa dell'atrito maggiore rispetto alle guide a ricircolo di sfere/rulli; tuttavia mi pare di capire che vuoi lavorare particolari di micromeccanica -per benino e senza fretta- quindi la velocità non penso sia una priorità!

In merito alla micro-utensileria, oltre ai marchi nipponici già menzionati, ci sono i marchi svizzeri DIXI oppure Mikron Tool

Schaublin 13.JPG

Deckel FP1.JPG

Hauser.JPG

PS: Tempo addietro, qui sul forum, un utente mise in vendita una Hauser "mezza cnc-zzata"...Prova a dare un'occhiata nel mercatino.

[leomonti]

Mah, per il tipo di progetto, la BF20 verrebbe utilizzata solo nella parte strutturale, sbaglio?
Quindi, dal punto di vista della precisione meccanica, l'unica cosa da fare è controllare bene ortogonalità e planarità dei piani su cui andresti a montare guide/pattini a ricircolo precaricati, e, ovviamente, ricontrollare e testare il tutto, a montaggio avvenuto, con l'utilizzo di strumenti e procedure idonei. Credo comunque che, considerati gli spazi di appoggio esigui, sia più conveniente utilizzare delle contro piastre, magari rettificate, su cui montare le guide. L'unico pregio di quella macchina, soprattutto nella versione con tavola lunga, sono le misure e gli spazi sufficienti a non preoccuparsi dell'ingombro di guide/chiocciole/viti. Anche alzandosi con la tavola, rimane una buona distanza naso mandrino/tavola.

Credo altresì che con viti e pattini con alta classe di precisione, e l'attuale risoluzione di sistemi servomotori/encoder tipo Hiwin o Delta, le righe ottiche non servano proprio. Prova a dare un'occhiata a quello che ha realizzato Progress. L'elettronica, stando al di sopra di certi livelli, non conferisce precisione. Ma un controller di qualità, accoppiato ad un software, magari proprietario, collaudato ed affermato, dà sicuramente fluidità e versatilità al sistema.

[Innaig]

Si, lavoravo in Cortini ed ora in Fidia (già proprietaria di Cortini a fine anni '80)
Ho eseguito una modifica su L300 inserendo motori Yaskawa con endat digitale a 20 bit, piu che sufficenti per ottenere un buon grado di precisione:
Motor: SGMEV_04D
Motor Transducer: YASK-INC-20_BIT
Il tuo problema principale sarà non tanto le quadrature che comunque devono essere precise (consiglio sempre di interporre tra il pattino e la struttura macchina uno spessore in metallo che poi andrà rettificato per portare la macchina in misura), ma la deriva termica.
Per ottenere le precisioni che desideri, seppur con campo di lavoro limitato, devi impedire il riscaldamento/raffreddamento di ogni parte della struttura, compresi i motori, pattini, guide, chiociole, mandrino, ecc.
Lo si ottiene utilizzando un condizionatore che segue la temperatura ambiente e con passaggio di fluido all' interno di tutte le parti sopra menzionate, compresa la struttura (anche quella va mantenuta termicamente stabile).
Tieni presente che un' attacco utensile standard con pinza ha una precisione da nuovo di circa 0.015 mm (quindi 3 volte superiore a quello che cerchi).
Dovresti orientarti su coni con calettamento a caldo ma già qui iniziamo ad andare su con i prezzi (quelli che uso io viaggiano a circa 500 euro l' uno ed accettano 1 solo diametro).
L' attacco cono consiglio un HSK, eviterei i coni iso.
Ripeto quello che ho scritto sopra, stai entrando nel campo delle rettifiche piu che delle fresature, anche con una macchina precisissima, raramente otterai quello che cerchi, la realtà è ben piu complessa dei puri calcoli teorici.

[alessandro.bo82]

Grazie a tutti per le risposte e i suggerimenti. Mi state dando molte informazioni e anche se sono ancora pieno di dubbi mi sto facendo un idea sempre più precisa di ciò che vorrei realizzare.

Ho anche capito che il problema delle distensioni non è da sottovalutare. Vi chiedo dunque se un sistema di guide ottiche sugli assi lineari andrebbe a correggere almeno in parte le distensioni determinate dal riscaldamento degli organi in movimento.

Immagino che con l'utilizzo di righe ottiche non siano più necessari i servomotori visto che gli errori di posizionamento sono controllati dalle prime o sbaglio?
Che motori di solito vengono utilizzati con le righe ottiche? Avete qualche esperienza diretta su tale elemento o potete indirizzarmi su una marca specifica?

Grazie ancora per l'aiuto che mi state dando.

[leomonti]

Anche con le righe ottiche, i servomotori sono indispensabili. Gli stepper non sono in grado di inseguire la posizione. Esistono stepper ibridi con encoder, che comunque chiudono il loop, con il loro encoder rotativo, sul proprio controller dedicato (p. es. LeadShine)
Comunque, se con i sistemi motori/encoder/driver dedicati, (sia servo che ibridi) il loop lo chiudi sul driver, con le righe ottiche (encoder lineari) dovrai chiudere il loop sul controller. Almeno, credo sia così.

Coraggio...

[alessandro.bo82]

ahahha. Speravo di risparmiare almeno sui motori .
Allora magari inizierò con i servomotori senza righe ottiche e magari più avanti procederò con upgrade.