Nuova CNC su piano in Granito

[voodoo75]

Ciao a tutti,
Oggi a distanza di 5 anni dal progetto della mia prima CNC mi ritrovo qui a scrivere di un nuovo progetto che ho in previsione di realizzare.
Prima però di entrare nell'argomento della nuova macchina, per la quale spero di poter condividere con tutti idee e suggerimenti, colgo l'occasione per rispolverare il passato e lasciare a tutti una traccia di quello che è stato per me l'inizio di questa passione e con un pizzico di orgoglio condividere con voi anche i risultati ottenuti.
Tutto è partito dalla passione per la musica e nella fattispecie per la chitarra, passione che coltivo da quando avevo 14 anni che nel tempo si è evoluta dal semplice suonare lo strumento ad uno scenario ben più complesso e vasto quale la liuteria e tutto ciò che aveva a che fare con la lavorazione e trasformazione del legno nell'ambito dello strumento musicale.
7 anni fa mi sono avvicinato per la prima volta al mondo delle CNC proprio grazie a cncitalia che mi ha dato la possibilità di approfondire la materia grazie alle esperienze di tutti i membri e la passione stessa per l'argomento.
Un bel momento ho realizzato che due forti passioni quali la liuteria ed il cnc non potevano continuare a vivere dentro di me senza incontrarsi ed ho iniziato a prendere in seria considerazione l'idea di realizzare una macchina ed apprendere tutte le nozioni del disegno 3D parametrico e del CAM.
Beh, son passati due anni passati su libri, forum, siti e manuali ma ci sono riuscito. Sono partito dallo studio del cad 3d parametrico ed ho acquisito esperienza nell'utilizzo di Solidworks (scolasticamente sono di estrazione tecnica ed ho sempre avuto il grosso pallino del disegno 3d). Poi sono passato a cncitalia ed ho iniziato a progettare la mia prima CNC. Ho fatto realizzare ad un fresatore tutte le parti ed ho dato vita alla mia prima figlia. Successivamente, una volta resa operativa la macchina ho iniziato a studiare il CAM 3d e ho imparato ad utilizzare Mastercam X.
Infine ho iniziato a realizzare i primi disegni 3d di chitarre e a realizzarne una dal mio centro di lavoro.
Da quel momento ho ricevuto richieste da parte di terzi di realizzare chitarre per loro ed ho proseguito perfezionando sempre di più i progetti ed i processi di lavorazione.
Ora sono giunti al quinto strumento interamente realizzato da me. Gli ultimi due strumenti realizzati li ho terminati il mese scorso e consegnati da poco ai proprietari con somma soddisfazione sia mia che loro ( ).
Allego un po' di foto sia della mia macchina che delle lavorazioni eseguite.

[voodoo75]

Alcune alte foto nel dettaglio delle lavorazioni
I manici in foto sono in mogano.

[voodoo75]

Uno degli ultimi due strumenti finiti

[voodoo75]

L'ultimo strumento realizzato e consegnato

[voodoo75]

L'idea ora è quella di un nuovo progetto, una nuova macchina CNC.
L'idea non nasce dal fatto che l'attuale risulta insufficiente.
La macchina attuale si è difesa alla stragrande fino ad oggi in tutte le lavorazioni fatte senza mai mollare un colpo.
La macchina attuale monta viti trapezie TPN16x4mm con chiocciole in ottone, motori Stepper Nema 34 RHT-740 da 6 Ampere e 4Ncm di coppia, azionamenti Geckodrives a 10 microstep, Stadio di Alimentazione Lineare con toroidale da 1KVA e condensatore di livellamento da 68.000uF tutto autocostruito.
Caso vuole però che mi è capitato per le mani in questi giorni tanto bel materiale moooolto ma moooolto interessante e da qualche giorno sto facendo pensieri mooolto pericolosi.
La storia sta cosi....
Io lavoro in una ditta che fa assemblaggi elettronici industriali. Nella ns. ditta stiamo dismettendo una macchina automatica della Agilent che serviva a realizzare delle scansioni a raggi X delle schede assemblate.
La macchina in questione è una macchina di circa 2 x 1,5mt di ingombro con 2 assi di movimento. Gli assi sono tutti su guide lineari a ricircolo di sfere e la trasmissione degli assi avviene su viti a ricircolo con chiocciola.
Morale della favola:
Mi ritrovo aggratissss il seguente materiale:
1) Nr. 2 guide lineari da 30mm i larghezza e 1400mm di lunghezza (Marca IKO)
2) Nr. 2 guide lineari da 20mm i larghezza e 1150mm di lunghezza (Marca IKO)
3) Nr. 2 viti a ricircolo diametro 25mm e passo 25mm lunghezza utile della corsa 550mm gia montate su cuscinetti con supporto e giunto elastico
4) Nr. 1 Vite a ricircolo diametro 25mm e passo 10mm lunghezza utile della corsa 570mm gia montata su cuscinetti con supporto e giunto elastico
5) Nr. 3 Motori DC Brushless QB03403 Marca AlliedMotion (muniti di encoder)
6) Nr. 8 Azionamenti già accoppianti ai motori Teknic SST-3000

Ora vi sembra il caso di lasciare tutto questo materiale in balia della provvidenza?

Allego alcune foto del materiale ancora parzialmente montato sui telai della struttura interna della macchina. Nei prossimi 2/3gg prevedo di smontare tutto e separare i pezzi.

[voodoo75]

La questione però non finisce qui.....
Il bello sta dietro l'angolo....
Lo scheletro della macchina poggia su di un piano di granito monoblocco dalle seguenti dimensioni:
Lunghezza 1800mm, Larghezza 1200mm, Altezza 300mm a sua volta sostenuto da un telaio sottostante in tubolare di ferro estremamente robusto e appoggiato a terra per mezzo di piedi regolabili in gomma antivibrante per macchine utensili.
Il monoblocco di granito pesa circa 20 quintali.
Il monoblocco inoltre prevede già innestrati all'interno del granito tutti gli inserti filettati M8 per il fissaggio diretto su di esso dei due guide lineari da 30mm di larghezza e 1400 mm di lunghezza.
All'interno della macchina queste erano direttamente fissate a questi innesti per mezzo delle apposite viti. SOno presenti inotre altri inserti sia M8 che M14 in giro per il perimetro del piano in granito.
Ora, il piano di granito è facilmente riutilizzabile semplicemente smontando la carpenteria circostante e liberandolo da ogni particolare che non serva allo scopo.
Allego delle foto per rendere bene l'idea.

[voodoo75]

Lascio a voi immaginare cosa può venir fuori da qui.
Nei prossimi giorni riporterò le varie idee che sto mettendo sul tavolo ma avrei piacere di sentire un po' di pareri su come meglio progettare il ponte affinchè la macchina sia la più rigida possibile considerando che:

1) Vorrei avere un'area di lavoro fresa di 1200mm di lunghezza per 470mm di larghezza (la massima consentita dalla corsa della vite da 550mm)
2) I pezzi che devo lavorare possono raggiungere gli 80mm di Z (nel caso del legno) da lavorarsi con frese da almeno 85mm di ultensile fuoripinza
3) Preferirei, vista la lunghezza, un ponte con trasmissione su asse X ad H a doppia vite a ricircolo (ma si accettano consigli di ogni tipo)
4) Vorrei poter sfruttare il piano in granito in quanto credo possa giovare molto in termini di rigidita complessiva della struttura

A presto.

[Fiveaxis]

Intanto complimenti per le chitarre!

20 quintali di granito sintetico più guide e viti IKO Made in Japan (sicuramente precaricate!)..Cosa posso dire? Tantissima roba! Anche perchè se tutto va bene essendo una macchina di misura, la meccanica sarà in ottimo stato e comunque, se per misurare non andrebbe più bene, per fresare ce ne ancora "da buttare via" come si dice!!!

Spoglia Spoglia, non essere timido...Vogliamo vedere lo strutturone nudo come mamma l'ha fatto!
Vedrai che dopo le "strane" idee vengono!

[Arge]

Mi associo.... Complimenti.... E che culo....
Un dubbio : come farai per movimentare cotanta pesanza ? E un aspetto da valutare durante la realizzazione.

[voodoo75]

Dunque, anche qui devo dire che il culo è grosso.
La macchina in questione è all'interno di un capannone di 800mq per il quale il titolare mi ha riservato un piccolo spazio "privato" per la mia passione pertanto quando devo fresare vengo qui (nessun problema di rumore ne di corrente ecc ecc. e fuori dagli orari di lavoro canonici massima libertà di movimento).
Cotanta massa pertanto dovrà spostarsi di soli 20 metri all'interno dello stesso capannone in cui già si trova. E ditemi che non è culo questo....

Unica Piccola nota: Il muletto taglia "piccola" (18 quintali) non ce la fa!!!! Come alzi le forche sotto la macchina tende a sollevarsi dietro ma il ns. manutentore aziendale ha il muletto da 30 quintali .
Ergo.... Problema non Problema.....
Domani smantello la carpenteria sopra al piano di granito così allego un po' di foto
Nel frattempo ho preso due misure di massima in modo da incominciare a stendere un disegno del piano.

Alla prossima.

[turbina]

Bellissime chitarre, complimenti
Secondo me la base in marmo non è la soluzione ottimale per una macchina fresatrice, ma se ti tocca usarlo così amen

[Fiveaxis]

Fai molta attenzione a movimentare un catafalco del genere: il granito sintetico è facilissimo che si spezzi...Un tecnico di macchine utensili mi ha riferito che ha assistito lui stesso alla frattura di una fresatrice! Basta pochissimo un piccolo urto nel punto sbagliato e tac: da una fresatrice da €300.000 ne fai 2 da €0

Oltre alla movimentazione molto delicata, essendo il granito sintetico per nulla elastico, è fondamentale avere già un livellamento decente quando lo riappoggi sulla struttura. In modo che il peso venga scaricato si tutti gli appoggi della struttura portante in modo il più uguale possibile. Un appoggio malfatto potrebbe determinare una torsione e patatrac!.
Il livellamento fine lo fai poi successivamente...

Piazzare quel bestione non è una passeggiata! Buon lavoro!

[voodoo75]

Considerate che la destinazione d'uso principale della macchina sarà per la lavorazione del legno o materie plastiche. Per l'amor di Dio se la struttura si dimostrasse sufficientement rigida e solida per garantire la lavorabilità di metalli (magari dolci quali alluminio, ottone e leghe) non ci sputo di certo sopra, ho parecchi particolari in metallo che potrei realizzare io anzichè comprarli ma non è questo l'obiettivo principale, se c'è tanto meglio.
Detto questo non significa che si debba per forza utilizzare questo basamento, visto quanto risulti vincolante poi sullo spostamento della macchina finita.
Per completezza di informazioni io l'ho dettagliata perchè è comunque un'informazione abbastanza determinante ma è chiaro che l'utilità o meno di questo basamento va valutata e soprattutto in relazione alla destinazione d'uso della macchina.
A mio avviso avere un basamento in granito di quella stazza dovrebbe dare dei grossissimi vantaggi in termini di contributo alla rigidità e capacità di opporsi a qualsiasi forza di flessione/svergolmento nonchè smorzamento delle vibrazioni ma non sono un ingegnere dei materiali pertanto la mia competenza finisce qui , gioco forza che qualcuno più esperto si pronunci a riguardo.
Nulla mi vieta di cambiare direzione sul progetto purchè si sia ancora in tempo a farlo.

[voodoo75]

Eccomi,
Ho iniziato a stendere in solidworks il disegno del basamento in granito cosi come è già disponibile ora, comprensivo del telaio di supporto inferiore.
Ho iniziato a riportare le posizioni delle principali forature filettate presenti sul piano di lavoro (per il momento ho inserito tutti i fori M8, mancano gli M14 perimetrali che inserirò prossimamente).
Ho scaricato dal sito della IKO i modelli 3D delle guide da 30mm lunghe 1400mm e relativi pattini a ricircolo e li ho già posizionati sul modello laddove sono ora presenti ne forature sul piano di granito per ospitarle.
In funzione della lunghezza dell'area di lavoro utile MINIMA che mi serve (1050mm) ho per il momento configurato una distanza di 250mm (esterno-esterno) fra i due pattini di ogni rail.
Non ho ben chiaro adesso se questa distanza possa esser sufficiente per garantire sufficiente stabilità al ponte ma dai due conti fatti già portando a 300mm l'ingombro in Y dei due pattini mi si ridurrebbe la corsa utile della fresa a 1000mm che non è per me sufficiente.
Sono molto tirato lungo la Y e spero che 250mm di ingombro totale fra i due pattini sia sufficiente.

[Fiveaxis]

A mio avviso avere un basamento in granito di quella stazza dovrebbe dare dei grossissimi vantaggi in termini di contributo alla rigidità e capacità di opporsi a qualsiasi forza di flessione/svergolmento nonchè smorzamento delle vibrazioni

Ed è proprio così! La resina è utilizzata da diversi produttori di fresatrici professionali per costruire la struttura proprio per avere rigidità e smorzamento delle vibrazioni. In questo ambito il granito sintetico offre qualcosina in più rispetto alla ghisa.
Tieni conto che, io non sono un tifoso del granito sintetico e preferisco la ghisa, per il fatto che ritengo una struttura macchina in ghisa/acciaio più facile da gestire in termini di dilatazioni termiche. Siccome le macchine utensili non possono essere precise solo sulla carta ma lo devono essere, a mio modesto parere, anche in un capannone che d'inverno ha 16°C e d'estate 32°C una macchina in ghisa/acciaio secondo me è più "praticamente precisa" avendo la ghisa della struttura e l'acciaio della componentistica praticamente la stessa dilatazione termica...

Tuttavia avere li un bel "pianone" così aggratis credo non capiti tutti i giorni e poi una macchina hobbistica non deve "correre dietro" ai micron...quindi!

Un vantaggio che ti da il tuo pianone, è l'ottima planarità, che ti consentirà di costruire una CNC più precisa. L'unico dubbio che ho, è sul fatto che le guide NON hanno una battuta e questo secondo me può essere acettabile per una macchina di misura ma non lo è per una fresatrice. Fossi in te mi inventerei qualcosa...

Ultima cosa: sarebbe bello fare anche il ponte in resina o cemento in questo topic l'utente Junior73 ha documentato una sua realizzazione...Poi ci sono questi due "arzilli nonni" che han realizzato una bella CNC (in questo caso proprio con la resina epossidica): https://www.youtube.com/watch?v=-0Cn0WRXPKs&t=334s

...Ti seguo con interesse...