Suggerimenti pre-progetto CNC (work in progress)

Sezione dedicata alla tua CNC: Costruzione, descrizione, foto, accorgimenti ed errori di progettazione.
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billielliot
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Suggerimenti pre-progetto CNC (work in progress)

Messaggio da billielliot » giovedì 30 maggio 2019, 12:02

Ciao,

non e' tutta farina del mio sacco ma a mio avviso sintetizza bene la conoscenza che si trova sparsa nel forum.
Sintetizzare e' sempre difficile e facilmente si rischia di dimenticare qualche cosa.
L'alternativa sarebbe riscrivere tutti i libri, i trattati e quanto fino ad ora scritto anche in questo stesso forum.
Correzioni, aggiunte e smentite sono gradite sopratutto se fatte con spirito costruttivo.

Ciao :-)

Guida spannometrica per la costruzione di una CNC:

Qualsiasi soluzione che funzioni al di fuori di quanto descritto in questa guida e' da considerarsi una eccezione e come tale conferma le regole qui citate; (evviva la modestia!)

Documenta tutto: foto e appunti si riveleranno preziosi aiuti;
A distanza di poche settimane potresti non ricordare piu'. Perche' farsi male da soli?

Definisci un limite di spesa;
Nel caso non fosse sufficiente ricorda che e' meglio spendere una volta bene che molte volte in oggetti inutili;

Definisci cosa vuoi lavorare. Una CNC non puo' lavorare tutti i materiali in modo ottimale;

Inizia a costruire la struttura e solo dopo scegli l'elettronica;

La migliore elettronica NON puo' correggere i problemi di una pessima meccanica;
Prevedi la possibilita' di movimenti per allineare le parti meccaniche tra loro (messa in squadro);
Per rendere definitiva la reciproca posizione degli elementi meccanici di una CNC, si usano le spine;

Le sezioni chiuse (scatolato) sono in generale più rigide del profilato pieno, che normalmente e' più rigido del piatto;
Se si realizza la struttura con ferro saldato e' bene prevedere una successiva distensione della struttura finita;

L'obiettivo nel progetto della struttura di una cnc e' ridurre le deformazioni ed evitare vibrazioni ai regimi di lavoro dell'utensile;

Una macchina più rigida offre prestazioni migliori;

Il peso non e' un nemico, anzi se ben disposto puo' diventare un alleato;

Le guide a ricircolo di rulli sono meglio delle ricircolo di sfere che sono meglio delle barre supportate, che sono meglio delle barre sospese;

Le viti a ricircolo sono migliori (precisione e rigidezza) delle barre TPN con chiocciole in polizene, che sono meglio delle TPN con chiocciole in bronzo;

Esistono varie classi di precisione per le viti a ricircolo dalla C3 rettificata, la più costosa, alla C7 rullata;

Viti e guide vanno sostenute dalla struttura della macchina. NON sono parti strutturali;

Viti e guide NON sono diritte a priori. Vanno verificate;
Le guide possono necessitare di battute di allineamento ricavate nella struttura;

I servomotori offrono prestazioni migliori dei motori stepper ma sono piu' complicati da impostare e in genere più costosi;
I servomotori vengono venduti con il loro stadio di potenza che comprende lo stadio alimentatore;
I servomotori richiedono un encoder per avere una indicazione della posizione raggiunta;

Gli stepper richiedono alimentatori a medio/alto voltaggio;
Gli stepper assicurano il rispetto della posizione angolare solo al passo pieno;
Alcuni costruttori garantiscono anche il corretto posizionamento sul mezzo passo;
I passi intermedi (oltre il mezzo passo) non vanno usati per migliorare la precisione ma solo per ottenere un movimento piu' fluido (meno scattoso);
Un basso valore di induttanza (mH millihenry) degli avvolgimenti e' sinonimo di stepper migliore;
I motori stepper danno il meglio delle prestazioni a velocita' medio/basse e nella tenuta della posizione;
I motori stepper "cantano" mentre funzionano;

Ricordati di prevedere lo spazio per coprire le viti con soffietti e per fare manutenzione alla macchina;

Ricordati di includere nel limite di spesa il prezzo dei connettori, dei cavi, dei pulsanti e dei finecorsa;

Un quadro elettrico fatto bene ti aiutera' nella successiva manutenzione;

Le leghe ferrose in genere si lavorano a basso numero di giri (2000rpm necessaria molta coppia), l'alluminio e le plastiche a medio numero di giri (8000/18000rpm), il legno ad alto numero di giri (20000 e oltre);

Un elettromandrino raggiunge velocità di rotazione maggiori e a alta velocita' offre la maggiore coppia disponibile (24000rpm);
Un mandrino pilotato con un classico motore trifase asincrono raggiunge velocità minori e a basse velocita' sviluppa la maggiore coppia;
Se si prevede l'uso di un inverter per diminuire il numero di giri del motore trifase, considerare l'installazione della servoventilazione;

Un motore elettrico non consuma costantemente la corrente di targa;
La corrente necessaria varia in maniera proporzionale al carico;
Nota bene: Potenza = Coppia x Velocità;

L' (elettro)mandrino deve essere proporzionato alla struttura della CNC;
Una maggiore rigidezza e' in grado di gestire maggiore potenza;

Una CNC si muove automaticamente solo se instradata da un programma;
Metti in conto anche il tempo per imparare a usare un CAD, un CAM e un software che gestisca la macchina;

Mauro&Mauro
Ultima modifica di Fiveaxis il giovedì 18 luglio 2019, 8:59, modificato 1 volta in totale.
Motivazione: aggiornamento titolo
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Mangusta

Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da Mangusta » martedì 11 giugno 2019, 20:39

Nessun accenno ad un minimo di progettazione?

billielliot
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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da billielliot » mercoledì 12 giugno 2019, 22:26

Ciao Mangusta,

la parola progettazione racchiude un mondo vastissimo.

Non e' che dettaglieresti meglio cosa intendi?

Ciao :-)

Mauro
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Giuseppe1968
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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da Giuseppe1968 » lunedì 17 giugno 2019, 1:30

Ciao,
Tipo posizionamento pattini asse Y rispetto al baricentro del ponte mobile
Oppure:
Distanza fra le guide dei diversi assi ...
( commento parecchio interessato! ) 8)

billielliot
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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da billielliot » lunedì 17 giugno 2019, 17:18

C'e' un po' da leggere ma una veloce ricerca ha dato questi risultati:

viewtopic.php?f=25&t=24799&hilit=barice ... 25#p329889

viewtopic.php?f=25&t=28875&p=326276&hil ... ro#p326276

Il seguente comprende anche i primi due:

search.php?st=0&sk=t&sd=d&sr=posts&keyw ... r=Zebrauno

Su questo forum, Walgri e Zebrauno (in ordine alfabetico di nick name) penso siano le fonti piu' autorevoli e indiscusse in merito a questioni strutturali et similia. Come scriveva Zebrauno: pensare alla geometria e' il suo lavoro.

Ciao :-)

Mauro
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Mangusta

Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da Mangusta » lunedì 17 giugno 2019, 21:31

billielliot ha scritto:
mercoledì 12 giugno 2019, 22:26


Non e' che dettaglieresti meglio cosa intendi?

Progetto di massima
Progetto esecutivo
Tempi e metodi
Questo è quello che intendo ed è quello che mi venne insegnato oltre otto lustri fa quando a completamento degli esami di maturità, per puro diletto, feci un corso per disegnatore meccanico.

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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da billielliot » martedì 18 giugno 2019, 12:14

Ciao Mangusta,

hai sintetizzato benissimo:

"...a completamento degli esami di maturità, per puro diletto, feci un corso per disegnatore meccanico..."

Dopo 5 anni di studio hai aggiunto qualche settimana/mese/anno di approfondimento.

Qui si possono dare dei consigli. Non ci si puo' sostituire a simili percorsi formativi. Altrimenti dovremmo riscrivere tutto lo scibile scritto fino ad ora e indirettamente sarebbe come dire che tu hai perso tempo inutilmente (tu come tutte le persone che hanno fatto un percorso formativo nel loro settore di competenza).

Io NON ho simili competenze e quindi mi astengo da una simile impresa. Quanto c'e' scritto nel primo messaggio di questa discussione e' una raccolta di alcuni suggerimenti che si trovano sparsi nel forum. NON e' farina del mio sacco se non per la buona volonta' di raccogliere i consigli in un unico messaggio (chissa' quanti sarebbero da aggiungere...).

La discussione e' aperta e penso che solo l'intervento di tutti gli utenti con le loro competenze possa portare a qualcosa di veramente fatto bene. Se ti fa piacere butta giu' due righe. Invito rivolto a te, come a chiunque pensi ci sia da aggiungere qualche cosa.

Ogni utente approccia la materia con la sua competenza e la sua esperienza. Costruirsi una CNC chiederebbe competenze meccaniche, elettroniche e informatiche tutt'altro che grossolane. Io non saprei nemmeno da dove cominciare per fare uno scritto che in un qualche modo accontenti le esigenze di tutti.

Giusto per fare un esempio si legga questo messaggio e la successiva risposta (la discussione e' comunque breve e potete leggerla in poco tempo):

viewtopic.php?f=25&t=76755#p671867

Ci sono anche utenti che non hanno tempo da perdere e non prendono nemmeno in considerazione la spesa totale (ma forse a loro non interessa progettare):

viewtopic.php?f=25&t=76801

E poi c'e' chi se ne infischia e si costruisce la CNC (questo e' uno dei tanti esempi):

viewtopic.php?f=25&t=1205

E ci sono CNC che si fanno da sole! (Si notino i disegni realizzati con il famosissimo ManuCAD):

viewtopic.php?f=25&t=52287

In ultimo (ma non meno importante) c'e' chi ama leggere e imparare cose nuove, la CNC non ce l'ha ma dispensa consigli:

viewtopic.php?f=38&t=35192&p=377895

Cosa e' giusto? Cosa e' sbagliato?

Ciao :-)

Mauro
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Giuseppe1968
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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da Giuseppe1968 » mercoledì 19 giugno 2019, 1:40

Grazie Billielliot,

io trovo molto utile la tua raccolta ... perche da quando mi sono messo in testa di costruirmi la mia CNC, leggo e rileggo articoli, forum e chi più ne ha ne metta, e avere un Vademecum con le regole basilari mi ha "rassicurato" parecchio.

Per quanto riguarda i tuoi link, li avevo già letti (appunto) però, o sono troppo confuso o perche non ho studiato meccanica, non riesco a coglierne una "regola fissa" ... tipo... ponte mobile : pattini di Y in mezzeria mandrino sono meglio che in mezzeria del baricentro .. nell'indecisione baricentro e mandrino dentro i pattini! :D

Grazie cmq!

FIREF00X
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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da FIREF00X » giovedì 27 giugno 2019, 0:10

ciao, trovo molto utile il lavoro che hai fatto, ma aggiungerei anche altre informazioni, tipo :
1) Le viti a ricircolo di sfere quando usare passo 5, 10 ecc ;
2) per quale lunghezza della vite è meglio usare diametro 16, 20, 25 ecc
3) quali sono i marchi migliori.
ciaoooo

billielliot
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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da billielliot » giovedì 27 giugno 2019, 12:06

Ciao FIREF00X,

e grazie anche a te per lo spunto.

Prendendo la questione alla larga: un motore riceve energia elettrica e la trasforma in movimento meccanico.
Un motore stepper ha una curva di coppia/vel di rotazione decrescente (si veda la figura che segue).

coppia stepper.png


Cosa ci dice l'immagine?
Il grafico mostra che da fermo il motore sviluppa la massima coppia. La coppia decresce più o meno linearmente con l'aumentare della velocità.
Inoltre: in generale, maggiore è l'induttanza degli avvolgimenti [mH] peggiori saranno le performance ad alta velocità.

In prima approssimazione possiamo uguagliare i lavori (grassa e grossa ipotesi ma funzionale ai fini del ragionamento)
quindi il lavoro effettuato dal motore Coppia [N*m] x spost angolare [rad]
diventa a meno del rendimento di vite e cuscinetti (mu compreso fra 1 massimo teorico e 0 nullo)
Forza [N] x Passo [m]

da cui Forza= Coppia * 2 * Pigreco* mu / Passo

Chiaramente se la coppia dipende dalla velocità la formula soprastante non sarà più costante ma sarà funzione della velocità di rotazione
otteniamo una curva di forza disponibile al variare dei giri.
Una vita a passo più lungo ci permette spostamenti più veloci a costo di una forza sviluppata minore.
Utilizzare un a vite a passo ridotto ci permette di imprimere forze maggiori alla tavola.

Attenzione: per far arrivare alla velocità massima la tavola dovremo accelerarla.
La fisica ci viene in aiuto fornendoci una formulina pronta all'uso Forza [N] = Massa [Kg] * Accelerazione [m/s^2]
la forza calcolata in precedenza andrà decurtata della quota di attriti relativi alle guide.

Questa stringatissima presentazione dimostra che non esiste la ricetta perfetta! (Sorpresa!! :-)) Le viti andranno adattate al nostro ambito di utilizzo.
Ognuno dovrebbe fare un calcolo, in base alle aree della propria CNC, e capire il tempo necessario per coprire tutta l'area di lavoro.
Come parere personale preferirei una accelerazione maggiore rispetto alla velocità di punta in quanto le lavorazioni adattive richiedono molti passaggi leggeri rispetto a poche passate pesanti.

I movimenti veloci vanno intesi per spostamenti nelle aree di lavoro del piano. Durante questi spostamenti l'utensile non e' impegnato nella lavorazione (utensile in aria). Questi spostamenti sono in genere identificati con il termine rapidi.

Nelle fasi della lavorazione (utensile impegnato), la velocita' va adeguata all'utensile e al materiale.

Il diametro vite viene dimensionato ad instabilità a seconda del tipo di supporti della lunghezza e dal carico da movimentare.
Scaravella ha disponibile nelle prime pagine del catalogo una esaustiva guida al dimensionamento.
In generale: se movimento un ponte da una tonnellata preferiro' una vite da 30mm, se movimento una Proxxon MF70 potrebbe risultare esuberante anche una vite da 5mm.

Una possibile soluzione per aggirare il limite della velocità di rotazione delle viti lunghe (volgarmente: sbacchettamento), e' tenere tesa la vite e far ruotare il gruppo della chiocciola (chiocciola rotante). Qualcuno nel forum si e' trovato costretto ad adottare questa soluzione.

Sui marchi migliori si apre un vaso di pandora. Ti dico la mia, dopo averci pensato a lungo ed aver ponderato tante idee e soluzioni (in merito ho consultato anche la: Guida galattica per autostoppisti): il marchio migliore e'.... quello che puoi permetterti. Potra' sembrare banale e scontata come risposta ma se ci si pensa e' quello che succede tutti i giorni nel forum. Inutile proporre marche note (THK, NSK etc..) quando poi ci si rende conto che NON vendono a privati e hanno costi proibitivi. Quanti appassionati comprano 1cm di guida a 10 euro? O un carrello per 100 euro? (cifre a caso per rendere l'idea).
Ipotizzando una CNC piccina, 3 metri di guide e 12 carrelli siamo a: (300*10)+(100*12)= 4200 euro.

Chissa' come mai alla fine si ricade sui prodotti cinesi :-)

C'e' poi la famigerata frase costi/benefici. Quanti appassionati fanno una stima dei costi e dei benefici? Alla fine il gusto e' vedere la macchina che si muove e fa delle lavorazioni. Se qualcuno ha mire di autocostruzione per fare affari, forse e' bene che comperi una macchina industriale con pacchetto assistenza. Sara' operativo da subito e non perdera' mesi/anni solo per costruire una cosa di cui non si conosce l'affidabilita' nel tempo.

Mauro&Mauro

P.S. la speranza e' di vedere anche opinioni e suggerimenti da altri utenti.
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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da hellfire39 » giovedì 27 giugno 2019, 14:16

Concordo in pieno su quello che dici. Praticamente lo stesso percorso che sto seguendo: sogno Bosch Rexroth, compro cinese :-(

Aggiungo: se si scaricano i cataloghi dei carrelli e delle viti si possono trovare anche delle informazioni interessanti, come, ad esempio, le velocità critiche delle viti in base alla loro lunghezza e del tipo di montaggio. Vale la pensa scaricarli e sfogliarli.

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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da FIREF00X » giovedì 27 giugno 2019, 20:51

Ciao, grazie per la risposta, concordo in pieno, voglio però aggiungere un piccolo particolare" IL SOGNO DELL'AUTOCOSTRUZIONE ", nel senso che è la passione che ci fa sognare e ci spinge ad avere una macchina sempre più performante e precisa , spesso però, come dici tu , questo sogno si infrange di fronte al muro " dei soldi ", anche se di questa macchina ne fai un uso hobbistico e non ne vale la pena spendere tutto questo denaro.

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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da FIREF00X » sabato 29 giugno 2019, 12:10

ciao ho scaricato il catalogo di "Scaravalla",, mi potresti spiegare il grafico seguente? considerando , se ho capito bene, che se usi come supporto il Tipo A e hai un peso del ponte diciamo di 60 kg , quale è la vite più adatta , considerando la lunghezza di 1, 2 metri? ps i numeri sotto esprimono il peso del ponte ( carico ) che deve muovere?
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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da hellfire39 » sabato 29 giugno 2019, 13:46

Forse non sono il più adatto per dare spiegazioni di meccanica...

Il disegno mostra quattro modalità di fissaggio della vite. Tralasciando il caso non supportato, in cui il lato della vite opposto al motore è completamente libero, tu puoi usare o un cuscinetto radiale (libero) in cui l'asse si appoggia ma non blocca movimenti assiali, oppure puoi usare una coppia di cuscinetti obliqui (caso rigido), nel qual caso i cuscinetti assorbono anche sforzi assiali.
Tieni conto che, ogni volta che muovi l'asse, devi esercitare una forza di spinta, che ritroverai uguale e contraria sulla vite.
Se usi cuscinetti radiali, tale spinta arriva fino all'asse del motore, che non nasce per sopportare sforzi assiali.
Se utilizzi i cuscinetti obliqui, essi assorbiranno questa spinta, che così non arriva al motore.

La configurazione tipica di una macchina amatoriale prevede l'utilizzo di un cuscinetto doppio dal lato del motore e un cuscinetto singolo radiale dal lato opposto. Questa è la configurazione migliore che sopporti anche una certa tolleranza nel sistema. Infatti il cuscinetto radiale può muoversi per accomodare la posizione ideale della vite.

La scelta della configurazione si riflette sulle performance della vite. Più il sistema è rigido, più veloce potrà girare la vite senza incorrere in fenomeni non voluti, come risonanze.

Il grafico che hai postato, insieme a quello nella pagina seguente relativo alle velocità critiche, ti aiuta a scegliere la vite in base ai dati di progetto.
Data la configurazione dei cuscinetti e il carico previsto sulla vite e la lunghezza della vite, il punto di lavoro deve ricadere all'interno dell'area evidenziata.

Un esempio. Prendi una vite da 20mm. L'area gialla indica la zona di lavoro valida.
Scegli la configurazione B. L'area verde indica i carichi ammissibili sulla vite in daN.
Come vedi sull'asse delle ordinate, la lunghezza massima è 2 metri a carico nullo e si riduce fino a poco più di 300mm al carico massimo di circa 6000 daN, ovvero 60kN.
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Re: Vademecum pre-progetto CNC

Messaggio da hellfire39 » sabato 29 giugno 2019, 13:51

Il secondo grafico, quello della velocità critica, di dice qual'è la velocità massima di rotazione della vite date: lunghezza, diametro e configurazione dei cuscinetti.

evita di postare due messaggi consecutivi se tra il primo e il secondo non sono ancora trascorsi venti minuti potendo editare e modificare o integrare il primo, vedi viewtopic.php?f=60&t=20015
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Ultima modifica di Anonymous il sabato 29 giugno 2019, 20:47, modificato 1 volta in totale.
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