Costruzione Fresatrice CNC

[UmbertoP]

La cosa che mi affascina di questo forum sono le soluzioni estremamente semplici usate per risolvere problemi che altrimenti, senza la dovuta preparazione tecnica, diventerebbero irrisolvibili. Ad esempio il sistema trovato da Giuseppe e forse da altri per misurare la coppia di una vite.

Comunque sia Giuseppe moltiplica il valore trovato di un fattore di sicurezza pari ad almeno 3. Ci sono poi gli sforzi dovuti per vincere l'accelerazione degli assi e gli sforzi di lavoro.

Circa l'asse Z cerca di bilanciarlo. Il bilanciamento deve essere superiore al peso in modo tale che la testa tenda a salire e mai a scendere.

Insisto a pensare che se non metti le cinghie è meglio. Can open per posizionamenti va benissimo. Per interpolazione avrei dei seri dubbi, ma dipende sempre da quello che uno deve fare.

Alla fine con qualche foto facci vedere quello che hai fatto!

[zeffiro62]

è un principio naturale: massimo risultato minimo sforzo o se lo vuoi alla fiorentina di necessità  virtù

[supergiu]

Concordo come sempre su tutto, sia il bilanciamento dell'asse Z, sia il sovradimensionamento dei servomotori ecc.
Invece non sono preparato sul fattore "CanOpen", che è presente sulle apparecchiature che mi sono state proposte, in quanto le mie esperienze si sono sempre fermate sul pilotaggio classico in analogica +- 10V (che spesso mi si dice sia ancora il migliore!!) io confido sui progressi della tecnologia e spero di prenderci. Come già  discusso, ai ragione sulla trasmissione diretta degli assi, ma vorrei evitare servomotori grossi (quelli che vorrei prendere sono da 4,5 Nm, con vite a ricircolo rullata da 20 passo 5, ma prima di confermarli verificherò lo sforzo effettivo della tavola a croce.

Per curiosità , allego una foto di una segatrice vericale che feci 10 anni fa per uso personale, dispone di gruppo di taglio orientabile x-y e due unità  a forare punto punto, tutto a CN ma non interpolato. E' una macchina tuttora in funzione presso la ditta che ho creato e poi venduto, con prestazioni incredibili come precisione e funzionalità  (+- 2 decimi su 3000 mm. su taglio e foratura) sul retro, dispone di un sistema a contrappeso per la Z con un cilindro che lavora a pressione negativa (il vuoto) e non ha mai dato rogne, non so se sia mai stato fatto, io l'ho fatto di mia idea. Avrei dovuto produrla in serie, ma come si dice, c'è chi è portato a fare i numeri e chi è a.......darli!! Gli assi x-y sono movimentati da guide lineari a conghia (AT10/50) interamente progettati dal sottoscritto (la matrice del profilo era mia) ed una volta messi a punto, sono come delle unità  a vite, in quanto a rigidità  ecc. (o quasi).

Saluti a tutti.

[UmbertoP]

Mai sentito parlare di cilindri di compensazione che lavorano sotto vuoto. A me vedere della fantasia fa sempre piacere. Sarei contrario per problemi di stick/sleep ma andiamo fuori tema. Mai usato Can Open; semplifica il cablaggio ma ha prestazioni in interpolazione non accettabili per me. Già  non mi va bene il +-10 Volt (ha problemi di noise intorno allo zero all'inversione dell'asse) ma nuovamente stiamo andando fuori tema. Ma dovevi mettere qualche foto e ti sei dimenticato oppure ho capito male?

[supergiu]

Umberto, non hai mai sentirto parlare di cilindri di compensazione, semplicemente perchè solo forse il solo ad averlo adottato inventandomelo e questo in qualche modo mi fa piacere.
In quella applicazione, non avevo possibilità  di usare 80 Kg. di contrappeso da portare a spasso per oltre 3000 mm e non potevo usare altri sistemi tipo cilindri pneumatici tradizionali, (2200 mm. di corsa verticale!!) ed altri sistemi che in quella occasione esistevano, non conoscevo altri sistemi e non vi erano forse nemmeno i Forum come oggi. Quindi ebbi quella idea, che reputo valida ma con un limite, provate ad indovinare? un cilindro a pressione negativa non può sviluppare una forza variabile, ma solo e sempre quella massima che consente l'area di superficie del pistone. Cioè se si adotta un cilindro diametro 100 mm. la sua area in centimetri quadri è: 5x5x3.14 = 78.5 quindi moltiplicandola per la pressione di -1 che è il valore del vuoto massimo ottenibile in natura (e che è anche difficile da ottenere, salvo poi il suo raggiungimento obbligatorio dopo i primi centimetri percorsi) si ha una forza "di attrazione" di 78.5 Kg. Quindi è lampante che occorre adottare un cilindro di alesaggio appropriato al caso in oggetto, salvo che per grossi pesi da compensare vi è un grosso problema di "alesaggio"!! Quindi questa soluzione "inventata" è adatta per alcuni casi ed ove non vi siano grosse variazioni di peso, anche se è vero che un servomotore deve comunque avere un surplus di sicurezza per sopperire a determinate variazioni.
Posso dire che il mio "artefizio" ha sempre funzionato, l'unica manutenzione è stata quella di ripristinare il vuoto di tanto in tanto, con una semplice pompa manuale (cilindro pneumatico manovrato manualmente a mò di siringa) ma si fa anche diversamente con pompe a vuoto statiche - venturi, ecc. Infine nella parte superiore, ove usciva la cinghia di aggancio al carrello mobile, vi era una fessura apposita, ove vi iniettavo dell'olio apposito per circuiti pneumatici a basso coefficiente di stick. Premetto che il cilindro era appositamente stato progettato dal sottoscritto, quindi in qualche modo, era almeno privo dei difetti più madornali.

Chiedo scusa per le foto, ieri le ho caricate, ma solo ora vedo che vi sono delle dimensioni massime imposte.
PS: Purtroppo il cilindro è poco visibile e solo sulla foto 3, Umberto, non hai mai sentirto parlare di cilindri di compensazione, semplicemente perchè solo forse il solo ad averlo adottato inventandomelo e questo in qualche modo mi fa piacere.
In quella applicazione, non avevo possibilità  di usare 80 Kg. di contrappeso da portare a spasso per oltre 3000 mm e non potevo usare altri sistemi tipo cilindri pneumatici tradizionali, (2200 mm. di corsa verticale!!) ed altri sistemi che in quella occasione esistevano, non conoscevo altri sistemi e non vi erano forse nemmeno i Forum come oggi. Quindi ebbi quella idea, che reputo valida ma con un limite, provate ad indovinare? un cilindro a pressione negativa non può sviluppare una forza variabile, ma solo e sempre quella massima che consente l'area di superficie del pistone. Cioè se si adotta un cilindro diametro 100 mm. la sua area in centimetri quadri è: 5x5x3.14 = 78.5 quindi moltiplicandola per la pressione di -1 che è il valore del vuoto massimo ottenibile in natura (e che è anche difficile da ottenere, salvo poi il suo raggiungimento obbligatorio dopo i primi centimetri percorsi) si ha una forza "di attrazione" di 78.5 Kg. Quindi è lampante che occorre adottare un cilindro di alesaggio appropriato al caso in oggetto, salvo che per grossi pesi da compensare vi è un grosso problema di "alesaggio"!! Quindi questa soluzione "inventata" è adatta per alcuni casi ed ove non vi siano grosse variazioni di peso, anche se è vero che un servomotore deve comunque avere un surplus di sicurezza per sopperire a determinate variazioni.
Posso dire che il mio "artefizio" ha sempre funzionato, l'unica manutenzione è stata quella di ripristinare il vuoto di tanto in tanto, con una semplice pompa manuale (cilindro pneumatico manovrato manualmente a mò di siringa) ma si fa anche diversamente con pompe a vuoto statiche - venturi, ecc. Infine nella parte superiore, ove usciva la cinghia di aggancio al carrello mobile, vi era una fessura apposita, ove vi iniettavo dell'olio apposito per circuiti pneumatici a basso coefficiente di stick. Premetto che il cilindro era appositamente stato progettato dal sottoscritto, quindi in qualche modo, era almeno privo dei difetti più madornali.

Chiedo scusa per le foto, ieri le ho caricate, ma solo ora vedo che vi sono delle dimensioni massime imposte.
Il cilindro è posto sul retro della macchina ed è visibile solo parzialmente in foto 3, (cilindro nero verticale).

Complimenti per aver rimarcato le varie problematiche: stick/sleep, ecc. tutto vero ma risolto.

Saluti

[UmbertoP]

Bello, mi sembra di vedere un asse gantry meccanico. Per le corse in questione mi sembra obbligatorio avere un asse gantry. Il cilindro nero l'ho visto. Ora immaginare che tale cilindro sia mobile insieme all'asse X mi sembrerebbe dura. Ugualmente dura immaginare una serie di rinvii con pulegge solo per bilanciare l'asse Z.

Probabilmente hai avuto più fantasia di quanto detto. Come avrei io bilanciato tale asse? Su due piedi non lo so. Molto probabilmente avrei messo un motore più potente ed avrei aggiunto un freno di sicurezza direttamente sulla guida dell'asse. In merito sono a disposizione delle soluzioni standard molto furbe. Basta levare l'aria ed l'asse viene bloccato.

[supergiu]

Umberto, mi hai incuriosito con l'asse gantry che sinceramente non conosco, del resto non sono molto esperto di soluzioni applicate sulle macchine utensili del settore meccanico (e si è capito). Rimedi cortesemente una foto che rappresenta detto gantry?

Riguardo il cilindro a vuoto, è vincolato dall'alto al ponte mobile, senza nessuna complicazione di sorta (la macchina non è un "fulmine" in accelerazioni e velocità , circa 20 Mt/min), lo stantuffo interno al cilindro, è vincolato ad una conghia AT10/32 e subisce due deviazioni, sino alla perpendicolare del carrello Z, questo grazie a due pulegge di rinvio prive di denti (la cinghia lavora a mò di fune). Il tutto è piuttosto semplice e costituito da pochi particolari perchè è stato progettato sin dall'inizio, quindi l'integrazione è al massimo.
Concordo con il motore più grosso e freno di sicurezza, era una soluzione che valutai a suo tempo. Come tutte le cose, vi sono sempre diverse strade da poter percorrere, forse 10 anni fà , presi quella più complicata, ma l'esperienza acquisita e la soddisfazione ottenuta, alla lunga hanno pagato. Del resto adottai altri statagemmi, come le frenature di tutti i cilindri pneumatici che azionano la lama ed i trapani. Questi, benchè siano comuni cilindri, abbinati a semplici regolatori di flusso unidirezionale, sono azionati da olio, in modo da poterne frenare adeguatamente la loro intera corsa, tutto ciò grazie ad un particolare circuito che si intravede dalle foto. Il tutto è di una funzionalità  tale che è paragonabile all'idraulica e con ingombri modestissimi.

Cambio discorso e torno alla mia Fresatrice, con al quale ancora sono in "subbuglio". Ora che credo!! di aver deliberato l'elettronica, sono passato a valutare la componentistica che deve rappresentare il basamento. Anche in questo caso voglio usare soluzioni possibilmente già  esistenti. Per il piano della macchina, ove vi fisserò la tavola a croce della Allen, e la colonna verticale di supporto dell'asse Z, penso di usare una piana in ghisa prelevata dal settore legno, probabilmente quella che costituisce il piano mobile di una pialla a spessore. Sono di fattezza rettangolare, di varie grandezze e lavorate adeguatamente, inoltre belle pesanti. Se dovessi reperirla nuova, spero di cavarmela con 300 euro o giù di li. Sarà  sostenuta da una struttura realizzata con profilati strutturali in alluminio (tipo 90x90 mm.) del tipo come usato sulla segatrice delle foto, così da potervi fissare - integrare e facilmente modificare, le possibili evoluzioni future.

Speriamo bene!!

Ringrazio di nuovo per il proficuo confronto e saluto tutti

Giuseppe

[UmbertoP]

Per asse gantry si intende un asse che viene mosso in parallelo da due attuatori. Nel tuo caso mi sembrerebbe di capire che lungo l'asse X ci sono due cinghie. Per tornare al tuo sistema di bilanciamento duro a fatica a capire come mai, senza modificare niente, non hai utilizzato un cilindro unico a spingere verso il basso.

Circa la costruzione della tua macchina attuale la struttura di supporto del piano falla di acciaio. L'ideale se la forma costruttiva lo consentisse sarebbe di prevedere un bel cubo di cemento. Avere una massa importante di sostegno da una grande stabilità  al tutto.

[supergiu]

Ora capisco cos'è l'asse gantry, in effetti il mio sistema X è caratterizzato da due moduli neneari indipendenti con trasmissione a giro di cinghia interno (come i modili lineari a cinghia dentata commerciali) a loro volta sono uniti dall'abero di trasmissione che si vede sulla destra e con unico servomotoriduttore fissato in asse.
Riguardo il bilanciamento, se intendi un cilindro pneumatico tradizionale, l'ho valutato, ma si sarebbe complicato il tutto sul come risolvere il problema dello stelo, che tutto esteso sarebbe improponibile, mentre uno più corto con rinvi e pulegge varie per moltiplicarne il campo d'azione avrebbe complicato la vita e ridotto l'affidabilità . Invece un cilindro senza stelo, avrebbe risolto ma con costi esagerati. Infine occorre dire che un cilindro ad aria che deve bilanciare un peso, deve avere una componentistica pneumatica di alto livello (mi riferisco al riduttore di pressione ad alto relieving) che deve portare in scarico la pressione in eccesso con una buona precisione e sensibilità , al momento dell'inversione del moto (quando lo stelo rientra).
Comunque come già  detto, ci sono vari sistemi, io ho scelto il più inconsueto, ma da quel che mi si dice..........sono conosciuto per questo.........nel bene e nel male.

Grazie per la dritta sul basamento, io avevo pensato ad un contenitore di liquido (acqua) sicuramente più complicato e più leggero, comunque credo sufficiente (semmai lo prevedo già  dall'inizio in base a quanto già  esiste) così che posso svuotarlo all'occorrenza. devo sempre tenere conto del fattore "garage" ed a quando dovrò movimentarlo.
Comunque credo che la macchina arriverà  già  di suo verso i 400 Kg.

[zeffiro62]

Per asse gantry si intende un asse che viene mosso in parallelo da due attuatori. Nel tuo caso mi sembrerebbe di capire che lungo l'asse X ci sono due cinghie. Per tornare al tuo sistema di bilanciamento duro a fatica a capire come mai, senza modificare niente, non hai utilizzato un cilindro unico a spingere verso il basso.

Circa la costruzione della tua macchina attuale la struttura di supporto del piano falla di acciaio. L'ideale se la forma costruttiva lo consentisse sarebbe di prevedere un bel cubo di cemento. Avere una massa importante di sostegno da una grande stabilità  al tutto.

scusi probabilmente non ho capito, lei adotta la soluzione della massa di cemento per cosa, stabilità  strutturale ?
è dagli anni 70 che tentano di costruire tali macchine un esempio è della San rocco MEC 2 (ci ho fatto una ricerca sopra durante gli studi tecnici ) costruita in tubolare elettrosaldato e riempito di antivibrante e credo abbia avuto sviluppo nella mec 70 perlomeno a vedere la struttura , ci sono sviluppi in corso perchè è un argomento che all'epoca mi appassionò molto e mi piacerebbe per così dire sapere com'è andata a finire

[supergiu]

Zeffiro, sia io (quello che dovrebbe costruire la Fresatrice cnc) che Umberto, intendavamo conferire stabilità  alla macchina, dotandola di una base di cemento posta al di sotto del piano. In realtà  non si è andati avanti con i dettagli tecnici sul come farsi. Io ho ipotizzato l'uso di un grosso contenitore riempito d'acqua posto nella medesima posizione, (per i vantaggio di riempirto e vuotarlo all'occorrenza) ma in entrambi i casi, credo che saremmo tutti concordi sul fatto che, probabilmente si otterrebbe un miglioramento della stabilità , ma solo se la si intende come un contenimento parziale delle vibrazioni ed un "effetto surrogato" di fissaggio al suolo.........credo nient'altro. Ovviamente tutti gli eventuali "difetti presenti" al di sopra del piano di lavoro rimarrebbero invariati, salvo quelli tipici causati dalle vibrazioni di risonanza, che forse potrebbero essere condizionati dalla massa in questione. Quindi errori di valutazione sulla rigidità  degli assi, idem per colonna di supporto dell'asse z, del sistema di scorrimento degli assi stessi, del gioco della cinematica ecc. Ebbene, tutti questi "problemini" se presenti (e lo saranno in ogni caso, da vedersi in quale entità ) rimarrebbero pressochè invariati e poco influenzati alla presenza o meno della base di cemento o contenitore di liquido che sia.

Credo che tutti volevamo intendere questo, spero di averci preso.

saluti
Giuseppe

[zeffiro62]

ah ecco avevo capito male qmq mi piacerebbe sapere gli sviluppi se ci sono, io non sò il tuo budget di spesa ne le dimensioni della tua macchina, ma c'è un tedesco e ne abbiamo parlato anche quì sul forum che ha costruito la base macchina con una colata di resina tipo diabase dei piani di riscontro dove ha affogato e le sedi per le guide a ricircolo, potrebbe essere una soluzione alle vibrazioni.

[supergiu]

Ostrega! addirittura un piano in resina. Sarei curioso di vederne i risultati, sicuramente il tedesco ne sapeva abbastanza di resine e problematiche di dilatazioni e ritiri, sarà  roba da settore aerospaziale!

La mia macchina quando verrà  mostrata (comunque andrà  alla lunga, perchè nel frattempo mi devo ri-inventare un mestiere) non credo che susciterà  scalpore in fatto di "consuetudine" delle sue forme, infatti sarà  costituita da una comune tavola a croce della Allen in ghisa a code di rondine, e da un'asse Z costituita da una piastra verticale di grosso spessore in alluminio fresato (quella piastre che si acquistano a misura già  fresate di precisione) nella cui facciata, verranno "incassate" le due guide a pattini a ricircolo, la piastra oltre che abbondantemente imbullonata dal sotto, sarà  ulteriormente sorretta a squadro da strutture verticali posteriori, per le quali credo che userò 3 profilati strutturali della Bosch da 90x180 posti ad Y (quasti si che potrei riempire con qualche resina o diverso materiale riempitivo. Detti profili (alti a spanne 700 mm.) sono fissati anch'essi dal sotto con 8 viti M10 ciascuno. Un'altra soluzione al posto dei profili, e quella di usare due tre piastre dello stesso alluminio, preventivamente squadrate al centesimo e sagomate a triangolo, poste sul retro a mo di squadra, il tutto sempre opportunamente imbullonato. Per il mandrino credo che userò il gruppo a fresare del quale ho allegato la foto all'inizio di questo forum (ne ho due uguali ed altri 2+2 più piccoli, tutti nuovi) a questo gruppo potre aggiungerci un sistema di cambio utensile rapido (immagino che ci sarà  qualche componente già  commerciale per realizzarlo) in quanto attualmente dispone di barra filettata M12 interna (Cono ISO 30). Questo significa che non potrò mirare a rotazioni "spaziali" ma avrò una buona coppia per spianare piastre e forare senza problemi. Sarà  un miracolo se riesco ad avvicinarmi a 10.000 giri!

Le corse che riuscirò ad ottenere, saranno all'incirca di X=500 - Y=400 - Z= 300 In realtà  la piana della tavola a croce, che misura 752x300, dispone di corse da X=600 Y=500, ma non credo che sfrutterò completamente detta escursione, in quanto per come è progettata, la tavola si ritroverebbe "mezza fuori" dalle guide a coda di rondine e questo non è il massimo, poi credo che il campo di lavoro ottenuto, mi sarà  più che sufficiente.

Scusate se ho ripetuto buona parte di quanto ho già  detto precedentemente, il fatto è che mentre scrivo è come se stassi "abbozzando" la macchina, addentrandomi sempre più ed innescando dubbi e quesito, che voi stessi poi mi aiutate a decifrare e definire.

Mi metto nei vostri panni e "mi chiedo", dove vai con tutto questo alluminio?? Le macchine utensili sono fatte in Ferro non Alluminio!! Lo so lo so, avete ragione, è la mia malattia, ho fatto tante macchine in alluminio e tutte di successo (anche serie di 20-30 esemplari) ma non macchine utensili!!! Facciamo finta che questo aspetto sia motivo di sfida e....... poi chi vivrà  vedrà !!

Prima o poi passero alla progettazione, ma ................ prima occorre avere le idee chiare.

Intanto vi ri-saluto

Giuseppe

[zeffiro62]

un idea http://meccanicaedintorni.morpel.it/php ... lit=resina

la mia ricerca sui vari forum http://meccanicaedintorni.morpel.it/php ... =27&t=3579

la realizzazione di un crucco http://opensourcemachine.org/files/Germ ... achine.pdf

[UmbertoP]

Qui ora vado fuori tema ...

Per Zeffiro ... San Rocco era molto innovativa. Poi aveva il problema che il cemento di cui erano riempite le strutture saldate tendeva a scollarsi. Lascio immaginare la conseguenza.

Il costruire i basamenti con strutture polimeriche è una tecnologia che si è mostrata molto valida. E` iniziata prima con la costruzione di rettifiche, poi torni ed infine centri di lavoro. Tanto per citare un esempio Hermle. Ha il problema che va costruito un mega stampo in acciaio dentro cui fare la fusione ovviamente a freddo. Lascio a Voi immaginare il costo di tale stampo. I Giapponesi per loro motivi hanno deciso di non seguire questa tecnologia.

Il poter di smorzamento delle vibrazioni create dall'utensile in lavorazione è molto alto. Rispetto ad una struttura in ghisa 3~4 volte migliore. Ma questi sono numeri molto empirici; ovviamente dipende da quanto bene/male tale basamento in ghisa è stato realizzato.

Comunque il concetto base di San Rocco è stato ripreso. L'inerte non è più cemento ma nuovamente materiale polimerico a bassa densità  (perso specifico 0.7 quindi galleggerebbe sull'acqua). Potere di smorzamento di vibrazioni rispetto alla solita struttura in acciaio ma non riempita 10 volte. Il vantaggio di questa soluzione è che non richiede la costruzione dello stampo, ma ha un costo di produzione elevato. Bisogna infatti costruire una struttura saldata fatta bene e poi aggiungere il costo del riempimento. A occhio il costo della sola struttura è circa il 50% in più rispetto ad una struttura ricavata da stampo. Ma non c'è il costo dello stampo e quindi risulta essere facilmente modificabile.

Il poter assorbire le vibrazioni causate dall'utensile consente poi di poter lavorare con gradi di finitura molto migliori e soprattutto di avere una maggiore durata utensile.

Da un punto di vista teorico la soluzione migliore sarebbe usare guide idrostatiche. Ci sono prove/studi in corso per alloggiare i cuscinetti mandrino in supporti che assorbano le vibrazioni. Probabilmente più semplice a fare che a dire.