Pantografo CNC da zero

Sezione dedicata alla tua CNC: Costruzione, descrizione, foto, accorgimenti ed errori di progettazione.
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Pantografo CNC da zero

Messaggio da astromax » giovedì 12 dicembre 2019, 16:22

Salve a tutti!
Dopo aver constatato che il mio vecchio pantografo mi stava stretto, qualche mese fa ho iniziato la progettazione di uno nuovo.
Per vostra fortuna vi ho risparmiato la fase di progettazione ma, essendo abbastanza insicuro, vi pongo qui dei quesiti ormai a giochi fatti dato che mancano pochi pezzi ed inizierò a breve l'assemblaggio.

Ecco una immagine di come sarà la nuova macchinetta
CNC_V4.png
area di lavoro efficace: 600 mm x1000 mm
corsa Z: 200 mm
Struttura in alluminio fresato dal pieno da 30mm di spessore e anodizzato
Piano in acciaio C45 da 40 mm di spessore
viti a ricircolo di sfere da 20mm passo 5 su Z e X, chiocciola doppia
vite a ricircolo di sfere da 25 mm passo 5 su Y, chiocciola doppia
guide a ricircolo di sfere da 20 mm su Z, da 25 mm su X e da 30 mm su Y.
elettromandrino ATC da 4 kW ISO 30 raffreddato a liquido 24000 rpm.
Motori passo passo da 12Nm nema34 closed loop.
elettronica di controllo basata su UC300ETH
e poi magari se mi chiedete aggiungo altre caratteristiche.

Insomma, tutto quello che volevo, ci sto spendendo una vagonata di soldi ma mi diverto come un matto.
Certo avrei voluto alcune cose che non ha e che mi son lasciato per un futuro (molto futuro si spera) upgrade.
Ossia: motori brushless seri, guide e viti non cinesi, sistema di raffreddamento serio (il mio lo vedrete appena lo monto, sarà carino ma pur sempre arronzato. :lol: )

Ora, prima di ordinare i pezzi ho controllato e ricontrollato tutta la struttura ma, come vi ho detto sono insicuro, ho deciso, a dado tratto ormai, di fare delle simulazioni statiche dei particolari con maggiore sollecitazione.
E qui veniamo alle domande...
La prima cosa che ho simulato è la deformazione del ponte con sollecitazioni trasversali.
Per colpa del cambio utensile automatico e per come è concepito il magazzino (mi sono liberamente ispirato ad una nota casa produttrice di pantografi) ho dovuto alzare un po' il ponte rispetto al mio progetto originale, questo non mi fa dormire la notte ma spero che voi possiate tranquillizzarmi.
Per evitare che questo post diventi un romanzo mi limiterò a mostrarvi per ora solo la sollecitazione che piu' mi preoccupa.
Ho simulato la deformazione del ponte ad una sollecitazione trasversale (statica) di 30000N, 3000N, 300N e 30N ecco qui i risultati:

30000N

30000N.jpg

3000N
3000N.jpg
300N
300N.jpg
30N
30N.jpg

nella scala di sinistra si mostra lo spostamento max del ponte in mm.
Il materiale della simulazione è 6061 ma i pezzi saranno in 6082 che dovrebbe essere piu' robusto.
Certo, 30000N sono esagerati! e forse 30N con frese di diametro di 10mm sono pochi ma giusto per darvi una idea.
Cosa ne pensate? Fa schifo o è accettabile?
Grazie a tutti e a presto!
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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da Ragnol » giovedì 12 dicembre 2019, 16:50

Come hai considerato i vincoli alla base dei montanti del ponte?

Incastrati (quindi qualcosa ne impedisce la rotazione: cos'è il qualcosa?), o cerniera? Questo cambio molto la deformata in sommità al ponte.

Per il resto, non ho nessuna esperienza per dirti se, quantitativamente, 3/10mm di deformata per una spinta di (circa) 300kg è un buon risultato, ma a naso non mi pare niente male.

Potresti calcolarti l'ordine di grandezza della spinta trasversale considerando qual'è la forza massima che il sistema motore/trasmissione può (potrebbe) esercitare spingendo uno spinotto (in luogo della fresa) contro qualcosa di rigido (con qualche licenza, è come se i motori spingessero contro il pezzo una fresa che non riesce a mangiare sufficiente materiale e quindi si genera una controspinta.

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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da astromax » giovedì 12 dicembre 2019, 22:18

Ragnol ottima osservazione davvero non ci avevo pensato. Io pensavo solo alle forze durante il taglio. In effetti se si impastasse una fresa da 12 con gambo corto su quasi tutta la lunghezza avrei tutta la spinta del motore sull'asse.
Facendo due conti e considerando l'efficienza della vite a 0.9 con 12 Nm siamo sui 15kN... in quel caso dovrei avere una deformazione di 1.35mm sul ponte sperando però che tale deformazione non sia permanente (in quel caso credo romperei anche altre cose oltre alla flessione del ponte, sempre se la fresa regge).
Però credo avrei un errore dall'inverter e si spera perdendo almeno un passo anche i driver dei servo andrebbero in allarme fermando tutto prima dell'irreparabile.
Intendo comunque fare 800 o 1000 step a giro quindi o 1/4 o 1/5 e in quel caso la coppia diminuirebbe.
In un certo senso grazie a questo conto mi sento più tranquillo.
Chissà dal punto di vista dei modi di vibrazione cosa succede. Devo capire come farlo ma si può fare col software che uso.

Per quanto riguarda come sono bloccate le spalle, nella simulazione sono vincolate negli 8 fori M8 per i carrelli a ricircolo. Inoltre, ho predisposto una tasca di 2,5mm per i carrelli (sono due carrelli HGH30 per spalla).
tasca.jpg
Se il carrello cinese regge i 1000NM di momento radiale dichiarato (essendo 4 ed avendo un braccio di circa 0,4m) potrei arrivare a 10kN prima di aprirli come ovetti kinder.
Ma immagino sempre che in quel caso il carrello cinese esploso è il minore dei mali. Mi preoccupa di più dal punto di vista delle vibrazioni e della precisione nelle lavorazioni normali su alluminio (mi son dimenticato di dire che lavoro per lo più alluminio 6082).

Oggi ho ritirato le parti in acciaio inox da un mio amico che fa taglio laser. Uno spettacolo! Non so se sarà precisa, ma di sicuro sarà bellissima! :D
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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da Ragnol » mercoledì 18 dicembre 2019, 16:43

Dai Astromax, facci vedere qualcosa! :o

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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da astromax » mercoledì 18 dicembre 2019, 17:26

Ciao Ragnol e ciao a tutti!
Per ora non ho moltissimo da farvi vedere, sto ancora aspettando l'alluminio.
Nel frattempo vi faccio vedere il piano in c45, le fasi di lavorazione del basamento e alcune prove di posizionamento dei componenti elettronici nel quadro elettrico.

Ecco il piano 800mmx1200mmx40mm rettificato in c45 con diga per liquido refrigerante.
piano3.jpg
Qui le fasi di lavorazione del basamento (850mm x 1350 mm)
base1b.jpg
base2a.jpg
base4a.jpg
ed ecco alcune prove di sistemazione dei componenti nel quadro elettrico, ancora non sono soddisfatto, poi ho appena scoperto che il filtro dell'inverter posso montarlo sotto all'inverter :mrgreen: Lo spazio è poco e poichè non rispetta del tutto le distanze suggerite dal costruttore dell'inverter ci saranno 2 ventole sulla porta in corrispondenza dell'inverter e dei driver dei motori passo passo più una ventola da 120mm laterale e in alto per lo scarico dell'aria calda.
boxa.jpg
Avrò un enorme bisogno del vostro aiuto per settare i parametri dell'inverter. Lì ho una paura tremenda di fare casini.
Oltre questo ho quasi tutto per iniziare a montare il circuito pneumatico che vi mostrerò a breve.
A presto!
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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da danieleee » mercoledì 18 dicembre 2019, 18:26

Post intetessane!
Che programma userai per la gestione cnc?

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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da astromax » mercoledì 18 dicembre 2019, 18:42

Ciao Danieleee,
ho usato fino ad ora mach3 con un vecchio pc con porta parallela che supportava al massimo WIN XP. Quando ho acquistato la Break out Board (BoB) il venditore (che sta negli USA) mi ha suggerito di non prendere la smoothstepper ethernet (la mia prima opzione) ma una UC300ETH. Questo perchè ci sono delle BoB che consentono un enorme numero di ingressi/uscite sfruttando 5 porte lpt. Poichè alla fine il costo complessivo era addirittura inferiore ho preso una BoB c76 con UC300ETH ed in aggiunta una scheda relè con 12 uscite (m12) e una scheda di ingressi open collector con 13 ingressi (c79). Ho preso anche una scheda di espansione per collegare il MPG (Manual Pulse Generator).
Ora la UC300eth è sia compatibile con Mach3/4 sia con UCCNC (che non sapevo esistesse, per mia profonda ignoranza). Il venditore mi ha suggerito di scaricare la versione di prova di UCCNC e devo dire mi piace molto. Sono riuscito a scrivere una macro M6 per il cambio utensili senza problemi e mi sembra abbia (mi sembra perché non l'ho testato con un hardware funzionante in quanto la versione di prova non può controllare un oggetto fisico) prestazioni simili se non superiori, per certi aspetti, a Mach3. Non ho ancora preso la licenza ma al 99.9% prendero UCCNC. Poi è compatibile con WIN10 senza problemi il che le fa guadagnare un sacco di punti extra.

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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da danieleee » mercoledì 18 dicembre 2019, 19:01

Prima di decidere prova anche Mach4..tanto non ti costa nulla.

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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da astromax » lunedì 13 gennaio 2020, 13:07

Salve a tutti!
Prima di tutto tanti auguri di un buon 2020!!!

Durante le Feste non sono riuscito a fare molto. Sono ancora in attesa delle parti in alluminio.
Quello che sono riuscito a fare è il supporto per il PC, il circuito pneumatico e sistemato la box dell'elettronica.
Vi posto alcune foto.
2.jpg
4.jpg
3.jpg
7.jpg
6.jpg
Per Daniele, ho provato MACH4, è un ottimo software ma ha delle funzioni che non userei e per il prezzo alla fine ho preferito UCCNC, ho già preso la licenza. L'unica pecca è che non avendo ancora messo in funzione la scheda non posso lavorare sul file di profilo della mia scheda madre in quanto solo con la scheda accesa e collegata funziona la licenza.
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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da astromax » mercoledì 8 aprile 2020, 16:21

Salve a tutti!
Spero di trovarvi tutti bene.
Prima della crisi stavo per portare a far anodizzare i pezzi di alluminio che finalmente erano arrivati ma dopo la chiusura delle attività ho deciso di procedere al montaggio senza l'anodizzazione.
Vi posto alcune foto di come procede il lavoro:
1.jpg
2.jpg
3.jpg
4.jpg
5.jpg
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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da astromax » mercoledì 8 aprile 2020, 16:28

ecco altre foto:
6.jpg
7.jpg
8.jpg
9.jpg
Su tutto il piano (1000 mm x 800 mm ) ho una planarità con una deviazione di 2 centesimi. Ancora non ho montato l'asse Z e il mandrino per questo motivo non ho ancora serrato le guide in quanto mi aspetto una leggera deflessione a centro dell'asse x.
per ora, sembra rpocedere tutto bene e i pezzi combaciano. :D
Sto installando il circuito di lubrificazione per le guide e per le viti.
A presto!
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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da astromax » giovedì 16 aprile 2020, 17:16

Salve a tutti, spero trovarvi tutti bene.
Il lavoro procede. Qualche imprecisione di lavorazione (ho dovuto rifilettare quasi tutti i fori dato che la filettatura fatta dalla ditta che mi ha fatto i pezzi in alluminio arrivava a metà foro!) ma per il resto si procede.
Alcune cose le ho dovute progettare in corso d'opera, ad esempio il circuito per la distribuzione automatica dell'olio.
Ecco alcune immagini:
20200408_192827_copy_800x389.jpg
20200413_195521_copy_800x389.jpg
20200413_205702_copy_480x987_copy_291x600.jpg
20200413_210023_copy_800x389.jpg
20200414_142528_copy_388x800_copy_291x600.jpg
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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da astromax » giovedì 16 aprile 2020, 17:19

ed ecco altre foto dove si vedono i finecorsa installati e i sensori ad induzione per l'homing:
20200414_142547_copy_291x600.jpg
20200414_201256_copy_291x600.jpg
20200414_201306_copy_291x600.jpg
Cosa ne pensate? Vi piace come sta venendo?
A presto!
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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da astromax » lunedì 20 aprile 2020, 13:39

Salve a tutti!
Qui si procede col lavoro, ho installato tutti i finecorsa e i sensori per l'homing, le catene porta cavi e i loro supporti ed i motori passo passo. Adesso non resta che iniziare il cablaggio ed il collegamento all'elettronica di controllo.
Prima di installare l'elettromandrino, che vi ricordo è un Elte AF90 cu10/2 iso30 da 4 kW e dal peso di quasi 16 chili, voglio riaggiustare le guide dopo l'installazione dell'asse Z e dei motori passo passo (sono da 12Nm e pesano parecchio).
Fatto questo, intallerò l'elettromandrino e dopo farò gli aggiustamenti finali per compensare eventuali deformazioni a centro ponte.
Purtroppo ho riscontrato un errore nella lavorazione dell'alluminio (non è il primo). In pratica i fori dei perni di riferimento del ponte lato sx sono 1 mm dal centro. Ho quindi dovuto estrarre i perni di riferimento e all'ineare il ponte solo con le viti (per fortuna avevo 1 mm di gioco). Dopo l'aggiustamento finale allergherò i fori dei perni di 1 mm e inserirò nuovi perni nella posizione corretta.
Il pantografo inizia a prendere forma! Non vedo l'ora di farlo muovere.
Vi lascio con qualche foto di come procede il lavoro.
20200419_203815_copy_800x388.jpg
20200419_203810_copy_800x388.jpg
20200419_203804_copy_291x600.jpg
20200417_204330_copy_800x388.jpg
20200417_204305_copy_291x600.jpg
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Re: Pantografo CNC da zero

Messaggio da hellfire39 » lunedì 27 aprile 2020, 11:28

Complimenti, mi piace molto.

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