Motivo d'orgoglio? CNC 900x500 in ergal e quarto asse

[kon]

Intanto un grazie a Btiziano per l'intervento, a mio parere direi che le due soluzioni sono equivalenti, ma con pregi e difetti differenti.
La probabilità  che ha evidenziato Btiziano era comunque da me messa in conto ed è per questo che ho disegnato le due traverse che legano le due spalle con degli incastri che mi garantiscono sia dei riferimenti che un'inrigidimento della struttura tra lastre poste perpendicolari tra loro (allego foto).
Infatti neanche io mi sarei voluto affidare alla sola superficie d'appoggio data dallo spessore delle lastre
Nel dettaglio della creaturina, pure se ci fosse una flessione di 5 centesimi su di una corsa utile di 120mm, significherebbe che su di una lastra da 20mm si avrebbe una flessione minore di un centesimo e comunque, dato che la fresa va sotto sforzo nella parte bassa del ponte, la leva che genererebbe flessione si riduce ancora di più.
Certamente la soluzione dei carrelli sui fianchi solleva dagli sforzi il punto di giuntura indicato dalle frecce rosse in foto, ma i carrelli non lavorano al loro meglio ed eventuali vibrazioni del piano di lavoro si potrebbero riperquotere anche sulle guide o viceversa, anche l'ortogonalità  del piano cartesiano è più semplice da gestire con un ponte poggiato rispetto a quello con carrelli sulle spalle.
Insomma, credo che la scelta è condizionata più dalle risorse di cui si dispone e proporzionatamente all'uso che ci si deve fare o dalla ideazione del progetto

[turambar]

Da ora in poi ti chiamerò Flash,per la velocità  con cui fresi i tuoi pezzi..

[btiziano]

Vi allego una vecchia foto della CNC Tiziano.
Mi ricollego al ragionamento fatto da Zebrauno per condividere tutti i punti.
Applicando una forza laterale sulla spalla (freccia verde) e muniti di comparatore si ha una flessione maggiore sui modelli con i carrelli avvitati in piano, questo è evidente anche con spessori generosi infatti io non scendo mai sotto i 30mm grezzi.
E' chiaro anche il fatto (GIUSTISSIMO) che i carrelli laterali sono più performanti sulle lavorazioni lungo l'asse maggiore, questa considerazione è infatti la mia prima scelta progettuale.
Consiglio sempre, comunque di incassare i carrelli laterali di almeno 5mm.

Altro punto fondamentale è l'asse Z.........con tutte le esperienze fatte sul campo ritengo che superare 120mm di corsa in un pantografo a spalle mobili sia assolutamente sbagliato in quanto le flessioni aumentano in maniera esponenziale.
Se si superano i 120mm è conveniente intraprendere la strada delle tavole a croce dove la colonna Z è separata.

Considerate che non ho mai fatto studi degli elementi approfonditi se non per quanto riguarda i baricentri del corpo fresante, le mie sono tutte osservazione che vengono da quintali di trucioli e di prove.

Io riepilogherei un progetto per un pantografo in questi punti:

- Incassi su tutti gli elementi che sono uniti tra di loro e spine rettificate dove non è possibile;
- Piano principale in acciaio e parti in movimento in lega leggera;
- Carrelli delle spalle istallati lateralmente;
- Corsa max in Z 120mm
- Corsa max sugli assi (con movimenti a vite madre a ricircolo) 1500mm, non oltre.

ovvio che ne esistono altre decine ma questi sono i più importanti.

[walgri]

Ops, mentre scrivevo ha risposto anche Tiziano, riporto sotto il mio post.

Grazie per la considerazione Zebrauno, ricorda che sono un ingegnere civile, mangio pane e cemento con contorno di ferri, in meccanica provo ad usare gli strumenti che ho.

Che i pattini laterali lavorino meglio dei planari per gli sforzi lungo la direzione di movimento del ponte non mi sorprende tantissimo, in verità . Se immagino gli sforzi di compressione tra pattini-sfere-guide, nel primo caso le sfere compresse lo sono sempre verso il nòcciolo della guida, nel secondo caso circa metà  di loro premono contro il labbro superiore della guida, che una un rigidezza decisamente inferiore. Va da sè che poi dipende tutto, e parecchio, dal precarico dei pattini.

Un altro aspetto da considerare in questo caso è anche la distanza tra il pattino planare e la spalla. Oltre ai fenomeni che hai già  perfettamente descritto, più il pattino è lontano dalla spalla, tanto maggiori saranno le deformazioni causate dal lavorare nel peggior modo possibile per una lamiera: la torsione. Il fatto poi che si utilizzino due pattini distanziati, per ovvi motivi di disponibilità , non aiuta.

Sorprende un po' di più il fatto che i planari siano sensibilmente migliori dei laterali per le spinte lungo il ponte, francamente avrei immaginato il contrario, visto che la rigidezza torsionale del pattino agisce ben più in alto lungo la spalla rispetto alla omologa del pattino planare. E visto anche che le sfere lavorano in modo sostanzialmente identico. Sarebbe effettivamente da considerare a questo punto anche la rigidezza torsionale locale del punto in cui è fissata la guida laterale.

Zebrauno, hai avuto di eseguire delle verifiche al vero ? E se no, come era il tuo modello fea ?

Certo la soluzione con i pattini inclinati è ben bizzarra, ma non del tutto sorprendente, una realizzazione fatta "alla cieca" potrebbe prevedere il raddoppio dei pattini, metà  planari e metà  laterali.

E' sicuramente un argomento molto affascinante (per lo meno per quelli che di questi argomenti hanno fatto un lavoro, intendiamoci).

[Zebrauno]

Walgri puoi verificare anche tu creando un modello in cui al posto dei pattini usi dei tondi di diametro tale da riprodurre la cedevolezza del pattino che hai preso in esame.

Se ho tempo di far macinare le soluzioni allego qualche foto.

ciao

[walgri]

Ho posto male la domanda, per poter replicare il tuo modello gli elementi che simulano la rigidezza del pattino hanno poi un vincolo di incastro e si analizza solo il ponte ?

[kon]

Vedo con piacere che ne è scaturito un sub argomento che è perfettamente pertinente alla mia discussione e dando un mio parere direi che la struttura la sto appositamente assemblando per darvi meglio un'insieme del progetto con qualche foto che provvederò a fare nel fine settimana ma già  mi sembra ben piazzata .
Intanto credo che il problema della eventuale torsione possa scaturire sotto forze ben superiori alla resistenza di una fresa da 6mm di diametro e tornando all'esempio di Btiziano mi è sembrato di capire che le spalle e le due piastre perpendicolari ad esse sono sorrette da tasche profonde 5mm e 2 o 3 brugole per giunzione e le spalle mi sembrano abbastanza alte, nel mio caso ho mantenuto degli incastri di 20x10mm e ben 4 brugole per ogni punto di giunzione e la lega è ergal 7075, mentre le spalle sono alte 410mm e comunque le lastre che legano le due spalle sono larghe 190mm per la superiore e 180 per l'inferiore ed i carrelli flangiati da 25 (che ho disposto praticamente il più vicini possibile alle spalle) hanno il precarico più alto che la hiwin può fornire.
Direi che quando mi sarà  possibile farò poi dei test di fresatura su scarti di alluminio per vederne le prestazioni sul campo pratico.
Sicuramente in futuro potrei pensare ad altre migliorie, ma al momento il mio obiettivo sarebbe quello di fresare alluminio con affondi di circa 1mm per passata con frese da 6 e 4mm, direi di poterci stare

[daniele86]

Ho scatenato il putiferio!! grazie a tutti per gli interventi..continuate così che è un argomento importante per chi si appresta a progettare una macchina da zero (sempre che kon non abbia nulla in contrario si intende)..

Ciao

[Zebrauno]

Ecco come si comportano le strutture a parita' di condizioni iniziali con un carico di 300N parallelo al ponte.
I carrelli sono approssimati con dei tondi fi10x20mm, per questo tipo di prova va bene poiche' come vedete a determinare lo spostamento massimo sono le flessioni delle due vie di corsa del ponte.

Le due strutture permettono la medesima luce tra il piano ed il ponte, e la medesima corsa XY, sono idendiche anche le dimensioni delle piastre orizzontali (ruotate di 90°).
L'altezza delle spalle ovviamente e' diversa ma la corsa in Z dei due casi e' identica.

E' un caso estremo, il piano non e' disegnato dunque non collabora mai con le fiancate, e nel caso dei carrelli orizzontali le piastre con una tale differenza tra i momenti di inerzia Jx e Jy non si userebbero mai.

Nota sui grafici: la scala indica gli spostamenti massimi e minimi di ogni punto della struttura rispetto alla posizione iniziale. Come vedete nel caso dei carrelli orizzontali il cubetto su cui e' applicata la forza non ha subito lo spostamento massimo indicato nel fondoscala, fermandosi a 0,14mm.
Nel caso dei carrelli laterali tutto il ponte e' rosso poiche' ha subito una traslazione coerente con la forza applicata, dunque il cubetto si e' spostato di circa 0,22mm

Lo scopo di questi studi non e' quello di dire se sia meglio l'una o l'altra configurazione, ma serve a mostrare in quali punti bisogna intervenire per migliorare i risultati delle nostre ipotesi. Come potete immaginare con le giuste modifiche si potrebbero ottenere prestazioni esattamente identiche negli spostamenti, e a quel punto potremmo fare paragoni su quale delle due soluzioni richieda meno alluminio per avere le stesse doti di rigidezza.

L'esperienza insegna che comunque e' la prova pratica ad avere l'ultima parola perche' le variabili da simulare sono tantissime.


ciao

[kon]

Un grazie a Btiziano e Zebrauno, infatti la pratica ci dirà  cosa ne uscirà  fuori, ma non quale soluzione è migliore, se non ne facciamo materialmente 2 speculari ma con carrelli posti in queste due opzioni e facendole lavorare con i medesimi g-code sarebbe impegnativo dare un parere obiettivo.
Questo progetto l'avrò modificato almeno una cinquantina di volte e non credo che ne esista una configurazione migliore dell'altra (anche perchè ho già  fatto delle cnc più piccole con entrambe le soluzioni), ma come la si riesce a realizzare con le proprie risorse, io al momento non posso pensare di concepirne una più poderosa di questa con le minute risorse che ho e dato che è completamente progettata e realizzata in stile homemade mi ritengo soddisfatto.
Al momento ho fatto un rapido assemblaggio e sembra tutto ben proporzionato, persino il peso del ponte mobile è molto bilanciato ed il baricentro del mandrino HF sarà  a circa 8mm dal centro dei 4 carrelli che sorreggono il ponte.
Nota dolente è che non ho più ergal e mi tocca cercare uno spezzone di almento 160x700x15mm e credo di aver finito quasi tutta la ferramenta che ho appositamente comprato
Intanto beccatevi una foto

[Magnetico]

Grande kon complimenti ti seguo.

[turambar]

Cavolo,come sempre un lavoro pulito

[ken_ken2]

Bella kon... cavoli se ti seguo...e complimenti anche per le incisioni sulla sicurezza ....

[PumaPiensa]

complimenti kon, poi volevo approfittare del tuo post per porre una domanda "tecnica" visto l'andazzo che ha preso. Tiziano fra le cose importanti ha messo una struttura mista: acciaio per parte fissa , allumineo per le parti mobili. Mi domandavo (sono ignorante in meccanica) se in una struttura mista la dilatazione termica portasse ad avere problemi. Se il piano fosse in c40 questo si dilaterebbe meno della traversa inferiore del portale e di quella in cui ci sono le guide della "X", quindi si avrebbe che le due traverse in allumineo del portale tenderebbero ad allargare le spalle vincolate dai pattini-guide fissati al piano in C40. Premetto che considero la truttura con pattini laterali.Il problema esiste o è trascurabile?Se qualcuno mi illumina,grazie.

[kon]

La scelta di Btiziano di usare una struttura mista mi sembra ben congeniata perchè è sempre bene avere la parte mobile in lega di alluminio e quella fissa la più massiccia possibile, per il discorso delle diverse reazioni alle temperature e relative dilatazioni, intanto la traversa inferiore che congiungerebbe le spalle, anche sotto dilatazione non creerebbe problemi (in casi estremi comporterebbe una lieve torsione che ricadrebbe come carico sui carrelli e guide lineari poste sui fianchi), mentre su quella superiore (essendo la parte di spalle più lunga) si avrebbe un maggior braccio di leva, ma ripeto che parliamo di effetti anche trascurabili per noi hobbysti.
Personalmente non potrei neanche avere una cnc troppo pesante (vivo al 2° di un condominio e rischierei di sfondare la soletta ), ma se la potessi fare senza troppi vincoli direi che la rifarei con le guide poste a planare su struttura in c40 e ponte sempre in ergal.

P.S.: grazie ragazzi, lunedì vedrò di reperire la lastra di ergal che ancora mi manca, speriamo che non mi facciano aspettare troppo