Мини ЧПУ 220х180х40

[Nonstopich]

Добрый день.
Меня зовут Александр. Недавно окончил МИФИ. Руки зачесались и вот:

Станок первый. От станка нужно немного:
1) рабочее поле ~ формата А4
2) обработка фанеры, пластика. Никаких металлов, даже жиденьких.
3) Точность, сравнимую с десятыми мм.

Станок делаю "из того, что есть". Но есть не мало, как мне кажется.

• Несколько метров 20х20 анодированного алюминиевого профиля.
• Три пары цилиндрических направляющих без опор
  • 310мм х 10мм
  • 120мм х 10мм
  • 410мм х 12мм
• Куча линейных подшипников и кареток для вышеуказанных направляющих
• Шаговые двигатели в корпусе Nema 23 (нужно только определиться с необходимой мощностью)

Чего нет:

• Электроники управления
• Силовой электроники
• Питающего блока

Черчения у меня на кафедре не было. Пришлось самостоятельно осваивать:

Чего хотелось бы от сообщества:

• Дать дельный совет по установке в эту конструкцию винтовой пары (шпилька М-8 + бронзовые гайки). Интересует вопрос крепления подшипников, которые будут держать шпильку.
• Указать на явные ошибки.
• Посоветовать возможный вариант поиска обрезков алюминиевого листа (пласта) толщиной 10-12мм для стола, подложки оси Z и подложки оси Y в Москве.

[nevkon]

Меня интересует как вы будете ставить шпильку в подшипники? Уже пробовали? У меня шпилька в 608zz подшипнике болтается, в результате имею жуткий резонанс на низких скоростях. Жесткость конструкции может оказаться низкой для реза фанеры. Мой станок подобного типа. Узлы сами очень жесткие, а вот консоли дают деформацию такую что точность ~2мм.

[Nonstopich]

С учётом того, что я только сегодня собрал раму, чтоб на неё просто посмотреть про подшипники и шпильки ничего сказать не могу.
На кафедре в своё время видел следующую реализацию: с двух сторон подшипник обжимался гайками, подобранными таким образом, чтоб прижимать только внутреннюю стенку подшипника.
Подшипник 608zz (я так понимаю от роликовых колёс) мягко говоря не в тему, уж очень "неудачная" у него реализация.

Сам же, скорее всего, прибегну к запрессовывыванию обточенного края шпильки.

[aftaev]

Недавно окончил МИФИ.

МИФИ - это Московский инженерно-физический институт? Вы там СОПРОМат изучали?

Подшипник 608zz (я так понимаю от роликовых колёс) мягко говоря не в тему, уж очень "неудачная" у него реализация.

Да использование обычных подшипников для направляющих это явно неудачная тема.

[Nonstopich]

Недавно окончил МИФИ.

МИФИ - это Московский инженерно-физический институт? Вы там СОПРОМат изучали?

Моя кафедра меня обделила и черчением и СОПРОМатом. Приходиться самому.

Собрал раму. Всё не так уж и плохо, я ожидал худшего.

Раму сворачивает в параллелограмм в плоскости XoY.
Планирую крепить раму на столешницу.

[aftaev]

Раму сворачивает в параллелограмм в плоскости XoY.

Потому как укосин нет

Моя кафедра меня обделила и черчением и СОПРОМатом.

https://yandex.kz/images/search?text=%D ... 39188735.1

[tridecon]

А материл - сталь?

[Nonstopich]

А материл - сталь?

Станок делаю "из того, что есть". Но есть не мало, как мне кажется.

• Несколько метров 20х20 анодированного алюминиевого профиля.
• ...

aftaev, спасибо. С гуглением проблем нет. Этот вопрос я изучил.
Пришёл к выводу, что проще будет сделать сквозные отверстия в вершинах прямоугольника рамы и прикрепить через них раму к столешнице. (Посмотрим, может быть, сделаю)

На фото видны, серые пластины закреплённые одним болтом. Эти торцевые крепления решили вопрос "скручивания" (метчиком выполнил резьбу м5 вдоль оси рейки ал. профиля и стянул конструкцию тремя болтами)

[AVK74]

Поразительно у автора то, что с черчением как он пишет не очень, поэтому давайте сразу в тридэ напупырим.
Как микроскопом гвозди забивать. Возьмите Компас, отрисуйте все нормально, ИМХО. В трех проекциях.
Если вам не надо обрабатывать металл, нафига такая безумная конструкция, сделайте станок из фанеры, будет дешевле, не менее жестко, если сделать грамотно.
А точность, в любом случае определится винтами и направляющими.

[Nonstopich]

... в тридэ ...

Я отчертил всё на бумаге в трёх проекциях с размерами без всяких программ, дабы освоиться в черчении хоть как-то.
В Sketchup переносил с бумаги.

Собрал ещё одну ось.

Нарезал резьбу в торцевых соединениях.

И посадил всё на болты М6.

Важно отметить, что конструкционный профиль 20х20 собирается на Т-гайках и Т-болтах размером М5.
В торец же, резьба предусмотрена М6.

[Nonstopich]

Как-то так получилось, что в процессе сборки станка вопросов практически не возникало. За сим тема немного проскользнула вниз.
Ниже будет небольшой фото-отчёт о проделанной работе. Сразу скажу, станок собран и работает даже чуть лучше чем ожидалось.

После сборки основного каркаса рамы сделал основную плиту оси X, на которой собственно держится вся механика Оси Z.
Собирал из куска 12мм алюминиевой плиты Д16Т, двух простаков и двух кусков профиля 20х20. Проставки понадобились для того, чтобы при движении каретки оси Z не тёрлись об плиту.

Сверлить профиль в ПАЗ без направляющей и сверлильного станка, то ещё удовольствие я вам должен сказать.
После этого нужно было собрать держатели для шаговых. Нашёл подходящие по размеру плашки в Леруа. Закала проставки из Китая. Получилась вот так конструкция

Дальше встал вопрос о креплении ходовой гайки к движущимся плоскостям. На форуме нашёл решение с П-образным профилем. Такая конструкция позволяют прижимать гайки к профилю и выбирать люфт.

Установил полученную конструкцию на раму и закрепил направляющие оси Z в суппортах.
Провел ровно те же махинации с осью Y и Z. В процессе обнаружились косяки, связанные с невнимательностью при сборе чертежа. Поэтому часть решения выглядит не так, как задумывалось изначально.

Я просчитался с длиной направляющих оси Z, и размеров алюминиевой плиты не хватило, чтоб поставить их в суппорты. Пришлось извращаться и сверлить отверстия под валы прям в профиле.

[Nonstopich]

В качестве шпинделя на первое время был установлен Proxxon fbs 240/е.

Намерен заказать шпиндель в магазинчике Тенгеля.

Электронику для станка я уже обсуждал вот в этой теме.
Пока по качеству к этой электронике претензий нет, но и задачи перед ней особо никакие и не ставились.

Вот крепления, которые изготовили на этом станке

А дальше необходима работа над ошибками. Плашка, на которой держится ось X, как я уже писал была неправильно рассчитана.
Нужно изготовить новую.
Пытаюсь решить три проблемы:
1) Получить соосность вдоль направляющих оси X (избыточное трение при движении без закреплённого винта чувствуется на руку. Для шаговых это большая проблема. Были замечены пропуски шагов.)
2) Увеличить расстояние между направляющими (справа, на вертикальной стойке, в месте крепления шагового двигателя необходимо было установить подшипник для трапециевидного винта. Не хватает места под корпус этого подшипника)
3) Закрепить суппортами валы оси Z. Эту ошибку я описывал выше.

Новую деталь "временно" делаю из фанеры 15мм

Буду рад выслушать замечания и предложения по улучшению конструкции станка, а то в режиме "монолог" как-то грустно совсем.
Напомню, что проект затеял с пометкой "попробовать" и "набить шишки".

[AVK74]

У меня стандартный вопрос, нафига такой высокий портал и почему нижний вал портала еще задран?
Это просто чудовищно снижает жесткость.

[Nonstopich]

У меня стандартный вопрос, нафига такой высокий портал и почему нижний вал портала еще задран?
Это просто чудовищно снижает жесткость.

Ну что касается вала, я описал мою ошибку. Я неправильно расчертил плашку-X, слишком близко друг к другу разместил каретки для валов.
Исправляю эту ошибку, путём замены этой плашки (пока на фанерный вариант).
А высота портала обусловлена ходом Z и собственно самим патроном (геометрией, если угодно) бор-машинки.
Я, единственное, о чём думал - так это укоротить плашку-Z, на который держится крепления для бор-машинки, что позволит ещё спустить всю конструкцию.

Или я вас неправильно понял? И нужно обрезать стойки портал сверху?

[AVK74]

Чем ниже портал тем выше жесткость, чем больше расстояния между каретками тем меньше люфты и тоже больше жесткость. Чем сильнее шпиндель выступает вниз относительно кареток по Z тем меньше жесткость. Все просто.
Нижнюю поперечину портала убрать, на ее место перенести нижний вал, портал усилить сзади цельной пластиной, винт по Y перенести как можно ближе к нижнему валу.

[Nonstopich]

... винт по Y перенести как можно ближе к нижнему валу.

А чем обусловлено именно "к нижнему валу" ?
Мне почему-то казалось, что винт, как раз-таки, должен быть в центре, чтоб равномерно распределять нагрузку в направлении оси движения на две направляющих.

[AVK74]

Ну а головой подумать, нарисовать в конце концов.
В центре он ставится когда нагрузка может прикладывается по обе стороны от вала (портал). По Z нагрузка всегда прикладывается внизу, чем меньше плечо реакции тем лучше.
Все таки прежде чем начинать делать станки, хоть техникумовский учебник по сопромату стоит пролистать (без обид).

[Nonstopich]

Сегодня удалось доделать плашку оси X и пересобрать станок.
Исправил следующие ошибки:
Валы оси Z теперь закреплены в суппортах

Разнес валы относительно трапециевидного винта и установил подшипник для последнего
(тем самым избавился от влияния муфты, которая "пружинила" конструкцию.)

Винт относительно нижнего вала переместить не удалось, по причине слишком большого корпуса от подшипника под Винт.
Балку перенёс наверх, т.к. цельного листа для установки пока нет, а это балка хоть как-то сдерживает опоры.

Что ещё приятно, исчезло подклинивание (излишние трение) из-за непараллельности направляющих при движении всей конструкции вдоль оси X.
Очень надеюсь, что это решит проблему пропуска шагов вдоль оси X.

В планах заменить витую пару, которой соединены шаговые двигатели с драйверами, на экранированные провода,
опять же подозревая их в пропуске шагов.

[AVK74]

Витая пара маловероятно влияет на пропуски.
Дешёвые драйвера и недостаточное питание.
Снижайте скорость.

[Nonstopich]

Снижайте скорость.

У меня по вот этому пункту есть вопрос:
в ArtCam'e я задаю скорость подачи при обработке траекторий. Выставляю я её не больше 2-3мм/с
Скорость, которая указывается в Mach3 используется только для G1 и применяется, только при холостых перемещениях.
У меня это около 400 мм/с и 100 мм/с2 по всем осям.

Какие из указанных скоростей(ускорений) мне нужно менять?)

Я бы очень хотел найти информацию о том как и когда эти скорость применяются, но даже к Гуглу не могу обратиться, за неимением правильных слов.