Небольшой фрезерный станок по дереву 2200х1200х300+

[1Doc1]

Доброго времени суток!
Желание открыть данную тему возникло спонтанно, изначально я планировал задать кучу вопросов о тех или иных моментах сборки и настройки кучи железа, но немного поразмыслив пришел к выводу, что вопросы задавать нужно тогда, когда всем понятно о чем идет речь и не приходиться тратить много времени на попытки объяснить собеседникам что именно я имел ввиду...

!!!В данной теме я хочу описать процесс создания станка и задать некоторые вопросы. Сразу хочу сказать что осознаю что конструкция далека от идеала, в ней применены далеко не самые стандартные решения, большая часть которых нужна лишь единичных конкретных случаях, поэтому заранее прошу всех критиков аргументировать свои высказывания или промолчать.
Данный станок проектировался "на вырост" и изначально должен был иметь другую конструкцию, но недостаток площади в мастерской и сложившиеся обстоятельства внесли свои корректировки в данный проект.

Дело было в декабре прошлого года.... После мучений с выполнением очередного мелкого заказа я пришел к выводу что работать на игрушечном станке, точность и геометрия которого оставляет желать лучшего, больше нельзя - нервы дороже. Решил что за время новогодних праздников нужно постараться исправить ошибки допущенные при строительстве станка.
Данная мысль не оставляла меня в покое и все больше перерождалась в желание произвести глобальную модернизацию... Забегая немного вперед скажу что в результате модернизации от старого станка остался шпиндель, немного проводки и привода осей.
Изначально рассматривался вариант сборки новой балки портала и выправлением плоскостей под рельсы, но совершенно случайно наткнулся на объявление о продаже небольшой поверочной плиты. Небольшой потому как ее размер был крайне мал для использования ее в качестве основания станка желаемого размера. Поразмыслив немного сделал для себя выводы которые говорили о том что большой станок мне не нужен, т.к. он займет всю площадь и места под материал и готовые изделия не останется. В итоге было пряно компромиссное решение уложиться в отведенные 6 кв.м. площади для установки станка с возможностью в будущем удлинить одну из осей.
Через несколько дней поехал за плитой, учитывая что действие происходило в конце январских праздников, оказалось не так просто найти компактный манипулятор за вменяемые деньги который в состоянии поднимать больше 3х тонн. Тем не менее я его нашел и вечером плита лежала у меня возле мастерской, манипулятор выгрузил ее в карман в узком проезде, от которого до мастерской оставались считанные метры.
Плита оказалась далеко не в самом хорошем состоянии, она была покрыта равномерным тонким налетом ржавчины и имела на одном краю множество следов вандализма.
Размер 1,25х3м. Вес без подставки 3200кг. Подставка на вскидку еще около 300 кг.

Далее принялся подготавливать место в мастерской, пришлось в срочном порядке разобрать старый станок, и отремонтировать полы (т.к. потом это сделать было бы очень проблематично).

Потом настал день миграции плит в мастерскую... Фото не осталось, но мата было много; за 14 с небольшим часов было сломано 3 деревянных бруска 150х150, один домкрат типа Hi-Jack, который якобы рассчитан на подъем груза весом 5 тонн, согнуто яйцом два отрезка стальной трубы диаметром около 130мм, согнуто 4 лома и пройден путь почти 15 метров.

На следующий день последовала чистка и приведение поверхности в порядок.

После этого последовало несколько недель рассуждений на тему выбора конструкции будущего станка.
Учитывая что основание рабочего стола достаточно жесткое и ровное то хотелось бы использовать его в качестве базовой плоскости. Более того долго решался вопрос какую конструкцию станка выбрать: портальную или мостовую, первая подкупала простотой, вторая жесткостью и наличием возможности изготовления пылезащиты направляющих и ШВП. В итоге выбор пал на мостовую конструкцию. Балка сделана вдоль длинной стороны с целью получить возможность использовать ее на другом основании (которое планируется изготовить в новой мастерской).
Далее последовало несколько недель проектирования и затем изготовления опор под рельсы. В виду печального финансового состояния пришлось пользоваться тем что нашлось в мастерской. Опоры решил изготовить из двутавровой балки №10 - два параллельных отрезка перекрываются несколькими перемычками, который сверху накрылись 50м квадратом и полосой 10х100. На чертеже все выглядело красиво и просто, но процесс сборки затянулся на долгие недели. В это время я не расставался с болгаркой и масляной краской, затем к этому набору прибавилась наждачная бумага, пневмоцилиндр и измерительная стойка. Все детали в черновую выводились болгаркой на краску, затем все дотиралось на наждачной бумаге уложенной на плите.
Прошу обратить внимание на то что станок предназначается для обработки деревянных изделий, требуемая точность 0,25мм в пределах всего рабочего поля - я исхожу из реальной необходимости и не ставлю себе задачи добиться точности в сотку, как некоторые сказочники, который добиваются микронной точности на фанерном станке в виде цифр на экране...

Немного видео об обработке:
https://youtu.be/9qa8J563CXc
https://youtu.be/P5lREooxO7c
https://youtu.be/x69I0KMct3k - результат обработки.

[1Doc1]

Далее шел долгий и нудный процесс металлообработки с внесением корректировок в проект. Стало понятно что процесс сборки затянется, отсутствие станка и соответственно возможности дополнительного заработка на нем внесло корректировки в график работы, сборка затянулась на еще больший срок...

В процессе изготовления сварка не применялась, все соединения болтовые, все не разборные соединения выполнены с применением эпоксидной смолы с наполнителем, болта посажены на фиксатор резьбы. К сожалению фото делал далеко всегда поэтому досконально описать процесс сборки не смогу. Остановлюсь на ключевых моментах и на том что попало в объектив фотокамеры.

Балка портала собрана из трех профильных труб 140х180х6мм, трубы соединены между собой 196ю винтами и склеены. На балке таким же образом прикреплены накладки из полотсы 60х12мм, которые затем были притерты почти таким же способом как и предыдущие детали. Балка опирается на небольшие лапки которые устанавливаются на пластинки такого же размера (если не ошибаюсь 360х170х30), которые в свою очередь стоят линейных подшипниках. Такая конструкция была задумана с целью получить возможность относительно безболезненного увеличения рабочей высоты путем добавления проставок между пластинками.
В данном проекте применены рельсы 30го типоразмера на всех осях и ШВП 2510, ШВП остались от старого станка, а бюджет не позволял приобрести ШВП пожирнее.

Еще одним не совсем обычным решением было изготовление двух осей Z - для установки двух шпинделей. Ход по оси Z 550мм, расстояние от балки до стола примерно 360мм.
Каретку оси X (на которой будут установлены две оси Z) обработать было не легко. Деталь имеет размеры 900х480х32 (а заготовка была 950х520х36) - пришлось обрабатывать самостоятельно на станке 6В75 размер рабочего поля которого значительно меньше этой детали (250х150мм). Многие могли бы сказать что это не возможно, но результат на фото:

[1Doc1]

Достаточно долго оставался нерешенным вопрос о том что использовать в качестве привода на оси X (вдоль балки) - рейку, ШВП или ШВП с вращающейся гайкой.
Этот вопрос более подробно обсуждался в этой теме: http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... 2&start=20
В ней я сознательно не упоминал для какого станка все это затевалось.
Всего несколько дней назад мне удалось опробовать данный узел в работе. Стабильно работает на скоростях до 12м/мин. Максимально возможная скорость ограничена возможностями двигателя до 20м/мин, на таких скоростях возникают резонансы на винте и гайка достаточно сильно греется (есть подозрение что греются больше греются сальники, а не гайка).

Немного фото данного узла:

На данный момент идет процесс сборки электрошкафа, по окончании сделаю несколько фото и продолжу свое повествование.

[frezeryga]

Зачем облегчений в плите зет наделали? У нее и в цельном виде жесткости обычно нехватает.

[1Doc1]

Банально для снижения веса, пустая плитка получилась около 75кг. Учитывая что ее толщина 32мм, а станок будет работать по дереву и пенопласту, то недостатка жесткости для таких применений быть не должно. Первоначально хотел оставить плиту полнотелую, но ее вес превышал бы 105кг.

[1Doc1]

Вот вспомнил еще про несколько видео по притирке балки:

С электроприводом:
https://youtu.be/yBsl_7Grzs0

С электропневматическим приводом:
https://youtu.be/7wd7NP42oiU

[1Doc1]

В продолжение темы снял небольшой видеообзор:

https://youtu.be/8qyif5vbmDQ

Теперь хочу попросить помощи в решении некоторых технических задач:

1) В видеоролике я упомянул о необходимости выравнивания портала по концевикам. Классический вариант реализованный в Mach3 не совсем подходит. Я хочу реализовать следующий алгоритм: при обнулении оси портал должен двигаться до концевых выключателей, затем съезжать с концевиков и продолжать движение до тех пора пока не будет получен сигнал с датчика нулевой метки энкодера. Это связано с тем что обычные концевики имеют плохую повторяемость и дрейф точки срабатывания связанный с изменением температуры и прочими факторами такими как положение звезд на небе или настроение дядюшки Ляо. Нулевая метка энкодера в данном случае должна давать более стабильные и повторяемые результаты.
В процессе экспериментов было выявлено, что Mach не видит сигнал от этих меток если скорость движения оси превышает 5-6мм/мин.
Прошу помочь в написании скрипта или макроса (точно не знаю что мне нужно) для организации базирования осей станка и выравнивания портала, или хотя-бы подсказать где можно почитать о том как это правильно сделать. Прошу дать максимально подробный ответ, т.к. часть касаемая каких-либо элементов программирования, да и просто программных настроек для меня очень тяжела в освоении и понимании.

2) Не могу для себя решить нужно ли использовать сигнал с датчика давления или нет? Его можно использовать для запрета пуска или аварийной остановки при падении давления ниже выставленного предела, можно ограничиться лишь индикацией (световой и/или звуковой) этого состояния, можно использовать для запуска запасного компрессора, а можно не использовать вообще. В общем меня интересуют Ваши мнения по данному вопросу.

3) На поверхности плиты хочу изготовить стол с Т-слотом для крепления заготовок, вакуумного стола или присосок, поворотной оси. Изначально планировал делать из стали, но мне не удастся его обработать. Сейчас думаю какой из альтернативных вариантов будет лучше - деревянный (из твердых пород) или алюминиевый? В деревянном варианте подкупает дешевизна, но отпугивает его непрочность и нестабильность; стоит ли связываться с деревом?

Заранее Спасибо за помощь!

[AndyBig]

стоит ли связываться с деревом?

На мой взгляд - нет. Дерево со временем набухает от влаги или наоборот - усыхает, его начинает коробить, прижать к нему что-то с хорошим усилием невозможно - оно проминается. Как жертвенник для раскроя - нормально, как постоянный стол - нет.

[Serg]

Прошу помочь в написании скрипта или макроса (точно не знаю что мне нужно) для организации базирования осей станка и выравнивания портала, или хотя-бы подсказать где можно почитать о том как это правильно сделать. Прошу дать максимально подробный ответ, т.к. часть касаемая каких-либо элементов программирования, да и просто программных настроек для меня очень тяжела в освоении и понимании.

Про Mach3 не в теме - ни разу его не пользовал. Индекс он не видит на скорости т.к. импульс слишком короткий. Скорее всего это лечится только применением нормального аппаратного контроллера. Например в платах Mesa по импульсу энкодера обнуляется аппаратный счётчик энкодера, а в программу ЧПУ просто сообщается, что обнуление счётчика было по индексу.

Многие современные сервоприводы умеют сами хомится по концевикам с уточнением по индексу...

В любом случае хоминг с уточнением по индексу для такого портала рождает ещё одну проблему - практически невозможно расположить моторы на сторонах портала так, чтобы после уточнения по индексу портал стоял точно перпендикулярно осям... Тут требуются последующие корректировки программно. Как это сделать в Mach3 я не знаю, в LinuxCNC это решено.

[1Doc1]

стоит ли связываться с деревом?

На мой взгляд - нет. Дерево со временем набухает от влаги или наоборот - усыхает, его начинает коробить, прижать к нему что-то с хорошим усилием невозможно - оно проминается. Как жертвенник для раскроя - нормально, как постоянный стол - нет.

Склоняюсь к такому же мнению.

Индекс он не видит на скорости т.к. импульс слишком короткий. Скорее всего это лечится только применением нормального аппаратного контроллера. Например в платах Mesa по импульсу энкодера обнуляется аппаратный счётчик энкодера, а в программу ЧПУ просто сообщается, что обнуление счётчика было по индексу.
Многие современные сервоприводы умеют сами хомится по концевикам с уточнением по индексу...

Да, импульс короткий, но никто не мешает его искать на очень низкой скорости. В мануале к сервам http://www.deltaelectronics.info/conten ... 2_M_RU.pdf нашел упоминание о неком сбросе счетчика - вход CCLR (таблица 3C на стр. 3-19) и описание параметра P2 - 50 (стр.7-60). Не могу сообразить можно ли использовать это для поставленной задачи.
Если правильно понял мои сервы хомиться сами не умеют или я чего-то не знаю.

В любом случае хоминг с уточнением по индексу для такого портала рождает ещё одну проблему - практически невозможно расположить моторы на сторонах портала так, чтобы после уточнения по индексу портал стоял точно перпендикулярно осям... Тут требуются последующие корректировки программно.

Честно говоря проблемы в этом не вижу: установить на столе угольник по индикатору так чтобы одна из его сторон была параллельна оси с двумя моторами, затем ослабить на одной из сторон крепление муфты к валу двигателя или к ШВП, выставить моторы в положение индексной точки (0Z), после чего обкатывать перпендикулярную ось вдоль второй стороны угольника и вносить корректировки в положение балки, после нахождения нужного положения зафиксировать все подвижные соединения и муфту, перепроверить результат после затяжки. Думаю если не с первого, то с десятого раза уж точно получится.

[Serg]

Думаю если не с первого, то с десятого раза уж точно получится.

Ну попробуйте, я ж не просто так написал: "практически невозможно"...

Кстати, при такой длине и конструкции портала его ещё будет "крутить" на несколько миллиметров от температурных деформаций...

[1Doc1]

Кстати, при такой длине и конструкции портала его ещё будет "крутить" на несколько миллиметров от температурных деформаций...

С этим бороться не вижу смысла, т.к. изначально высокая точность не требуется, к.м.к. необходимо и достаточно выполнить те операции, которые сделать вполне по силам, т.е. то на что возможно повлиять, а бороться с температурными деформациями в этом проекте особого смысла не вижу. Пока остается открытым вопрос использования нулевых меток энкодера для базирования портала по двум сторонам.

[Serg]

С этим бороться не вижу смысла, т.к. изначально высокая точность не требуется,

А какая точность необходима?..
У меня на плазморезе портал длиной всего 1.7 метра, если отхомиться утром, а ближе к вечеру моторы обесточить (снять режим удержания), то видно как одна нога портала смещается относительно другой миллиметров на 10-15...

У знакомого фрезер с порталом 1.3 метра, шаговики, он меня уверял, что у него ничего подобного не происходит и портал всегда стоит перпендикулярно. Пока не померили...

[1Doc1]

Необходимая точность обработки изделия +/-0,25мм на всем рабочем поле, если получится получить 0,1мм то это будет более чем достаточно.

По поводу смещений портала - интересное наблюдение, я даже готов провести эксперимент и посмотреть что получится у меня. Сразу оговорюсь у меня в мастерской почти постоянно поддерживается стабильная температура 25 градусов с дрейфом около 0,5 градусов в плюс и в минус; только в летний период возможно значительное повышение.

[1Doc1]

Сегодня отсверлил плиту.
В будущем планирую сделать рабочий стол T-slot из алюминиевой шины, а пока исходя из экономических соображений буду делать деревянный жертвенный стол.
https://youtu.be/Xchjf2Y9nrc
https://youtu.be/-Bd_KMxdpJ0

Просверлил 1250 отверстий диаметром 5мм, глубиной 21мм за 2 с небольшим часа.
Сверло быстрорез Mitsubihi. S2200 F315.

[xvovanx]

Небольшой станочек по дереву 2.2x1.2м ??? Да на нем титан пилить для ракет можно! Вот это работа!!! Снимаю шапку, уважаю людей с золотыми руками! .

P.S. вот у меня маленький станочек, с в 10 раз меньшим полем - 200x250мм, а это - Гуливер

[1Doc1]

Не... титан даже пробовать не буду, уверен что не осилит, а вот недавно чугунину все таки пофрезеровал фрезой 8мм по 0,5мм за проход берет прекрасно, по 1мм за проход появляется гул неприятный для ушей, 1,5мм за проход приводит к появлению вибрации и дробления. Так что станок этот все же по дереву и пластику, а металл он берет только на детских режимах.

Он на самом деле небольшой, т.к. через пару лет планирует апгрейд этого или постройка нового с рабочим полем 6500-7500 х 2200.
Я когда свой первый станок проектировать начал рассчитывал сделать поле 210х150, в итоге получилось 700х900

[1Doc1]

Сборка продолжается.
Собрал временный деревянный жертвенный стол.

Возникла мысль собрать ленточную пилу, в процессе сборки решил прикрутить ее прямо на станок:

Сегодня попробовал пилить - не успешно... Полотно постоянно уводит. Пробовал по разному настраивать ролики, менять углы установки колес так чтобы лента была по середине, с вылетом вперед или с вылетом назад, менял натяжение полотна - безрезультатно. При движении пильной ленты влево ее утягивает вниз. Вывернул ее наизнанку, изменил направление вращения получилось движение пильной ленты в право - при таком варианте ее утягивает вверх. Пробовал пилить вообще без роликов, оставив пилу только на колесах - полотно не стаскивает с колес, его положение при смене вращения остается неизменным, а при резки его все равно уводит.
Полотно новое, импортное и весьма недешевое, заказывал в КАМИ.
Может кто-нибудь подскажет куда смотреть и что делать?

[Damag]

Как вариант - сократить расстояние между роликами. И еще можно ссылку на полотно ? интересует форма\размер\заточка зуба.

[arti]

Рабочая поверхность колёс должна быть не много но с небольшой горкой, а у вас как?