Μαστορέματα για όσους πιάνουν τα χέρια τους
Άβαταρ μέλους
By 21 quadra
#468539 Backlash, ο μεγάλος εχθρός της ακρίβειας στην κατεργασία μετάλλου

Κοιτώντας προσεκτικότερα τα στοιχεία κίνησης μιας αναλογικής φρέζας ή μιας φρέζας CNC ή ακόμα και ενός CNC κέντρου κατεργασίας θα δούμε ότι ο μεγαλύτερος εχθρός της ακρίβειας του μηχανήματος είναι το λεγόμενο backlash.

Το Backlash είναι τα κενά που υπάρχουν μεταξύ των γραναζιών, μεταξύ μιας βίδας πρόωσης και του παξιμαδιού της, μεταξύ των διάκενων των ρουλεμάν, και να θυμόμαστε ότι τα διάκενα αυτά από όπου και αν προέρχονται λειτουργούν αθροιστικά, δηλαδή αν η βίδα πρόωσης του τραπεζιού μια φρέζας έχει κενό 0.1mm πράγμα καθόλου σπάνιο και τα ρουλεμάν που την στηρίζουν έχουν άλλο ένα 0.1mm ανά διεύθυνση τότε το συνολικό διάκενο 0.3mm ή 0.2mm ανά διαδρομή προς την μια ή την άλλη πλευρά του άξονα Χ /Y/Z

Βλέπουμε λοιπόν ότι η ακρίβεια έχει πάει περίπατο και δεν κατοικεί στο μηχάνημα μας, το ίδιο συμβαίνει σε ότι κινείται σε ένα μηχάνημα επεξεργασίας μετάλλων, είτε είναι στα συστήματα κίνησης των αξόνων Χ / Υ / Ζ είτε στην ίδια την άτρακτο που φέρει τα κοπτικά εργαλεία ( spindle ) της οποίας τα ρουλεμάν πρέπει να είναι μιας ποιότητας όσον αφορά την ακρίβεια, για τα οποία υπάρχουν αρκετές διαβαθμίσεις ανάλογα το ζητούμενο αποτέλεσμα και το κόστος τους, πληροφοριακά να πω ότι η σχέση τιμής ενός απλού ρουλεμάν κλάσης 0 με ένα κλάσης Ρ3 που είναι το απλά αποδεκτό όριο ακριβείας είναι περίπου 1:10, με ένα κλάσης Ρ4 είναι 1:20 και με κλάσης Ρ7 ή Ρ9 το κόστος ξεφεύγει της λογικής.

Το ίδιο περίπου συμβαίνει και με τα υπόλοιπα στοιχεία της κίνησης των εξαρτημάτων, υπάρχουν απλά Linear ρουλεμάν με ρεκτιφιαρισμένους άξονες μέχρι ράγες με τα βαγόνια τους τα οποία είναι high grade βαμμένα και ρεκτιφιαρισμένα, οι βίδες κίνησης ( lead screw ) υπάρχουν απλές με τετράγωνο ή ACME σπείρωμα με το αντίστοιχο παξιμάδι τους συνήθως από μπρούτζο, όπως και απλές βίδες κατασκευασμένες υπό πίεση με στρογγυλή αύλακα αντί για σπείρωμα όπου εσωτερικά του παξιμαδιού τους περιστρέφονται μπίλιες ρουλεμάν μέχρι βίδες του ίδιου τύπου αλλά προσεκτικά ρεκτιφιαρισμένες και βαμμένες για μεγάλη σκληρότητα με της ίδιας ποιότητας παξιμάδια. ( ball screw )

Όσο ακριβότερα κοστίζουν αυτά τα εξαρτήματα τόσο μεγαλύτερης ακρίβειας είναι και τόσο μεγαλύτερη ακρίβεια προσδίδουν στο τελικό αποτέλεσμα. Ένα άλλο σημείο όπου πρέπει να έχει μηδενικό backlash είναι όταν το μηχάνημα έχει 4ο ή 5ο άξονα, εκεί έχουμε μια κούνια (trunion ) περιστρέφεται κατά τον εγκάρσιο άξονα της ( 4ος άξονας ) ή όταν στο μέσον της κούνιας υπάρχει ένα πλατό που περιστρέφεται ( 5ος άξονας ).

Στην περίπτωση της κίνησης της κούνιας δεδομένου του δικού της βάρους αλλά και των αντικειμένων που στηρίζονται επάνω της για κατεργασία είναι απαραίτητο στα σημεία που στηρίζεται η στήριξη να είναι απόλυτη χωρίς κενά, ειδικά όταν η κίνηση αυτή είναι συνεχής από πχ 10ο – 120ο και όχι σε μία θέση πχ σε κάποιες μοίρες σταθερά οπότε εκεί μπορεί να κλειδωθεί με αρκετούς τρόπους ( με δισκόφρενο, με μαγνητικό ή υδραυλικό φρένο κλπ )
Επίσης πρέπει να υπάρχει και ένας μειωτήρας στροφών γιατί η κίνηση της είναι αργή και αρμονική, υπάρχει μείωση με οδοντωτό ιμάντα όπως του εκκεντροφόρου στα αυτοκίνητα, υπάρχει μείωση με κλασσικό μειωτήρα worm gear η με υδραυλικό κινητήρα και μειωτήρα.

Οι μειωτήρες που προορίζονται για cnc εφαρμογές είναι ακριβείας και πολύ ακριβότεροι από τους κλασσικούς και έχουν μηδενικό backlash, όμως η κίνηση που έχει μπεί για τα καλά τα τελευταία χρόνια στη θέση αυτή όπως και στην θέση κάτω από το περιστρεφόμενο πλατό λέγεται Har monic Drive, είναι ένα εξάρτημα με 3 ξεχωριστά κομμάτια που λειτουργεί και σαν μειωτήρας με σχέσεις από πχ 11:1 – 50:1, παρακάτω θα δείτε σε βίντεο την αρχή λειτουργίας του, τα harmonic drive υπάρχουν σε πολλά μεγέθη και τιμές από 110€ τα μικρά απλά Κινέζικα μέχρι τα τέρατα των πολλών χιλιάδων δολαρίων.

Στα χέρια μου έχω ένα Ιαπωνικό μεταχειρισμένο σε άψογη κατάσταση που κόστισε 250€ ενώ καινούργιο έχει 850€, και ενώ είναι μικρό Φ110mm είναι ακριβό γιατί δεν έχει απλό ρουλεμάν αλλά είναι τύπου cross roller bearing ή X bearing που σημαίνει ότι δέχεται αξονικά και ακτινικά φορτία και παρόλο το μικρό του μέγεθος μπορεί να δεχθεί στην είσοδο του 8kg ροπής.

Άρα το ζητούμενο της κατασκευής μου μιας και στοχεύει σε μια αξιοπρεπή ακρίβεια με το μικρότερο δυνατό κόστος πρέπει να περάσει από πολύ ψάξιμο, σκέψη, σχεδίαση και ότι άλλο κρίνεται απαραίτητο ώστε να συνδυάζει ακρίβεια, επαναληψιμότητα και χαμηλό κόστος. Ξέροντας καλά ότι είναι αντιφατικά πολλά από αυτά για τον λόγο αυτό η κατασκευή προχωράει αργά.

Αυτό είναι το harmonic drive, είναι φωτογραφημένο βιαστικά επάνω σε ένα δισκόφρενο, τουλάχιστον φαίνεται το μέγεθος του συγκριτικά πάντα με το δισκόφρενο.

Εικόνα

Εικόνα

Δείτε και τα σχετικά βίντεο και θα καταλάβετε πολλά, γιατί αν μια εικόνα χίλιες λέξεις, ένα βίντεο είναι πολλές χιλιάδες λέξεις μαζί.

Στο βίντεο υπάρχει η εξήγηση τι είναι το harmonic drive και πως λειτουργεί
https://www.youtube.com/watch?v=3mWemlMEzFk

Σε αυτό το βίντεο φαίνεται χαρακτηριστικά η κούνια, το πλατό και ο τρόπος λειτουργίας τους.
https://www.youtube.com/watch?v=KAvzGJd8D7k
Άβαταρ μέλους
By 21 quadra
#479902 Tα ρουλεμάν των spindle και όχι μόνο...

Επειδή παρακολουθώ την πορεία των δημοσιεύσεων μου εδώ και σε άλλο 1 site, αυτές πλησιάζουν τις 150 αναγνώσεις ημερησίως και ξαφνιάστηκα πόσος πολύς κόσμος ενδιαφέρεται για το θέμα, αν και δεν μου απευθύνει κανείς τον λόγο να ρωτήσει για κάτι, αν έχει απορίες κλπ ( δεν ξέρω γιατί ) τα χτυπήματα είναι περίπου τόσα, δηλαδή σε λιγότερο από ένα μήνα είναι κοντά στα 6000 χτυπήματα, και αναρωτιέμαι γιατί ? Αφού όλα υπάρχουν στο διαδίκτυο και μάλιστα από επαγγελματίες του αντικειμένου με βαθειά και εμπεριστατωμένη γνώση και μεγάλη εμπειρία στο θέμα, γιατί διαβάζουν τα λίγα και ερασιτεχνικά δικά μου καμώματα ?

Ούτε είναι σπουδαίο ούτε περίεργο αυτό που φτιάχνω, ούτε είναι σπουδαία τα κείμενα μου με γραφή μηχανολόγου, με μαθηματικούς και επιστημονικούς όρους κλπ. Όλο αυτό το σκηνικό μου δίνει το έναυσμα να περιγράψω λίγο περισσότερο την καρδιά αυτών των μηχανημάτων, τα εξαρτήματα αυτά δηλαδή που χωρίς να πολυφαίνονται αν και γνωρίζουμε ότι βρίσκονται εκεί και κάνουν καλά τη δουλειά τους, χωρίς αυτά δεν θα μπορούσαν να υπάρχουν αυτά και πολλά άλλα μηχανήματα, και το κάνω με την πρόθεση αν κάποιος σκέφτεται να μπεί στην περιπέτεια μιας κατασκευής να έχει ένα τυφλοσούρτη να επιλέξει τα ρουλεμάν του σύμφωνα με τις ανάγκες του και όχι να πάει στα τυφλά ( αν δεν γνωρίζει εννοείται ) όπου το όποιο λάθος στην επιλογή θα κοστίσει αρκετά και θα απογοητευτεί.

Μιλάω για τα ρουλεμάν, εξαρτήματα γνωστά και τόσο άγνωστα ταυτόχρονα με πολλές διαστάσεις, παραμέτρους, λεπτομέρειες και μυστικά που βοηθούν στην ομαλή κίνηση είτε αυτή είναι περιστροφική είτε γραμμική. Τα σπουδαιότερα ρουλεμάν και βαρειά εργαζόμενα σε ένα CNC είναι αυτά της ατράκτου, του spindle δηλαδή γιατί ζεσταίνονται, δέχονται αξονικά και ακτινικά φορτία όπως και κρουστικά από τα κοπτικά εργαλεία.

Τα ρουλεμάν των spindle υπάρχουν σε πολλές μορφές τύπους και ακρίβειες και η επιλογή τους εξαρτάται από το μέγεθος του μηχανήματος και του spindle ειδικότερα, τα φορτία που δέχεται, την χρήση, τις στροφές, την ακρίβεια και την ιπποδύναμη που δέχεται ένα spindle. Στα ρουλεμάν γενικότερα υπάρχουν πολλοί τύποι που ναι μεν αφορούν την ίδια πχ διάσταση αλλά διαφέρουν στο υλικό του race του ρουλεμάν, το υλικό του κλωβού, το υλικό που έχουν οι μπίλιες, το υλικά που έχουν οι τσιμούχες όπου αυτές υπάρχουν και τέλος στις εσωτερικές διαστάσεις που προσδιορίζουν την ακρίβεια τους.

Η συνήθης προδιαγραφή στις εργαλειομηχανές είναι η C3, για κατασκευές μεγαλύτερης ακρίβειας υπάρχουν άλλες προδιαγραφές στις οποίες θα αναφερθώ παρακάτω, αυτή είναι μια προδιαγραφή που προσδιορίζει την ανοχή του ρουλεμάν στις θερμοκρασίες, είναι περισσότερο χαλαρά ώστε όταν θερμανθούν κατά την λειτουργία τους να μην κολλήσουν και με την αύξηση της θερμοκρασίας μειώνονται οι ανοχές τους και λειτουργούν σωστά, αυτά σε γενικές γραμμές.

Συνήθως τα ρουλεμάν των μικρών και μεσαίων σε μέγεθος spindle είναι ρουλεμάν γωνιακής επαφής ( angular contact ) τα οποία τοποθετούνται στο κάτω μέρος του άξονα του spindle, εκεί δηλαδή που είναι το κοπτικό εργαλείο, και στην επάνω πλευρά είτε υπάρχει ο ίδιος τύπος στην αμέσως μικρότερη διάσταση, είτε τοποθετείται ρουλεμάν βαθειάς αύλακας ( deep groove bearing ).

Tα angular contact ρουλεμάν τοποθετούνται πάντα ανά 2 είτε σε τοποθέτηση face to face είτε σε τοποθέτηση back to back, σε μεγαλύτερα spindle θα βρείτε να είναι 3 στο κάτω μέρος του άξονα σε τοποθέτηση tandem. H συνήθης τοποθέτησης τους είναι B/B αλλά υπάρχουν και τοποθετήσεις f/f ανάλογα με την σχεδίαση του spindle και πως επιλέγει ο σχεδιαστής την προφόρτιση τους δεδομένου ότι αυτού του τύπου τα ρουλεμάν δέχονται προφόρτιση, να πω εδώ ότι υπάρχουν σε ξεχωριστές μονάδες που η προφόρτιση τους γίνεται με ειδικές ροδέλες ανάμεσα στα 2 ρουλεμάν, ή σε ζευγάρια ταιριαγμένα από το εργοστάσιο ( matched ).

Ακόμα μια κατηγορία γωνιακών ρουλεμάν είναι τα γωνιακά διπλής ροής ( Double row angular contact bearings ) τα οποία έχουν 2 σειρές μπίλιες, 2 εσωτερικά δαχτυλίδια αλλά ένα εξωτερικό δαχτυλίδι, αυτά τα ρουλεμάν είναι ταιριαγμένα ( matched ) λόγω της κατασκευής τους, θα τα έχετε δεί στους εμπρός τροχούς των αυτοκινήτων, δεν είναι ίδια σε μεγέθη με αυτά που προορίζονται για εργαλειομηχανές αλλά έχουν την ίδια σχεδίαση και φιλοσοφία.

Στα spindle των μεγάλων φορτίων με τους κινητήρες των πολλών KW ισχύουν διαφορετικοί κανόνες τοποθέτησης, αριθμού και τύπων ρουλεμάν, θα κάνω και σε αυτά αναφορά. Βέβαια τα ρουλεμάν πρέπει και να λιπαίνονται, η λίπανση τους γίνεται με 2 τρόπους, με γράσο ή λάδι, και το λάδι όπως και το γράσο πρέπει να είναι του τύπου που προτείνει ο κατασκευαστής των ρουλεμάν και έχει να κάνει με τα φορτία, την ταχύτητα περιστροφής του άξονα, και τις θερμοκρασίες που αναπτύσσονται κατά την λειτουργίας τους ή από την γειτνίαση με άλλα εξαρτήματα που τα θερμαίνουν, δεν κάνουν όλα τα γράσα και όλα τα λάδια για όλα τα ρουλεμάν και για όλες τις χρήσεις.

Η πλέον ικανοποιητική απόδοση του ρουλεμάν επιτυγχάνεται όταν επιλεχθεί η καταλληλότερη μέθοδος λίπανσης για την συγκεκριμένη κάθε φορά εφαρμογή, η επιλογή αυτή εξαρτάται και από τις συνθήκες που θα λειτουργεί το ρουλεμάν. Η λίπανση με λάδι υπερέχει σε σχέση με την λίπανση με γράσο, ωστόσο η λίπανση με γράσο επιτρέπει απλούστερες κατασκευές γύρω από τα ρουλεμάν. Εδώ γίνεται μια σύγκριση μεταξύ λίπανσης λαδιού έναντι γράσου.

Εικόνα

Συνεχίζεται
Τελευταία επεξεργασία από 21 quadra και 30 Ιαν 2018, 20:54, έχει επεξεργασθεί 1 φορά/ες συνολικά
Άβαταρ μέλους
By 21 quadra
#479909 Συνέχεια από Ρουλεμάν

Όλοι ξέρουμε ότι το γράσο είναι ημιστερεό λιπαντικό από λάδι βάσης και πηκτικό μέσο που συχνά προστίθενται και άλλα συστατικά που προσδίδουν ειδικές ιδιότητες στο λάδι βάσης. Τα συστατικά αυτά είναι αντιοξειδωτικά, αντιδιαβρωτικά και πρόσθετα που αυξάνουν την αντοχή σε πίεση, η συνεκτικότητα είναι άλλο ένα χαρακτηριστικό του γράσου που δείχνει πόσο μαλακό είναι.

Πίνακας συνεκτικότητας

Εικόνα

Όταν λιπαίνουμε ρουλεμάν η ποσότητα του γράσου πρέπει να είναι όση λέει ο κατασκευαστής, μεγαλύτερη ποσότητα από την κανονική αυξάνει τη θερμοκρασία του ρουλεμάν και το υπερθερμαίνει, έτσι συσσωρεύεται υγρασία στο γράσο που το καταστρέφει και μαζί με το γράσο καταστρέφεται και το ρουλεμάν. Όμως το θέμα λίπανσης δεν τελειώνει με αυτά τα λίγα, οπότε ας ρίξουμε μια ματιά στους βασικούς τύπους των ρουλεμάν και για ποια χρήση είναι κατάλληλα και θα επανέλθω στη λίπανση.

Πίνακας βασικών ρουλεμάν και χρήση αυτών

Εικόνα

Συνεχίζεται
Άβαταρ μέλους
By 21 quadra
#481321 Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Spindle σε τομή για μελέτη

Εικόνα

Tα γωνιακά ρουλεμάν ( angular bearings ) υπάρχουν με διαφορετικές γωνίες επαφής της μπίλιας στο race, 15ο - 25ο - 40ο - 60ο

25ο
Εικόνα

40ο
Εικόνα
Άβαταρ μέλους
By 21 quadra
#482015 Οι κλωβοί των ρουλεμάν ( Cages )

Αποστολή τους είναι να διατηρούν τις μπίλιες σε ένα ρουλεμάν σε μια σταθερή απόσταση μεταξύ τους, η μορφή και το υλικό τους διαφέρει ανάλογα τον τύπο του ρουλεμάν και την χρήση του, πρέπει να έχουν αντοχή στην τριβή, στην θερμοκρασία και στη φθορά ώστε να μην καταστρέφεται το ρουλεμάν από τις αποκολλήσεις του υλικού τους.

Το υλικό τους μπορεί να είναι από

Πρεσσαριστό ατσάλι
Πρεσσαριστό μπρούτζο
Ατσάλι κατεργασμένο μηχανουργικά
Μπρούτζο κατεργασμένο μηχανουργικά
Μηχανουργικά κατεργασμένο αλουμίνιο ή άλλο ελαφρύ μη μεταλλικό φερριτικό υλικό
Χυτό ασήμι
Φαινολικές ρητίνες με ενίσχυση νημάτων
Πολυαμίδιο με ενίσχυση από υαλονήματα

Εδώ είναι μερικοί κλωβοί για να πάρουμε μια ιδέα.

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα
Άβαταρ μέλους
By vagmag
#482041 Μην σας πτοεί οτι δεν σχολιάζουμε !

Πολλοί απο εμάς , όπως εγώ , δεν έχουμε τις γνώσεις , ίσως κ πολλά δεν τα καταλαβαίνουμε πλήρως , αλλα αυτο σε σημαίνει οτι δεν μπαίνουμε να διαβάσουμε , να θαυμάσουμε κ να μάθουμε κιόλας !!!

Κ παλι μπράβο !
Άβαταρ μέλους
By 21 quadra
#482068 :thumbsup: Ευχαριστώ, προχωράω αργά γιατί το κεφάλαιο δεν επαρκεί για να προχωρήσει όλο το project μαζί και προχωράει βήμα - βήμα, οπότε καλύπτω τον χρόνο ψάχνοντας τις επί μέρους λεπτομέρειες προσπαθώντας να αποκλείσω λάθη στην πορεία από βιασύνη ( αν υπήρχε όλο το χρήμα ) ή άγνοια αφού έχω δηλώσει ότι τα νερά είναι αχαρτογράφητα και πολλά θέματα είναι terra incognita, πάντως το ταξίδι και μόνο αξίζει την προσπάθεια και το κόστος σε εργασία και χρήμα, με προσεκτικά βήματα θα έρθει και το αποτέλεσμα.
Άβαταρ μέλους
By 21 quadra
#483203 H θερμοκρασία στις εργαλειομηχανές και πως τις επηρεάζει

Όσοι ερχόμαστε σε επαφή με μηχανουργικά εργαλεία δεν
χρειάζεται να έχουμε το βιβλίο φυσικής γυμνασίου στην τσέπη για να θυμόμαστε κάθε στιγμή ότι κίνηση + τριβή = θερμική ενέργεια αφού ζούμε καθημερινά με τα πρακτικά αποτελέσματα αυτής της εξίσωσης.

Κατ’ αρχάς, η θερμότητα παράγεται από την ίδια τη δράση ενός εργαλείου κοπής μετάλλου. Η διαδικασία αφαίρεσης υλικού από το μέταλλο δημιουργεί ζεστά γρέζια (τσιπ) που ίπτανται και θερμαίνουν τον αέρα στο κλειστό σύστημα ενός CNC αλλά αυξάνουν και τη θερμοκρασία της ψύξης.

Περισσότερη τριβή - και κατά συνέπεια περισσότερη θερμική ενέργεια - δημιουργείται και από τα ρουλεμάν, τους ιμάντες, τους κινητήριους άξονες και γενικά από ότι κινείται με σχετική ταχύτητα και αναπτύσσει τριβή. Όλα αυτά
οποία αποτελούν πηγές αύξησης της θερμοκρασίας στην εργαλειομηχανή
ακόμη και η θερμοκρασία περιβάλλοντος στον χώρο που είναι τοποθετημένη μπορεί να παίξει ένα ρόλο στη συσσώρευση θερμότητας.

Ποιες είναι οι επιδράσεις της θερμότητας στις εργαλειομηχανές

Η ανάπτυξη της θερμοκρασίας είναι ο εχθρός της μηχανικής ακρίβειας επειδή
η θερμότητα ρέει από το θερμό στο ψυχρό. Για παράδειγμα, σε μια δομή κάθετου κέντρου κατεργασίας C-πλαισίου, η θερμότητα μετατοπίζεται στα χυτά μέρη του μηχανήματος και προκαλεί διαστολή στον άξονα Υ και τον άξονα Ζ.

Όταν αλλάζουν οι διαστάσεις στο σασί της εργαλειομηχανής κατά μερικά εκατοστά του mm, μη νομίζεται τίποτα περισσότερο, αυτά τα εκατοστά του mm στην βάση μεταφράζονται σε περισσότερα εκατοστά ή σε μερικά δέκατα στην άκρη του κοπτικού εργαλείου ανάλογα με την απόσταση του από το σημείο που διαστέλλεται, πχ όταν ο άξονας Υ διαστέλλεται η κολώνα του μηχανήματος τείνει να γέρνει προς τα εμπρός και προς τα κάτω ή προς τα πίσω και προς τα επάνω ανάλογα με τη σχεδίαση που έχει το πλαίσιο της εργαλειομηχανής.

Το μέταλλο διαστέλλεται καθώς το σύστημα θερμαίνεται και στη συνέχεια συστέλλεται καθώς επανέρχεται στη φυσιολογική του θερμοκρασία, τι γίνεται όμως με τις διαστάσεις του υπό κατεργασία κομματιού ?

Η διαδικασία θέρμανσης και ψύξης μπορεί ενδεχομένως να συνεχίζεται καθ’ όλη τη διάρκεια της ημέρας αφού το μηχάνημα παραμένει αδρανές κατά τη διάρκεια του σεταρίσματος ή των μεσημεριανών διακοπών, έτσι με τόσο σφιχτές ανοχές σήμερα αυτή η κίνηση προς τα εμπρός και προς τα πίσω αρκεί για να καταστήσει δύσκολη την επαναληπτική εργασία ακριβείας.

Για το λόγο αυτό η αντιστάθμιση των επιπτώσεων της θερμικής επέκτασης στις διαστάσεις των μερών μιας εργαλειομηχανής είναι μία από τις κρίσιμες λειτουργίες για τη διατήρηση της συνολικής ακρίβειας της κατεργασίας, δεν είναι αρκετό δηλαδή να έχουμε μεγάλη ακρίβεια σε επιμέρους εξαρτήματα στην εργαλειομηχανή μας αν αυτή συμπεριφέρεται σαν παγώνι που φουσκώνει όταν θερμαίνεται έστω και φυσιολογικά κατά την λειτουργία της, αυτό μπορεί να γίνει με την μελέτη κατά την σχεδίαση της, την μείωση της αύξησης της θερμοκρασίας κατά την λειτουργία του spindle με καλύτερη λίπανση και ψύξη, με ισχυρότερους ιμάντες μικρότερου ίχνους, με καλύτερης ποιότητας ρουλεμάν χαμηλής τριβής, με σταθερό θερμοκρασιακό περιβάλλον που είναι εγκαταστημένη η εργαλειομηχανή, και με όσο το δυνατόν περισσότερο αδρανή υλικά στην κατασκευή της όπως είναι πχ ένα σασί epoxy.
Άβαταρ μέλους
By 21 quadra
#486391 Aπόσβεση των κραδασμών των υλικών που χρησιμοποιούνται στα σασί των εργαλειομηχανών.

Επανέρχομαι στο θέμα του σασί του δικού μου CNC μιας και η τελική απόφαση για το είδος το σχήμα το μέγεθος και τα υλικά του είναι αποφασισμένο και με βάση αυτή την απόφαση προχωράει η σχεδίαση του.
Είχα αναφέρει παλιότερα πως το μαντέμι είναι το πλέον κατάλληλο υλικό για την κατασκευή σασί μιας εργαλειομηχανής ανεξάρτητα από το είδος την χρήση το μέγεθος και το κόστος πολύ απλά γιατί είναι φτηνό, γιατί είναι βαρύ και κυρίως γιατί έχει μεγάλο συντελεστή απόσβεσης των πάντα ανεπιθύμητων κραδασμών.

Έτσι χοντρικά το μαντέμι έχει τουλάχιστον 10 φορές μεγαλύτερη απόσβεση στους κραδασμούς από το ατσάλι το οποίο έχει 10 φορές μεγαλύτερη απόσβεση από το αλουμίνιο εκτός από το χυτό αλουμίνιο που έχει μεγαλύτερο συντελεστή απόσβεσης από το extruded αλουμίνιο, πχ από τα έτοιμα προφίλ δοκάρια που χρησιμοποιούνται στα σασί των απλών Κινέζικων και όχι μόνο, συνήθως μικρών cnc, ρούτερ κλπ.

Εδώ πρέπει να κάνω μια επισήμανση, μια διάκριση αν θέλετε ανάμεσα σε μια κατασκευή DIY με μαντέμι και στην βιομηχανική εφαρμογή του μαντεμιού από ένα χυτήριο. Είναι προφανές ότι ο ερασιτέχνης για να φτιάξει το σασί μιας εργαλειομηχανής από μαντέμι πρέπει να έχει πρόσβαση σε χυτήριο και να μπορεί να φτιάξει μόνος του τα απαραίτητα μοδέλα, αυτό είναι από πολύ δύσκολο έως ακατόρθωτο, επίσης τα σασί των εργαλειομηχανών βγαίνουν σε δεκάδες έως εκατοντάδες ή περισσότερα κομμάτια αφού είναι πλέον βιομηχανική η παραγωγή με το ανάλογο χαμηλότερο κόστος από το ένα και μόνο κομμάτι που θα χρειαστεί ο ερασιτέχνης.

Σε όλο τον κόσμο οι απανταχού ερασιτέχνες ψάχνουν για το άγιο δισκοπότηρο της απόσβεσης των κραδασμών για ερασιτεχνική κατασκευή εργαλειομηχανής επιπέδου, το υλικό αυτό αν και υπάρχει από χρόνια στην αγορά μόνο τα τελευταία λιγότερα από 10 χρόνια χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή σασί εργαλειομηχανών ή ενσωματωμένο σε μαντεμένια σασί υπαρχόντων μηχανών, ακόμα και σε βιομηχανικής παραγωγής σασί μηχανών με διαφορετική αυτή τη φορά σχεδίαση όπου αφαιρούν υλικό από διάφορα σημεία και ενσωματώνουν τα νέα υλικά τα οποία λειτουργούν σαν κατωδιαβατά φίλτρα ενάντια στους παραγόμενους κυρίως υψίσυχνους κραδασμούς.

Το νέο υλικό όπως έχω ξαναπεί στα σασί είναι ο εποξειδικός γρανίτης ο οποίος έχει πάνω - κάτω 8 φορές μεγαλύτερο συντελεστή απόσβεσης από το μαντέμι για την ίδια πυκνότητα και ακαμψία όμως αυτό εξαρτάται από τον οπλισμό τους epoxy υλικού αφού ο βαθμός ελαστικότητας του έχει μεγάλο εύρος, τα epoxy υλικά έχουν 100-200 φορές μεγαλύτερη ελαστικότητα από το ατσάλι, έτσι αν χρειάζεται 10% μεγαλύτερη ποσότητα epoxy για να έχουμε τη μισή ελαστικότητα, ο εποξειδικός γρανίτης είναι 40 φορές λιγότερο ελαστικός από το απλό epoxy υλικό χωρίς οπλισμό, έτσι φτάνουμε να έχουμε το 1/8 της ακαμψίας του ατσαλιού.

Προσοχή, μιλάμε για ακαμψία και όχι για τον συντελεστή απορρόφησης των κραδασμών, αν διαιρέσουμε λοιπόν τον συντελεστή ελαστικότητας με την ακαμψία πολλαπλασιαζόμενο με τον συντελεστή απορρόφησης κραδασμών θα πάρουμε ένα πολύ ικανοποιητικό αποτέλεσμα και αυτό τελικά μετράει. Συνήθως οι ερασιτεχνικές κατασκευές βασίζονται σε μια μεταλλική μήτρα από αλουμίνιο ή μαλακό ατσάλι επάνω στα οποία τοποθετούνται τα στοιχεία εκείνα που θα αποτελέσουν τα στοιχεία της κίνησης του cnc μηχανήματος, ράγες, βαγόνια, βάσεις των κινητήρων, των ball screws κλπ.

Με αυτή την τεχνική συγκεράζεται το ζητούμενο που είναι ακαμψία και απόσβεση. Πολλά στοιχεία στήριξης τώρα που χρειάζεται μια εργαλειομηχανή κατασκευασμένη από μαντέμι είναι ρεκτιφιαρισμένα, τορνιρισμένα και με τα απαραίτητα σπειρώματα επάνω στο ίδιο το μαντέμι, στην υβριδική κατασκευή αυτό δεν γίνεται, οπότε καταφεύγουμε σε διαφορετικά υλικά κατασκευής των στοιχείων εκείνων που θα αποτελέσουν τις βάσεις στήριξης των επί μέρους εξαρτημάτων κίνησης, αυτά μπορεί να είναι από σκληρά αλουμίνια, πχ 7075 ή από μαλακό ή σκληρότερο ατσάλι κατασκευών, εξαρτάται από το μέγεθος της μηχανής, τα φορτία που θα δέχεται και από την ικανότητα και τα διαθέσιμα εργαλεία του εκάστοτε ερασιτέχνη, αυτές οι βάσεις θα είναι machined αφού οτιδήποτε υλικό πρέπει να γίνει χυτό μας ξαναγυρνάει πάλι στην αρχική δυσκολία της κατασκευής μοδέλων, ανεύρεσης χυτηρίου κλπ.

Η επιτυχία τώρα του εγχειρήματος μιας υβριδικής κατασκευής σασί για την εργαλειομηχανή μας βρίσκεται στα χέρια του κάθε ενδιαφερόμενου αφού αυτός πρέπει να κάνει τα απαραίτητα δοκίμια σκληρότητας, ακαμψίας και εμφάνισης της μηχανής. Συνήθως η ποσότητα του epoxy υλικού κυμαίνεται από 12-14%, το υπόλοιπο μίγμα αποτελείται από χαλαζιακή άμμο διαφορετικής κοκκομετρίας, χαλίκια και άλλα συνδετικά υλικά παρόμοιας φιλοσοφίας.

Στην δική μου περίπτωση θα φτιάξω δοκίμια με χαλαζιακή άμμο μικρής κοκκομετρίας και ρινίσματα μαντεμιού που έχω συγκεντρώσει και εξακολουθώ να συγκεντρώνω κάθε φορά που επεξεργάζομαι στον τόρνο μαντέμι, το σασί θα είναι όλο από κοιλοδοκούς διαστάσεων 6-Χ60 πάχους 6mm ώστε εκεί να γίνουν και τα απαραίτητα σπειρώματα συγκράτησης και όλη η κατασκευή θα μπεί σε καλούπι από κόντρα – πλακέ θαλάσσης κερωμένο για να αποκολληθεί μετά από την χύτευση, πιστεύω ότι θα είναι ένα καλό αποτέλεσμα, η νεκροψία θα δείξει αν πέτυχα μια άριστη κατασκευή ή μια κατασκευή κάπως έτσι, δηλαδή απλά υποφερτή.

Οι δοκιμές μου θα γίνουν με αυτό το υλικό γιατί δεν θέλω να φέρω από το εξωτερικό, προτιμώ ότι παράγεται εδώ να το αγοράζω από εδώ, όταν έρθει η ώρα θα έρθω σε επαφή με το τεχνικό τους τμήμα για περαιτέρω τεχνικές ερωτήσεις, αν το υλικό δεν είναι κατάλληλο τότε θα επιλέξω κάποιο Αγγλικό προϊόν.
Σημ: Η πρόταση μου, η επιλογή μου και η δημοσιοποίηση της δεν είναι διαφημιστική, άλλωστε δεν ξέρω ακόμα αν είναι το σωστό υλικό για αυτή την εφαρμογή.

https://www.isomat.gr/product/epomax-mt/

https://www.isomat.gr/wp-content/upload ... max-mt.pdf



Για όσους δεν καταλαβαίνουν τι στο καλό εννοώ με όλο αυτό το κατεβατό, στο net και στο YouTube υπάρχουν πολλές εφαρμογές σαν αυτή που περιγράφω, εγώ απλά μεταφέρω το ψάξιμο και την ανακάλυψη ανήσυχων ατόμων ανά τον κόσμο που ψάχνουν, δοκιμάζουν και φτάνουν στο δικό τους αποτέλεσμα, τα όποια εύσημα ανήκουν στους απανταχού άγνωστους ερασιτέχνες που μου / μας ? ανοίγουν τα μάτια.

https://www.youtube.com/results?search_ ... e+casting+
Άβαταρ μέλους
By 21 quadra
#486790 Γραμμικοί οδηγοί κίνησης CNC φρέζας

Οι γραμμικοί οδηγοί ( Linear Guideways ) είναι από τα σπουδαιότερα εξαρτήματα σε μια εργαλειομηχανή CNC αφού η δική τους ποιότητα εξασφαλίζει ή όχι την ακρίβεια της κατεργασίας της εργαλειομηχανής.
Υπάρχουν σε άπειρα σχήματα, ποιότητες μεγέθη και ακρίβειες, τα κατασκευάζουν όλες οι γνωστές επώνυμες και άγνωστες ανώνυμες εταιρίες που κατασκευάζουν και ρουλεμάν, αφού τα στοιχεία αυτά βασίζονται σε μπίλιες και γραμμικές θήκες ρουλεμάν.

Οι κατάλογοι με τους κωδικούς τους είναι μερικές χιλιάδες και πρέπει ο επίδοξος κατασκευαστής να αντιληφθεί το ρόλο τους για να μπορέσει να επιλέξει τα κατάλληλα εξαρτήματα ξεκινώντας πρώτα από τις ανάγκες του αφού διαφορετικά είδη, μεγέθη ποιότητες και σχήματα θα πρέπει να επιλεγούν για ένα μικρό ρούτερ το οποίο χαράζει σε ξύλο, πλαστικό, πλακέτες ηλεκτρονικών και μαλακό αλουμίνιο από μια εργαλειομηχανή η οποία προορίζεται να επεξεργάζεται σκληρά μέταλλα όπως ατσάλια, ανοξείδωτα ή και σκληρά αλουμίνια.

Πολλοί αγοράζουν φτηνά Κινέζικα μικρά ρούτερ νομίζοντας ότι μπορούν με αυτά να επεξεργαστούν αλουμίνια με μια σχετική ταχύτητα και ποιότητα επεξεργασίας, δυστυχώς τα μηχανήματα αυτά είναι ακατάλληλα για αυτές τις εργασίες και αν γίνονται είναι μετά από μεγάλη υπομονή με χαμηλή ταχύτητα και όχι πάντα ικανοποιητικό φινίρισμα.
Εκτός από τους ακατάλληλους κινητήρες των spindle οι οποίοι περιστρέφονται με μεγάλη ταχύτητα 12 – 24.000 σαλ που είναι ακατάλληλη για την επεξεργασία αλουμινίου δεν έχουν την κατάλληλη ροπή για χαμηλότερη ταχύτητα από τις 8.000 σαλ.

Το πρόβλημα όμως του φινιρίσματος προέρχεται από το είδος των γραμμικών οδηγών που χρησιμοποιούν, αφού αυτοί είναι στρογγυλοί ράβδοι ( Round Guideways ) στηριζόμενοι σε μια βέργα αλουμινίου σχήματος Ταυ με τα βαγονάκια που φέρουν τα γραμμικά ρουλεμάν να είναι ανοιχτού τύπου στο κάτω μέρος για να περνάνε μέσα στην βέργα.
Αυτό το είδος των οδηγών δημιουργεί κραδασμούς όταν η μηχανή επεξεργάζεται στρογγυλά αντικείμενα αφού η ελίκωση των κοπτικών έχει θετική επαφή με το υλικό στις 180ο και αρνητική στις υπόλοιπες 180ο, κατά την αρνητική επαφή του κοπτικού με το υλικό αυτό έχει την τάση να ανασηκώσει την κεφαλή λόγω του ότι τα ρουλεμάν των οδηγών είναι ανοιχτά στο κάτω μέρος, αυτό σε συνδυασμό με την χαμηλή ποιότητα αυτών των εξαρτημάτων οι κραδασμοί είναι αναμενόμενοι και αναπόφευκτοι.

Αν τοποθετηθούν ίδιας φιλοσοφίας ( Round Guideways ) οδηγοί υψηλής ποιότητας που θα μείωναν το πρόβλημα ίσως και κατά 100% το κόστος τους θα ήταν υψηλότερο από ολόκληρο το ρούτερ οπότε λύση δεν υπάρχει εκτός και αν επιλεγεί μεγαλύτερη και ισχυρότερης κατασκευής εργαλειομηχανή με διαφορετικής φιλοσοφίας γραμμικούς οδηγούς.
Και εδώ όμως υπάρχουν πολλές ποιότητες και ανοχές οπότε πρέπει να προηγηθεί ένα καλό ξεσκόνισμα στους καταλόγους των κατασκευαστών οδηγών ώστε να μην γίνουν λάθη επιλογής. Να πω εδώ ότι επιβάλλεται τα βαγόνια και οι οδηγοί να είναι του ίδιου κατασκευαστή και όχι βαγόνια από ένα κατασκευαστή και οδηγοί από άλλον γιατί η ακρίβεια πάει περίπατο.
Υπάρχουν βαγόνια που έχουν δύο σειρές ρουλεμάν και βαγόνια με τέσσερις σειρές ρουλεμάν, αυτά εξασφαλίζουν μεγαλύτερη ακρίβεια, υπάρχουν βαγόνια που δέχονται προφόρτιση για την μείωση των ανοχών, καλό είναι αν η μηχανή προορίζεται για την επεξεργασία μετάλλων με υγρά ψύξης τα βαγόνια να ξύστρες στα άκρα τους και να έχουν τσιμούχες που θα εμποδίζουν τα υγρά της κοπής να εισέρχονται μέσα στις μπίλιες.

Υπάρχουν πολλά μεγέθη για ελαφριές εργασίες, μεσαίες και εργασίες που δέχονται μεγάλα φορτία, μέχρι και τις εργασίες μεσαίου μεγέθους και φορτίων τα βαγόνια έχουν στρογγυλές μπίλιες, στα μεγαλύτερα βαγόνια οι μπίλιες είναι τύπου roller, και εδώ υπάρχουν με δύο και με τέσσερις σειρές μπίλιες.

Έχοντας φτιάξει για χρόνια πολλές μηχανές συσκευασίας χρησιμοποιώντας στρογγυλούς γραμμικούς οδηγούς με κλειστά ρουλεμάν και όχι ανοιχτά στο κάτω μέρος λόγω των μικρού μήκους οδηγών και των ελαφριών εξαρτημάτων που έπρεπε να μετακινηθούν και τα οποία δεν είχαν κραδασμούς έχω εντρυφήσει αρκετά θα έλεγα στους καταλόγους των γραμμικών οδηγών ώστε σήμερα να μπορώ εύκολα να επιλέξω τους οδηγούς για τις κατασκευές μου, γνωρίζοντας ότι είναι άθλος να μελετήσει κάποιος όλους τους οδηγούς, το σημείωμα αυτό έχει την έννοια να ξεκαθαρίσει μερικώς τα πράγματα και να διευκολύνει όσο είναι αυτό δυνατόν την επιλογή ανάλογα με την χρήση της εκάστοτε εργαλειομηχανής.

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Bαγόνι της Γερμανικής ΙΝΑ βαρέως τύπου με μπίλιες τύπου roller, η τιμή του ξεπερνάει άνετα τα 1000€

Εικόνα

Εικόνα

Εικόνα

Τα βαγόνια και οι οδηγοί της Hiwin είναι από τα φτηνότερα ποιοτικότερα της αγοράς σήμερα με συνδυασμούς που καλύπτουν όλες τις ανάγκες
Εικόνα

Εικόνα
Άβαταρ μέλους
By DrimJohn
#488711 Ο συνδυασμός μέταλλου και του χυτού υλικού θα δώσει στο μηχάνημα σου πολύ μεγάλη ακαμψία, απόσβεση (και βάρος), σου εύχομαι καλή επιτυχία. Στη θέση σου εάν είχα σκοπό να φτιάξω κάτι τέτοιο δεν θα χρησιμοποιούσα σρατζαριστο αλλά Π και Η προφίλ. και για να βεβαιωθώ ότι τα δύο υλικά θα έχουν μέγιστη πρόσφυση θα κωλουσα πολλά στραβωμένα μπετοσιδερα από τη μεριά της χύτευσης σε U σχήμα για να αγκυρώσει καλά το υλικό πάνω στο σίδερο. Επιπλέον αυτό θα σου έδινε παχύτερο σίδερο για τα σπειρώματα.
Με χρήση μόνο σίδερου, το πιο σωστά σχεδιασμένο και υλοποιημένο σε ρουτερ στιλ ερασιτεχνικό cnc που έχω δει στο ιντερνετ είναι αυτό
https://www.youtube.com/watch?v=uNBr3Ay0TFo
Άβαταρ μέλους
By 21 quadra
#488815
DrimJohn έγραψε:Ο συνδυασμός μέταλλου και του χυτού υλικού θα δώσει στο μηχάνημα σου πολύ μεγάλη ακαμψία, απόσβεση (και βάρος), σου εύχομαι καλή επιτυχία. Στη θέση σου εάν είχα σκοπό να φτιάξω κάτι τέτοιο δεν θα χρησιμοποιούσα σρατζαριστο αλλά Π και Η προφίλ. και για να βεβαιωθώ ότι τα δύο υλικά θα έχουν μέγιστη πρόσφυση θα κωλουσα πολλά στραβωμένα μπετοσιδερα από τη μεριά της χύτευσης σε U σχήμα για να αγκυρώσει καλά το υλικό πάνω στο σίδερο. Επιπλέον αυτό θα σου έδινε παχύτερο σίδερο για τα σπειρώματα.
Με χρήση μόνο σίδερου, το πιο σωστά σχεδιασμένο και υλοποιημένο σε ρουτερ στιλ ερασιτεχνικό cnc που έχω δει στο ιντερνετ είναι αυτό
https://www.youtube.com/watch?v=uNBr3Ay0TFo


Ευχαριστώ για τις ευχές.
Οι κοιλοδοκοί που θα χρησιμοποιήσω 60Χ60Χ6, έχουν 6mm πάχος τοιχώματος που είναι αρκετό για την στήριξη των rails. Όπου αλλού είναι μεγάλο το φορτίο ια κολληθούν πλάκες 10mm + 6 = 16mm που είναι υπέραρκετό για οποιοδήποτε σπείρωμα έως Μ16mm.
Θα χρησιμοποιήσω κοιλοδοκούς γιατί μόλις τελειώσει το σασί θα γεμιστούν με πίσσα που γίνεται ρευστή όταν την λιώσεις ( όχι γαλάκτωμα που βάζουν στις ταράτσες ) και έχει μεγάλη πρόσφυση και απορρόφηση κραδασμών, στην συνέχεια θα πέσει εξωτερικά από τους κοιλοδοκούς το χυτό, ( epoxy granite ) όσο για την αγκίρωση θα υπάρχουν πολλές ενδιάμεσες κόντρες οπότε δεν χρειάζεται κάτι περισσότερο.

Τα δείγματα που έβαλες είναι όντως σωστές κατασκευές για DIY, περίπου έτσι θα κινηθώ κατασκευαστικά με την διαφορά ότι στην στήριξη της κεφαλής το επάνω rail θα είναι τοποθετημένο οριζόντια και όχι κάθετο και αρκετά πιο πίσω από τον κάθετο άξονα για καλύτερη ισορροπία, αν παρατηρήσεις το πρόχειρο cad σχέδιο θα δείς τι εννοώ.

Αν επιτρέπεται ποιά είναι η ασχολία σου ?
Άβαταρ μέλους
By Drpal
#489410 Χαιρετώ και τους δύο.

Δυστυχώς θα διαφωνήσω και με τους δυό σας.

Η χρήση διαφορετικών υλικών (χάλυβας σε μορφή κοιλοδοκού, χάλυβας σε μορφή "μπετοσίδερου", πίσσα) για τη κατασκευή του κυρίως σώματος της μηχανής θα δημιουργήσει περισσότερα προβλήματα από όλα επιθυμείτε να λύσετε. Σε συνδυασμό με την χρήση κόλλησης (αυτογενούς ή μη) για τη σύνδεση των δομικών στοιχείων, απλά δημιουργείς συνταγή καταστροφής. Οι εσωτερικές τάσεις που θα δημιουργήσεις στο "χυτό" θα προκαλέσουν στρεβλώσεις στα στοιχεία κύλισης της μηχανής (linear guideways) με αποτέλεσμα την έλλειψη στοιχειώδους ακρίβειας και τη συχνότατη αστοχία τους. Τα χυτά μηχανών που κατασκευάζονται από σφαιροειδή χυτοσίδηρο ή mineral casting (προσοχή, όχι και τα δύο μαζί), πριν τη κατεργασία τους υπόκεινται σε τεχνητή γήρανση ώστε οι εσωτερικές τάσεις να εξαλειφθούν και σε συγκεκριμένη κατασκευαστική διαδικασία ώστε να μή δημιουργηθούν πάλι.

Αυτά τα λίγα από εμένα... :s_howdy