Добрый день, друзья. Так сложилось, что появилась необходимость спроектировать и впоследствии воплотить в жизнь ЧПУ фрезер. Опыта подобных дел у меня не имеется, так что уже не первый месяц анализирую информацию на различных форумах, справочниках, методичках и т.п. Предоставлю черновой вариант портальника, имеется куча вопросов, на которые хотелось бы получить ответы.

Цель работы: получить работающий станок с точностью 0.5-1 мм для рекламных нужд (раскройка дерева, пластика и т.п.).
Используемые комплектующие:
Ось X:
Профильные рельсы 30 Hiwin, 4 каретки
Зубчатые рейки(1920мм)
Двигатель предположительно с крутящим моментом 46 или 87 кг*см.
Ось Y:
Профильные рельсы Hiwin 20, 2 каретки
Зубчатая рейка(1440мм)
Аналогичный выбор между двигателями
Ось Z:
ШВП(240мм)
Рельсы 20, 2 каретки
Двигатель с крутящим моментом 46 кг*см.

Пока рассматривается лишь механика станка с небольшой оглядкой на электрику.

Возникающие вопросы:
1) Необходима ли перемычка позади портала, соединяющая два швеллера?
2)Ширина портала-460 мм. Есть ли смысл уменьшить?
3)Оптимальная толщина используемых пластин.

конструкция, мягко говоря, не нравится.
Цель для станка тоже обескураживает.
Раскрой - обычно материалы не толще 20мм, зачем тогда такой огромный пролет? Лучше пониже сделать, я считаю. Такой большой ход по Z тоже не нужен, 100мм и больше нет смысла. И то сужу по себе, обрабатываю детали с толщиной 30мм и больше..
Рейки не ваш выбор, с ними много заморочек. Возьмите лучше ШВП, на крайняк - широкий ремень с мелким шагом, натянуть вдоль портала. Как понимаю, рейки выбраны из за скорости? Можно взять ШВП с бОльшим шагом, например 10мм.
Двигатель избыточен по мощности. через ШВП пойдет FL57STH56, в случае с ремнем можно взять FL57STH76, и если взять НОРМАЛЬНЫЙ контроллер, даже их будет хватать с избытком.
Прямоугольные трубы портала лучше развернуть на 90 градусов, широкой частью параллельно столу Так минимизируется усилие на кручение, основная в портале. После сварки плоскости под направляющие необходимо обработать фрезеровкой, иначе это фигня полная получится..
Портал вынести на боковых стойках не вперед, а назад, как это сделано во многих станках..
По каретке портала ничего не могу сказать.. это грусть, лучше возьмите вообще другую конструкцию, не ориентируйтесь на гнутый металл вообще.. Направляющие каретки лучше поставить не сверху-снизу, а на лицевой стороне, а там уже выстраивать нормальную каретку. И так будет проще фрезеровать за одну установку посадочные места под направляющие.

Это для начала, дальше планируется покупка шпинделя помощнее и обработка материалов большей толщины.


Рейки уже куплены. А какого рода заморочки могут возникнуть?



Можете пояснить этот момент? То есть чтобы шпиндель оказался по другую сторону портальной балки?



Но если я разверну балку на 90 градусов, то посадочные места будет удобнее фрезеровать как раз когда направляющие расположены по такой схеме, то есть параллельно столу. И почему Вы считаете, что направляющие лучше развернуть?

#Портал вынести на боковых стойках не вперед, а назад, как это сделано во многих станках..#

Имеется ввиду что если смотреть на ваш станок с картинки вид сбоку, то ось Z надо развернуть на 180 градусов, смысл в том, что фреза должна оказывать давление в центре базы Х, т.е по центру между каретками по Х, а у вас получается ось давления вынесена далеко за пределы базы и там получается огромное плечо.

Компоненты выбраны неправильно, вам вообще не было смысла ставить 30 HIWIN, даже на 20 станки по стали работают, а этот тип направляющих все равно не является несущим, это не каленые валы. На ось У и Z надо ставить по 4 каретки, а не по 2, у вас же не лазер, тут другие нагрузки, на 2 будет клинить, особенно учитывая что каретка Z сделана из тонкостенного го...а и высоту разноски кареток. Более мощный шпиндель позволяет грызть большей фрезой.

То ТС.
Сходите на выставку ЧПУ оборудования посмотрите как и из чего сделаны станки, чем и как приводятся, всё уже давно придумано...

рейки куплены - очень жаль. С рейками заморочки вот какие:
Требуется редуктор. Без него момент инерции слишком велик, будет негативно влиять на шаги двигателя.
Высокий люфт - с ним надо обязательно бороться. Делают по две рейки, стягивая, но это на мой взгляд слишком, лучше уж взять ремень.. люфт негативно влияет на резку.
Неоправданное использование мощности двигателей. Тот же ШВП 1610 даст вам весьма приличные скорости, до 6ти метров в минуту легко. А больше не нужно.
На другие вопросы вроде ответили :-)

При 2м по Х 16 ШВП не подходит, тут надо либо ставить не менее 25 ШВП, и стоит задуматься о вращающейся гайке, но это реально сложный механизм и мало кем еще и и изготовленный из самодельщиков. Рейка тоже бывает точной, если она высокоточная, еще важен тип рейки - прямозубая или косозубая. А так рейка дейсвительно не так проста как думается изначально:(, с ее приводом тоже придется повозится.

То есть вариант на двигатель напрямую нацепить шестерню и, минуя ремни, ездить по рейке- не прогорит? Я видел некоторые так и делают.
Необходимая точность не так высока- десятки.

Да и колебаний от них не так много.

То что многие так и делают - еще не значит что делают правильно.. Я очень много станков видел, которые мягко говоря.. Просто их владельцы звезд с неба не хватают, наверно :-)
Пойдет или нет- зависит от диаметра шестерни, если чуть толще чем вал двигателя - тогда еще может что-то получится. Момент инерции тогда будет относительно низкий.
Дело не в точности, а в люфтах. Рейка прокатила бы в случае направляющих скольжения, но на направляющих качения слишком мало трения - силы резания будут болтать каретку-портал туда сюда. Да и много сил не выжмешь из рейки, могут быть срывы при тяжелой обработке.
Бывают конечно и точные рейки.. Но грязь, пыль и стружка забивается под них - в итоге заедания, ничего хорошего. Чем плотнее шестерня подогнана к рейке, тем больше она чувствительна к стружке.
ШВП 16 наверно действительно маловато, будет прогиб, но относительное удлинение будет небольшим даже на 2х метрах, можно в принципе им пренебречь.. Особенно если точность не нужна :-) Еще можно заделать с двух концов под упорные подшипники, и натянуть винт, так делается но тоже не очень правильный путь..

На Z если я поставлю 2 каретки, то хода практически не будет, а рельсы уже нарезаны, к сожалению, - 240мм. Длина каждой каретки-90 мм, то есть запас всего 50 мм.
Меняю гнутый металл на пластины 12 мм, при таком раскладе все равно будет клинить?

Решил отрезать по 50-100 мм от рельс по Y, доставить к Z. Соответственно докупить каретки.

Так и есть


рейки и только рейки..
Никаких ШВП, а тем паче зубчатых ремней..



Да.. Так и есть.. Через ременной редуктор хватит за глаза обычного мелкого движка 1 нм

С такой точностью ты можешь запросто сделать станину и портал из дерева..
О чем ты тут споришь?