Всем добрый день!
Выношу на обсуждение свое видение будущего станка, который находится в стадии проектирования. На текущий момент готова только рама с установленными направляющими по Х в суппортах. Не хотелось бы наступать на грабли. Прошу совета спецов в данном вопросе, - оценить общую концепцию проекта. Размер станка: 850х620. Рама из алюминиевого профиля с толщиной стенки 4мм (стойки 80х60, поперечины 40х80). На поперечинах планирую разместить дюралевую плиту 16мм. Все остальные элементы будут выполнены из Д16т. Балка портала дюраль толщиной 32мм, стойки толщиной 36мм. Направляющие Х (SBI 20) остальные (SBI 15). Шпиндель с водяным охлаждением 2,2кВт. Общий вес конструкции думаю будет порядка 150кг. Станок нужен для фрезеровки дюраля.

Для дюраля конструкция может и пойдет (с большим натягом...), но для небольших нагрузак, для шпинделя скажем 850 ват, а использования 2.2 киловатного шпинделя подразумевают жесткие режимы работы, станочек просто развалиться. нет жесткости в станине, вот ести сделать это из стальной трубы 4мм, потом сверху двух труб на которых будит стоять направляющие прикрутить пластины из Д16 10мм, фрезернуть в них площадки под рельсы, тогда может быть.

А мне нравится. Залить трубы (после старения) полимербетоном, ибудет жесткая станина. В остальном классика.

Как раз планировал после испытаний залить по необходимости полости профилей. Но уже сейчас только одна рама в сборе с направляющими весит 30кг.

Полимер со временем от аллюминия отслаивается.. Варите стальную, заливайте обычным бетоном с добавкой, которая распирает бетон при застывании, дайте месяц отстояться и фрезеруйте посадочные, тогда будет гуд. Агдезия бетона к стали очень хорошая. Тем более профиль стальной дешевле будет. На аллюминиевой станине результат будет посредственный. Порезать порежете, но качество поверхности хорошее в результате не ждите. С аллюминием заморачиваться, если у вас нет возможности литья под давлением - пустая трата времени

хороший станок - тяжелый станок. 30 кило это не вес

От стали тоже отслоится. В алюминиевом профиле заложены стальные полосы, с помощью которых крепятся поперечные профели + крепеж. Думаю это сыграет свою роль в случае заливки. У сварных стальных конструкций, как я почитал есть тоже свои большие минусы. Тем более что рама уже собрана, потрачено время и деньги.
Подскажите пожалуйста, есть какой либо способ испытать собранную раму на жесткость? Есть индикатор (микрометр) часового типа.

Как вариант-можно утопить низ в полимербетон. Просто профиля на креплении будут таки слабенькие.

Пока не поздно, плюньте на деньги и нижние профили хотя бы замените на стальной П-образный или квадратную трубу. На крайняк поройте на сайте Локтайта, может у них есть какие-нибудь супер-пупер клеи для склейки аллюминия, чтоб стыки промазать. Кстати, рама при работе будет гудеть как пустая кастрюля. Если конструкцию менять все же не будете, то хотя бы заполните профили внутри песком.

Хотябы даже и из этих соображений- не парьтесь.
Если у Вас нет рядом доступного завода, то о станке с "соточной" точностью можно и не думать.
Чудес не бывает- хотите "взрослый станок"- делайте в условиях взрослого производства.
Вы делаете для своих нужд и того, что у Вас получится- на 99% Вам хватит.

В авиапромышленности для склейки металлов применяют клей "Аралдит", их несколько видов. Клеит очень надёжно.

Да всё правильно делает но по Y то есть самый нижний портал делай хоть из уголка 75 хоть из квадратной трубы да хоть двутавровый - ИЗ СТАЛИ!! И после того как сваришь конструкцию сними напряжение рамы в камере для полимерного покрытия подержи её там при нормальной температуре далее фрезеруй посадочные места под направляющие на таком же станке только с большим порталом чем у тебя и ещё я бы поставил зубчатую рейку вместо ШВП на Y.

Это Ваш опыт, или Вы так считаете?
Камеры для полимерных покрытий редко более 200град. греют. Обычно 180-200град.
Для выдержки стальных сварных конструкций нужно от 400град. в течении нескольких часов.
"...Наиболее часто в строительстве применяют высокий отпуск для углеродистых и легированных сталей с целью снижения сварочных напряжений и улучшения структуры. При этом обязательна небольшая скорость охлаждения после выдержки (300—400°С/ч) в интервале от температуры выдержки до 300 °С, после чего охлаждение на спокойном воздухе. Значительно реже применяют другие виды термообработки.

Нормализацию применяют главным образом для сварных соединений труб из легированной стали диаметром до 100 мм и небольшой толщины. Она заключается в нагреве при более высокой температуре, чем при высоком отпуске (для низколегированных сталей до 900—950 °С), выдерживании несколько минут и охлаждении в условиях утепления и предупреждения от сквозняков.

Термический отдых применяют для сварных соединений из низколегированной стали, имеющую склонность к образованию трещин вследствие выделения растворенного водорода, диффундирующего из шва в зону термического влияния. Нагрев производят до 250—300 °С и выдерживают несколько часов.

Аустенизацию применяют для получения в сварных соединениях из хромоиикелевых нержавеющих сталей однородной структуры аустенита, улучшения механических свойств (пластичности) и снижения сварочных остаточных напряжений на 70—80 %.

Стабилизирующий отжиг применяют для тех же сталей с целью снижения сварочных напряжений на 70—80%, обеспечения стабильной структуры и предупреждения появления коррозионных трещин. Улучшение относится к полной термической обработке и производится в стационарных термических печах. Оно снижает остаточные сварочные напряжения и полностью восстанавливает структуру и свойства металла, изменившиеся от сварки."
О сварке...

Т.е. я хочу сказать- не повторяйте чужих ошибок, если нет в доступе нормального сварочного производства с термичкой и термистами- за сварку не беритесь, намаетесь!

пенкой монтажной можно, только длинную трубку насадить, чтоб полностью заполнить. Песок правда вес дополнительный даст, а значит гашение вибраций.

А самое главное научись читать между строк на этом форуме

Железо и бетон имеют практически одинаковые коэффициенты расширения поэтому ничего не расслоится, это у алюминия - КТР в два раза больше чем у стали, лучше бы послушали Сашу и сэкономили крылатый металл авиаторам.
Второе - основание нужно было трубы ставить вплотную, одну к другой и переклеивать.
Естестевенно хорошо если забьете все профили песком.
А вообщет, стальные трубы аналогичного сечения как минимум в 4 раза прочнее.
Стальные же трубы заполненные бетоном - вообще пуленепробиваемая конструкция

Из геометрии, посмотрите как сделано у Графа и переделайте ось У.
http://forum.rcdesign.ru/f111/thread226167.html
также советовал бы переделать ось Z - с текущей конструкцией кака получится.

Решил положить плиту д16т 20мм в качестве стола. Полагаю, это достаточно упрочит раму. Фактически все нижние профили будут притянуты к плите. Подкорректировал форму стоек портала. Со стальной рамой не хочется связываться. Термическая обработка не доступна мне. Ходил как-то на рынок, посмотреть стальные профиля - одно г... на глаз видно кривизну, да и толщина стенок около 2мм ..... в общем не впечатлило.
Заказал сегодня рельсы с каретками для осей Y и Z с преднатягом. В наличии не было, придется ждать двенадцать недель :(
Еще один вопрос, по поводу портала, точнее балки на которой устанавливаются рельсы Y. Эту балку я хочу выполнить из д16т. Длина 523мм, высота 150мм, толщина 32мм. Как считаете, вибрации выдержит, не будет гудеть по сравнению со стальной трубой (профилем)?
Какой мощности шпиндель посоветуете? 800, 1500 или 2200 Ватт, чтобы с запасом был, но не с большим перебором.

Спасибо.

Евгений, давайте разбираться по порядку..
1. Где вы возьмете плиту дюрали таких габаритов с параллельными плоскостями. И где гарантия, что ее через полгода не покрутит? На своем опыте убеждался, как небольшую плиту 150х220х30 с фрезерованными пазами, выведенную на координатном станке крутило по диагонали с перепадом 0,3-0,5мм. Чтобы этого не произошло плиту нужно тащить в термичку для нормализации.
2. Раз уж класть плиту, то почему бы боковые профили тоже не установить на эту плиту?
3.
Металл лучше на металлобазе искать и выбирать. Фирм, торгующих металлом как собак нерезанных. На рынках один хлам.
4. Как вы планируете крепить боковые стойки портала? Исходя из картинок это будет непросто, особенно если потребуется регулировка. Вдобавок, вы убрали лишний металл по всей видимости из дизайнерских соображений в местах крепления кареток и ШВП. Зря. Чем больше площадь соприкосновения сопрягаемых деталей, тем выше жесткость.
5. Вот прилагаю картинку из серии буржуйских исследований о гашении вибраций. Думаю все ясно без комментов.
6. По шпинделю - если финансы позволяют, берите 2,2кВт. Наиболее важный плюс - цанги под ER20, любой инструмент до 13мм зажать можно. К примеру в шпиделе 1,5кВт цанга ER11 - максимум 7мм можно зажать. Но это обычно китаесы так делают, хотя есть исключения.
7. Прикиньте, может есть смысл развернуть рельсы на Z на 180гр? Ну чтобы к подвижной части крепились именно рельсы. Платформа оси жестче будет стоять и еще плюсы с длинной хода, если пошаманить..

Александр, согласен, идеальную плиту не найду. В крайнем случае использовать дополнительно прикрученную жертвенную поверхность из того же дюраля, только уже меньшего размера. Плиту собираюсь купить в Алросе. Может быть вашу плиту 150х220х30 крутило как раз из-за фрезеровки на ней пазов?
Да, действительно боковые профили поставлю на плиту, тем более что переделывать ничего не придется в таком случае (плита еще не куплена).
Крепиться боковые стойки будут с обратной стороны опор кареток. Предварительно перед настройкой, затяжку болтов сделаю слабой, чтобы можно было подкорректировать положение боковой стойки постукиванием через деревянный брусок. Все измерения соответственно с помощью индикаторов. Далее портал вместе с опорами снимается с кареток, и уже затем, окончательно затягиваются болты крепления стоек.
Лишний металл с опор убрал не только из-за дизайнерских соображений, но и для удобства доступа к масленкам (на картинке не отображены), если вы имеете ввиду стороны торцов кареток.
Насколько шумный шпиндель 2,2 квт на холостом ходу?
Рельсы Z разверну. Спасибо.

практически такой же как и 1.5 и 0.8 квт. если с жидкостным охлаждением - вообще не отличите.

Понял, спасибо.
Сделал макет для визуального представления. Расстояние от плиты (пока отсутствует) до нижней кромки балки 200мм. Не многовато будет?

жаль раньше проглядел.
Вы сделали в конструкции очень много деталей,которые в купе дадут потерю точности и жесткости.
Я б переделал многое,но поставь вы рельс сбоку,продли портал ниже ,прямо на него поставив каретку и гайку-и детали уйдут и жесткость увеличится и грязь уменьшится.

От бокового расположения кареток по Х ушел специально, чтобы уменьшить высоту боковых стоек. В моем случае, как мне думается жесткость наоборот выше нежели при расположении кареток сбоку. Тем более что боковина профиля имеет большую ширину по сравнению с верхней стороной. По крайней мере, при моделировании в Inventor прогиб получается больше при боковом расположении.
Подскажите оптимальную высоту пролета между нижней кромки балки и столом, исходя из общего размера.

Результаты расчётов МКЭ не следует рассматривать как истину. Их надо ещё уметь интерпертировать(правильно толковать).
Прочность набрать- не вопрос, но при обработке металлов важна не столько прочность, сколько жёсткость, т.е. способность устройства сохранять первоначальную форму при нагрузках. В данном случае- от фрезы. Тут может оказаться, что, хоть устройство и прочное, но нежёсткое(у самолётов крылья очень прочные, но в полёте "машут" будь здоров!). И при резании металла силы от фрезы передаются через шпиндель на суппорт Z, далее на портал, стойки. А т.к. нагрузки от фрезы следуют в виде импульсов(по импульсу на режущую кромку), то станок мелко трясёт в такт движению фрезы. В результате получаем в худшем случае- поломку фрезы, в лучшем- неровную обработку(нечистая поверхность, несоблюдение размеров.) Фрезеровщики говорят- "...станок дробит".
В качестве наглядного примера- попробуйте взять в руки фрезер типа "Кресс" и в деревяшке профрезеровать ровную прямую линию. Держа фрезер только руками. Результат же понятен?

Ну, это понятно из ТЗ. Если в ТЗ есть "обработка детали до 150мм. высотой", то нижняя кромка балки, соответственно, должна быть не ниже 150мм. от поверхности стола.
И шпиндель с зажатой фрезой в поднятом положении также минимум 150мм.

После длительной паузы вернулся к проекту. Долго ждал рельсы с каретками, заказывал в Сервотехнике. Заказ получил через 5 месяцев! Сейчас думаю заказать четыре шаговых двигателя (на оси Х два) в Purelogic (ШД PL57H110-4.0-4) но мучают сомнения, потянут ли такие при обработке цвет.металлов? Привод ШВП 16 с шагом 5мм.

http://purelogic.ru/Netshop/shg/shd2/

В последний момент решил изменить конструкцию оси Z. Ранее предполагал сделать выборку в середине плиты оси Z по всей длине, в том месте, где перемещается гайка, но есть опасение что материал (Д16т) поведет при фрезеровке (углубление около 18мм). Сейчас есть мысль сделать подъем рельс с помощью накладок, которые будут притянуты болтами к ровному основанию плиты Z (основание 20мм + накладки 18мм) Какой из вариантов мне лучше выбрать?
Спасибо.

Закуплен материал в виде трех плит Д16Т 430х190х25 для изготовления оси Z. Есть желание предварительно перед фрезеровкой, сделать термообработку (искусcтвенное старение 180-190 гр. в печи на 10-12 часов). Имеет смысл данная процедура для снятия возможных напряжений в заготовках применительно к вышеописанной конструкции оси Z ?

Нормализация заготовок проведена, выдержка 12 часов.