volohov
- Регистрация
- 12.10.2021
- Сообщения
- 67
- Реакции
- 199
- Баллы
- 58
Немного о жесткости станка… Все мы знаем, что это больная тема для 3018. Во всяком случае, ощущение хлипкости есть… И всякая гонка вооружений требует увеличения жесткости станка, иначе будет грустно. Что, собственно, и останавливает от поспешных модернизации китового набора. Имеется ввиду, конечно, фрезерная его ипостась, а не лазерная, нагрузок на лазер нет, там вопрос жесткости не стоить совсем.
Первая мысль насчет гонки вооружений (и я до сих пор считаю ее здравой) не мучать дохлый 3018, а поставить шаговые движки на «Корвет 413». Собственно, механика там вся готова, уверенный шпиндель уже есть, а крепеж шагового двигателя вместо (вместе с) штурвальчиком подачи не слишком сложная задача. (Гораздо интереснее – кто будет управлять более мощными шпинделем и шаговыми двигателями – вряд ли плата 3018 их потянет, значит или другая «голова» или через какие-то усилители на каждый канал.)
Но хочется же еще и простора… А рабочая площадка у «Корвета» не сильно больше, чем у 3018. Хотя и жестче намного. Итак? Что у нас с простором?
Сразу предупреждаю, что весь расчет крайне упрощенный и с точностью до двух лаптей, считать все это по-честному и точно нет никакого желания, это к тем, у кого есть на компе метод конечных элементов или что-то подобное.
Что мы имеем в исходном состоянии станка? Направляющие SCV10 или SCV12. На подаче влево-вправо (ось Х) считаем, что их две параллельно с расстоянием 62 мм между ними для SCV10 и с расстоянием 60 мм для SCV12. А для подачи вперед-назад (ось Y) считаем их поодиночке, там они работают практически независимо. (Еще раз напоминаю, что это грубое допущение.)
Вот, собственно, моменты инерции для одиночных осей Ф10 и Ф12, соответственно.
А вот для двух направляющих оси X. Тут я немного схалтурил – поскольку пользовался онлайн калькулятором, то оси я между собой соединил, так как калькулятор иначе не умеет перемычкой высотой 62 и 60 мм и толщиной 0,01 мм. То есть, практически фольгой, влиянием которой можно пренебречь.
Дальше принимаем наши направляющие как балку, защемленную с двух сторон (да, статически неопределимая, но поворот краев направляющих скорее запрещен, чем разрешен, так что это все-таки защемление, а не шарнир.)
Задача эта человечество давно решена, так что воспользуемся готовым решением. Понятно, что худший вариант – это когда нагрузка приложена строго посередине балки, что из справочника и видно. И давайте считать, что у нас к балке приложена условная нагрузка 1 Н. А модуль упругости для материала направляющих ст. GCr15 (аналог ШХ15) возьмем из того же справочника E=211000 Мпа, длины осей X и Y в китовом наборе 0,36 и 0,29 метра соответственно.
Таким образом, прогиб нашей конструкции по оси X составит 0,0000056 мм для SCV10 и 0,0000038 мм для SCV10 на 1 Н нагрузки.
Для оси Y все печальнее, особенно, если она удлиненная (0,45 м). По той же формуле для удлиненной оси и SCV10 получаем прогиб 0,0045 мм на 1 Н. Тоже, в общем-то не много, но это на жалкий 1 Ньютон, кроме того, у нас ось X скорее скручивается, чем выламывается вверх, а плечо зависит от конструкции модуля оси Z. Но у нас задача не посчитать абсолютный прогиб, а сравнить увеличение жесткости при изменении конструкции. Хотя на выпуклый глаз, не так уж плохо в китовом наборе с жесткостью, как оказалось. На фоне фрезы Ф1-Ф3 очень даже годная жесткость...
Теперь начинаем «гонку вооружений». Берем и нагло лепим раму метр на метр. Из швеллера, например, 8-го. Что само по себе надежно и здорово. Можно не борзеть и взять швеллер 6,5. Для швеллера 6,5 и SCV12:
Для швеллера 8 и SCV12 (хотя это уже излишества, лучше SCV взять больше, если уж неймется - соединение каретка-направляющая уже более уязвимо, чем швеллер):
Итак, для швеллера 65 по оси Y имеем прогиб 0,000029 мм на 1 Н и по оси X – 0,000022 мм на 1 Н.
Наша конструкция жестче исходного кита примерно в 150 раз. А рама 1,5х1,5 метра на швеллере 65 будет жестче исходника примерно раз в 40.
Неужто не захотелось 1,5х1,5, ну пусть из 80-го швеллера? Куда лист фанеры 1,5х1,5 залезает...
Таким образом, предлагается из швеллера 6,5 сварить раму, например метр на метр (или больше) и две перемычки на расстоянии примерно 25-30 см от осевой линии на которые установить направляющие SCV12, а к ней П-образную раму из того же швеллера на которой те же направляющие установить на полки швеллера верхнюю снаружи, нижнюю внутри. Нижнюю полку для этого желательно профрезеровать. Можно расположить SCV12 на внешние стороны полок одну «вниз головой», другую вверх, конструкция от этого станет только жестче и проблема с фрезеровкой снимается. Вот сейчас мне этот вариант даже больше понравился. Сечения швеллера с направляющими слева для оси Y, справа для оси X. Жесткость получившейся рамы на порядок выше жесткости китового комплекта.
Первая мысль насчет гонки вооружений (и я до сих пор считаю ее здравой) не мучать дохлый 3018, а поставить шаговые движки на «Корвет 413». Собственно, механика там вся готова, уверенный шпиндель уже есть, а крепеж шагового двигателя вместо (вместе с) штурвальчиком подачи не слишком сложная задача. (Гораздо интереснее – кто будет управлять более мощными шпинделем и шаговыми двигателями – вряд ли плата 3018 их потянет, значит или другая «голова» или через какие-то усилители на каждый канал.)
Но хочется же еще и простора… А рабочая площадка у «Корвета» не сильно больше, чем у 3018. Хотя и жестче намного. Итак? Что у нас с простором?
Сразу предупреждаю, что весь расчет крайне упрощенный и с точностью до двух лаптей, считать все это по-честному и точно нет никакого желания, это к тем, у кого есть на компе метод конечных элементов или что-то подобное.
Что мы имеем в исходном состоянии станка? Направляющие SCV10 или SCV12. На подаче влево-вправо (ось Х) считаем, что их две параллельно с расстоянием 62 мм между ними для SCV10 и с расстоянием 60 мм для SCV12. А для подачи вперед-назад (ось Y) считаем их поодиночке, там они работают практически независимо. (Еще раз напоминаю, что это грубое допущение.)
Вот, собственно, моменты инерции для одиночных осей Ф10 и Ф12, соответственно.
А вот для двух направляющих оси X. Тут я немного схалтурил – поскольку пользовался онлайн калькулятором, то оси я между собой соединил, так как калькулятор иначе не умеет перемычкой высотой 62 и 60 мм и толщиной 0,01 мм. То есть, практически фольгой, влиянием которой можно пренебречь.
Дальше принимаем наши направляющие как балку, защемленную с двух сторон (да, статически неопределимая, но поворот краев направляющих скорее запрещен, чем разрешен, так что это все-таки защемление, а не шарнир.)
Задача эта человечество давно решена, так что воспользуемся готовым решением. Понятно, что худший вариант – это когда нагрузка приложена строго посередине балки, что из справочника и видно. И давайте считать, что у нас к балке приложена условная нагрузка 1 Н. А модуль упругости для материала направляющих ст. GCr15 (аналог ШХ15) возьмем из того же справочника E=211000 Мпа, длины осей X и Y в китовом наборе 0,36 и 0,29 метра соответственно.
Таким образом, прогиб нашей конструкции по оси X составит 0,0000056 мм для SCV10 и 0,0000038 мм для SCV10 на 1 Н нагрузки.
Для оси Y все печальнее, особенно, если она удлиненная (0,45 м). По той же формуле для удлиненной оси и SCV10 получаем прогиб 0,0045 мм на 1 Н. Тоже, в общем-то не много, но это на жалкий 1 Ньютон, кроме того, у нас ось X скорее скручивается, чем выламывается вверх, а плечо зависит от конструкции модуля оси Z. Но у нас задача не посчитать абсолютный прогиб, а сравнить увеличение жесткости при изменении конструкции. Хотя на выпуклый глаз, не так уж плохо в китовом наборе с жесткостью, как оказалось. На фоне фрезы Ф1-Ф3 очень даже годная жесткость...
Теперь начинаем «гонку вооружений». Берем и нагло лепим раму метр на метр. Из швеллера, например, 8-го. Что само по себе надежно и здорово. Можно не борзеть и взять швеллер 6,5. Для швеллера 6,5 и SCV12:
Для швеллера 8 и SCV12 (хотя это уже излишества, лучше SCV взять больше, если уж неймется - соединение каретка-направляющая уже более уязвимо, чем швеллер):
Итак, для швеллера 65 по оси Y имеем прогиб 0,000029 мм на 1 Н и по оси X – 0,000022 мм на 1 Н.
Наша конструкция жестче исходного кита примерно в 150 раз. А рама 1,5х1,5 метра на швеллере 65 будет жестче исходника примерно раз в 40.
Неужто не захотелось 1,5х1,5, ну пусть из 80-го швеллера? Куда лист фанеры 1,5х1,5 залезает...
Таким образом, предлагается из швеллера 6,5 сварить раму, например метр на метр (или больше) и две перемычки на расстоянии примерно 25-30 см от осевой линии на которые установить направляющие SCV12, а к ней П-образную раму из того же швеллера на которой те же направляющие установить на полки швеллера верхнюю снаружи, нижнюю внутри. Нижнюю полку для этого желательно профрезеровать. Можно расположить SCV12 на внешние стороны полок одну «вниз головой», другую вверх, конструкция от этого станет только жестче и проблема с фрезеровкой снимается. Вот сейчас мне этот вариант даже больше понравился. Сечения швеллера с направляющими слева для оси Y, справа для оси X. Жесткость получившейся рамы на порядок выше жесткости китового комплекта.
