Граф
Первое приближение

В первом приближении конструкция станка готова.

Конструкция балки портала

Изначально балка портала конструировалась как сборка из 5 деталей.

Чем больше я на нее смотрю, тем больше хочется выдрать ее из одного куска. По длине балка соизмерима с фрезерованными досками настила, толщина ее небольшая, конфигурация - без затей. Т.е. выдрать из куска получится дешевле, даже если заготовка будет пруток диаметром 90 мм (как у подшипниковых опор стола).

Ременный привод винта Y

Прикрепив к балке кронштейн для двигателя, можно без особых проблем устроить ременный привод оси Y.

Уточняем габариты портала

Ставим готовую в первом приближении каретку Z на портал и смотрим, что получилось.

Каретка Z

Каретка Z получается что-то в этом роде.

Пока полный ход по Z получается 85 мм. Для моих целей это более чем достаточно.

Компонуем портал

Времени для занятий своим станочком не так много, как хотелось бы. Работы много… 😦
Тем не менее, продолжаем потихоньку.

Балка + Z сбоку

Подвигаем Z туда-сюда таким образом, чтобы от оси шпинделя до края фланца двигателя Y (размеры 60х60) было 130 мм. Тогда ось шпинделя будет на уровне передней грани стенки портала, как и было задумано.

Основание Z получилось 22х290 мм.

Вроде, ничего получается. Теперь можно приступить к конструированию балки портала подробно.

Балка вид сбоку

Продолжаем.

Прикидываем балку (вид сбоку).

Сама балка может быть сборная, цельнофрезерованная, сварная или литая. Прикинем сборный вариант из фрезерованных деталей. Для конструирования (но не для изготовления и не по цене) это самый простой вариант. С него и начнем.

Общий габарит балки получается 130 мм. Сама балка будет состоять из двух деталей 35х15 и стальной стенки толщиной 3 мм. Площадки, соединяющие каретки, могут быть 10х39 или 10х40 мм. Зеленая - это пластина к которой будут крепиться каретки от Z. Балка получается габаритом 35х68. 68 - размер не круглый, но зато общий габарит 130 мм - круглый.

Теперь надо пририсовать к этой балке Z.

Каретка Z. Прикидка.

Для Y и Z я хочу применить ШВП 12 мм и рельсы 15 мм с короткими каретками SBS 15 SV.
Почему короткие каретки? По двум причинам: потому что они компактные, и потому, что 4 укороченных каретки по определению лучше двух удлиненных. Укороченная каретка держит в динамике 457 кгс. Это больше чем достаточно.

Компоновку лучше начать с каретки Z. Размещаем покупные элементы наиболее компактным образом, а потом вокруг них будем наворачивать остальные детали конструкции.

Рельсы, винт, подшипниковый узел и мотор хочу разместить на подвижной части (каретка Z). Линейные подшипники и гайка ходового винта будут крепиться к каретке Y (той, что ездит по порталу). Такая компоновка минимальна по толщине. Это важно, т.к. стенка портала узкая всего 130 мм, а ось шпинделя не должна вылезать за границы портала. Да и вообще, чем тоньше каретка Z, тем меньше паразитные моменты при фрезеровании, т.е. тем лучше.

Уточним габариты

Во время перекомпоновки произошли некоторые изменения в размерах деталей.
Перед тем как приступить к компоновке портала, полезно сделать небольшой габаритный чертеж, чтобы был перед глазами.

Компоновка стола. Вторая итерация

Перекомпоновка стола с новым настилом.
Крайние доски настила теперь на 20 мм уже средних . Т.е. настил приблизился по размеру к рабочему полю. Соответственно широкая законцовка стала еще шире на 40 мм. Жалко не использовать этот объем, поэтому законцовку сделал в виде лотка из стали 4 мм.

При компоновке соблюдаем реальный порядок сборки (как он мне сейчас видится), сверлим в деталях необходимые отверстия, ставим крепеж, смотрим все ли нужные места доступны и т.д. и т.п. Т.е. Практически проводим контрольную сборку изделия.
Работа кропотливая, особенно согласование крепежных отв. и требует внимательности.
Порядок сборки такой:

Продолжаем мучить настил

Если накладки досок настила - есть жертвенный слой, надо позаботиться о том, чтобы накладки были легко доступны, т.е. чтобы их не надо было специально обрабатывать перед установкой. Сейчас у меня паз настила 6 мм с шагом 40 мм. При этом накладка получается шириной 34 мм. Не подходит! Идея такая. Накладку нужно делать из алюминиевой полосы - отрезаем по длине, сверлим дырки по шаблону и все. Смотрим сортамент алюминиевых полос. Есть полоса 40х5 и 50х5. Если взять паз 10 с шагом 60, то полоса 50х5 подходит, и на доску шириной 120 все это хорошо ложится.

Из плюсов - меньше пазов в доске, удобно иметь дело с круглыми размерами настила - полоса 50, паз 10. Пока на этом остановимся.

Возвращаемся к настилу столешницы

Профиль KANYA С08-3 я нашел только в “Сервотехнике” по цене 72 евро за метр без НДС. Значит, одна доска настила будет стоить 36 евр. НДС как известно 18%. Итого 38,5 евр, или по нынешнему курсу 1570 руб. за штуку. Уже круто!! Но это не все. Профиль надо порезать, отторцевать, сделать пазы для выхода винтов крепления рельс и нарезать резьбовые отв. для крепления доски к уголкам и балкам.

Цена доски вырастает, как минимум до 1850 руб. за штуку. Их надо 7 шт. Итого: 12950 руб. за настил. Не хило! Но и не смертельно, сам же сказал - не бюджетный вариант делаю!

Рассмотрим другие варианты.
Если не брать профиль, то доску с пазами можно фрезернуть из плиты.

Опоры стола

Опоры стола гнутые и сварные. Я такие уже делал. Они хорошо себя показали. Поэтому, беру опоры со старого станка и подгоняю их под нужные размеры.

Фиксированная опора винта

Т.к. фланец ходовой гайки развернут вертикально, опору желательно сделать шириной как гайка - 40 мм. Подшипники 12х28х8. Чтобы не городить еще и кронштейн для двигателя, опору и кронштейн сделал единой деталью.

Дорабатываем

Ну, вот. Что-то типа этого должно быть.

Доски профиля уголки и балки.

Доски профиля (и, соответственно, ширина стола) у меня пока 500 мм. Размер невыгодный. Покупать надо 3,5 м профиля, размер должен быть круглый. А его еще надо порезать, поставить на станок и торцевать. Значит, 5 мм на рез + 5 мм на торцевание. Длина доски, а значит ширина стола, получается 490 мм.

Корректируем, ставим уголки и балки, которые свяжут настил.

Сдвигаем настил

Левая законцовка превращается просто в прямоугольную трубу 40х20х2 с заглушками.
Правая - сваривается из двух гнушек. Ее размер по ширине 100 мм. Таким образом настил сдвинулся на 40 мм влево.

Измеряем рабочий ход по Х

Ставим шпиндель на уровне передней грани стенки портала. Стенка узкая - 130 мм, поэтому при компоновке балки и каретки Z шпиндель может вылезти вперед. Это было бы крайне не желательно. Но пока, ставим шпиндель как задумано - на уровне передней грани стенки.

Катаем площадку туда-сюда и замеряем получившееся рабочее поле - 735 мм. Поле хорошее. В исходных данных я предполагал рабочее поле по Х 650…750 мм. У меня 735 - это хороший результат.

Площадки и поводок

Продолжаем.
Ставим на каретки площадки для установки портала. Размер площадок должен быть минимально возможный, толщиной пока 16 мм, может будет 20 мм, там посмотрим.

Поводок - сталь 5 мм. Крепим к торцу площадки так получается более компактно. Вообще компактность элементов трансмиссии это не самоцель. Чем компактнее, тем надежнее и жестче.

Столешница

Столешницу я собираюсь сделать из профиля KANYA С08-3 с пазами.
Ширина профиля - 120 мм. 8 досок профиля это 120*8 = 960 мм Похоже на то, что мне надо.
Для экономии одну доску профиля можно удалить и заменить законцовками с двух торцов стола шириной 60 мм каждая. С краю столешницы размешаем рельс с каретками и винт. Опоры стандартные, покупные. Вряд ли они останутся (свои сделать дешевле), но пока пусть будут.

Один ходовой винт во Х или все-таки два?

Очень хочется сделать два винта по Х.
Плюсы такого решения очевидны:

  1. Жесткость и точность станка с двумя винтами по Х выше, чем с одним винтом.
  2. Исключен перекос портала при фрезеровании на краях рабочего поля по Y.
  3. Базу портала по Х можно сделать меньше, а значит при тех же габаритах рабочее поле по Х будет больше.
  4. Легче сделать жесткий стол.
    При одном винте практически весь стол висит в воздухе. Опоры можно устроить только на краях стола по торцу. По другому нельзя, т.к. под столом будет ходить траверза, соединяющая стенки портала. Это значит, что для стола придется делать жесткую раму. Толщина стола вырастет раза в два. Соответственно увеличится высота стенок портала, вырастут плечи нежелательных моментов. Увеличится габарит станка по высоте. И т.д. и т.п.
    С двумя винтами, соответственно, стол проще, надежнее и дешевле.

Минус один - стоимость.
Для варианта с одним винтом этот минус является единственным плюсом, больше никаких плюсов нет, сплошные минусы. То, что так часто делают - не аргумент. Два винта по Х по определению лучше, чем один, если длина балки портала не слишком мала.

Первая прикидка

Исходя из заданных габаритных размеров, можно нарисовать первую картинку станка в плане:

Эта примитивная картинка, без масштаба нужна только для того, чтобы проставить на ней основные размеры, на которые можно будет ориентироваться в процессе конструирования.

Ширина стола 500
Длина стола 940 или чуть больше - 960…970, т.к. шаговики по Х могут частично спрятаться под стол.
Толщина стенок портала пока 18 мм, зазор между стенкой и столом - 2 мм.

Исходные данные для проектирования
  1. Станочек хочется надежный, который прослужит долго, поэтому ни о какой “бюджетности” (по крайней мере в отношении комплектующих) речь не идет. В то же время, соотношение цена/качество при выборе конструктивных решений должно стоять на первом месте, т.к. тратить придется денежки не заказчика, а свои собственные.

  2. Габариты и рабочее поле.
    Отталкиваться буду не как обычно от площади рабочего поля, а от габаритных размеров станка со всеми выступающими частями - двигателями, разъемами и пр.
    Мастерская у меня в расположена на теплом балконе, места там не так уж много. Для станка могу выделить площадь 1000х600 мм, по высоте тоже 600 мм.

По длине размер критический (ширина балкона - 1050 мм). По ширине не критично, можно сделать шире, но подход к станку будет только с одной стороны (кругом стены) и работать на широком станке будет не очень удобно. Кроме того, имея некоторый опыт работы на подобных станках с разными рабочими полями, могу сказать - ширины рабочего поля 300…350 мм для моделистских целей хватает за глаза, по крайней мере для меня.

При общей ширине станка 600 мм рабочее поле по Y может получиться 350…400 мм. Буду ориентироваться на 350 мм, а там посмотрим, что будет получаться в процессе.

Затеваю новый станок ЧПУ для своей домашней мастерской

Решил, наконец, построить себе приличный ЧПУ станок. Так получилось, что все мои станки проданы. Не задерживаются как-то. А станок все-таки нужен! И не только для демонстрации, для дела нужен. Поэтому уж этот, если дострою конечно, продавать не буду, самому нужен.

Затеять новый проект, не на заказ, а для себя лично, не просто. Нужно созреть и собраться с духом. Во-первых, это очень много времени, а во-вторых, это приличные деньги!

На сегодня, никакого задела по новому станку у меня нет, кроме некоторых мыслей, которые требуют проверки реальным конструированием. С другой стороны, ко мне приходят письма от конструкторов-любителей с просьбой дать совет по своим станкам. Как правило, я не консультирую в частном порядке. Поэтому, решил весь процесс компоновки нового станка сделать по возможности открытым. Интересующиеся, могут ознакомиться с моим подходом к разработке подобной техники. Да и мне проще ссылки давать.

Все мы учимся на примерах. Эта тема не учебник по конструированию, не алгоритм разработки настольных портальных станков, а всего лишь конкретный ПРИМЕР компоновки конкретного станка, т.е это мой подход. У вас он может быть совсем другим. Возможно, кое-кто скажет - вот такой станок мне и нужен!! А кто-то наоборот - так, как делает Граф, ни за что делать не буду!!!

This site will not work without javascript!
This site will not work if cookies are completely disabled.
Site is offline