[开源]立柱式CNC工业机
本帖最后由 jiangchun9981 于 2016-11-5 11:10 编辑机械设计新手,想弄一台自己设计的CNC,画图到80%的完成度了,SW的源文件见附件,请大家多多指点!
定位目标为高端,主要加工铝件和铁件这类金属,除了行程外和真正的工业机差别很小,完全的工业机设计思路。
整机重量在400KG左右,但单个零部件控制在100KG,可以上楼和装到小车后备箱,这点很重要,对普通用户来说。
整机架构采用单立柱式,精度高强度大,基本工业机都这个设计,缺点是行程比较小。
电机座采用一体式的,86规格,准备上高压闭环步进,高压闭环步进和伺服的价格也差不多了,但个人觉得这种低速高精度应用步进比伺服合适雕刻机。
主轴电机采用220V单相异步电机,200MM直径,3KW,1500转,提供高达60N.M的切削能力,普通电主轴的扭矩不过1N.M这样。而且这个电机不过600元!
配合的这个切削头,BT40夹具,真正的工业标准
https://gd3.alicdn.com/imgextra/i4/509718073/TB2nBx5XR_xQeBjy0FhXXbAoFXa_!!509718073.jpg
“上银”30规格的线轨,有靠山和压块设计
常见的人字形Z轴
SOLIDWORK 2015版本设计,包括所有建模过程,完成度85%这样,请大家给点建议!
{:sweat:}Z太重,会滑下去,最小加气撑撑一下啊,干嘛不上电主轴,无刷主轴,传统电机太沉了,都上线轨了,还在乎几百块的破电机。要是转速上不去,多大扭矩都没用,刀都断了{:lol:} Z轴电机要加刹车,急停和断电时要刹住,否则是灾烂。主轴用个2.5Kw或者3.7KW的伺服,会爽很多,刚攻都可以 自动供油做上去没有?这个非常非常重要,尤其XY轴,还有密封考虑进去未?接水盘?机罩? 底座和立柱用铸铁?有无做时效处理? 1105284241 发表于 2016-11-5 11:15
Z太重,会滑下去,最小加气撑撑一下啊,干嘛不上电主轴,无刷主轴,传统电机太沉了,都上线轨了, ...
电主轴2W4转的那种,扭矩非常小,适合加工木头这类精雕应用吧,对金属重加工是无能为力的。
看过日本马扎克的CNC,也基本是这样的设计思路和指标,低转速高扭矩,适合加工金属。
还有用伺服电机的选型计算软件进行过评估,这个动力电机的重量为30KG左右,切削头35KG,加电机座20KG,总共估计100KG,推荐使用的伺服扭力为2N的即可,所以电机重不是太大的问题。
线轨选择是30规格的,是参考过某型量产工业机出来的,这款机器总重量2.5吨,也用的是这个规格的线轨... amigenius 发表于 2016-11-5 11:22
Z轴电机要加刹车,急停和断电时要刹住,否则是灾烂。主轴用个2.5Kw或者3.7KW的伺服,会爽很多,刚攻都可以 ...
原来考虑过上3.7KW的伺服的,但要价接近3000,而且目前没有钻攻的需求
所以先上的这个600元的电机。
如果有需求换个Z轴电机平台问题也不大的。
铸件正在联系铸铁厂家搞,有推荐的吗 amigenius 发表于 2016-11-5 11:25
自动供油做上去没有?这个非常非常重要,尤其XY轴,还有密封考虑进去未?接水盘?机罩? ...
自动供油重要吗?
目前这个机器的定位为做我的样品和小批量,估计不会像生产线那种开机时间那么多 又要走上 “不归路”。
不过,精神上支持你。 钢板防护罩,留有孔位,但是要下一个流程再搞
机械DIY 比咱电子DIY 破费多 jiangchun9981 发表于 2016-11-5 11:27
电主轴2W4转的那种,扭矩非常小,适合加工木头这类精雕应用吧,对金属重加工是无能为力的。
看过日 ...
不完全正确,看您用什么刀,10mm一下的刀具,2W4,2.2Kw的电主轴,加工铝合金,加工能力比加工中心(低速大扭矩的)要强,小刀上高转速非常必要,现在加工中心都不断想办法提高主轴转速,例如我在用的加工中心最高的是8000转,要1.2W转的要加钱。低速大扭矩适合用大刀(尤其粗皮刀)来开出,精加工时低转速,进给必须给很低,否则表面粗糙度不过关。
Z轴用2Nm不行。原因有几个:1.克服惯性,加速度考虑没有?2.闭环步进虽然无积累误差,但接近额定扭矩时,有静态误差。这个很多人不知道,做过闭环步进的人才会知道我在说什么?3.步进在转速高时扭矩会衰减。4.步进有退磁,您天天接近额定扭矩用,用个半年,扭力会变小。工业用的东西,余量要留至少一倍才保险。 jiangchun9981 发表于 2016-11-5 11:34
自动供油重要吗?
目前这个机器的定位为做我的样品和小批量,估计不会像生产线那种开机时间那么多 ...
您想天天加油,每次关机都要吹干净切削液然后刷一遍油,可以不加。而且还要您自己亲自开机才行哦,您找人开机,绝对没这个耐心和责任心。 各个部件用螺丝连接的地方有无打销钉定位孔?无的话,装配是个牛逼活,不小心撞机,每次拆装,会生不如死。 amigenius 发表于 2016-11-5 11:45
不完全正确,看您用什么刀,10mm一下的刀具,2W4,2.2Kw的电主轴,加工铝合金,加工能力比加工中心(低速 ...
扭矩是用的台达伺服的选型软件计算出来的,100KG的垂直负载需要0.6N左右。
高压闭环伺服额定有12N的力的。
依据您的经验,软件计算出来的准确吗?
jiangchun9981 发表于 2016-11-5 11:32
原来考虑过上3.7KW的伺服的,但要价接近3000,而且目前没有钻攻的需求
所以先上的这个600元的电机。
有认识的厂家,不过都是做加工中心的底座,单都排满了。铸,热处理,时效处理,大数控龙门铣,精磨,一条龙服务。 这个机器你只估算了结构重量 底座才是机械的大头中的大头
400KG已经不能上楼了 xivisi 发表于 2016-11-5 11:42
机械DIY 比咱电子DIY 破费多
无自己的加工设备,机械DIY就是在烧钱。 vermon 发表于 2016-11-5 11:56
这个机器你只估算了结构重量 底座才是机械的大头中的大头
400KG已经不能上楼了 ...
单个部件的重量控制在100KG的,上楼肯定是要拆装了才上的嘛,回来再整机组装。 另外单体零件100KG 也非常重
铣床的设计精髓并不是结构外形,内部支撑板的设计,结构的共振点与模态 传动系统的共振点,
加工的震动与结构的关系
你这个Z轴和Y轴之间怎么连接的? 从图上看设计是有问题的,太薄弱
Y轴支撑下面应该有底座如果没有底座,会头重脚轻
Z轴的箱式结构翻模是否容易? jiangchun9981 发表于 2016-11-5 11:53
扭矩是用的台达伺服的选型软件计算出来的,100KG的垂直负载需要0.6N左右。
高压闭环伺服额定有12N的 ...
不考虑摩擦,效率100%,在螺距5mm的丝杠,0.6Nm只能产生0.6*1256=75.36Kg的推力。
当然,您用12Nm的电机,带100Kg的负载走个F5000,是没问题。 vermon 发表于 2016-11-5 12:01
另外单体零件100KG 也非常重
铣床的设计精髓并不是结构外形,内部支撑板的设计,结构的共振点与模态 ...
行家!..... vermon 发表于 2016-11-5 12:01
另外单体零件100KG 也非常重
铣床的设计精髓并不是结构外形,内部支撑板的设计,结构的共振点与模态 ...
的确,您说的全部是目前的设计难点
目前比较难做的是保证设计强度前提下减重。
家里或者办公室的场所不可能像工厂那样的环境。
厢式结构翻模目前在和厂家沟通,但看过他们有类似的样品感觉问题不大。有铸造经验的请多说说这个。 家用200kg内合适,重了很蛋疼 jiangchun9981 发表于 2016-11-5 12:10
的确,您说的全部是目前的设计难点
目前比较难做的是保证设计强度前提下减重。
全封闭结构和半封闭结构 难度完全不在一个等级 你可以分析下刚度和动态特性 差别其实并不大 本帖最后由 3DA502 于 2016-11-5 12:55 编辑
楼主,去山东滕州买一台吧,和你设计的差不多,而且很便宜,,,超级便宜,那地方遍地都是搞这个的
你设计的缺少Z轴平衡块,没有平衡块Z轴丝杆导轨直接过载报废
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另外听滕州的人说,他们的机器很多卖给江苏的做五金的,一个机器做一批零件,用过就把机器扔掉,不知道他们把机器扔哪里了{:lol:} nnnkey 发表于 2016-11-5 12:26
家用200kg内合适,重了很蛋疼
严重同意。3kg的笔记本我都懒得带。 nnnkey 发表于 2016-11-5 12:26
家用200kg内合适,重了很蛋疼
单个100kg内还是可以接受的,例如一张餐桌拿到餐厅后就会希望板厚一些,密度大一些,如果搬得时候可以拆开十非常爽的。
要知道铸铁只要10元一公斤,400kg只要4000元!铸铁的刚性是铝没办法比的。 ggddll 发表于 2016-11-5 12:51
单个100kg内还是可以接受的,例如一张餐桌拿到餐厅后就会希望板厚一些,密度大一些,如果搬得时候可以拆 ...
初步打听询价的结果是铸件的价格大概类似于20元一公斤这样,包含材料费还有模具费还有人工时效,接触面精刮铲这些。
有搞过的说说吗 我听说是8元一公斤、批量,,小量是超过10元一公斤,模具费等是不含的。前提是没有手脚费而且需要烟酒开路。 ggddll 发表于 2016-11-5 13:26
我听说是8元一公斤、批量,,小量是超过10元一公斤,模具费等是不含的。前提是没有手脚费而且需要烟酒开路 ...
你说的是光铸铁的材料费吧
我说的是铸造厂可以交货的成品的价格换算过来大概的估价。 成本不低吧,铸件开模什么的都得不少 diy机器成本太高,来点标准件的组装就厉害了 bygreencn 发表于 2016-11-5 13:47
diy机器成本太高,来点标准件的组装就厉害了
这个哪有标准件,别告诉我说用工业型材搞啊
淘宝上全是光轴的机器,没见一个用伺服或者闭环的,性能吹嘘的比马扎克DMG还NB啊,而且价格还不便宜。 表示不懂 感觉是土豪的节目{:smile:} 别玩了,这个很大投入,有钱有闲除外 楼主加油! 楼主加油,干吧!! amigenius 发表于 2016-11-5 11:26
底座和立柱用铸铁?有无做时效处理?
没有时效处理会有什么问题?
shangwangmj 发表于 2016-11-6 13:37
没有时效处理会有什么问题?
变型,就算您今天打标1个u,过两天变成10个c 用了用1.1KW水冷2.4W转主轴感觉不错,木材的话基本切豆腐差不多。 高手,支持一下。。。 个人做的机床看你那结构,想雕铁,年轻了。一个震动就让你精度全无 这个东西不是随便哪个都能做的。没有下载文件查看,不过从图片上看,立柱前后厚度不足,虽然是人字结构,内部也无筋板,整机模态估计不行,也没有看到配重,Z轴电机会要求加大,XY与Z轴的匹配控制会比较困难,导致有Z轴的插补精度不足,特别是铣圆容易过冲,至少调整比较困难。线轨的安装需要准直仪,不然没有办法搞。另外不是有了三维模型就能生产,不同的零件,各个地方的精度要求也不相同,就是装好了,各轴的几何精度调整都是一件令人头疼的事,不是专业人士,很难调整得满意或者达到国标。学徒连机床调平都可能会调几天,因为把这里调平了,可能其它的几何精度又过不了了。所以非常不建议按好者来做这个,除非有专业人士指导。 我靠 这帖子挖的 这论坛防挖坟的工作没做到位啊。 有成品出来 了没? 底座是铸铁的吗?这玩意家里玩邻居会不会投诉 szjqt 发表于 2021-6-12 22:49
这论坛防挖坟的工作没做到位啊。
(引用自48楼)
又被挖坟。
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