MINI FREZARKA do metalu

[rosik]

WITAM

Kolejny projekt z mechaniki, który zamierzam zrealizować. Chodzi mi po głowie już ładnych kilka lat. Ale do rzeczy. Przez lata zgromadziłem sporo różnych podzespołów które mogę wykorzystać do budowy takiej maszynki. Z początku wszystkie posuwy myślałem zrealizować na prowadnicach liniowych (posiadam używane  ,,REXROTH,,), ale ostatecznie tylko oś ,,Z,, ma pracować na w/w prowadnicach a osie ,,X,, i ,,Y,, ma zastąpić stół krzyżowy:

 

 

 

Wiadomo stolik ten jakością ,,d**y,, nie urywa, ale myślę że po niewielkich modyfikacjach będzie spełniał swoje zadanie. Chociaż w przyszłości wykonam może drugi stół ale na prowadnicach liniowych i z większymi zakresami posuwów.

 

Posiadam też taki oto wałek wrzeciona ze stożkiem ,,Morse'a 3,, do jakiejś chińskiej mini frezarki. Wymiary wałka podaję na załączonym rysunku (sorki że rysowany na szybko ręcznie).

 

 

 

 

 

Znalazłem jeszcze u siebie oprawkę na tulejki ER32 oraz sporo różnych frezów do metalu. Byłoby żal tego nie wykorzystać.

 

ku

 

A oto taki szybki rysunek do łożysk skośnych (kolor żółty). Na rysunku kasowanie luzu poprzez koło pasowe i niewielki pierścień nakrętką z lewym gwintem M27x1,5

 

 

    No i teraz przechodzimy do sedna. Otóż wykonanie wrzeciona na wyżej pokazanym gotowym wałku. Chodzi mi o to jaki najlepiej typ łożysk zastosować - stożkowe czy może jednak skośne i jak w ich przypadku najlepiej rozwiązać kasowanie luzów. W przypadku stożkowych myślałem o jednym z przodu wałka i jednym z tyłu. W przypadku skośnych - dwie szt. z przodu wałka i jedno z tyłu. Czy może lepiej dwórzędowe z przodu i jednorzędowe z tyłu? Kolejne pytanie to z jakimi kątami pracy w takim urządzeniu byłyby łożyska skośne najlepsze. Jak je rozwiązać w obudowie wrzeciona odnośnie naprężeń i kasowania luzów. Wiadomo też - tak jak u może większości wolałbym nie generować niepotrzebnych kosztów. Liczę się z tym, że nie uzyskam na niej takich efektów jak na maszynie fabrycznej, ale myślę że warto spróbować. Wiem, że są obecni na tym forum Koledzy którzy posiadają niesamowitą wiedzę w temacie mechaniki i może zechcą się nią co nieco podzielić? Kiedyś popularne było takie powiedzenie ,,POMOŻECIE,,😉? Z góry dziękuję i pozdrawiam. Grzegorz

 

 

 

[RomanJ4]

Większość małych frezarek (typuZX7045 i podobnych) ma po dwa łożyska skośne(popatrz w DTR-kach), w których luz kasowany jest jedna nakrętką, np moja ZX32G1 (gniazdo Mk3) ma taki układ (łożysko 150 i 136 wrzeciona 149)

po wyregulowaniu luzu łożysk bicie wrzeciona mierzone na pow. walcowej chwytu umieszczonego w gnieździe wynosi poniżej 0,01mm.. 

 

Ale trzeba regulować z "czuciem" by zbyt mocne dociśnięcie nie grzało nadmiernie łożysk, co może grozić wytopieniem smaru.. 

I to zupełnie wystarcza.

Z łożyskami skośnymi w tandemie na przedzie jest więcej zachodu, bo trzeba ustawić napięcie wstępne, są bardziej delikatne jeśli chodzi o obciążenia(pow. styku kulki a rolki), muszą być dobrze smarowane.

Radziłbym do amatorskiej konstrukcji jednak prostsze rozwiązanie na łożyska stożkowe. Takie stosowane jest nawet w niektórych obrabiarkach przemysłowych (zwłaszcza starszych typów, np tokarkach http://catalog.jinharsh.co.in/index.php?title=File:Typical_Lathe_Spindle_Assembly_Gamet_Bearings.png), frezarkach http://www.unimillingmachine.com/news/milling-machine-spindle.html 

ale i nowsze konstrukcje sa o nie oparte

 

Ale oczywiście zrobisz jak uważasz, bo oba rozwiązania są dobre.

Oś Z będzie realizowana przez wysuwanie z zaciśniętego na kolumnie korpusu głowicy (łożyskowanej) tulei wrzeciona, czy przez ruch góra-dół po kolumnie samej głowicy z nieruchomym wrzecionem?

[rosik]

Dzięki za podpowiedzi. W takim razie raczej zdecyduję się na łożyska stożkowe. Z łożyskami skośnymi jak na razie nie miałem żadnego doświadczenia. Co do osi Z to posiadam też moduły posuwów na prowadnicach liniowych z demontażu stolarskiej maszyny CNC. Myślę częściowo wykorzystać taki moduł do osi Z. Ruch góra - dół głowicy byłby realizowany na wózkach liniowych. Ewentualnie do tego dołożony drugi zespół z krótkimi prowadnicach liniowymi i listwą zębatą lub z krótką śrubą kulową aby głowica działała też jak wiertarka - tyle, że w takim układzie obawiam się trochę o sztywność głowicy. No ale zobaczymy co z tego wyjdzie. 

[RomanJ4]

A to będzie maszyna CNC czy manualna?

[rosik]

Będzie manualna. 

[rosik]

Taka jest mniej więcej koncepcja.

Kolumna spawana z ceownika 120 przykręcona do stalowej płyty podstawy gr 20mm z dospawanymi po bokach kolumny wzmocnieniami z blachy stalowej gr 10mm. Podstawa z ceowników 100. Do kolumny od czoła Spawana stalowa płyta gr 15mm a do niej przykręcona stalowa płyta z prowadnicami liniowymi i wózkami. Całkowita wysokość od dołu podstawy - to, co na rysunku 840mm. Długość podstawy - 900mm. Zakładany obszar obróbki zaznaczony różowym kolorem - oś X docelowo ok 500mm. Na razie na tym stole pokazanym na zdjęciach (po modyfikacji) - X ok 300mm, Y ok 140mm. Chociaż jeszcze wiele może się zmienić, no ale zobaczymy co z tego wyjdzie.

 

 

 

 

[japim]

Do czego Ci tak duży zakres w osi Z? Pytam z ciekawości. 

[rosik]

Też się nad tym zastanawiałem. Po prostu mam cały moduł posuwu z prowadnicami liniowymi i wózkami, który pozwala mi na taki zakres ruchu osi Z. Niechciałbym tych prowadnic skracać ponieważ i tak byłby to już tylko odpad. Chociaż z drugiej strony wchodzi też sztywność wyższej konstrukcji. Jest to jeszcze do przemyślenia. 

[RomanJ4]

Czasem duży zakres Z się przydaje kiedy przedmiot musimy umieścić np pionowo w uchwycie stołu obrotowego, dużym imadle itd. Jak do wysokości tak umieszczonej płaszczyzny obróbki dodamy długość narzędzia z oprawką, to z wielkiego Z mało co zostaje...

[rosik]

Tak. To też jest argument. Ale jeszcze może w nawiązaniu do wrzeciona. Co Koledzy myślą na temat napędu wrzeciona. Jaka opcja byłaby ciekawsza-lepsza. Czy zmiany prędkości obrotowej poprzez przełożenia pasków-mechaniczne, czy też może obroty silnika wrzeciona regulowane falownikiem? Każda z opcji ma swoje ,,za i przeciw,,. Ciekaw jestem opinii użytkowników takich napędów. W swojej maszynie myślałem o silniku 0,7-1kW z obrotami ok 1400 obr/min. Co Koledzy o tym myślą? 

[RomanJ4]

Ta kwestia: (wielostopniowa) przekładnia mechaniczna(pasowa lub zębata), vs napęd vario, czyli regulacja obrotów wrzeciona silnikiem z falownikiem/regulatorem, jest bardzo istotna w obrabiarkach gdzie wraz ze zwiększaniem przełożenia (zmniejszaniem obrotów) w przekładniach mechanicznych proporcjonalnie rośnie moment obrotowy Mo. Jest to pożądane kiedy wykonuje się operacje związane z dużymi oporami skrawania, np w tokarkach przy toczeniu  większych średnic obrabianego materiału,  wiercenie dużymi wiertłami, gwintowanie gwintownikami czy narzynkami większych średnic, we frezarkach przy frezowaniu frezami czy głowicami dużych średnic lub z dużymi głębokościami skrawania (na ząb).

W napędzie vario niestety wraz ze zmniejszaniem obrotów silnika maleje też Mo(wzór na moc), i chociaż współczesne falowniki starają się go podtrzymać do pewnych granic, to przy najmniejszych możliwych obrotach(przy których falownik nie wchodzi jeszcze w tryb awaryjny) moment Mo może okazać się niewystarczający.

Jedynym środkiem zaradczym jest albo zastosowanie dodatkowej przekładni silnik-wrzeciono by silnik nie schodził zbyt nisko kiedy wrzeciono ma małe obroty, albo zastosowanie przewymiarowanego mocowo silnika by na niskich obrotach jego Mo był jeszcze wystarczający. No, i wraz ze zmniejszaniem obrotów zmniejsza się też wydajność chłodzenia przez zespolony z wirnikiem wentylator, by silnik nie ulegał przegrzewaniu trzeba stosować obce chłodzenie(fabryczne lub dodatkowy niezależnie zasilany wentylatorek zamocowany najczęściej na kapie wentylatora).

Co prawda we frezarkach gro robót wykonuje się raczej niewielkimi frezami czy głowiczkami, ale stożek Mk3 wrzeciona wskazuje, że można w nim mocować już solidniejsze, wymagające większej mocy narzędzia..

Miałem frezarkę vario z silnikiem 600W i przkladnią 1:2 jako przystawkę do tokarki też z vario 1000W, i niestety miały one wyżej opisane ograniczenia.

 

 

Dziś mam frezarkę z mechaniczną skrzynka prędkości (ZX36G-1) i tokarkę też z mechaniczna przekładnią we wrzecienniku(CQ6236Kx1000) i już takich problemów nie ma..

 

Moja rada: jak masz możliwość - zrób z przekładniami i silnik 3f (jeśli masz siłę), minimum 1,1kW, a najlepiej 1,5kW. Falownik zawsze można dołożyć...

[rosik]

Racja - też miałem na uwadze słaby moment obrotowy przy niskich obrotach silnika regulowanego falownikiem. Słowa doświadczonych Kolegów to potwierdzają. W takim razie kwestię regulacji obrotów mamy załatwioną. Myślę, że regulacja będzie na kołach pasowych wielostopniowych z napinających kołem pośrednim. Pozostaje jeszcze kwestia silnika: 1f czy 3f. Co prawda mam też zasilanie trójfazowe ale bardziej pasowałby mi silnik jednofazowy. Nie jestem elektrykiem dlatego tak tylko spytam - co głównie przemawia za zastosowaniem silnika 3f? 

[RomanJ4]

Na pewno mniejsze obciążenie sieci(koszt energii), zwłaszcza przy rozruchu. Instalacje jednofazowe są bardziej narażone na spadki napięcia przy podłączeniu wielu urządzeń na raz (co w warsztacie się przecież zdarza), a niektóre urządzenia bardzo takich nie lubią(spawarki TiG, przecinarki plazmowe, itd).. Poza tym przy zasilaniu 3f nie potrzeba instalować silników Y/Δ 220/380V jak do falowników zasilanych jednofazowo.

U siebie w warsztacie mam bliki gniazdek 230V popodłączane pod różne fazy, co pozwala mi podłączyć na przykład plazmę pod jedną, a z kolei kompresor ja zasilający pod drugą, i uniknąć spadku napięcia.

 

A jak taki spadek wpływa na łuk plazmowy to widać na jednym z filmów z prób cięcia, w momencie włączenia kompresora. Słychać też spadek obrotów przy zainicjowaniu łuku.

https://www.cnc.info.pl/przecinarka-plazmowa-parkside-z-lidla-t98335-60.html

[rosik]

Roman - jak zawsze u Ciebie porady są z ,,górnej półki,, - dzięki Ci za to👍. A tak jeszcze w nawiązaniu do wrzeciona. Chodzi mi o łożyskowanie. Wiem już że będą to łożyska stożkowe - jedno na dole i jedno na górze wrzeciona (czy może jakiś inny układ byłby lepszy). Trzpień wrzeciona ma w tych miejscach średnicę zewnętrzną 30mm. Są łożyska o takiej średnicy wewnętrznej ale jedne np. mają średnicę zewnętrzną 62mm a drugie 72mm. Z którą średnicą zewnętrzną byłyby lepsze dla tego wrzeciona? 

[RomanJ4]

ø72mm mają dłuższe rolki i jest szersze(19mm), a ø62 ma szerokość 17mm. To większe przenosi większe obciążenia... 

W mojej na dole wrzeciona jest łożysko stożkowe 30207 (35x72x18),  a u góry 30205 (25x52x16).

Nawet jak dasz ø62 to i tak będzie wystarczające..

[rosik]

Tak, co do łożysk, to myślę o czymś takim:

https://allegro.pl/oferta/lozysko-stozkowe-flt-30306-a-30x72-15832506795

Lub:

https://allegro.pl/oferta/lozysko-stozkowe-30206-cx-jednorzedowe-8969454712

 

Do tego na wrzeciono takie koło pasowe z otworem fi28 pod średnicę końcówki wrzeciona i na pasek klinowy typu,,A,,:

https://a.aliexpress.com/_EH7eaa0

 

No i ew. taki silnik do napędu wrzeciona:

https://a.aliexpress.com/_EIw3CnK

 

Czy ew. silnik trójfazowy ale gwiazda/trójkąt? A może też i inne łożyska? 

[rosik]

      Powoli wyłoniła się taka oto koncepcja wrzeciona. Zastanawiam się tylko jeszcze nad sposobem uszczelnienia wrzeciona od strony głowicy (dół wrzeciona). Na poniższym rysunku wymyśliłem sobie uszczelnienie z filcu - nie wiem jak to się sprawdzi, ,,no ale...,. Kasowanie luzu łożysk poprzez dociskanie koła pasowego i dodatkowego pierścienia stalowego.

 

[RomanJ4]

Dla smarowania smarem stałym filc wystarczy, ale możesz też zastosować Simmering i wypolerować powierzchnię trzpienia wrzeciona z którą będzie stykać się jego warga(dla filcu też by się przydało).

 

Tak generalnie do przemyślenia - jeśli chodzi o obrabiarki(skrawające), to im większa ich masa - tym mniejsza skłonność do wpadania w drgania (prosta fizyka - większą masę trudniej wprawić w ruch).  Dlatego obrabiarki przemysłowe są tak masywne. Dodatkowo żeliwo też ma w pewnym stopniu własciwość tłumienia drgań

[rosik]

Tak, z tą masą obrabiarek to prawda. Fakt, że w takich amatorskich - garażowych konstrukcjach ważny staje się też pewien kompromis. Co do uszczelnienia to wybrałem filc właśnie ze względu na wyższą tolerancję na gładkość powierzchni (tak mi się przynajmniej wydaje). 

[RomanJ4]

4 minuty temu, rosik napisał:

Co do uszczelnienia to wybrałem filc właśnie ze względu na wyższą tolerancję na gładkość powierzchni (tak mi się przynajmniej wydaje). 

Tylko nasącz go olejem lub smarem, bo współczesne filce mogą mieć także domieszkę włókna sztucznego, i przy dużych obrotach mogą się grzać...