[开源]立柱式CNC工业机

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 10:57:20

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

“上银”30规格的线轨，有靠山和压块设计

常见的人字形Z轴

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 11:04:01

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！

1105284241 · 发表于 2016-11-5 11:15:08

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

amigenius · 发表于 2016-11-5 11:22:21

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

amigenius · 发表于 2016-11-5 11:25:43

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？

amigenius · 发表于 2016-11-5 11:26:44

底座和立柱用铸铁？有无做时效处理？

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 11:27:57

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...

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 11:32:28

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

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 11:34:48

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

hzpyl · 发表于 2016-11-5 11:38:15

又要走上 “不归路”。

不过，精神上支持你。

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 11:38:38

钢板防护罩，留有孔位，但是要下一个流程再搞

xivisi · 发表于 2016-11-5 11:42:35

机械DIY 比咱电子DIY 破费多

amigenius · 发表于 2016-11-5 11:45:33

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。

amigenius · 发表于 2016-11-5 11:48:14

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。

amigenius · 发表于 2016-11-5 11:52:54

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。

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 11:53:50

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？

amigenius · 发表于 2016-11-5 11:56:06

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。

vermon · 发表于 2016-11-5 11:56:29

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

amigenius · 发表于 2016-11-5 11:58:16

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。

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 12:00:13

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。

vermon · 发表于 2016-11-5 12:01:35

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？

amigenius · 发表于 2016-11-5 12:04:06

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。

amigenius · 发表于 2016-11-5 12:05:01

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！.....

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 12:10:00

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。

nnnkey · 发表于 2016-11-5 12:26:58

家用200kg内合适，重了很蛋疼

vermon · 发表于 2016-11-5 12:37:18

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

3DA502 · 发表于 2016-11-5 12:43:54

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

======
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

wye11083 · 发表于 2016-11-5 12:44:06

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。

ggddll · 发表于 2016-11-5 12:51:51

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。

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 13:10:12

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

ggddll · 发表于 2016-11-5 13:26:27

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。

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 13:36:39

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。

qiya92366 · 发表于 2016-11-5 13:47:23

成本不低吧，铸件开模什么的都得不少

bygreencn · 发表于 2016-11-5 13:47:24

diy机器成本太高，来点标准件的组装就厉害了

jiangchun9981 · 发表于 2016-11-5 14:00:31

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。

Xiyuhexuan · 发表于 2016-11-5 14:33:31

表示不懂

as_920 · 发表于 2016-11-5 19:35:58

感觉是土豪的节目

bd7qw · 发表于 2016-11-5 19:48:31

别玩了，这个很大投入，有钱有闲除外

yongxiangu · 发表于 2016-11-6 10:30:53

楼主加油！

Canbus007 · 发表于 2016-11-6 10:50:26

楼主加油，干吧！！

shangwangmj · 发表于 2016-11-6 13:37:29

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？

amigenius · 发表于 2016-11-6 18:32:22

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

ggddll · 发表于 2016-11-22 11:53:59

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。

efree · 发表于 2016-12-7 16:20:45

高手，支持一下。。。

maya7634 · 发表于 2021-6-12 09:49:56

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

dongwang_fl · 发表于 2021-6-12 10:44:16

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。

时光黑白 · 发表于 2021-6-12 15:09:41

我靠这帖子挖的

szjqt · 发表于 2021-6-12 22:49:27

这论坛防挖坟的工作没做到位啊。

astankvai · 发表于 2021-6-14 14:46:10

有成品出来了没？

hjwg88 · 发表于 2023-8-26 02:41:20

底座是铸铁的吗？这玩意家里玩邻居会不会投诉

armok. · 发表于 2023-8-26 07:50:36

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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