Mur lari do-it-yourself untuk CNC. Sekrup dan mur trapesium Sekrup timah untuk peralatan mesin

Keunikan desainnya adalah sekrup utama sepanjang sumbu X dipasang tidak bergerak (tidak berputar). Sekrup statis memerlukan mur berulir khusus. Di mesin CNC tidak ada ukuran besar Biasanya mur penggerak dipasang dengan kokoh, dan sekrup diputar untuk menggerakkan media. Saya memiliki yang sebaliknya - mur berputar di sekitar sekrup, digerakkan oleh motor stepper. Nah, yang jelas running nut berukuran besar untuk CNC harus dibuat dengan tangan, karena yang seperti ini tidak dijual di mana pun!

Mengapa kita memutar mur timah dan bukan sekrup timah pada mesin CNC ukuran besar?

1. Sekrup bola industri dengan panjang 2 meter atau lebih harganya sangat mahal (dibandingkan dengan pin konstruksi). Dia pasti cantik berdiameter besar- dari 20 mm dan lebih tebal, yang harganya lebih mahal. Selain itu, tidak semua stepper dapat melakukan raksasa seperti itu, dan Anda perlu memasang servo, yang harganya lebih mahal (dibandingkan dengan stepper). Dan, secara umum, mesin CNC besar biasanya memiliki 2 sekrup utama (satu di setiap sisi). Ternyata menjadi kegilaan ganda dalam hal anggaran.
2. Pilihan yang sangat hemat anggaran dan bagus adalah peniti konstruksi (lihat), tetapi jika kita mencoba memutarnya dengan panjang 2 meter, pin tersebut akan mulai melompat seperti lompat tali dan akhirnya jatuh.
3. Pada alas panjang 2-3 meter dengan sekrup tetap di sepanjang sumbu X, Anda dapat memasang bukan hanya satu, tetapi dua atau bahkan tiga sumbu Y independen, yang masing-masing akan bekerja secara individual sesuai urutannya sendiri. Itu. di satu tempat tidur akan dipasang seolah-olah 2 mesin CNC independen dengan satu mesin mekanis sumbu umum X. Jelas, dengan sekrup yang berputar Anda tidak akan mendapatkan gerbong independen, tetapi hanya mengkloning porosnya.

Membuat mur lari untuk CNC dengan tangan Anda sendiri cukup sederhana: ambil sepotong kaprolon dengan panjang yang dibutuhkan dan potong saja benang dalam di bawah tiang konstruksi. Caprolon cukup lembut dan benangnya dapat dipotong bahkan dengan pin konstruksi terbanyak, setelah sebelumnya membuat keran dengan memotong alur dengan penggiling. Saya membuat benang bagian dalam pada mesin bubut rumah saya, dan kemudian membuat benang dengan keran buatan sendiri dari jepit rambut untuk pemasangan benang yang lebih akurat dan rapat. Untuk melakukan ini, pada mesin bubut, Anda tidak perlu memotong benang secara khusus, sehingga membiarkannya melewati pin itu sendiri. Kemudian running nut akan bergerak kencang dan tanpa gerak. Serangan balik juga dihilangkan dengan menambah panjang mur berjalan. Sudah pada panjang 35-40 mm, serangan balik benar-benar hilang. Di Internet Anda dapat menemukan banyak desain dengan mur lari ganda yang dapat disesuaikan, yang juga dapat menghilangkan serangan balik, tetapi kelemahannya adalah mempersulit desain secara signifikan. Jika Anda menggunakan mesin CNC untuk hobi, maka mur kaprolon biasa akan berguna untuk Anda untuk waktu yang sangat, sangat lama - pasti beberapa tahun! Saya masih memilikinya, meskipun saya bahkan melihat aluminiumnya.

Berlari gila untuk saya mesin besar dengan CNC akan berputar sendiri di sekitar sekrup tetap, jadi kami menopangnya di kedua sisi dengan bantalan dan menjepitnya cukup erat di antara dua pelat aluminium. Tempat duduk untuk bantalan digiling ke dalam pelat ini. Tidak masalah jika kursinya sedikit bengkok. Aluminium sangat lunak, sehingga bantalan kemudian dapat ditekan dengan kuat melalui spacer kayu lapis. Dan ini lebih baik lagi, karena kita perlu menghilangkan sepenuhnya gerakan memanjang mur di celah antara kedua pelat ini. Untuk fiksasi kaku pelat satu sama lain, serta untuk mentransmisikan gerakan translasi mur ke kereta mesin, kami menggunakan lembaran logam Tebal 4-5 mm (itu dia - potongan besi berkarat kurus di foto). Foto tersebut tidak memiliki sekumpulan pelat serupa pada bidang horizontal (tepat di bawah mur) - saya akan menyelesaikannya nanti.

Yang tersisa hanyalah mentransfer putaran dari motor stepper ke mur. Saya berencana melakukan ini menggunakan timing belt. Namun masalahnya adalah saya harus membuat perlengkapan khusus sendiri, sesuatu yang belum pernah saya lakukan sebelumnya.

Untuk membuat perlengkapan sendiri, saya harus mengepulkannya sedikit. Dan saya harus bekerja keras di depan komputer. Saya menulis program saya sendiri untuk menghitung katrol dengan parameter tertentu, karena saya tidak dapat menemukan sesuatu yang berguna atau gratis. Dasarnya adalah file terbuka di Thingiverse di OpenSCAD, yang saya tulis ulang dengan Python dan diekspor ke DXF. Saya membuat roda gigi dari kaprolon - ini adalah plastik berstruktur tahan lama dan mudah diproses. Selain roda gigi itu sendiri, sabuk bergigi juga membutuhkan roller penegang (disebut juga tensioner) untuk sabuknya. Saya juga membuatnya dari kaprolon, tetapi dimasukkan bantalan di dalamnya.

Setelah memasang mur putar pada mesin, saya sedikit mengalami kendala pada bagian puli motor yang selalu selip karena kecepatan putaran yang sangat tinggi dan tegangan yang tinggi. Saya bahkan harus mengebor alur kecil ke dalam poros motor stepper dan mengencangkan katrol ke poros dengan sekrup set Allen. Namun pada akhirnya, hasilnya memuaskan: di sepanjang sekrup utama, mur bergerak dengan mulus dan sekrup tidak bergetar sedikit pun.

Pengurangan mur berjalan ternyata 30:12 (30 gigi pada mur, 12 gigi pada puli mesin), yaitu. Gearbox meningkatkan torsi mesin sebesar 2,5 kali lipat. Resolusi mesin pada jepit rambut dengan langkah 2 mm/putaran ternyata 0,004 mm (2mm/putaran (200 langkah/putaran * 2,5)).

Saat memilih mesin penggilingan(Router CNC) memutuskan:

1. materi apa yang akan Anda kerjakan? Persyaratan kekakuan struktur mesin milling dan jenisnya bergantung pada hal ini.

Misalnya, mesin CNC yang terbuat dari kayu lapis hanya memungkinkan pemrosesan kayu (termasuk kayu lapis) dan plastik (termasuk bahan komposit- plastik dengan foil).

Dengan menggunakan mesin penggilingan aluminium, Anda juga dapat mengolah blanko logam non-ferrous, dan kecepatan pemrosesan produk kayu juga akan meningkat.

Mesin penggilingan aluminium tidak cocok untuk mengolah baja, diperlukan mesin besar dengan rangka besi cor, sedangkan pengolahan logam non-ferrous pada mesin penggilingan tersebut akan lebih efisien.

2. dengan ukuran benda kerja dan ukuran bidang kerja mesin milling. Ini menentukan persyaratan mekanis mesin CNC.

Saat memilih mesin, perhatikan mempelajari mekanisme mesin, kemampuan mesin bergantung pada pilihannya, dan tidak mungkin untuk menggantinya tanpa perubahan desain yang signifikan!

Mekanika Penggilingan CNC mesin berbahan triplek dan alumunium seringkali sama. Baca lebih lanjut di bawah dalam teks.

Namun semakin besar ukuran bidang kerja mesin, semakin kaku dan mahal pemandu gerakan linier yang dibutuhkan untuk perakitannya.

Saat memilih mesin untuk memecahkan masalah pembuatan suku cadang yang tinggi, dengan perbedaan ketinggian yang besar, terdapat kesalahpahaman umum bahwa cukup memilih mesin dengan langkah kerja yang besar di sepanjang sumbu Z. Tetapi bahkan dengan langkah kerja yang besar di sepanjang sumbu Z , tidak mungkin menghasilkan bagian dengan kemiringan yang curam jika tinggi bagian tersebut lebih besar dari panjang kerja pemotong, yaitu lebih dari 50 mm.

Mari kita lihat desain mesin milling dan pilihan pemilihannya menggunakan contoh mesin CNC seri Modelist.

A) Pemilihan desain mesin CNC

Ada dua opsi untuk membuat mesin CNC:

1) desain dengan meja bergerak, gambar 1.
2) desain dengan portal bergerak, Gambar 2.

Gambar 1Mesin penggilingan dengan meja bergerak

Keuntungan Desain mesin dengan meja bergerak memudahkan penerapannya, kekakuan mesin lebih besar karena portalnya tidak bergerak dan dipasang pada rangka (alas) mesin.

Kekurangan- dimensi besar dibandingkan dengan desain dengan portal yang dapat digerakkan, dan ketidakmampuan untuk memproses bagian yang berat karena meja yang dapat digerakkan membawa bagian tersebut. Desain ini Sangat cocok untuk mengolah kayu dan plastik, yaitu bahan ringan.

Gambar 2 Mesin penggilingan dengan portal bergerak (mesin gantry)

Keuntungan desain mesin penggilingan dengan portal bergerak:

Meja kaku yang mampu menahan beban benda kerja yang berat,

Panjang benda kerja tidak terbatas,

Kekompakan,

Kemungkinan membuat mesin tanpa meja (misalnya, memasang sumbu putar).

Kekurangan:

Kekakuan struktural lebih sedikit.

Kebutuhan untuk menggunakan pemandu yang lebih kaku (dan mahal) (karena portal “menggantung” pada pemandu, dan tidak dipasang pada rangka kaku mesin, seperti pada desain dengan meja bergerak).

B) Pemilihan Mekanik Router CNC

Mekanismenya disajikan (lihat angka pada Gambar 1, Gambar 2 dan Gambar 3):

3 - pemegang panduan

4 - bantalan linier atau busing geser

5 - bantalan pendukung (untuk mengencangkan sekrup utama)

6 - sekrup timah

10 - kopling yang menghubungkan poros sekrup utama ke poros motor stepper (SM)

12 - mur berjalan

gambar 3

Memilih sistem pergerakan linier untuk mesin penggilingan (pemandu - bantalan linier, sekrup timah - mur timah).

Berikut ini dapat digunakan sebagai panduan:

1) panduan rol, Gambar 4.5

Gambar 4

Gambar 5

Jenis pemandu ini diterapkan pada desain laser dan mesin amatir dari industri furnitur, Gambar 6

Kerugian - kapasitas beban rendah dan sumber daya rendah, karena pada awalnya tidak dimaksudkan untuk digunakan pada mesin dengan banyak pergerakan dan beban tinggi, kekuatan rendah profil aluminium panduan menyebabkan keruntuhan, Gambar 5 dan, sebagai konsekuensinya, permainan yang tidak dapat dipindahkan, sehingga tidak dapat digunakan penggunaan lebih lanjut mesin

Versi lain dari pemandu rol, Gambar 7, juga tidak cocok untuk beban tinggi dan oleh karena itu hanya digunakan pada mesin laser.

Gambar 7

2) panduan bulat, adalah poros baja yang terbuat dari baja bantalan tahan aus berkualitas tinggi dengan permukaan tanah, pengerasan permukaan dan pelapisan krom keras, ditunjukkan pada nomor 2 pada Gambar 2.

Ini solusi optimal untuk desain amatir, karena pemandu silinder memiliki kekakuan yang cukup untuk diproses bahan lembut dengan mesin CNC ukuran kecil dengan biaya yang relatif murah. Di bawah ini adalah tabel untuk memilih diameter pemandu silinder tergantung pada panjang maksimum dan defleksi minimum.

Beberapa orang Cina Produsen mesin murah saya pasang pemandu dengan diameter yang tidak mencukupi, yang menyebabkan penurunan akurasi, misalnya, ketika menggunakan mesin aluminium dengan panjang kerja 400 mm, pemandu dengan diameter 16 mm akan menyebabkan defleksi di tengah karena beratnya sendiri sebesar 0,3. 0,0,5 mm (tergantung berat portal).

Pada membuat pilihan yang tepat diameter poros, desain mesin yang menggunakannya cukup kuat, bobot poros yang besar memberikan struktur stabilitas yang baik dan kekakuan struktur secara keseluruhan. Pada mesin yang lebih besar dari satu meter, penggunaan pemandu bundar memerlukan peningkatan diameter yang signifikan untuk mempertahankan defleksi minimal, sehingga penggunaan pemandu bundar menjadi solusi yang terlalu mahal dan berat.

Panjang aksial	Mesin kayu lapis	Mesin aluminium untuk pengerjaan kayu	Mesin aluminium untuk pekerjaan aluminium
200mm	12	12	16	12
300mm	16	16	20	16
400mm	16	20	20	16
600mm	20	25	30	16
900mm	25	30	35	16

3) panduan rel profil
Poros yang dipoles pada mesin besar digantikan oleh pemandu profil. Penggunaan penyangga di sepanjang pemandu memungkinkan penggunaan pemandu dengan diameter yang jauh lebih kecil. Namun penggunaan pemandu jenis ini memberikan tuntutan yang tinggi pada kekakuan rangka pendukung mesin, karena alas yang terbuat dari lembaran duralumin atau baja lembaran itu sendiri tidak kaku. Pemandu rel berdiameter kecil memerlukan penggunaan pipa profesional baja berdinding tebal atau profil aluminium struktural berpenampang besar dalam desain mesin untuk mendapatkan kekakuan dan kapasitas menahan beban yang diperlukan dari rangka mesin.
Penggunaan rel profil berbentuk khusus memungkinkan ketahanan aus yang lebih baik dibandingkan dengan jenis pemandu lainnya.

Angka 8

4) Panduan silinder pada dukungan
Panduan silinder pada dukungan adalah analog panduan profil yang lebih murah.
Sama seperti profil, mereka memerlukan penggunaan pipa profesional berpenampang besar pada rangka mesin, bukan material lembaran.

Keuntungan - tidak ada defleksi dan tidak ada efek pegas. Harganya dua kali lebih tinggi dari pemandu silinder. Penggunaannya dibenarkan untuk panjang perjalanan di atas 500mm.

gambar 9 Panduan silinder pada dukungan

Gerakannya dapat dilakukan sebagai berikut: busing(gesekan geser) - Gambar 10 di sebelah kiri, dan menggunakan bantalan linier(gesekan menggelinding)- beras. 10 di sebelah kanan.

gambar 10 Bushing dan Bantalan Linier

Kerugian dari bushing geser adalah keausan bushing, yang menyebabkan munculnya serangan balik, dan peningkatan upaya untuk mengatasi gesekan geser, sehingga memerlukan penggunaan motor stepper (SM) yang lebih bertenaga dan mahal. Keuntungan mereka adalah harga murah.

DI DALAM Akhir-akhir ini Harga bantalan linier telah turun drastis sehingga pilihannya layak secara ekonomi bahkan dalam desain hobi yang murah. Keuntungan bantalan linier adalah koefisien gesekan yang lebih rendah dibandingkan dengan bantalan geser, dan oleh karena itu, sebagian besar daya motor stepper digunakan untuk gerakan yang berguna, dan bukan untuk melawan gesekan, sehingga memungkinkan penggunaan motor dengan daya lebih rendah.

Untuk mengubah gerakan rotasi pada mesin CNC translasi perlu menggunakan roda gigi ulir ( sekrup timah ). Karena perputaran sekrup, mur bergerak maju. Dapat digunakan pada mesin milling dan ukiran roda gigi geser heliks Dan roda gigi bergulir heliks .

Kerugian dari transmisi sekrup geser adalah gesekan yang agak tinggi, sehingga membatasi penggunaannya pada kecepatan tinggi dan menyebabkan keausan pada mur.

Roda gigi heliks geser:

1) sekrup metrik. Keuntungan sekrup metrik adalah harganya yang murah. Kekurangan - akurasi rendah, nada kecil dan kecepatan gerakan rendah. Kecepatan gerak baling-baling maksimum (kecepatan mm`s per menit) berdasarkan kecepatan motor maksimum (600 rpm). Pengemudi terbaik akan mempertahankan torsi hingga 900 rpm. Pada kecepatan putaran ini diperoleh gerak linier:

Untuk sekrup M8 (pitch ulir 1,25 mm) - tidak lebih dari 750 mm/mnt,

Untuk sekrup M10 (pitch ulir 1,5 mm) - 900 mm/mnt,

Untuk sekrup M12 (pitch ulir 1,75 mm) - 1050 mm/mnt,

Untuk sekrup M14 (pitch ulir 2,00 mm) - 1200 mm/mnt.

Pada kecepatan maksimum, motor akan memiliki sekitar 30-40% torsi yang ditentukan semula, dan mode ini digunakan secara eksklusif untuk gerakan idle.

Ketika bekerja pada laju umpan yang rendah, konsumsi pemotong meningkat, hanya dalam beberapa jam kerja, endapan karbon terbentuk pada pemotong.

2) sekrup trapesium. Pada abad kedua puluh, ia menempati posisi terdepan dalam mesin pengerjaan logam, sebelum munculnya sekrup bola. Keuntungan - akurasi tinggi, langkah besar benang, dan karena itu kecepatan gerakannya tinggi. Anda harus memperhatikan jenis pemrosesan; semakin halus dan rata permukaan sekrup, semakin lama masa pakai transmisi mur sekrup. Sekrup yang digulung memiliki keunggulan dibandingkan sekrup yang berulir. Kekurangan dari transmisi ulir-mur trapesium adalah harganya yang cukup mahal dibandingkan ulir metrik, gesekan geser memerlukan penggunaan motor stepper dengan daya yang cukup tinggi. Sekrup yang paling banyak digunakan adalah TR10x2 (diameter 10mm, jarak ulir 2mm), TR12x3 (diameter 12mm, jarak ulir 3mm) dan TR16x4 (diameter 16mm, jarak ulir 4mm). Pada mesin, penandaan roda gigi tersebut adalah TR10x2,TR12x3,TR12x4,TR16x4

Roda gigi bergulir heliks:

Penggerak sekrup bola (ballscrew). Pada Sekrup Bola, gesekan geser digantikan oleh gesekan guling. Untuk mencapai hal ini, pada sekrup bola, sekrup dan mur dipisahkan oleh bola yang menggelinding di ceruk ulir sekrup. Sirkulasi ulang bola dipastikan menggunakan saluran balik yang sejajar dengan sumbu sekrup.

Gambar 12

Sekrup bola memberikan kemampuan untuk beroperasi di bawah beban berat, kelancaran yang baik, peningkatan masa pakai (daya tahan) secara signifikan karena berkurangnya gesekan dan pelumasan, peningkatan efisiensi (hingga 90%) karena lebih sedikit gesekan. Ia mampu beroperasi pada kecepatan tinggi, memberikan akurasi posisi tinggi, kekakuan tinggi, dan tidak ada serangan balik. Artinya, mesin yang menggunakan sekrup bola memiliki masa pakai yang jauh lebih lama, namun memiliki harga yang lebih tinggi. Mesin tersebut diberi tanda SFU1605, SFU1610, SFU2005, SFU2010, dimana SFU adalah mur tunggal, DFU adalah mur ganda, dua angka pertama adalah diameter sekrup, dua angka kedua adalah jarak ulir.

Sekrup timah Mesin penggilingan dapat dipasang sebagai berikut:

1) Desain bantalan pendukung tunggal. Pengikatan dilakukan pada satu sisi sekrup dengan mur ke bantalan penyangga. Sisi kedua sekrup dipasang ke poros motor stepper melalui kopling kaku. Keuntungan - kesederhanaan desain, kerugian - peningkatan beban pada bantalan motor stepper.

2) Desain dengan dua bantalan dorong. Desainnya menggunakan dua bantalan pendukung sisi dalam pintu gerbang. Kerugian dari desain ini adalah implementasinya lebih kompleks dibandingkan opsi 1). Keuntungannya adalah lebih sedikit getaran jika sekrup tidak lurus sempurna.

3) Desain dengan dua bantalan pendukung dalam keadaan tegang. Desainnya menggunakan dua bantalan pendukung sisi luar pintu gerbang. Keuntungan - sekrup tidak berubah bentuk, tidak seperti opsi kedua. Kekurangannya adalah implementasi desain lebih kompleks dibandingkan opsi pertama dan kedua.

Menjadi gila ada:

Bebas serangan perunggu. Keunggulan kacang tersebut adalah daya tahannya. Kekurangan - sulit untuk diproduksi (akibatnya - harga tinggi) dan memiliki koefisien gesekan yang tinggi dibandingkan dengan mur kaprolon.

Caprolon bebas serangan balik. Saat ini kaprolon telah tersebar luas dan semakin banyak menggantikan logam desain profesional. Mur lari yang terbuat dari kaprolon berisi grafit memiliki koefisien gesekan yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan perunggu yang sama.

gambar 14 Mur lari terbuat dari kaprolon berisi grafit

Pada mur sekrup bola, gesekan geser digantikan oleh gesekan guling. Keunggulan: gesekan rendah, kemampuan beroperasi pada kecepatan putaran tinggi. Kerugiannya adalah harganya yang mahal.

Pemilihan kopling

1) penyambungan menggunakan kopling kaku. Keuntungan: kopling kaku mentransmisikan lebih banyak torsi dari poros ke poros, tidak ada serangan balik pada beban berat. Kekurangan: memerlukan pemasangan yang presisi, karena kopling ini tidak mengkompensasi ketidaksejajaran dan ketidaksejajaran poros.

2) penyambungan menggunakan kopling bellow (split). Keuntungan menggunakan kopling bellow adalah penggunaannya memungkinkan Anda untuk mengkompensasi ketidaksejajaran poros penggerak dan sumbu motor stepper hingga 0,2 mm dan ketidaksejajaran hingga 2,5 derajat, sehingga mengurangi beban pada bantalan motor stepper dan a umur pemakaian motor stepper lebih lama. Ini juga memungkinkan Anda meredam getaran yang dihasilkan.

3) penyambungan menggunakan jaw kopling. Keunggulan: memungkinkan Anda meredam getaran, menyalurkan lebih banyak torsi dari poros ke poros, dibandingkan dengan tipe split. Kekurangan: kompensasi misalignment lebih sedikit, misalignment poros penggerak dan sumbu motor stepper hingga 0,1 mm dan misalignment hingga 1,0 derajat.

C) Pemilihan elektronik

Elektronik disajikan (lihat Gambar 1 dan 2):

7 - pengontrol motor stepper

8 - unit catu daya untuk pengontrol SD

11 - motor stepper

Ada 4 kabel, 6 kabel, dan 8 kabel motor stepper . Semuanya bisa digunakan. Di sebagian besar pengontrol modern, sambungan dibuat menggunakan sirkuit empat kabel. Konduktor lainnya tidak digunakan.

Saat memilih mesin, penting agar motor stepper mempunyai tenaga yang cukup untuk menggerakkan alat kerja tanpa kehilangan langkah, yaitu tanpa melompat. Semakin besar jarak ulir sekrup, semakin besar pula tenaga motor yang dibutuhkan. Biasanya, semakin besar arus motor, semakin besar pula torsi (tenaga).

Banyak motor memiliki 8 terminal untuk setiap setengah belitan secara terpisah - ini memungkinkan Anda menghubungkan motor dengan belitan yang dihubungkan secara seri atau paralel. Dengan belitan yang dihubungkan secara paralel, Anda memerlukan driver dengan arus dua kali lipat dibandingkan dengan belitan yang dihubungkan secara seri, tetapi setengah tegangan sudah cukup.

Sebaliknya, dalam kasus seri, untuk mencapai torsi pengenal, diperlukan setengah arus, tetapi untuk mencapai kecepatan maksimum, diperlukan dua kali tegangan.

Jumlah gerakan per langkah biasanya 1,8 derajat.

Untuk 1,8 ternyata 200 langkah per putaran penuh. Oleh karena itu, untuk menghitung nilainya, jumlah langkah per mm ( “Langkah per mm” (Langkah per mm)) kita menggunakan rumus: jumlah langkah per putaran / pitch sekrup. Untuk sekrup dengan pitch 2mm kita mendapatkan: 200/2=100 langkah/mm.

Pemilihan pengontrol

1) Pengontrol DSP. Keuntungan - kemampuan untuk memilih port (LPT, USB, Ethernet) dan independensi frekuensi sinyal STEP dan DIR dari pengoperasian sistem operasi. Kekurangan - harga tinggi (dari 10.000 rubel).

2) Pengontrol dari pabrikan Cina untuk mesin amatir. Keuntungan - harga murah (dari 2500 rubel). Kerugian - peningkatan persyaratan untuk stabilitas sistem operasi, memerlukan kepatuhan aturan tertentu pengaturan, sebaiknya menggunakan komputer khusus, hanya versi LPT yang tersedia.

3) Desain pengontrol amatir berdasarkan elemen diskrit. Rendahnya harga pengontrol Cina menggantikan desain amatir.

Pengendali Tiongkok adalah yang paling banyak digunakan dalam desain mesin amatir.

Memilih catu daya

Motor Nema17 membutuhkan catu daya minimal 150W

Motor Nema23 membutuhkan catu daya minimal 200W

Zaxis menjual sekrup dan mur timah dengan ulir trapesium. Katalog berisi bagian-bagian dengan ukuran standar paling populer. Sekrup timah disediakan dalam batang sepanjang 1 meter. Atas permintaan pelanggan, karyawan Zaxis akan memotong sesuai ukuran dan membuat jurnal dengan diameter yang diperlukan untuk sambungan kopling. Pada bagian yang sudah jadi ada chamfer, pembulatan, fillet, tidak ada duri. Dalam permohonan Anda, harap tunjukkan kekasaran permukaan dan rentang toleransi untuk dimensi diametris dan linier.

Sekrup trapesium

Profil trapesium dengan sekrup lebih sering digunakan daripada yang lain karena kombinasi optimal pengereman mandiri dan performa berkendara. Benang konvensional tidak mampu mentransmisikan gaya sebesar benang persisten, namun sifat kekuatannya cukup untuk melakukan gerakan kerja. Kami menjual lead screw berbahan karbon struktural dan dari baja tahan karat. Produk ini tahan aus dan memiliki masa pakai yang tinggi. Kosong untuk sekrup utama adalah batang yang dikalibrasi dengan perlakuan panas. Profil ulir dibentuk dengan cara digulung, dan permukaan kerjanya sangat bersih. Katalog berisi sekrup timah dengan diameter 8, 10, 12, 16, 20 dan 28 mm dengan pitch 2, 3, 4, 5. Di situs web Anda akan menemukan harga dan deskripsi teknis untuk suku cadang dari semua ukuran standar.

Gila

Zaxis menjual mur yang kompatibel dengan semua jenis sekrup acme. Katalog berisi bagian-bagian yang terbuat dari bahan-bahan berikut:

• menjadi. Paling solusi anggaran untuk node yang tidak kritis;
• perunggu. Dalam kombinasi dengan sekrup timah baja, sekrup ini membentuk pasangan dengan koefisien gesekan 0,07-0,1;
• kaprolon. Bahannya 6 kali lebih ringan dari perunggu dan meningkatkan masa kerja sekrup utama sebanyak 2 kali lipat. Ketika dilumasi dengan air, koefisien gesekan pada pasangan adalah 0,005-0,02. Mur dibuat dengan kekencangan yang terjamin, yang menjamin akurasi posisi yang tinggi.

Bagian diproduksi dengan silinder permukaan luar dan dengan flensa. Anda dapat memesan sekrup timah di situs web Zaxis atau melalui telepon.

“Jika ada sebuah mesin, tetapi ada hubungannya dengan mesin itu,” “Ayo kita lakukan, mari kita lihat apa yang terjadi, lalu kita lihat saja nanti,” “Hanya ingin tahu,” “Saya tidak tahu cara menggergaji dengan gergaji ukir atau kikir, jadi biarkan mesin yang menggergajinya,” “Masalahnya sendiri dan proses penyelesaiannya menarik,” “Saya ingin sebuah mesin sehingga saya bisa memotong banyak KIT di dalamnya dan menghasilkan banyak uang ," dll. dan seterusnya. Insentif untuk memulai pembangunan perangkat yang rumit dan mahal seperti mesin CNC tidaklah serius, meskipun hal tersebut biasa terjadi.

Motif saya tidak sesuai dengan motif di atas. Saya tahu apa yang akan saya lakukan pada mesin itu - melihat bagian balsa untuk pesawat saya. Mengapa CNC? Tapi karena tanganku capek dan lama sekali. Misalnya, berikut adalah foto konsol sayap atas dan stabilizer salinan pesawat I-5, yang dirancang untuk mesin CNC dan dipotong seluruhnya.

Ini adalah model pertama saya yang dirancang khusus untuk CNC. Tulang rusuknya terbuat dari balsa 1,5 mm, semuanya berduri, 80% bagiannya unik. Melakukannya secara manual akan membuat Anda lelah, dan Anda bahkan mungkin tidak dapat melakukannya. Dapatkah Anda membayangkan menabrakkan model seperti itu pada penerbangan pertamanya? Atau yang kedua? Anda akan menjadi abu-abu! Dan kemudian saya mengambil dan memotong sayap baru, atau, mungkin, stabilizer….

Baiklah kalau begitu. Mengapa mesinnya? Di mana pun Anda meludah - kantor dengan pemotongan laser! Saya memberikan filenya, menerima suku cadangnya, dan tidak mahal. Ya, hal ini benar jika Anda memproduksi KIT, namun tidak selama proses pengembangan. Kantor butuh volume, mereka tidak tertarik memotong 2-3 bagian, bahkan tidak memotong 10 bagian, mereka memberi 10 lembar standar. Ya, dan Anda tidak lari ke arah mereka.

Mendesainnya luar dan dalam, lalu memotongnya dengan laser dari lembaran sehingga semuanya pas, hanya mungkin dilakukan untuk model sederhana, tetapi tidak dapat disalin. Mungkin ada yang bisa melakukan ini, tapi bukan saya. Saya merancang sebuah simpul, memotongnya, merekatkannya, memutarnya di tangan saya, mengoreksi apa yang tidak saya sukai, melanjutkan - itulah pendekatan saya. Dan untuk ini, mesinnya harus ada di rumah.

Membaca forum yang didedikasikan untuk mesin CNC di situs web kami, saya sampai pada kesimpulan bahwa ada banyak sekali orang yang ingin membuat mesin. Tapi kalau masyarakat pada umumnya ramah dengan elektronik dan program, setidaknya ada pemahaman tentang apa dan bagaimana melakukannya, maka dengan bagian mekanis mesin itu adalah pipa. Tujuan artikel ini adalah untuk memperkenalkan mereka yang tertarik dengan masalah ini dengan menggunakan contoh merancang mesin tertentu. Saya ingin pertanyaan-pertanyaan di forum lebih bermakna dan berdasarkan fakta nyata, dan tidak berdasarkan spekulasi. Saya tidak memiliki tugas untuk mengajar dan menunjukkan dengan tepat bagaimana ANDA harus membangun mesin ANDA. Anda bisa mempertimbangkan rekomendasi saya, atau Anda bisa mengabaikannya, itu hak Anda.

Artikel ini tidak akan membahas sepatah kata pun tentang elektronik dan program. Dan bukan hanya karena ini adalah topik artikel terpisah, yang mungkin akan ditulis seseorang. Saya tidak ingin menyinggung siapapun, tapi menurut saya, elektronik tidak menjadi masalah saat ini. Tidak seperti mekanik, mesin ini dapat dengan mudah dibeli secara penuh - colokkan dan berfungsi, dan biayanya tidak lebih dari seperempat dari seluruh biaya mesin. Namun mekanik dengan kualitas yang dapat diterima dengan harga yang terjangkau menjadi sebuah masalah. Saya ingin masyarakat, selain menginginkan mesin CNC, juga memahami apa yang ada di baliknya.

Kami menetapkan karakteristik teknis

Tujuan

1. Seperti yang telah disebutkan, mesin ini diperlukan terutama untuk menggiling pelat balsa - memotong bagian model pesawat dari pelat tersebut. Untuk material ini, mesin harus memiliki produktivitas yang maksimal. Selain balsa, kayu lapis konstruksi dan pesawat terbang, kayu, plastik, fiberglass dan serat karbon akan digiling. Keakuratan mesin untuk bahan yang terdaftar tidak boleh lebih buruk dari 0,1 mm pada panjang maksimum.
2. Selain nonlogam, mesin harus pandai memotong paduan aluminium dengan pemotong berdiameter hingga 3 mm dengan umpan 150...250 mm/menit, dengan kedalaman hingga 2 mm. Keakuratan saat menggiling paduan aluminium harus sekitar 0,05 mm pada area 150x150 mm.
3. Penggilingan baja tidak disediakan, kecuali dalam kasus tertentu, dan kecepatan serta akurasi tidak diatur.
4. Model dan matriks penggilingan 3D harus dimungkinkan dari bahan non-logam untuk merekatkan dan mencetak sayap, tudung, lampu, dll.

Berukuran kecil secara optimal mesin meja untuk tugas-tugas yang terdaftar harus memiliki desain kerangka kerja.

Gaya potong dan motor stepper

Ada kesalahpahaman bahwa saat melakukan milling, Anda perlu memberi tekanan pada pemotong agar pemotongannya lebih baik. Itu tidak benar. Ingatlah untuk memotong dengan gergaji ukir, jika Anda memberikan sedikit tekanan, kikirnya akan pecah. Kecepatan pemotongan bergantung pada seberapa cepat Anda menggerakkan gergaji ukir maju mundur dan pada ketajaman kikir. Saat melakukan penggilingan dengan pemotong tipis, gambaran yang sama diamati, jika Anda mengatur kondisi pemotongan yang salah, pemotong akan patah. Oleh karena itu, kami mengandalkan perkakas yang tajam, berkualitas tinggi, dan kondisi pemotongan yang optimal. Dalam kondisi ini, beban pada spindel dan reaksi pada penyangga diharapkan kecil, dalam beberapa kilogram.

Tidak perlu menghitung kilogram ini menggunakan rumus. Anda dapat dengan mudah dan jelas mengevaluasi upaya semaksimal mungkin langsung dengan tangan kosong. Untuk melakukan ini, ambil gilingan ujung tipis dengan diameter 1 mm dan coba pecahkan di tangan Anda. Anda akan terkejut betapa mudahnya Anda melakukan ini. Pemotong dengan diameter 3 mm lebih sulit dipatahkan di tangan Anda, namun upaya ini tetap tidak menghalangi. Hancurnya pemotong ketika beban yang diizinkan terlampaui akan menjadi sekring yang akan melindungi mesin kita dari tekanan kritis dan kegagalan. Kekakuan mesin harus dirancang untuk beban ini, sebaiknya dengan margin ganda.

Tenaga motor stepper terutama dibutuhkan bukan untuk memotong, tetapi untuk mengatasi gaya gesekan pada pemandu dan pasangan sekrup, dan gaya ini bergantung pada kualitas pengerjaan, jarak bebas, distorsi, dan adanya pelumasan. Dimungkinkan untuk menghitung gaya-gaya ini, ada metode yang tersedia, tetapi semakin kecil mekanismenya, semakin kurang dapat diandalkan hasilnya. Jadi memilih mesin untuk suatu mesin berdasarkan tenaga sama saja dengan perdukunan seperti memilih motor untuk model pesawat terbang dengan mesin pembakaran dalam: akan menarik atau tidak, dengan cadangan - pada batasnya, yaitu. dari pengalaman atau berdasarkan analisis prototipe.

Ada banyak motor stepper di pasaran. Memilih yang tepat dari kelimpahan ini tidaklah mudah. Oleh karena itu, kami akan fokus pada mesin yang paling sering digunakan dalam peralatan tersebut - motor stepper induktor Soviet DSHI-200-3 atau DSHI-200-2. Mereka berbeda dalam hal kekuatan. Ada juga DSHI-200-1, tapi sejujurnya lemah. DSHI-200 adalah motor yang bagus, jika beruntung Anda dapat menemukan mesin ini dengan indeks OS (seri khusus, penerimaan militer), kualitas pembuatannya lebih baik, tetapi yang reguler cukup setara.

Berikut ciri-ciri teknis mesin DSHI-200-3 (nilai DSHI-200-2 dalam tanda kurung):

• Momen statis maksimum, nt - 0,84 (0,46).
• Langkah tunggal, derajat - 1,8 (1,8).
• Kesalahan pemrosesan langkah, % - 3 (3).
• Frekuensi pengambilan maksimum, Hz - 1000 (1000).
• Pasokan arus dalam fase, A - 1,5(1,5).
• Tegangan suplai, V – 30 (30)
• Konsumsi daya, W - 16,7 (11,8).
• Berat, kg - 0,91 (0,54).

Ketepatan

Resolusi posisi dan akurasi milling sering kali membingungkan. Resolusi tergantung pada pilihan motor stepper dan jenis transmisi. Misalnya, motor stepper DSHI-200-3, ketika beroperasi dalam mode setengah langkah optimal, menghasilkan 400 langkah per putaran. Oleh karena itu, jika kita menggunakan roda gigi ulir dengan jarak ulir 2 mm, maka dalam satu langkah elemen kerja akan bergerak sebesar 2/400 = 0,005 mm, yaitu. sebesar 5 mikron. Dengan langkah 3 mm – 3/400 = 0,0075 mm, mis. lebih jauh sebesar 2,5 mikron, tetapi kecepatannya akan menjadi sepertiga lebih tinggi.

Jika menggunakan gear dengan belt bergerigi maka gambaran yang didapat adalah seperti ini. Diameter rata-rata minimum yang mungkin (untuk alasan desain) dari roda gigi penggerak adalah 14 mm. Artinya untuk satu putaran lintasannya adalah 3,14 * 14 = 43,96 mm, yaitu. pergerakan dalam 1 langkah adalah 43,96 / 400 = 0,11 mm. Untuk balsa itu bisa diterima, tentu saja dengan derit, tapi orang bisa hidup dengannya jika itu saja. Namun sayangnya, itu belum semuanya.

Untuk memperoleh keakuratan penggilingan, permainan teknologi pada pemandu dan transmisi, serta nilai perpindahan akibat deformasi elastis akibat kekakuan umum mesin, harus ditambahkan ke nilai resolusi. Serangan balik dapat dihitung, tetapi dengan kekakuan umum hal ini lebih sulit. Tidak mungkin untuk menghitungnya.

Dalam produksi massal, prototipe pertama kali dirancang dan diproduksi (biasanya berdasarkan prototipe, yaitu mesin lain). Kemudian mesin tersebut diuji, dilakukan pengukuran secara cermat, dan dilihat apakah keakuratannya memenuhi persyaratan spesifikasi teknis atau tidak. Jika tidak menjawab maka desain dianalisis dan ditentukan bidang masalah, jika perlu, perkuat kekakuan, lakukan perubahan pada dokumentasi desain dan luncurkan rangkaian pemasangan. Proses ini diulangi pada beberapa salinan. Prosedur ini disebut penyelesaian mesin.

Desain amatir ini juga merupakan prototipe, tetapi sayangnya, ini juga merupakan desain final. Hal ini memaksa desain untuk memasukkan kekakuan yang berlebihan ke dalam sirkuit daya alat berat. Tidak perlu takut akan hal ini. Lebih baik aman di sini. Keinginan untuk menciptakan desain yang elegan dan orisinal dapat menjadi lelucon yang kejam bagi sang desainer. Mesinnya mungkin tidak menjadi kaku, dan mungkin tidak ada upaya kedua - ini terlalu mahal.

"Penyelesaian" mesin yang disalahpahami - memperbaiki kesalahan pada sirkuit daya dengan memasang sudut, gusset, dan rusuk tambahan - tidak membuahkan hasil. Ini sama dengan merawat gigi dengan tablet - ada kelegaan sementara, dan kemudian menjadi lebih buruk. Tidak mungkin mengajarkan cara membuat struktur yang andal dan kaku. Anda perlu merasakan desainnya, ini hadir dengan pengalaman dengan cara yang sama seperti pengemudi yang berpengalaman mulai merasakan sebuah mobil.

Jika Anda ingin membangun mesin yang andal dan tahan lama untuk penggunaan sehari-hari, dan tidak untuk menunjukkan kemampuan mendasar, tetapi Anda tidak memiliki pengalaman desain yang cukup, jangan mencobai nasib, ambil prototipe yang sudah terbukti sebagai dasar, ini akan menghemat saraf, waktu dan uang.

Jika Anda memutuskan untuk mendesain mesin sendiri, ikuti beberapa aturan sederhana:

• Jangan berhemat pada kekakuan. Jika ada keraguan, bermainlah dengan aman. Patuhi prinsip kekuatan yang sama dan kekakuan yang sama.
• Pada rangka penahan beban mesin, jika memungkinkan, gunakan penutup atau pin buta dan tekan, karena sambungan baut sederhana tidak memberikan kekakuan.
• Jangan lupa bahwa rata-rata pada torsi, kekakuan sebanding dengan kuadrat dimensi penampang, dan pada lentur sebanding dengan pangkat empat, yaitu. Ketika dimensi penampang suatu bagian digandakan, kekakuannya meningkat enam belas kali lipat.
• Jangan terbawa oleh siripnya. Bagian aluminium monolitik lebih kaku daripada bagian baja dengan kekuatan dan berat yang sama, tetapi berusuk.

Tapi kami ngelantur. Keakuratan mesin dinyatakan dalam spesifikasi desain berdasarkan tugas yang akan dilakukan pada mesin. Jadi kami menyatakan akurasi dalam 0,05 mm pada area kerja penggilingan, dibatasi pada dimensi 150x150 mm. Kami akan mencoba menyediakannya. Ketika mesin sudah siap, kita akan melihat apa yang sebenarnya terjadi, tapi untuk saat ini mari kita lakukan beberapa penilaian.

Pertama. Penggerak sabuk bergigi tidak cocok untuk resolusi. Itu artinya sekrup. Dari sudut pandang resolusi, jarak sekrup 2 atau 3 mm tidak penting, keduanya cocok. Omong-omong, kesalahpahaman umum lainnya adalah semakin kecil jarak sekrup, semakin tinggi keakuratan mesin. Resolusi pemosisian menjadi lebih tinggi, namun akurasi milling tidak.

Kedua. Jelasnya, pemandu mesin yang paling banyak memuat beban berada di sepanjang sumbu X. Berat gerbong X diharapkan berada dalam 5 kg, gaya potong yang diharapkan adalah 2...3 kg. Di bawah beban seperti itu, dua pemandu silinder dengan diameter 16 mm dan panjang 700 mm, terbuat dari baja 40X yang direkatkan, akan memiliki defleksi sekitar 2-3 mikron. Meski 5 mikron, masih cukup bisa diterima.

Ketiga. Kami berasumsi bahwa kami akan dapat memastikan kekakuan bagian tubuh gerbong X sedemikian rupa sehingga tidak akan ada deformasi yang nyata akibat gaya pemotongan. Kemudian seluruh kesalahan (sekitar 0,04 mm) akan tetap ada karena serangan balik, terutama karena serangan balik pada pasangan sekrup dan kesalahan pembuatan sekrup utama.

Persyaratannya sangat ketat, bahkan ini adalah hasil maksimal yang bisa didapat mesin buatan sendiri. Sedangkan untuk keseluruhan area penggilingan, jika kita menjaganya menjadi 0,1 mm pada panjang 700 mm, itu akan sangat bagus.

Dalam penggerak dengan sabuk bergigi, tidak ada kesalahan sekrup yang terakumulasi, tetapi sabuk hanya tidak meregang secara kondisional, bahkan meregang, sehingga akurasi penggilingan dengannya rendah dan jarang lebih baik dari 0,25...0,3 mm pada a panjang 700mm.

Kecepatan

Mesin memiliki dua kecepatan - kecepatan pergerakan spindel selama penggilingan (pengumpanan) dan kecepatan idle (pemosisian). Yang pertama diatur sesuai dengan kondisi pemotongan dan dapat bervariasi dalam rentang yang luas, yang kedua harus semaksimal mungkin. Jelasnya, jika kecepatan maksimum yang mungkin terjadi lebih rendah dari kecepatan pengumpanan optimal saat menggiling material yang dirancang untuk mesin tersebut, produktivitas mesin tidak akan mencukupi.

Untuk balsa, mode penggilingan optimal adalah sebagai berikut:

• Ketebalan lembaran dari 1 hingga 2 mm – pemotong dengan diameter 0,6 mm (0,8 mm); umpan 600 mm/menit; kecepatan 40000…50000 rpm.
• Ketebalan lembaran dari 2 hingga 6 mm – pemotong 0,8 mm; umpan 500 mm/menit dengan kecepatan yang sama;

Untuk bahan lainnya jumlah umpannya lebih sedikit. Kecepatannya tergantung pada spindel. Kalaupun hari ini saya tidak mempunyai spindel 50.000 rpm, mungkin besok akan muncul, jadi mesin harus dibuat dengan feed rate 500...600 mm/menit.

DSHI-200-3 memiliki frekuensi pickup 1000 Hz, dalam mode setengah langkah adalah 150 rpm, yang berarti umpan maksimum dengan sekrup dengan pitch 3 mm adalah 450 mm/mnt. Sedikit kekurangan modus optimal. Dengan sekrup dengan pitch 2 mm, umpan akan lebih sedikit lagi, hanya 300 mm/menit, yang jelas tidak cukup. Saat mesin beroperasi dalam mode normal, kecepatan maksimumnya adalah 900 mm/menit, namun akurasi posisi turun menjadi 0,015 mm. Ini bisa digunakan untuk balsa, tetapi tidak untuk aluminium.

Ukuran area kerja penggilingan

Seperti yang mereka katakan, ukuran itu penting, dan tidak hanya dalam hal penempatan area benda kerja yang optimal (100x1000 untuk balsa, 300x500 untuk kayu lapis balsa). Biaya mesin sangat tergantung pada ukuran bidang kerja penggilingan, terutama jika menggunakan penggerak sekrup. Kompromi diperlukan di sini. Bagi saya sendiri, saya menemukan kompromi ini - 700x300x70 mm. Ukuran Anda mungkin berbeda.

Bantalan dan pemandu geser

Untuk mesin berukuran kecil yang relatif akurat seperti yang kami rancang, sulit untuk menemukan alternatif selain pemandu baja bundar dengan bantalan biasa. Setidaknya dalam kategori harga yang kami andalkan.

Baru-baru ini, sejumlah besar jenis bantalan bola linier telah muncul. Sejujurnya, saya tidak mengerti alasan popularitas mereka semakin meningkat. Terlepas dari satu-satunya keuntungan - kemudahan pergerakan yang luar biasa (dan karena itu kemampuan untuk menggunakan mesin yang kurang bertenaga), mereka juga memiliki kelemahan yang terus menerus. Yang utama adalah akurasi yang rendah dan meningkatnya persyaratan untuk lingkungan tempat mereka bekerja. Segala macam trik desain untuk melindungi bantalan tersebut dari debu, kotoran, dan serpihan tidak banyak menghemat. Selain itu, setiap bagian tambahan dalam rakitan bantalan, baik itu manset, pengikis, atau sikat, selain meningkatkan biaya, juga menimbulkan unsur tidak dapat diandalkan dalam rakitan.

Untuk alasan yang sama, kami akan menghapus dari pertimbangan semua jenis skema desain yang menggunakan rel dan roda dalam bentuk bantalan bola, sebagai hal yang remeh untuk mesin dengan akurasi tertentu, dan melihat lebih dekat pada penyangga geser.

Bantalan geser memiliki dimensi dan berat radial yang kecil; pembuatannya tidak memerlukan peralatan khusus; dapat menahan beban berat dengan kecepatan tinggi. Tapi dalam kasus kami, ini tidak penting, ada hal lain yang penting. keuntungan besar– tidak bersuara dan memiliki kapasitas redaman yang tinggi saat terkena beban siklik dan kejut.

Bahan

Saat memilih material untuk bantalan geser, kami akan fokus pada material yang tersedia yang memiliki karakteristik gesekan yang baik untuk kondisi pengoperasian kami. Dan syarat-syarat tersebut adalah sebagai berikut:

Kecepatan geser 0,2…5 m/s.

Jenis gesekan - semi-kering - permukaan pemandu dan bantalan bersentuhan seluruhnya atau pada area yang panjang. Tidak ada lapisan minyak yang memisahkan. Minyak ada di permukaan hanya dalam bentuk film yang teradsorpsi.

Pelumasan berkala.

Untuk pemandu dengan presisi yang meningkat, seperti dalam kasus kami, perhatian khusus harus diberikan pada kelancaran, yang pertama-tama bergantung pada perbedaan koefisien gesekan statis dan gesekan geser (baik tanpa pelumasan maupun dengan pelumasan lemah). Karakteristik ini sangat penting bagi kami, karena... Kami menggunakan motor stepper, dan gerbong di sepanjang pemandu akan bergerak setidaknya dalam sentakan kecil.

Setelah pencarian sederhana, kami menemukan daftar bahan berikut yang tersedia dan dapat diterima dalam hal kelancaran (dengan pelumasan yang buruk) dengan koefisien gesekan pada poros baja:

• Besi cor kelabu – 0,15…0,2.
• Besi cor anti gesekan – 0,12…0,15.
• Perunggu – 0,1…0,15.
• Teksolit – 0,15…0,25.
• Poliamida, nilon – 0,15…0,2.
• Nilon – 0,1…0,2.
• Fluoroplastik tanpa pelumasan – 0,04…0,06.
• Karet bila dilumasi dengan air – 0,02…0,06.

Pada prinsipnya, salah satu bahan di atas dapat digunakan untuk bantalan, kecuali karet, yang diberikan sebagai perbandingan, dan besi tuang, yang akan kami buang sebagai bahan eksotik untuk mesin rumahan. Sejujurnya, pilihannya tidak bagus. Pada umumnya, itu adalah sebagai berikut - logam (perunggu) atau non-logam (salah satu di atas, kecuali karet).

Bagi saya sendiri, saya telah lama memilih perunggu - solusi yang terbukti, bisa dikatakan standar, banyak digunakan, dan tidak memerlukan pembenaran rinci. Namun demi ketertiban, mari pertimbangkan opsi lain.

Bantalan non-logam

Saya tidak menentang bantalan non-logam. Jika karena alasan tertentu perunggu tidak tersedia bagi saya (memang, saat ini sulit membayangkan alasan seperti itu), saya akan memilih bantalan textolite. Bantalan textolite terbuat dari kain sifon berlapis-lapis, diresapi dengan Bakelite dan ditekan di bawah tekanan sekitar 1000 kg/cm2, pada suhu 150...180 derajat. Mereka bekerja lebih baik jika lapisannya tegak lurus terhadap permukaan gesekan. Textolite dapat diproses dengan perkakas karbida pada pemakanan rendah dan kecepatan potong tinggi dengan toleransi yang cukup ketat.

Nilon dan nilon bekerja dengan baik dengan pelumasan yang tidak mencukupi atau tanpa pelumasan sama sekali. Namun, seperti semua poliamida, poliamida sulit untuk dikerjakan dengan mesin. Bantalan nilon dan nilon diproduksi dengan cetakan injeksi bentuk logam dengan akurasi dimensi dalam beberapa ratus milimeter. Saat diproduksi dengan toleransi yang diperlukan masalah mungkin timbul pada peralatan pemrosesan universal - tidak ada yang mau menanganinya.

Fluoroplastik(Teflon) adalah bahan yang sangat baik, namun sayangnya tidak terlalu baik untuk pembuatan bantalan karena kelembutannya, koefisien muai panjang yang tinggi, mulur dingin (terjadinya deformasi sisa pada paparan tegangan yang relatif kecil dalam waktu lama), dan kelengkapannya. tidak basah dengan minyak.

Semua bantalan non-logam digunakan dalam kombinasi dengan pemandu dengan kekerasan yang ditingkatkan (> HRC 50). Dalam kondisi ini, mereka menunjukkan ketahanan aus yang tinggi. Persyaratan untuk meningkatkan kekerasan pemandu bukanlah suatu kerugian dari bantalan non-logam, melainkan hal yang wajar. Ngomong-ngomong, ada baiknya juga memanaskan pemandu untuk busing perunggu.

Sumber

Sehubungan dengan kelangsungan hidup, pertimbangan-pertimbangan berikut harus dipertimbangkan. Jika kita telah menerima prinsip kekuatan yang sama dan kekakuan yang sama sebagai konsep dasar dalam desain, tidak ada yang menghalangi kita untuk mengadopsi prinsip yang sama sehubungan dengan sumber daya komponen utama. Apa yang saya maksud? Komponen utama mesin kami adalah sekrup timah dengan mur dan pemandu. Adalah logis untuk membuatnya sedemikian rupa sehingga umur pasangan sekrup sepadan dengan umur bantalan biasa. Itu. Setelah memasang bantalan satu kali, bantalan tersebut akan berfungsi selama sekrup dan mur berfungsi. Jika pasangan sekrup rusak, mesin akan memerlukan perbaikan besar, dan pada saat itu bantalan dapat diganti. Tidak praktis untuk melakukan penggantian lebih awal; pasang bantalan yang tidak hanya akan bertahan lebih lama dari pasangan sekrup, tetapi Anda dan saya juga.

Diketahui bahwa pasangan sekrup biasa dengan sekrup timah baja dan mur perunggu dapat bertahan sangat lama. Dengan pemilihan parameter dan manufaktur berkualitas tinggi, unit-unit tersebut bekerja selama bertahun-tahun setiap hari dalam tiga shift. Saya tidak berpikir mesin saya akan dimuat seperti itu. Namun, tidak mungkin menghitung sumber daya secara akurat. Anda dapat membuat prediksi berdasarkan pengalaman dan pengetahuan subjek. Saya pikir dalam hal ini pasangan sekrup akan berfungsi selama sekitar 8 tahun, bahkan dengan mempertimbangkan fakta bahwa saya akan menggergaji KIT pada mesin tersebut. Selama waktu ini, banyak air akan bocor, mesin akan menjadi usang, teknologi baru akan muncul, dan biaya produksi mungkin turun. Mungkin tidak ada gunanya memperbaikinya.

Jelasnya, sepasang sekrup baja - mur perunggu bekerja dalam kondisi yang jauh lebih parah daripada pemandu baja - bantalan perunggu, yang berarti, secara teoritis, bantalan tersebut jelas akan memiliki masa pakai yang lebih lama. Tetapi jika celah yang muncul akibat perkembangan ulir pada mur dapat disesuaikan, maka celah pada busing perunggu bantalan tidak. Oleh karena itu, kami akan menerima (bukan secara tiba-tiba, tetapi berdasarkan analisis prototipe dan dengan tingkat kemungkinan yang tinggi) bahwa sekrup dan bantalan perunggu akan memiliki masa pakai yang kira-kira sama.

Akankah bantalan non-logam bertahan lama? Tidak yakin. Mungkin dia akan hidup, mungkin tidak. Pada prinsipnya tidak fatal, Anda dapat menyediakan liner yang dapat diganti, tetapi ini meningkatkan biaya perakitan bantalan, dan selain itu, setelah menginvestasikan banyak uang dalam pembuatan mesin, Anda tidak ingin awalnya menyebabkan wasir dengan menggantinya. bantalannya.

Kami membuat keputusan

Dengan mempertimbangkan hal di atas, ketika merancang panduan, keputusan teknis berikut dapat dibuat untuk melaksanakan perakitan bantalan:

• Kami mengebor lubang di rumah untuk selongsong dengan persyaratan minimal untuk toleransi bentuk dan lokasi permukaan (yaitu, cukup kasar);
• Kami menekan erat busing perunggu dari bantalan geser ke bagian tubuh dengan kelonggaran sepanjang diameter bagian dalam;
• kami memasang busing untuk pemandu sebagai bagian dari rumah dengan toleransi yang diperhitungkan.

Kami sudah dapat mengatakan bahwa solusi seperti itu tampaknya tepat, namun kami masih akan mempertimbangkan opsi lain.

Hal pertama yang terlintas dalam pikiran adalah mengapa membuat busing perunggu, lalu menekannya dan mengebornya, ketika pasar penuh dengan selongsong bantalan polos yang sudah jadi, dan masih banyak lagi. properti terbaik daripada perunggu murni, misalnya, plain bearing logam fluoroplastik? Bukankah lebih mudah untuk membelinya dan menekannya dengan cara yang sama?

Mari kita cari tahu. Bantalan logam fluoroplastik adalah selongsong baja yang diresapi vakum dengan komposisi timah Teflon yang terdispersi dalam cairan lapisan antifriksi berpori dari paduan perunggu yang disinter. Kombinasi perunggu dan fluoroplastik sendiri menggiurkan dan menjanjikan manfaat yang signifikan dari segi properti. Memang begitu adanya. Bantalan logam fluoroplastik pada kecepatan rendah dan gesekan kering (!) memungkinkan beban yang sangat tinggi (hingga 350 MPa) dan tetap beroperasi dalam kisaran suhu dari -20 hingga +280 derajat. Namun, dengan beban dalam kisaran 0,1...10 MPa dan kecepatan geser 0,2...5 m/s (seperti milik kita), koefisien gesekan dapat bervariasi dari 0,1 hingga 0,2, yaitu. berada dalam batas bahan bantalan konvensional di bawah pelumasan batas. Ternyata sama dengan memasang velg pada roda Zaporozhets bertelinga besar - tentu saja mungkin, tetapi tidak ada gunanya.

Lalu mungkinkah kita akan mendapatkan presisi, menyederhanakan pemesinan, dan dengan demikian menghemat uang? Juga tidak. Jika dalam kasus pertama kita mengebor selongsong perunggu secara akurat, maka dalam kasus kedua kita harus mengebor dudukan selongsong di badan secara akurat, mis. Kami tidak mengecualikan operasi mahal pada mesin bor yang bagus. Selain itu, perhitungan rantai dimensi mencakup toleransi terhadap ketidaksejajaran, keruntuhan, ketidakbulatan, dll. dari selongsong yang dibeli itu sendiri, yang harus diperhitungkan, asalkan toleransi ini diketahui dan dapat diandalkan, yaitu. Ini adalah bantalan yang bagus dan mahal, bukan selongsong yang tidak diketahui asalnya - 3 rubel per kantong. Alhasil, semua ini tidak menambah akurasi pada mesin kami, malah sebaliknya.

Biaya selongsong perunggu, yang hanya berupa sepotong pipa, adalah 50 rubel, dan bantalan fluoroplastik logam yang bagus adalah sekitar $10. Anda membutuhkan 12 bantalan ini. Hitung sendiri berapa banyak kita membayar lebih, praktis tidak memperoleh apa pun. Hal yang sama dapat dikatakan mengenai opsi lain yang memungkinkan untuk membeli plain bearing - kami membayar lebih, tetapi manfaatnya tidak jelas.

Nah, bagaimana jika tidak ada perunggu? Tapi, maaf, ini benar-benar omong kosong. Jika Anda memiliki akses ke sejumlah peralatan mesin yang layak dan telah memulai proyek yang mahal, maka tidak menemukan sepotong perunggu untuk dua belas bushing kecil dan empat mur berjalan adalah hal yang konyol!

Terbuat dari apa dan bagaimana caranya?

Sampai saat ini kami selalu mengatakan: “baja”, “perunggu”…. Jenis baja apa dan jenis perunggu apa khususnya?

Mengingat persyaratan kami untuk ketahanan aus (kami tidak akan bekerja tiga shift setiap hari) dan persyaratan rendah untuk stabilitas gaya gesekan, pilihan kualitas baja dan perunggu, serta perlakuan panas pada pemandu baja, tidak terlalu penting. Oleh karena itu, jika mereka menelepon saya dari pabrik dan bertanya: “Kami tidak memiliki jenis perunggu (baja) seperti yang Anda tulis di gambar. Bisakah kita membuat penggantinya dengan…?” Saya akan segera menjawab dan tanpa keraguan sedikit pun: “Bisa! Andai saja itu benar-benar perunggu, dan bajanya memiliki kandungan karbon rata-rata. Misalnya baja 30, 40 atau 45.”

Tetapi Anda masih perlu menuliskan sesuatu di gambar itu, dan Anda perlu menuliskannya pilihan terbaik. Itu selalu bisa menjadi lebih buruk. Perunggu timah fosfor (BrOF10-1) dan seng (BrOTsS5-7-12, BrOTsS6-6-3) sangat cocok untuk bantalan selongsong. Perunggu bebas timah (BrAZh9-4, BrS30) bekerja lebih baik dengan pemandu yang diperkeras dengan proses halus, jadi bagaimanapun juga, pemandu harus dikeraskan hingga kekerasan 40...50 HRC dan dipoles dengan kekasaran Ra 0,63. Anda tidak pernah mengetahui bushing mana yang pada akhirnya akan dipotong. Permukaan bagian dalam selongsong tidak perlu dipoles, tetapi kekasarannya tidak boleh lebih buruk dari Ra1.25.

Jangan lupa bahwa selain bantalan bantalan, kami juga memiliki mur perunggu. Di sana, persyaratan materialnya lebih ketat, tetapi dalam kasus kami tidak banyak. Masuk akal untuk menyatukan material untuk mur lari dan busing geser.

Mengenai geometri dan celah, lebih baik tidak mengambil kebebasan di sini. Untuk memastikan fungsionalitas produk kami pada akurasi yang diberikan, celah maksimum yang dijamin antara selongsong dan pemandu (diameter 16 mm) harus sekitar 0,034 mm, yang sesuai dengan kesesuaian lari menurut kualitas ke-7 (H8/f7).

Dalam praktiknya, dalam hal produksi per potong (bukan produksi massal), mereka melakukan hal ini. Pertama, selongsong yang ditekan ke dalam rumahan dibor hingga toleransi yang diperlukan untuk bentuk dan lokasi permukaan, kemudian lubang yang dihasilkan diukur secara akurat, dan baru kemudian pemandu digiling ke ukuran yang memberikan jarak bebas yang diperlukan. Kemudian semuanya ditandai agar tidak membingungkan di kemudian hari badan mana yang meluncur di sepanjang pemandu mana.

Selain jarak bebas, parameter penting dari selongsong bantalan adalah panjangnya. Atau lebih tepatnya, bukan panjangnya, tapi perbandingan panjang dan diameter (l/d). Diketahui bahwa kapasitas menahan beban bantalan sebanding dengan kuadrat rasio l/d. Dengan mempertimbangkan pengaruh positif dan negatif l/d terhadap daya dukung beban, nilai rata-rata l/d = 0,8...1,2 paling sering dipatuhi. Dengan diameter pemandu 16 mm, kisaran panjang bushing adalah 12,8…19,2 mm. Namun, dalam desain kami, kapasitas menahan beban bantalan tidak begitu diperhatikan; beban kami kecil. Lebih memperhatikan sensitivitas bushing terhadap distorsi. Jelasnya, semakin rendah rasio L/D, semakin rendah sensitivitasnya. Oleh karena itu, lebih baik memilih panjang selongsong yang mendekati 13 mm daripada 20.

Satu catatan terakhir. Apa yang harus saya lakukan jika saya tidak dapat mengikuti semua rekomendasi dalam bab ini? Haruskah aku menyerah dan tidak ambil pusing? Nah kenapa tidak, Anda hanya perlu bersiap dengan kenyataan bahwa pada akhirnya kualitas produk (mesin) akan menurun. Itu saja. Bagaimana jika dia tidak terluka? Ia akan menderita, ia akan menderita, pertanyaannya adalah seberapa besar? Tapi tidak ada yang bisa mengatakan ini dengan pasti. Pertanyaan seperti: “Apa yang akan terjadi jika perunggu diganti dengan kuningan, atau jika kita membuat pasangan geser - baja di atas baja?” - tidak masuk akal. Cobalah, lakukan, lalu beri tahu saya. Satu hal yang jelas - ini akan menjadi lebih buruk. Ngomong-ngomong, dalam pemandu non-kritis dengan presisi rendah, pasangan geser baja-baja diperbolehkan, dan bagian-bagian dari pasangan tersebut harus memiliki kekerasan yang berbeda, misalnya, pemandu dikeraskan, dan selongsong, sebaliknya, adalah marah.

Sekrup dan mur timah

Dalam praktiknya, hanya ada dua pilihan di sini - sekrup timah baja klasik dengan mur perunggu yang dilengkapi dengan perangkat kompensasi serangan balik, atau sekrup bola (sekrup bola).

Roda gigi heliks dengan gesekan geser

Hampir semua pertimbangan umum yang diungkapkan dalam bab sebelumnya mengenai pemilihan bahan untuk pemandu dan bantalan geser juga berlaku untuk roda gigi sekrup dengan gesekan geser; tidak ada gunanya mengulanginya. Mari kita lihat satu hal lagi properti penting pasangan sekrup, yang mungkin ada sangat penting Sehubungan dengan kasus kami, yaitu kapasitas redaman transmisi sekrup gesekan geser.

Motor stepper mempunyai efek yang tidak diinginkan yang disebut resonansi. Efeknya diwujudkan dengan penurunan torsi secara tiba-tiba pada kecepatan tertentu. Hal ini dapat menyebabkan langkah terlewat dan hilangnya sinkronisitas. Efeknya muncul jika frekuensi langkah bertepatan dengan frekuensi resonansi rotor itu sendiri. Dampak ini dapat diatasi dengan dua arah. Dengan metode elektronik, misalnya, dengan beralih ke mode pengoperasian mesin microstepping (atau pada tingkat algoritma pengoperasian pengemudi), dan dengan mengatur redaman mekanis.

Sangat disayangkan, setelah membuat atau membeli pengontrol dan membuat mesin, mengalami fenomena resonansi. Oleh karena itu, Anda perlu berhati-hati terlebih dahulu untuk memastikan bahwa frekuensi resonansi dapat dilewati tanpa rasa sakit saat melakukan akselerasi dan deselerasi mesin. Transisi ke mode microstepping tidak selalu dapat diterima karena hilangnya kecepatan dan torsi secara tajam pada poros. Ya, meskipun dapat diterima, tidak ada salahnya untuk mempertimbangkan redaman mekanis.

Frekuensi resonansi dihitung menggunakan rumus F 0 = (N*T H /(J R +J L)) 0,5 /4*pi,

• F0 – frekuensi resonansi,
• N – jumlah langkah lengkap per putaran,
• TH – menahan torsi untuk metode kontrol yang digunakan dan arus fasa,
• JR – momen inersia rotor,
• JL – momen inersia beban.

Rumusnya menunjukkan bahwa resonansi sangat bergantung pada beban yang dihubungkan ke motor. Jelas bahwa ketika sekrup utama dipasang dengan kuat ke poros motor, momen inersia total sistem akan meningkat secara signifikan, yang menggeser resonansi ke frekuensi yang lebih rendah, di mana sifat redaman gesekan kental pada putaran timah benang terwujud dengan baik. Dengan memilih jumlah putaran dan menyesuaikan celah (preferensi) pada ulir, Anda dapat menghilangkan gejala resonansi.

Di sini banyak hal tergantung pada bahan murnya. Diperlukan adsorpsi minyak yang baik pada bahan. Misalnya, mur fluoroplastik tidak dapat berfungsi sebagai peredam karena tidak dapat dibasahi minyak sama sekali. Capron, dalam hal ini, berperilaku lebih baik, tetapi juga tidak terlalu baik. Dari non-logam, textolite adalah yang terbaik karena bersahabat dengan minyak. Perunggu bagus dari semua sisi.

Sekrup timah

Sekrup timah dirancang untuk kekuatan, ketahanan aus, dan stabilitas. Kami kurang tertarik pada kekuatan dan efisiensi. Ketahanan aus menarik dalam hal menentukan tekanan rata-rata pada permukaan kerja ulir dan memilih ketinggian ulir. Namun, berdasarkan perhitungan stabilitas, kita harus menentukan diameter sekrup untuk panjang tertentu dan skema yang dipilih untuk mengencangkan sekrup pada penyangga. Skema ini juga harus dipilih.

Saya tidak akan membusungkan pipi di sini, berpura-pura pintar dan membuat Anda bosan dengan perhitungan menggunakan rumus yang rumit. Apalagi saya sendiri, meski tahu caranya, sudah lama tidak menghitung hal seperti itu. Mesin kami bukanlah dongkrak dengan ulir beban yang persisten untuk beban multi-ton tertentu, melainkan perangkat mekanis yang presisi. Pilihan parameter geometris Sekrup tersebut dapat, dan harus, diproduksi berdasarkan analisis prototipe. Jika Anda menganalisis (Anda perlu menganalisis peralatan industri, bukan produk buatan sendiri) sejumlah besar mesin dan perangkat serupa dengan desain serupa, Anda akan menemukan yang berikut:

• Penyangga sekrup: salah satu ujungnya dipasang dengan kokoh, ujung lainnya bertumpu langsung pada motor stepper.
• Diameter sekrup minimum: 12 mm untuk panjang hingga 700 mm, 16 mm untuk panjang hingga 1200 mm.
• Profil ulir: trapesium atau pita (dengan profil persegi panjang).
• Dengan pitch 3 mm, tinggi profil ulir adalah 1,5 mm.

Kami dapat melakukan penghitungan khusus untuk mesin kami dan memverifikasinya, tetapi waktu hanya membuang-buang waktu. Saat mendesain, perhatian utama harus diberikan pada bahan dan teknologi, yang dalam hal ini jauh lebih penting. Selanjutnya akan dikemukakan persyaratan teknis ke sekrup. Anda harus berusaha untuk memenuhinya, tetapi hal ini tidak selalu memungkinkan dan cukup mahal. Di sini kita perlu mencari kompromi. Apa yang boleh Anda serahkan dan apa yang tidak boleh Anda serahkan adalah pertanyaan yang kompleks dan diselesaikan oleh setiap desainer secara berbeda, sesuai dengan kesukaannya. Tanpa memaksakan pendapat saya, saya akan memberikan persyaratan dasar tentang bagaimana seharusnya hal itu sebenarnya.

Untuk sekrup timah yang tidak diberi perlakuan termal dengan presisi normal dan tinggi, bahan terbaik adalah baja canai panas A40G. Baja yang ditingkatkan 45 dan 40X juga digunakan. Dalam hal ini, bahan pemandu dapat disatukan dengan bahan sekrup.

Dalam hal pemrosesan akhir sekrup dengan pemotong, baja U10A digunakan, yang dianil hingga kekerasan 197 HB.

Untuk sekrup yang dikeraskan dan digiling sesuai dengan profil ulir, digunakan baja kelas 40ХГ dan 65Г, yang memiliki ketahanan aus yang tinggi. Opsi ini terlalu keren untuk mesin rumahan, tetapi sekrup bola adalah satu-satunya cara untuk melakukannya.

Penyimpangan sekrup yang diijinkan:

1. Akumulasi kesalahan nada terbesar yang diizinkan, µm:
   • dalam satu langkah - ±3…6;
   • dengan panjang 25 mm – 5…9;
   • pada panjang 100 mm – 6…12;
   • dengan panjang 300 mm – 9…18;
   • untuk setiap panjang 300 mm, ditambahkan 3…5;
   • sepanjang seluruh sekrup, tidak lebih dari 20...40.
2. Toleransi untuk diameter ulir luar, tengah, dan dalam ditetapkan tidak lebih dari toleransi yang sesuai untuk ulir trapesium menurut Gost 9484-81, dengan kisaran toleransi 7N menurut Gost 9562-81.
3. Untuk memastikan keakuratan sekrup dalam hal pitch dan untuk melindungi ulir dari kehilangan akurasi yang cepat akibat keausan lokal, deviasi ovalitas diameter ulir rata-rata pada pitch 3 mm harus 5...7 mikron.
4. Kehabisan diameter luar sekrup saat diperiksa di pusat dengan panjang hingga 1 meter adalah 40...80 mikron.
5. Jika diameter luar Sekrup berfungsi sebagai dasar teknologi untuk pemotongan ulir (dan ini hampir selalu terjadi), kemudian toleransi untuk diameter luar ditetapkan sesuai dengan h5.

Tidak sulit untuk menebak bahwa keakuratan mesin secara langsung bergantung pada penyimpangan menurut klaim 1. Jika kita memindahkan gerbong secara manual di sepanjang vernier, maka ini akan terjadi, tetapi dalam kasus kita, hidup lebih mudah, karena dalam mesin CNC akumulasi kesalahan dapat dikompensasikan dengan perangkat lunak.

Jika kita memulai pembuatan ulir trapesium, maka pada persyaratan yang telah disebutkan kita harus menambahkan banyak persyaratan penting, tetapi sulit untuk dipenuhi untuk sudut profil ulir. Namun biaya produksi sekrup timah sudah terlalu tinggi alat khusus untuk memotong benang trapesium (dan dibuat untuk setiap kasus tertentu). Untuk produksi potongan tanpa menyiapkan peralatan khusus, benang pita dengan profil persegi panjang cukup cocok.

Namun, mengapa benang trapesium lebih baik daripada benang pita? Hanya satu hal - ketahanan aus yang lebih baik, karena... permukaan kerja benang trapesium memiliki lebih banyak putaran, dan tekanan pada permukaan ini juga lebih kecil. Pilihan antara benang trapesium dan pita adalah masalah kompromi antara daya tahan dan biaya. Jika Anda bersedia membayar uang yang layak (sebanding dengan harga sekrup bola) untuk daya tahan, pilihlah ulir trapesium. Saya pribadi belum siap.

Saya memperkirakan pertanyaan dari serial ini: “Apa yang akan terjadi jika...?” Apa yang terjadi jika Anda mengambil batang yang bagus dan memotong benang metrik dengan profil segitiga di atasnya? Saya menjawab - itu akan menjadi lebih buruk. Pada diameter 12 mm dipotong secara standar benang metrik dengan kelipatan 1,75. Tinggi profilnya 1,137 mm, yang tidak cukup untuk ketahanan aus. Benang terdekat yang sesuai dengan tinggi profil (1,624) memiliki pitch 2,5 dan dipotong dengan diameter 18 mm. Ternyata menjadi klub yang layak. Namun yang terpenting, persyaratan baling-baling pada poin 1-5 tetap sama. Keuntungan biaya produksi, jika ada, akan kecil.

Omong-omong, biaya pembuatan sekrup meningkat perkembangan geometri dari panjangnya. Hal ini disebabkan teknologi pemotongan benang dan penggunaan peralatan khusus. Misalnya, untuk membuat sekrup dengan panjang hingga 500 mm, diperlukan satu kali istirahat yang stabil, dan untuk sekrup 700 mm, diperlukan dua kali istirahat. Sandaran tetap untuk baling-baling tertentu perlu dimodifikasi, biaya modifikasi dan peralatan lain yang diperlukan, seperti yang Anda pahami, sudah termasuk dalam biaya baling-baling. Jika kita membuat 50 sekrup, atau menghubungi fasilitas produksi tempat sekrup tersebut diproduksi secara massal, akan lebih murah, tetapi sebaliknya... Itu sebabnya saya memasukkannya ke dalam mesin sejak awal lapangan kerja sepanjang X - 700 mm, bukan 1000. Mahal dan tidak dilakukan di mana-mana.

Gila

Biasanya, mur terbuat dari perunggu dengan kadar BrO10F1 dan BrO6Ts6S3. Jika Anda menemukan perunggu seperti itu, itu akan sangat bagus, tetapi tidak berakibat fatal jika Anda menggunakan yang lain. Secara umum, semua yang kami katakan tentang bahan untuk bantalan geser juga berlaku untuk mur lari.

Penyimpangan kacang yang diperbolehkan:

1. Poin 2 untuk sekrup juga berlaku untuk mur.
2. Untuk mur belah, diameter luar ulir ditentukan berdasarkan kondisi untuk memastikan pemasangan mur ke sekrup di sepanjang profil, sehingga diatur lebih besar 0,5 mm dari pada menurut GOST 9484-81. Diameter bagian dalam ditetapkan berdasarkan kondisi celah yang diperlukan, sehingga diatur 0,5 mm lebih besar dari pada menurut Gost yang sama.
3. Dalam kasus di mana diameter bagian dalam mur berfungsi sebagai dasar teknologi untuk pemrosesan akhir badan mur (Anda mengerti, beginilah kejadiannya), diameter bagian dalam mur dibuat sesuai dengan H6.
4. Penyimpangan profil dan pitch yang diperbolehkan tidak diatur, namun dibatasi oleh nilai toleransi untuk diameter rata-rata.

Adanya celah antar ulir pasangan sekrup menyebabkan reaksi balik. Penghapusannya dicapai dengan tindakan konstruktif - dengan mengencangkan mur belah dengan sekrup, pegas atau penjepit collet. Cara termudah adalah dengan membuat mur belah dengan pengikat sekrup/

Bagaimana cara melanjutkannya?

Ingat apa yang kami katakan tentang pemandu dan plain bearing: “Dalam praktiknya, mereka melakukan hal ini. Pertama, bushingnya dibor, dan baru kemudian pemandunya digiling hingga mencapai ukuran yang memberikan jarak bebas yang diperlukan.” Jadi, dengan sekrup dan mur timah, semuanya terjadi justru sebaliknya - pertama sekrup dibuat, lalu mur diasah.

Keadaan ini menjanjikan manfaat yang besar. Sekrup praktis tidak aus (inilah cara mesin dirombak dalam produksi - mereka membuat mur baru untuk sekrup lama), yang berarti Anda dapat membawa sekrup timah yang sesuai ke pabrik, dan mereka akan membuatkan mur untuk Anda. Sekrup yang sesuai dapat dibeli, dilepas dari mesin dan perangkat lama, atau akhirnya ditemukan di tempat pembuangan sampah. Hal ini akan sangat mengurangi biaya produksi mesin Anda, karena... biaya sekrup timah lebih dari setengah biaya mekanik manufaktur.

Seperti yang selalu terjadi, keputusan seperti itu tidak hanya memiliki keuntungan. Sekrup yang dibeli (ditemukan) sudah memiliki ujung yang terpotong, yang menentukan desain penyangga yang sangat spesifik, yang mungkin tidak bermanfaat bagi Anda, serta penggunaan bantalan yang sesuai dengan sekrup, dan bukan bantalan yang ingin Anda pasok. Seringkali ada kebutuhan untuk membuat dukungan detil tambahan, yang menambah biaya dan yang tidak diperlukan jika desain sekrup dan mur adalah milik Anda. Ini adalah kerugian yang nyata.

Belakangan ini banyak bermunculan perusahaan (termasuk asing) yang menjual pasangan sekrup siap pakai. Pada prinsipnya biaya pembelian dan produksi tidak berbeda jauh, namun terdapat permasalahan pada tujuan akhir. Seringkali perusahaan-perusahaan ini siap membuatkan sekrup untuk Anda dengan panjang yang dibutuhkan dan dengan potongan ujung yang Anda gambar sendiri, tetapi harganya akan naik 1,5...2 kali lipat. Bagaimanapun, terserah Anda untuk membuat sekrup utama sendiri atau membeli yang sudah jadi.

Jika Anda tidak yakin dapat menghasilkan pasangan sekrup berkualitas tinggi, dan Anda memutuskan untuk menggunakan sekrup yang dibeli atau bahkan sekrup “kidal” di mesin Anda, maka sebaiknya Anda membeli atau menemukannya terlebih dahulu, dan hanya kemudian mulai mendesain mesin. Lebih tepatnya untuk desainnya, karena tidak ada yang istimewa untuk didesain di dalamnya.

Sekrup bola

Pada sekrup bola, gesekan geser digantikan dengan gesekan guling. Hal ini memungkinkan Anda meningkatkan efisiensi mekanisme secara signifikan hingga 95...98%, serta meningkatkan masa pakainya sebanyak urutan besarnya. Hal ini menjelaskan meluasnya penggunaan sekrup bola dalam teknik mesin.

Keakuratan sekrup bola lebih rendah dibandingkan dengan roda gigi sekrup dengan gesekan geser. Hal ini dijelaskan secara sederhana. Dalam penggerak sekrup konvensional, hanya ada dua bagian yang bersentuhan dan celah teknologi (reaksi balik) disesuaikan, tetapi dalam sekrup bola, selain dua bagian yang sama (sekrup dan mur), bagian ketiga disertakan dalam pekerjaan. - sebuah bola, atau lebih tepatnya sekumpulan bola, dan serangan baliknya bermasalah. Namun ini tidak berarti sekrup bola tidak akurat. Memang akurat, namun secara teknologi akurasi ini tidak mudah. Anggap saja jika kita membandingkan sekrup bola dan roda gigi sekrup dengan gesekan geser dengan akurasi yang sama, maka sekrup bola akan jauh lebih mahal.

Saya tidak memiliki sikap buruk terhadap sekrup bola dan saya tidak menganjurkan secara eksklusif sekrup klasik dengan mur. Sebaliknya, saya suka sekrup bola, saya sendiri bermimpi membuat mesin dengannya. Tetapi. Selain dapat diandalkan, cantik, mahal, dan umumnya keren, ia juga mewajibkan banyak hal. Sungguh aneh melihat sekrup bola di samping pemandu tabung tirai dan bantalan nilon, dibor. Dan sebaliknya, pemandu yang bagus dengan bantalan fluoroplastik logam yang modis terlihat tidak kalah anehnya di samping batang berulir yang dibeli di pasaran dan mur segi enam seharga 3 rubel.

Jika Anda menggunakan sekrup bola, maka bersama dengan pemandu yang baik, selongsong bantalan geser berkualitas tinggi, kopling adaptor berkualitas tinggi untuk menghubungkan sekrup bola ke mesin, dan bagian-bagian mesin lainnya harus berada pada ketinggian yang sama. Kalau tidak, tidak ada gunanya. Dan ini adalah kategori harga yang sangat berbeda.

Desain mesin

1. Tidak sulit untuk menghasilkan mekanisme rumit yang terdiri dari banyak bagian. Anda tidak memerlukan banyak kecerdasan di sini. Sulit untuk menemukan mekanisme yang sederhana dan berteknologi maju, tetapi menjalankan fungsi yang sama dengan mekanisme yang kompleks. Mengapa sulit menghasilkan sepeda asli? Karena segala isinya sudah ditemukan sejak lama! Timbul pertanyaan: perlukah melakukan tindakan penyeimbangan penemuan dan desain? Mesin itu dibutuhkan untuk bisnis, dan bukan untuk menunjukkan imajinasi panas sang desainer. Oleh karena itu, tanpa basa-basi lagi, mari menjelajahi Internet dan memilih diagram desain mesin siap pakai yang memenuhi persyaratan kami.
2. Bagian-bagian mesin harus sederhana bentuk geometris dengan jumlah minimum operasi penggilingan. Selain itu, rincian ini harus sedikit. Kita sudah menghabiskan banyak uang untuk membeli pemandu dan sekrup timah dengan mur, hanya untuk berbelanja secara Royal pada bagian tubuh yang kerawang dan berenda.
3. Tidak ada pengelasan. Ini adalah uang tambahan, dan selain itu, Anda masih harus menganil rakitan yang dilas di dalam tungku untuk menghilangkan tegangan sisa dan menaruhnya di mesin untuk pemesinan.
4. Bahan seluruh bagian bodi adalah paduan D16T. Kami akan mendapatkan kekakuan dengan bagian monolitik yang besar, karena Untuk memberikan kekakuan yang diperlukan, satu bagian tebal lebih murah daripada tiga bagian tipis yang diikat menjadi satu.
5. Pengencang sesedikit mungkin. Pemotongan benang juga memerlukan biaya.
6. Akan menyenangkan untuk memasukkan kemungkinan modernisasi dalam desain. Misalnya jika perlu mengubah bidang kerja mesin dengan sedikit modifikasi.

Pencarian internet membuahkan hasil. Saya menyukai mesin Step-Four Austria-Jerman (Carriage Z.

Kereta Y sudah terdiri dari dua batang dengan bantalan dan lubang untuk pemandu Z. Pemandu harus dimasukkan ke dalam lubang sesuai dengan kecocokan yang rapat (transisi) dan diamankan dengan sekrup yang disetel. Memperbaiki dengan sekrup lebih untuk ketenangan pikiran daripada pengikatan sebenarnya. Pemandu harus berada di dalam lubang seolah-olah terpaku pada tempatnya. Pada palang bawah terdapat lubang untuk rakitan bantalan sekrup utama, dan pada palang atas terdapat tempat duduk untuk motor stepper.

Gerbong X – dua dinding mempunyai elemen struktur yang sama dengan batang gerbong Y. Ketebalan dinding 15 mm. Anda tidak dapat berbuat lebih sedikit, jika tidak, panduannya tidak akan melekat dengan baik. Rumah bantalan geser disekrup ke bagian bawah dinding untuk menggerakkan media di sepanjang pemandu yang terletak di bingkai.

Sasis sudah dirakit.

Yang tersisa hanyalah memasang sasis mesin yang sudah jadi ke alas yang kuat dan kaku menggunakan sudut balok. Basisnya dapat berupa, misalnya, sepotong papan laminasi yang digunakan untuk membuat meja perabotan dapur, atau hanya meja. Balok bingkai itu sendiri akan mengambil posisi yang diinginkan. Hal utama adalah jangan mengganggu mereka.

Harap dicatat bahwa dengan mengubah panjang pemandu, Anda dapat dengan mudah membuat mesin dengan dimensi bidang kerja penggilingan apa pun (dalam batas wajar) tanpa mengubah bagian bodi.

Penularan

Anda dapat mulai memasang sekrup.

Seperti yang telah kami katakan, salah satu ujung sekrup digantung langsung pada motor stepper, dan ujung lainnya bertumpu pada rakitan bantalan yang terdiri dari dua bantalan kontak sudut yang mencegah sekrup bergerak sepanjang sumbu. Satu bantalan memberikan daya dorong ke satu arah, bantalan lainnya ke arah lain. Ketegangan pada bantalan dihasilkan oleh mur penutup melalui selongsong yang terletak di antara bantalan. Rakitan bantalan, dan juga seluruh sekrup, dipasang di rumahan dengan sekrup set melalui lubang di cincin luar.

Bantalan bisa berupa apa saja. Saya melamar dengan dimensi keseluruhan 6x15x5. Secara teori, seharusnya ada bantalan kontak sudut ganda (seri 176 GOST 8995-75), tetapi sulit ditemukan. Bahkan tidak ada banyak bantalan kontak sudut sederhana di pasaran, apalagi bantalan ganda. Anda dapat memasang bantalan radial biasa. Gaya dan kecepatan aksial kami tidak tinggi, dan jika retak setelah beberapa saat, dapat dengan mudah diganti, Anda bahkan tidak perlu membongkar apa pun.

Sekrup dipasang pada poros motor melalui selongsong dengan klem terminal.

Transmisi torsi dari sekrup penggerak koordinat X ke sekrup non-penggerak dilakukan melalui sabuk bergigi plastik khusus.

Timing belt itu sendiri dan roda gigi dibeli. Sabuk sepanjang ini praktis tidak meregang dan perlu diberi tegangan yang baik. Apakah ini dapat diandalkan? Dapat diandalkan. Apakah mungkin menempatkan dua stepper di sepanjang sumbu X, satu untuk setiap sekrup? Saya tidak tahu, saya belum mencobanya. Saya rasa akan ada masalah dengan sinkronisasi. Dan ikat pinggangnya murah dan ceria.

Sentuhan akhir. Kami memasang braket spindel.

Itu saja. Anda dapat memasang perangkat elektronik, memasang spindel, dan menyalakan mesin. Semuanya harus bekerja. Dan itu berhasil, harus saya katakan! Pada dasarnya tidak ada hal lain yang diperlukan. Oh ya, limit switch perlu dipasang, tapi tidak perlu. Ini adalah sebuah pilihan; mesin bekerja dengan sempurna tanpa saklar batas.

Kami menghitung bagian tubuh (kecuali pemandu dan sekrup timah) yang harus dipesan di pabrik - 14 buah! Ditambah 2 sudut, ditambah dua bagian untuk braket spindel. Jumlah: 18 bagian. Dan dari segi nomenklaturnya pun kurang, hanya 8. Sangat hasil yang bagus!

Kami memberikannya tampilan yang “dapat dipasarkan”.

Melihat foto prototipe dari situs web, kami melihat bahwa ada mesin yang kokoh, tetapi mesin kami hanya berupa kerangka dan mati!

Sekarang, ayo kita lakukan!

Kami akan memasang saluran - alas (tebal 5 mm) dari bagian bawah bingkai dan menutupi sekrup utama dengan saluran - selubung (tebal 2 mm).

Kami akan memasang lintasan, juga dari saluran. Jadi, kita akan menutup penggerak sabuk di satu ujung, dan di ujung lainnya kita akan memasang konektor dari stepper pada lintasan.

Pada gerbong X kami akan memasang casing yang melindungi sekrup utama Y, dan ke sana kami akan memasang alur di mana kabel dari gerbong Z akan diletakkan. Kami akan memasang alur yang sama ke rangka di sisi drive.

Akankah semua penutup ini membuat mesin kita lebih kaku? Tentu saja mereka akan menambahkan, tetapi tidak terlalu banyak. Tidak mungkin memperkuat struktur dan memberikan kekakuan keseluruhan dengan cara ini. Rangkaian tenaga mesin harus bekerja dengan sendirinya tanpa dukungan tersebut. Namun kini mesin tersebut dapat dengan mudah dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain, dibandingkan menyimpannya di meja.

Mari kita pasang tutupnya, potong kotak (untuk pengujian) pada mesin baru untuk menyembunyikan blok adaptor untuk kabel dari stepper di dalamnya. DAN, Sentuhan akhir, kami akan memasang trek untuk kabel.

Saya bukan ahli hebat di bidang pengerjaan logam dan desain mesin pengerjaan logam khusus, jadi mungkin saya salah atau tidak akurat; kawan yang berpengetahuan akan mengoreksi saya. Selain itu, selama bertahun-tahun dalam desain nyata dalam pembuatan instrumen dan teknik mesin, saya telah mengembangkan stereotip tertentu dalam pendekatan desain bagian-bagian mesin (pilihan dasar desain, fitur penetapan toleransi dan kesesuaian, adaptasi desain dengan peralatan pabrik tertentu. , dll.), mungkin pendekatan ini cocok untuk Anda. Pendekatan ini tidak cocok untuk saya, jadi saya tidak mencantumkannya di sini. Namun saat mendesain mesin ini, saya justru mengandalkan pertimbangan umum yang saya uraikan di artikel. Dan mesin ini berfungsi! Seperti yang diharapkan! Saya tidak tahu apakah itu akan bertahan 8 tahun, waktu akan menjawabnya, tetapi dengan memiliki dokumentasi desain, saya tidak hanya dapat membuat suku cadang, tetapi beberapa lagi mesin yang sama. Jika diperlukan.

1. V.I.Anuriev. Buku pegangan desainer teknik mesin. Dalam 3 volume. Moskow. "Teknik Mesin". 2001.
2. I.Ya.Levin. Buku pegangan perancang instrumen presisi. Moskow. OBORONGIZ. 1962.
3. F.L.Litvin. Desain mekanisme dan bagian perangkat. leningrad. "Teknik Mesin". 1973.
4. PI Orlov. Dasar-dasar desain. Dalam 3 volume. Moskow. "Teknik Mesin". 1977.
5. Direktori. Bantalan bola instrumen. Moskow. "Teknik Mesin". 1981.
6. Buku Pegangan Metalhead. Dalam 5 volume. Ed. B.L.Boguslavsky. Moskow. "Teknik Mesin". 1978.

Kembali