Beräkna laster för CNC-fräs

[Thorped]

När jag ritar maskiner i CAD så brukar jag testa med laster mellan 1000-3000N, frågan är bara överdriver jag? Belastas Z 1000N i XY-led? Givetvis beror det på mycket, men jag ritar bara maskiner för bearbetning i aluminium, stål och titan med mycket god noggrannhet. Fast det beror kanske mer på ingrepp och skärdjup... Hur som helst, vad är vettigt att räkna med?

[hawkan]

Det beror som du skriver på vilken fräs som används, material och skärdata. Det finns relativt enkla beräkningar att göra för att uppskatta skärkrafterna.
Men är du inte ute efter en viss styvhet? Styvheten är avgörande för hur mycket det flexar och hur lätt maskinen börjar vibrera.

[säter]

Som "hawkan" skriver, så är det styvheten som är det intressanta.

Vi hade en tråd tidigare, där vi diskuterade detta.
Jag ska se om jag hittar den.

Jag brukar FEM-testa olika detaler med avseende på styvhet.
För att se om det överhuvudtaget är möjligt att fräsa vibrationsfritt.

Jag har gjort praktiska prov vid fräsning i stål, och sedan applicerat dessa prov i CosmosWorks.
Då visar det sig att vid en fräskraft på 1000N, får det inte fjädra mer än 0.05mm, för vibrationsfri fräsning.
Den här metoden använder jag normalt för testa om en uppspänning är tillräckligt stabil, med borde även fungera för att dimensionera en fräsmaskin.
Men, som sagt, det är i stål och med lite större planfräsar.

Här har du en annan tråd.
http://elektronikforumet.com/forum/view ... =5&t=67058

[Thorped]

Ja det är styvheten jag söker, 0,05mm/1000N är dock en bra riktlinje. Jag har räknat på 0,005mm/1000N innan och det är ohållbart.

En annan sak är att jag måste lägga in mer exakta specifikationer för de stål som finns att tillgå i Sverige. Inventor som jag gör mina FEM-beräkningar i har ju "bara" amerikanska standarder.

[säter]

Jag har räknat på 0,005mm/1000N innan och det är ohållbart.

Den siffran är nog inte orimlig.
Det jag angav är gränsen för vibrationer, och maskinen måste vara mycket styvare än så.

Alla stålsorter har samma E-modul, så det spelar ingen roll vilket du väljer.

[Thorped]

Legerar man in Molybden, Beryllium, Vanadin, Mangan eller kiselkarbid (gissar bara) måste väl E-modulen stiga? Enligt Wikipedia har Armeringsstål (kolstål) lägre E-modul än övriga stål men det kanske är hittepå. Är med på att E-modulen sitter i atomstrukturen så det slipper ni förklara men ändrar inte bindningarna sig om man legerar in andra ämnen?

Alla stål har inte samma E-modul, höglegerade stål kan ha högre E-modul, t ex Rostfritt ferritiskt stål

[Thorped]

Stabil sak det här, vikt 81kg, last 2000N.



Och för den som tycker det var svartvitt att bara belasta åt ett håll så belastas den här med 2000N i XYZ samtidigt:

[hawkan]

Jo E-modulen ändrar sej med legeringar, t ex är gjutjärn rätt mycket mjukare än "vanligt stål".
Å andra sidan har det en del materialdämpning i sej självt som dämpar vibrationer.
Som första approximation kan man anse att E-modulen är lika, men har du möjlighet
att veta vad du har för material och vilka värden det har, det är bäst naturligtvis.

Det som är viktigt är kraft och utböjning vid skärstålet.
Hela loopen behöver vara med, även slider och skruvar.
Stativet undertill har mindre betydelse.

[Thorped]

I det stora hela har det betydelse, flexar stativet lite så kan jag fokusera mer på att andra saker lika flexfria.

[säter]

gjutjärn rätt mycket mjukare än "vanligt stål".

Du har rätt.
Stål har ungefär dubbla värdet för E-modul, jämfört med gjutjärn.

Stativet undertill har mindre betydelse.

Nja, många maskiner kräver ju betongfundament, just för att bottenstativet är vekt.

[H.Andersson]

Jag tänker att det mest naturliga är att använda materialdata utifrån det material man har till hands. Ta tex SS2172 eller SS355JR etc, som finns lättillgängligt i brett dimensionsprogram för plåt och stång, och konstruera utifrån materialet. Ska du gjuta detaljer blir det såklart ännu mer komplext.

Att konstruera handlar om att definiera ingående variabler och successivt låsa dem tills någon enstaka kvarstående agerar dimensionerande för hela konstruktionen. Det gäller då att "låsa" rätt variabel för vad man är ute efter för egenskaper i sin konstruktion...

FEM är ett utmärkt sätt att visualisera krafternas åverkan på komponenter. Mesh-finheten är avgörande för beräkningsnoggrannheten, och randvillkoren för hur krafter ska tas upp av komponenten är i verkligheten bra komplicerat, vilket gör det till stor felkälla i simulering. Jag skulle akta mig för att sätta för stor tillit till beräkningar som ger utböjningar i tusendels millimeter, särskilt om beräkningen görs för statisk last, då kraftbilden i en fräsmaskin är högst dynamisk. Alla impulslasters frekvenser från det intermittenta fräsförloppet i kombination med konstruktionens egensvängning och maskinrörelser kommer i verkligheten kunna göra utböjningen större. Alla slider och lagringar i maskinen är också de svåra att modellera.

För att kolla hur komponenten påverkas är FEM jättebra! Kör på, men ha respekt för att det kan vara en grov förenkling jämfört med verkligheten ^^

Jag kan rekommendera denna Youtube-kanal till den som vill fördjupa sig i materiallära.
https://www.youtube.com/user/pjshamberger/videos

//H