Syöttölaite poraukselle - sorvin kärkipylkkä

[PekkaNF]

Terve

Nykyisessä kiinasorvissa on manuaalin mukaan 50 tai 60 mm kärkipylkän liike, todellisuudessa 35 mm ennenkun tippuu pois kiila-urasta.

Olen vähän hahmotellut uutta kärkipylkkää, jossa on huomattavasti pidempi "isku" ja tukevampi. Siis alkeellinen yhden akselin nopeusohjaus.

Käytin netin laskuria poran voiman laskemiseen.
Lopputoksensa on se, että teoriassa seostettun teräksen  poraukseen esim. 8,5 mm poralla tarvitaan taulukkoarvoilla noin  200-300w karatehoa tehoa ja noin 4 Nm vääntöä/500 rpm sekä noin 700N syöttöön voimaa.

http://www.kennametal.com/en/resources/calculators/holemaking-calculators/torque-thrust-power.html

8,5 mm pora, syöttö 0,12 mm/r ja leikkuunopeutta 14 m/min (alimmat taulukkoarvot pitkälastuselle teräkselle). Liitteet 1 ja 2.

Tollaista laskuri oksentaa:

n Spindle speed: 524.2751 1/min
Qz Metal removal rate: 3.57 cm3/min
Vf Unit per minute: 62.91 mm/min
Tc Time in cut: 95.37 sec.

Your Results
Mc / Md Torque: 2.978 Nm
Ff Thrust (Feed Force): 679 N
Pc Power: 0.16 kilowatt


Eli kara:
Mc / Md Torque: 2.978 Nm
Pc Power: 0.16 kilowatt

ja "kärkipylkän syöttö"
Ff Thrust (Feed Force): 679 N tämä on kärkipylkän syöttövoima poralle ilman kitkoja ja häviöitä
Vf Unit per minute: 62.91 mm/min tämä on kärkipylkän liikenopeus

*****

Vääntömomentin laskeminen 4 mm nousulla olevalle trapetsiruuville:

http://www.mekanex.se/ber/fi-vridmom_skruvdrift.shtml#

Lähtöarvoina eilisen laskennan arvot:
Ff Thrust (Feed Force): 679 N
Vf Unit per minute: 62.91 mm/min -> noin 1,05 mm/s!

TR16*4 näyttäis hyötysuhde olevan 0,42 voideltuna

Lopputuloksena olis n. 1 Nm vääntöä ja 16 rpm jotta em. ruuvilla saadaan em. syöttö. Vaikuttaako käyttökelpoiselta suuruusluokalta?

Tarkoitus oli päästä hehtaarille. Tossa ei ole kelkan kitkaa, eikä painovoimaa (koska vakaliike) eikä intertiavoimia, koska vakioliikenopeus.

Äkkiä vaikuttais siltä, että stepperin koko kasvais suureksi jos kytkis suoraan ruuvin päähän ilman alennusvaihdetta. Toki kuularuuvilla pääsis vielä tällä porakoolla just ison stepperin hehtaarille, mutta minusta vaikuttaa marginaaliselta ilman välitystä. Jos vähän kurkkais pimeälle puolelle, niin millaista stepperiä/välitystä katoisit realistisesti - ihan vain vaihtoehtona?

Mulla olisi yksi pikkuinen kierukkavaihteella oleva DC servomoottori 24v jonka arvot pitää vielä tarkistaa, mutta se vois olla vaihtoehto jos siihen keksisi sopivan servovahvistimen. Onko laskuria/kaavaa/nyrkkisääntöä jolla selvitän heti ensikättelyssä toimisko tuo mun pikkuservo/kulmavaihde tässä? Servon momentti on momentti * välitysuhde * mekaaninen hyötyduhde, mutta mihinkä "pisteeseen" tollainen hiiliharja tasvairtamoottori on normaalisti mitoitettu?

Pientä oikosulkumoottoria ja kulmavaihdetta ei taida olla varastossa, se vois olla sopiva kokoluokka jossain 100-200w teholla ja säätösuhdekin riittävä? Sen ohjaus olisi mahdollista invertterillä. Vaatis kalliin vaihteen, muuten halpa:)

Pikaliikkeille ei ole tarvetta eikä paikoitukselle vain syötölle. Toki pelkän nopeuden sijaan olisi kiva jos siihen sais sen verran automatiikkaa, että karan nopeuden mittauksesta ja syötön (0,05 - 0,3 mm/r) saisi suoraan ohjauksena invertterille/vahvisitimelle yms. Mutta voishan ton labrata matka/aika = nopeus mentelmällä ja taulukointion perinteistä tekniikkaa.

Ehdotuksia ennekun mennään metsään (mitään en ole vielä hitsannut, tosin olis jo metri TR16*4 mm ruuvia ja mutteri).

Katselin sorvin johteitta jo sillä silmällä, että kyllä tohon päälle vois ruuvata jonkun sandwitch rakenteen päälle vaihtoehtoiseksi kärkipylkän tilalle.

Pekka

[Kumpumäen seppä]

Kaverilla on sorvissa kärkipylkässä paineilmasylisteri ja sellainen erillinen säädettävä öljyllä toimiva hidastussylinteri. Ratkaisu on ihan toimiva. Tuo toteutus johtuu siitä, että kaveri purki nuo hidastussylinterit pois yhdestä italialaisesta cnc-koneesta, ja korvasi ne kuularuuveilla. Eli ne jäivät ylimääräisiksi joten kaveri on sijoitellut niitä enemmänkin omiin koneisiinsa. Itsekin olen miettinyt, pitäisikö tehdä tuollainen ratkaisu omaan revolverisorviin, mutta kun omat poraukset on sen verran lyhyitä, niin ei ole jaksanut alkaa moista värkätä. Välillä tuossa omassa sorvissa joutuu kyllä nojaamaan vipuun lähes koko painollaan.

Itse toteuttaisin tuon vastaavasti kuin olen toteuttanut tuon vannesahani terän laskun, joskin tuo on yksitoimisena, kun ainoastaan laskua hidastetaan ja ilmalla nostetaan terä ylös.

Toteutus tuohon olisi siis seuraava. 5/2 käsiventtiili, siitä normaalitilassa (ei poratessa) paine öljysäiliön yläosaan. Öljysäiliön (itsellä huonekaluputkesta tehty säiliö, jossa 10 mm laipat ylhäällä ja alhaalla) alaosasta letku hydrauliikan vastusvastaventtiilin kautta sylinterin sille puolelle, joka palauttaa kärkipylkän taakse. Venttiililtä toinen letku suoraa sylinterin toiseen päähän. Tähän kannattaa laittaa sellainen paineensäädin, joka laskee ilman läpi paluusuuntaan, jotta saa säädettyä porausvoiman. Normaalisti sylinterin palautuspuoli on täynnä öljyä. Kun aletaan porata, aletaan laskea öljyä vastusvastaventtiilin kautta säiliöön. Tuollaisella hydrauliikan vastusvastaventtiilillä saa säädettyä syötön todella tarkasti. Vannesahassa tuo ratkaisu on ollut käytössä nyt noin 10 vuotta ja pelaa täysin ongelmitta. Öljynä on hydrauliikkaöljy.

[PekkaNF]

Ja heti perään hieman päivitystä. Romuvarastoa kaivelemalla löysin DC-vaihdemoottorin joka näyttäis äkkisistään jotakuinkin sopivan kokoiselta sekä sähköisesti, että kooltaan. En tiedä toimiiko se ja tarkaa välitys ei ole tiedossa, koska siinä on ollut kolme asteinen ruuvikäyttö ja viimeinen on kateissa.

Mutta arvoja:
24v 2,80A, max. 15A ja kilvessä tehona 40W
* Mitens tää nyt menee? Akseliteho on siis 40W, koska aritmeettinen sähköteho on 24v*2,80A eli 67W, eli hyötysuhde olis noin 0,6...kuulostaa uskottavalta.

Jos nettiin on uskomista, niin tästä moottorin teho olis:
http://www.engineeringtoolbox.com/electrical-motors-hp-torque-rpm-d_1503.html
Torque can be calculated in SI units as

    T = PW 9.554 / n         (1)

    where
    T = torque (Nm)
    PW =  power (watts)
    n = revolution per minute (rpm)

T= 40w*9,554/2000rpm=0,19 Nm

Vaikuttaa uskottavalta. Tarve poralle oli liki 700N voimaa pienellä nopeudella ja johtoruuville se tarkoitti noin 16 rpm ja 1 Nm väääntöö + häviöt (joita en ole vielä arvioinut).

Eli välitystä tarvitaan, muttei mitän uskomattomia määriä.

Kyseessä on vaihdemoori ja kivessä lukee i 2128.1 ilmeisesti kolmelle asteelle ja kaksi sopivasti jäljellä. Mitenkähän vois testata ton välityksen jollakin tarkkuudella?

Jos joka asteen välitys olis samaa luokkaa, niin kaksi astetta tossa vois jotain himpan alle 170 tms? joka olis selkeesti liikaa, koska maksimikierrosnopeudeksi jäisi n. 12 rpm...tosin vääntöö olis sitten vähintäänkin tarpeeksi häviöidenkin jälkeen, mutta nopeutta ei.

Hmm...meneeköhän nää pähkäilyt suuruusluoltaan oikein?

Pekka

[Tapani Honkanen]

Tuo Kumpumäen sepän hydraulihidastus saattaa ehkä toimia. Tuota periaatetta esitetään esimerkiksi kirjoissa muun muassa höyläkoneeseen. Huom. nopeahko liike.
Minun kokemukseni on tuolta enemmän kuin kvarttaali vuosisata sitten. Tehtiin kevytrakenteista porakonetta matka-asentajalle jotakin spesiaalihommaa varten. Tuotekehityspäällikkö ideoi, hydraulikoneikko pyörittää hydraulimoottoria alennusvaihteen avulla poraa, halkaisija 33 mm  ja painesylinteri mikrovirtaussäätimen ohjaamana tekee syöttöliikkeen. Rakenteet olivat alle "valurautanormin" Aikansa tuhrattuamme todettiin: Ei tule mitään. Hydraulimoottorin hitausmomentti (inertia) oli mitätön, hydraulisylinterin kitkat, "lip-stip"-ilmiö ja rakenteen joustot aiheuttivat sen, että poran pyöritysmomentti vaihteli huomattavan paljon. Tehon (poraan varressa) piti olla moninkertainen verrattuna mekaaniseen porakoneeseen. Sellainen siitä sitten tehtiin ja toimi hyvin. Moottori 2.2 kW/3000 rpm kevyt alumiinirunkoinen sahamoottori + alennusvaihteisto. Syöttö kierukkavaihteen liikuttama. Voimanlähteenä säätönopeuksinen käsiporakone. Poria tuli 2kpl, 250 mm etäisyydelle toisistaan, siis tuplamäärä ensimmäiseen viritykseen. Ja mikä parasta, koko koneen paino oli pienempi kuin hydraulisen koneen.
Siis, aiheeton varoitus hitaan liikkeen aikaansaamisesta hydraulisesti. 

[Kumpumäen seppä]

Hyvä että Tapani sanoi, että mun esittämä ratkaisu saattaa toimia. Mä kyllä sanon, että se toimii oikeastikin. Liitteenä muutema kuva. Tuossa sahassa on vipusuhteet vielä niin, että sylinterin liike on huomattavasti hitaampi kuin sahauskohdassa tapahtuva liike. Silti olen sahannut tuolla 250 mm leveää 25 mm paksua lattaa niin, että latta on vaakasuorassa, jolloin terä leikkaa 250 mm paksusti rautaa. Tuossa lasku on todella hidas. Ja silti tuo rakenne on äärettömän yksinkertainen toteuttaa.

Toiseksi tuo mainitsemani kaverin sorvi on ollut käytössä vissiin jo yli 20 vuotta.

Kolmantena olen itsekin porannut tuon saman kaverin ratasvetoisella porakoneella todella paljon, ja siinä on tuo sama systeemi syötössä. Siitä voin sanoa, että on toimii poraamisessa ehdottoman hyvin. Helppo säätää syöttöä porauksen aikana. Tietenkään tuossa ratkaisussa ei tiedä tarkkaa syöttöä, mutta silmä ja korva ovat kuitenkin erittäin hyvät välineet syötön sopivuuden arvioimiseen.

[PekkaNF]

Varmasti pneumaattinen/hydraulinen syöttö toimii. Ensiksi pitäis löytää sopivan kokoinen sylinteri, jossa on pienikitkaiset tiivisteet.

Toimiihan porausyksikötkin ja niissä on usein pneumaattinen syöttö. Syöttönopeutta on vaikea säätää tiettyyn arvoon, mutta syöttövoima on kohtalaisen yksiselitteinen ja säädettävissä regulaattorilla.

Tuli vaan mieleen, että mulla olis yksi sylinteri jossain. Sen vois labrata regulla ja hmm.. jousivaa'alla?

Olis pitänyt ostaa porayksikkö kun sellainen tuli vastaan. Mulla on itserakennettu hidastin vaneesahassa. Ei ideallinen, mutta riittävä.



Ajattelin kokeilla tähän ruuvivälitystä. Kuulostaako kenestäkään työstövoimat/nopeudet ja ruuvi/välitys uskottavalta?

Pekka

[Kumpumäen seppä]

Jyrsinkoneessa mä ajan poraavaa pinolia 0,37 kW:n oikosulkumoottorilla ja taajuusmuuttajalla. Tuo on välitetty sellaiseksi, että se on normaali käytössä riittävän nopea, mutta sitten kun alkaa jollain 20 mm terällä poraamaan umpiaineeseen, niin sitten loppuu voima ja täytyy käsiveivillä avittaa. Ongelma sähkömoottorilla ajossa on lähinnä se tarvittava liikenopeusalue. Alkaa aikalailla tympiä, jos poran ulostuloa joutuu odottelemaan kohtuuttoman kauan. Siksi tuota pneumaattista öljyvaimennettua systeemiä ehdottelen. Ulostulo ja sisäänmenokin voi olla helposti säätöalueeltaan 1:200, joka ei sähkömoottorilla ole ihan halvalla saavutettavissa. Yritin kurkkia tuota revolverisorvini hammaspyörän kokoa, mutta en nähnyt. Noin mutulla sanoisin kuitenkin, että revolverin liikutusvipu kertoo voiman n. kymmenellä, ja vipua olen usein vääntänyt (Painanut lähelle omalla painollani)   porauksen aikana isommilla terillä n. 50 -80 kg voimalla. Käytännön voimat liikkunee jossain siellä yli 5000 N. On terätkin varmaan ollut tylsiä ja 20 mm ja yli, mutta noin vähän niinkuin mutuna tuollaista luokkaa voisi olla.

[PekkaNF]

Kiitos. Tuo vaikuttaa uskottavalta. Kun materiaalin lujuus kasvaa jotain nuorrutusteräksen lähelle niin siitä tulee jo jonkinverran kerrointa, mutta poran halkaisija kasvattaa hyvin nopeesti tarvittavaa voimaa. Mä olen tässä projektissa rajoittanut mun syötön tarpeen jonnekkin 10/12 mm, koska siinä alkaa kasvaa poran hinta, karateho ja syöttövoimat sille tasolle, että esireikä on hyvä idea jokatapauksessa. Ja vielä tässä vaiheessa mulla on kärsivällisyyttä odotella moottorin jauhavan liikkeitä syöttönopeudella kun nyt vaan sais niitä reikiä tehtyä.

Huomio säätöalueesta ja liikevoimasta on ihan totta. Tolla säätöalueella/metelmällä säädön tarkuus alkaa olla jo vähän vaikeeta, mutta onneksi tälläinen syöttö on asia jossa absoluuttisella tarkkuudella on hyvin vähän tekemistä.

Laskin laskurilla nopeesti, että jos rajoittaisin itseni 8,5 mm poraan , käyttäisin 5mm nousulla olevaa kuularuuvia ja laittaisin siihen suoraan kiinni ison stepperin, niin periaateessa just ja just toimis, eikä pikaliikkeetkään olis ihan paskoja. Askelia kyllä hukkuu kiihdytyksessä ja pahimmassa tapauksessa syötössäkin (ainakin alussa ja lopussa), mutta tässä siinä ei ole mitään väliä.

Jos mennään samoilla arvoilla 10 mm poralle:
Vf Unit per minute: 55.7 mm/min
Ff Thrust (Feed Force): 809 N

Niin silloin tarvittava syöttövoima jo yltää halvimpien isojen steppereiden pitomomentin lähelle. Ei tästä selvii ilman 1:3 hihnavälitystä ja jos hihnavälityksen tielle lähdetään, niin sitten alkaa olla sama jo laittaa joku servo 1:6 välityksellä ja sitten alkaa jo hinta pompata, koska joutuu ostamaan kaikki kamat.

Seuraavaksi pitää etsiä se pikkuinen käyttämätön sylinteri varastosta ja laskee mitä painetta tarvitaan. Selviikö kompuran paineella vai tarvitaanko hydrauliikkaa.

Mutta ensin puutarhatöitä ja muut hommat alta.

Pekka

[PekkaNF]

Eikun ei malttanut.

En löytänyt äkkiä oikeeta sylinterä (tarkka milikuva siitä millainen se on, eikä mitään käryä missä se on).

Mutta löysin yhden, jonka iskun pituus on ihan liian pieni (65 mm) ja siinä on päätyvaimennusta ja vaikka mitä härpäkettä, eli sopimaton tähän. Mutta päätin tarkistaa laskurilla, että millä hehtaarilla ollaan. Mielikuvasylinterin iskunpituus on jotain 200 mm ja männän halkaisija jotain 25-30 mm. Noissa pneumatiikkasylinterreissä on pienet kitkat.

Hydrauliikkalaskuri ei päästä näin alas:
http://www.hydrauliikka.eu/index.php?sivu=laskurit&alasivu=sylinterit

Mutta tämä näyttää mielenkiintoiselta:
http://www.pneumaticsonline.com/calculator.htm

Eli ilman kitkoja ja muita häviöitä 900N voimaan tarvitaan 6 bar paineella yli 44 mm halkaisijainen mäntä. Bugger. 8 bar 37 mm ja 10 bar 33 mm. Eli menis vielä jonkin jääkaapin kompuran virittelyksi tai suuremman sylinterin hankintaan.

Pekka

[PekkaNF]

Ok. googlasin pari tuntia asiaan liittyvää ja ei tuo pneumaattinen/hydraulinen syöttö ole ollenkaan huono idea.

Paljon riippuu yksityiskohdista ja siitä mitä kamoja löytyy ja saa ostettua/toimimaan ilman hirveetä työtä.

Löysin pari hauskaa juttua googlaamalla porayksiköitä, vaikka se ei olekkaan nyt ihan mitä haen.

1) Tälläinen rakenne ymmärtääkseni eliminoi takertelua (stick slip ilmiön):
http://www.blackalloy.com/ser150.htm
Siinä käytetään samaa periaatetta kun joissakin muissakin sovelluksissa, eli eliminoidaan liikekitka pyörittämällä männänvartta. Tuossa männänvarsi toimii vielä urakselinakin.

2) Tollainen kuva olisi ollut kiva nähdä vähän yksityiskohtaisempana. Mielenkiintoista on voimansiirto takapäästä:
http://www.pneumatictoolsonline.com/HTML%20pages/Desoutter/AFD/Self_Feed_Drills.html

3) Ilmeisesti noita hidastimia on saatavissa erillisinä komponentteina näinhin porayksiköihin:
http://catalogue.ober.it/ober_detail2.asp?language=ENG&gm=3&f=16&c=32&model=TASG8&code=8602358
http://cdn2.bigcommerce.com/n-pktq5q/z70icbdw/products/2358/images/8861/Sugino_SN7_Drilling_Unit__68407.1393056539.1280.1280.jpg?c=2


4) Itserakennettu penumaattinen toimilaite/hydraulinen hidastin/ohjaus kiilauran höyläykseen:
http://www.cnccookbook.com/img/OthersProjects/PneumaticShaperAttach.gif


Pitää miettiä tota Kumpumäen Sepän ehdotusta. Jos olis sopiva sylinteri romuissa, niin olis aika helppo labrata toiminta.

Tässä sovelluksessa pitää jotenkin estää pyöriminen (se homma on varattu sorvin karalle) poran pitäis vastustaa pyörimistä tai pyöriä vastakkaiseen suuntaan karan suhteen.

Eipä tossa oikeestaan jää muuta arvottavaa kun sopiva sylinteri.

Pekka

[JH-Q]

Eikös pora kannattaisi ennemmin laittaa teränpitimen tilalle poikkikelkkaan?
Sorvissasi todennäköisesti on jo koneellinen pituussyöttö sille kelkalle.
Itse oon poraillu 55mm reikiä tuolla tavalla. Tosin oli aika iso sorvi (840x2700) ja teränpidin oli lukittu kartiosokilla ettei lähde kiertymään...  ::)

Tuossa myös toinen idea kevyeen käyttöön. Toimii varmaankin niin että kärkipylkkää ei lukita johteisiin. Taitaa toimia vain aika kevyessä poraamisessa.. http://www.swarfer.co.za/lathe/tailpow.php

[PekkaNF]

Ajattelin modata kärkipylkän, koska:
* Alkuperäisessä on 35 mm isku, joka on kokolailla rajoittava.
* Alkuperäinen on muutenkin huono

Harkitsin tota poikkikelkan käyttöä ja mulla on pikavaihtopidin, johon mulla on on MT2 pitimiä. Ne tulee kuitenkin aika paljon ulos teränpitimestä, joten porauksessa pyrkivät kääntymään ainakin isommalla poralla.

Sitten on vielä tuo poran molempien päiden keskitys. Onko siihen pomminvarmaa keinoa?

Harkitsin vähän sellaista kiinnikettä joka tulis kiinni vain pitkittäiskelkkaan. EI ollut sopivia kiinnitysreikiä, eikä tappeja/koneistuksia keskitykseen, joten pitäis sorvia purkaa enemmänkin.

Mä olen nähnyt parissa sorvissa systeemin, jolla otetaan karapylkkä poikkikelkalla "Hinaukseen" pidemmän porauksen tekemiseksi. ekin houkutteli, mutta tämän sorivin karapylkkä on niin kiikkerä, että hyvä ettei se heilu lukittunakin.

Vähän homma on vielä ajatuksen ja töhertelyn tasolla, mutta se kärkipylkkä on jo ketuttunaut niin pitkään, että jotain sille pitäis tehdä.

Hyvän vastakohta on täydellinen, joten pitää vaan päättää mitä kompromisseja olen valmis hyväksymään. Jos tekisin irrotettavan porauksene erikoistuneen karapylkän (joka ei paina kolemekytä kiloo enempää) niin sitten mulla on aina vaihtoentona vaihtaa alkuperäinen tilalle, kun haluan sorvatata pidempää akselia.

Pekka