DIY CNC-kone /// Kone toiminta kunnossa ja lastu lentää

[Jussik]

Terve

CNCpossu: olet oikeassa, simulaatio ei välttämätä ota materiaalin vaimennus kykyä huomioon ja tämmöiset lakupötköt on vain graafisesti liioiteltuja kuvia.
Ne on pelkästään mallin taipuman esitykseen ylettömän liioiteltuna.
Mikäli analyysiä ei osata tulkita oikein, on metsään menemisen vaara suuri.

Värinä sinällään on ongelma, ei koneen taipumien, sen kestävyyden kannalta tai mittatarkkuuden vuoksi, vaan se hajottaa terät.
Värinä murtaa terän leikaavan särmän.
Hyvä kovametalli tappi maksaa sen 80-230e, ja jos koneen värinän takia se kestää 15min kun toisessa koneessa 15 tuntia.
Alkaa se olemaan jo kohtuulinen syy miettiä niitä värinöitä.

Mikäli se terän kesto ja pinnalaatu ei ole mikään kriteeri, ei silloin kannata koko värinöihin paneutua millään tapaa.

Sopiva "overkill" runko suunnittelussa säästää hervottomalta analyysi työltä, jonka sekin voisi käyttää mekaniikka suunnitteluun.
Eli taas palataan siihen mitä ensimmäisissä viesteissä laitoin, runkoon riittävästi rautaa tai betonia...
Tässä kerrankin määrä korvaa järjen.... ;)

[Snowfly]

Miten näette, mikä on ongelmallinen resonanssi oikeasti? Siis, että vaikutus on oikeasti mihinkään vaikuttava?

Metallien työstössä tällä on olennainen osa. Resonanssi aiheuttaa terään/kappaleeseen värinän, joka huonontaa pinnan laatua pahimmassa tapauksessa värinä rikkoo terän.
Myös mittojen paikkansa pitävyydessä voi olla isoja heittoja jos värinä tulee vai tietyissä kohdin.
Esimerkiksi tarkkaa laakeripesää jyrsiessä, jonka toleranssit on 0 / +0.02mm tässä tuo värinä voi aiheuttaa pinnan laadun huonontumisella sen että mittatuloskaan ei ole enään luotettava. Lopputuloksena on huono pinnan laatu ja laakeripesä johon laakeri ei mene paikoilleen.

Mikäli FEM kykenee / siitä löytyy inertia relief optio, se on helpoin tapa tehdä luotettava vapaakappale simulointi.
Tällöin kappaletta ei tarvitse fixata ja voimat voi määritellä kappaleen sisäisiksi.
Jolloin kappaleen muodonmuutoksiin ei vaikuta  normaalisti määriteltävät constraint:it (näitä ei tällöin käytetä ollenkaan).

Tälle löytyy tuki softasta... tosin joudun 3D-mallia tarkistaan kun simulointi heittää yhdestä osasta erroria tuolla...
Katsotaan kun saan simuloinnin onnistuun että onko se sinne päinkään XD

Jos samaa terää pyöritettäisiin 6000rpm:llä, sen perustaajuus olisi 2*6000/60 joka on 200Hz.
Tämä on jälleen perusalueen ulkopuolella, mutta sen 1/2 kerrannainen osuu 100Hz kohdalle, jolloin se taas synnyttää värinän runkoon.

Tätä iterointia jatketaan eri värinä taajuuksilla ottaen huomioon vaikuttavat kerrannaiset,
kun ensimmäinen rungon moodi on saatu laskettua siirrytään seuraavaan ja toistetaan sama alusta.
Kun riittävä määrä moodeja on tutkittu ja jos järjestelmällä usiempikin resonassi taajuus, suoritetaan tämä niistä jokaiselle  = tuskallinen käsinlaskettava....(kannatta tehdä yksinkertainen ohjelma tämän laskemiseen)
Lopputuloksena saadaan taajuusspektri millä alueella voidaan toimia värinättömästi.
Tältä alueelta saattaa löytyä piikki, jolla värinää tapahtuu, mutta usein tämä yksittäinen piikki tapetaan sille taajuudelle suunnitellula värinän vaimentimella.

Tämä vaikuttaa selkeältä... softa osaa tehdä taajuuspyyhkäisyn, joka ellen väärin ymmärtänyt pitäisi näyttää nuo kaikki resonanssi piikki taajuudet ja myös ehkä kerrannaiset.

Toivottavasta tämä pieni pintaraapaisu auttaa ymmärtämään, miten syvälle simuloinnissa joudut pureutumaan ennen kuin voit olla varma,
että simuloinnista saadut tulokset vastaaavat edes jollain tapaa todellisuuttta.

Kyllä näistä oli paljonkin apua... taas oppi paljon uutta :)
Vielä kun opin käyttään softaa niin että saan kaiken teorian käytäntöön :)

[NiVa]

Moikka!

Värinöitä on monenlaisia.

Työpaikalle asennettiin isohko työstökeskus X=18000 Z=3000 Y=1500. Painoa mötikällä on n.50tn. Betonia maahan 180m³ ja 15m betonipaaluja hirvee määrä,,niin ja rautaa kans jokunen tonni.

Nyt kun sillä ajellaan lastua niin koko 100m pitkä halli resonoi niin, että tekarit murenee.  No tässä värisee ite työstettävä kappale, eikä välttämättä kone. Lopputulos kuitenkin sama, terät ja laatu kärsii.

Eli vois kiteyttää ongelman, valitaan työstöarvot koneen, terien ja kappaleen mukaisesti, jotta ongelmilta vältytään.

Jos oikeesti aikoo työstää metallia, vaikka alumiinia kotikoneessa, JussiK:n laittama linkki betonirungosta olis helpoin ja varmin tapa onnistua, toki hieman kevyempänä.

[Snowfly]

Inertia relief optiolla tehty staattinen simulointi.
Vaikuttavina voimia.
500N taakse
500N sivulle
Painovoima

[Snowfly]

Rungolle tehty taajuuspyyhkäisy 0-1500Hz
Unohtu yks asetus laittaa päälle, jonka myötä xy-plottia tuloksista ei voi tehdä... joten tuohon on tyytyminen tällä hetkellä :P kunnes saan ajettua sen uudestaan...
http://84.251.139.245/analyysi.html

Linkki korjattu kertokaa näkyykö kaikki kuvat linkin takaa...

[Snowfly]

Uusi simulointi pyyhkäisy järkevämmin tehtynä. Taajuus alue 0-2000Hz.
Lisäksi mallia hieman korjailtua aiemmasta.
Muodonmuutokset ovat liioiteltuja mutta kuvaavat hyvin pahimmat resonanssi taajuudet.

Korjatkaa nyt, jos tulkitsen taulukon väärin
Taulukkoa katsoen voitaisiin olettaa että 750Hz on perustaajuus (Suurimmat muodonmuutokset)
1500Hz tienoilla toinen kerrannainen (Myös korkeat muodonmuutokset)
Turvallinen työstöalue sijoittuisi 1000-1100Hz tietämille.
Kara laskuria käyttäen saisimme seuraavaa:
Maksimi kierrosnopeus:16500RPM 4-leikkuisella tapilla
Minimi kierrosnopeus:15000RPM 4-leikkuisella tapilla
Arvot tuolta väliltä olisivat turvalliset 4-leikkuisella tapilla työstettäessä.

[saulij]

Tarkastltavassa mallissa täytyisi olla kaikki massat mukana. Nyt puuttuu tärkeä pitkän varren päässä oleva Z-liikkeen ajomoottori, kiinnike ja kytkin.

[Snowfly]

Tarkastltavassa mallissa täytyisi olla kaikki massat mukana. Nyt puuttuu tärkeä pitkän varren päässä oleva Z-liikkeen ajomoottori, kiinnike ja kytkin.

Ok teen uudelleen ajon niin katsotaan muuttuuko tulokset paljon... piirsin moottorin ja kiinnikkeen suunnilleen olevana mockup:na...
Tällä hetkellä simulaatiossa kaikki materiaalit on määritelty structual steeliksi, koska ohjelma ei tykännyt simuloinnissa muista käytettävistä materiaaleista. Mild steelikin heitti erroria...
Eli varmaan puutteellinen materiaali kirjasto käytössä ittellä...

Mutta ei siinä ajetaanpa taas simulointi ja katsotaan mitä tulee...

[ttontsa]

Tuo terän työstövoimien määrittäminen simulointiin onkin vähintään sitten mielenkiintoinen. Sivujursinnässä 4 leikkuisella lienee yhtä aikaa leikkuussa 2 teräsärmää ja uran ajossa umpiaineeseen 2-3 särmää. Eli 3 voimavekktoria 90 asteen jaolla toisiinsa nähden, eli jatkuvasti yhtäaikaa vaikutta x ja y komponentti. Lisäksi koska terä on spiraali on mukana vielä 3 poraava teräsärmää jotka kiskoo syklisesti terää alaspäin.

Joku värähtely guru lienee osaa kertoa voiko jokaisen voiman suunnan laskea ja simuloida erikseen. Edellen kun muistaa 2-3 yhdenaikaista särmää,2-3 pystysuuntaista voimaa ja nämä pyörivät teräkeskiön ympäri sekä koneakseleiden ympäri 360 astetta.

Simulaatiossa kun ajaa terällä urajyrsintänä umpiaineeseen ympyrän niin siinä tulee kaikki kuormitus suunnat kaikki akselit ja näiden yhdenaikaiset yhdistelmät. Eli tutkimusvaatimus  täys 360 astetta, akselien suuntaiset voimat sekä poraavasta voimasta johtuvat akselien kiertomomentit.  Voisi melkein sanoa että mielenkiintoisempaa ja terapeuttisempaa omalle mielenterveydelle on ottaa lumilapio ja lähteä vaan kaivamaan lumihangesta putkipalkkiaihiotaja ruveta hommiin...

[Snowfly]

Moottorit lisättynä rakenteeseen
Voimina painovoima
500N Voimat taakse ja sivulle


Taajuus pyyhkäisy 0-3000Hz



Näitä tuloksia kun vertaa aiempaa ei eroa näyttäisi paljoa olevan... Turvallinen alue sijaitsisi edelleen 1000-1100Hz välissä

Lisätäänpä sitten tarkennukset missä resonanssi kohdat sijaitsevat:
Node 25 = X-akselin kuularuuvin runko
Node 19 = X-akselin kuularuuvin runko
Node 20 = X-akselin kuularuuvin runko
Node 26 = X-akselin kuularuuvin runko
Node 59 = X-akselin kuularuuvin runko
Node 58 = X-akselin kuularuuvin runko
Node 42 = Z-akselin kuularuuvin suojakansi
Node 3 = Z-akselin kuularuuvin runko
Node 32 = Z-akselin kuularuuvin runko
Node 33 = Z-akselin kuularuuvin runko
Node 16 = Z-akselin kuularuuvin runko
Node 54 = Z-akselin kuularuuvin runko

Yhteenvetona voisi todeta että resonanssi kohdat eivät tule yllätyksenä. Karan päästä tärinä lähtee kummiskin ensimmäisenä etenemään kyseisiin osiin.
Lisäksi voidaan huomata se että moottorien lisäys aiheutti resonanssi taajuuden nousemisen noin 2Hz verran keskimäärin verrattuna aiempaan tulokseen.

[Snowfly]

Tuo terän työstövoimien määrittäminen simulointiin onkin vähintään sitten mielenkiintoinen. Sivujursinnässä 4 leikkuisella lienee yhtä aikaa leikkuussa 2 teräsärmää ja uran ajossa umpiaineeseen 2-3 särmää. Eli 3 voimavekktoria 90 asteen jaolla toisiinsa nähden, eli jatkuvasti yhtäaikaa vaikutta x ja y komponentti. Lisäksi koska terä on spiraali on mukana vielä 3 poraava teräsärmää jotka kiskoo syklisesti terää alaspäin.

Joku värähtely guru lienee osaa kertoa voiko jokaisen voiman suunnan laskea ja simuloida erikseen. Edellen kun muistaa 2-3 yhdenaikaista särmää,2-3 pystysuuntaista voimaa ja nämä pyörivät teräkeskiön ympäri sekä koneakseleiden ympäri 360 astetta.

Simulaatiossa kun ajaa terällä urajyrsintänä umpiaineeseen ympyrän niin siinä tulee kaikki kuormitus suunnat kaikki akselit ja näiden yhdenaikaiset yhdistelmät. Eli tutkimusvaatimus  täys 360 astetta, akselien suuntaiset voimat sekä poraavasta voimasta johtuvat akselien kiertomomentit.  Voisi melkein sanoa että mielenkiintoisempaa ja terapeuttisempaa omalle mielenterveydelle on ottaa lumilapio ja lähteä vaan kaivamaan lumihangesta putkipalkkiaihiotaja ruveta hommiin...

Tutkin asiaa ja törmäsin tähän tutkielmaan...
http://www.trpengg.ac.in/journals/prem%20_5_.pdf
Youtube näyttää että ainakin jyrsintapille voi tehdä simuloinnin että minkälaiset voimat siihen kohdistuu metallia työstäessä yms... kun on tarpeellinen välineistö ja osaamista :D
https://www.youtube.com/watch?v=IhNfMsvpRkw

Mutta suoranaista simulointia tapin vaikutuksesta koneeseen en toistaiseksi ole löytänyt..

Update:Nyt löyty jotain kiintoisaa... löyty oikea tutkielma samasta asiasta jota olen simuloinut  8) siinä verrataan todellisuutta simulointiin...yhteenveto kannattaa lukea...
http://84.251.139.245/Modal_Analysis_of_the_Milling_Machine_St.pdf

[Snowfly]

Kysytääs viisaammilta...
Kun nyt on kyse kompakti rakenteesta, jonka ulkomitat ovat loppu peleissä aika pienet.
Tämän myötä gantryn aiheuttama painopiste on aika korkealla muuhun runkoon verrattuna.
Kysymys kuuluu miten simuloin gantryn kiihtyvyyden,nopeuden ja hidastavuuden niin että rakenne ei kippaa kun se ajetaan toiseen päätyyn?

Ajatus on sijoittaa kone lattialle säädettävien jalkojen päälle, jonka myötä tuo kippaaminen mietityttää nyt...
Nm. Nema 34 ja omalla 3D tulostimella onnistuin melkein siinä XD

[CNCpossu]

CNCpossu: olet oikeassa, simulaatio ei välttämätä ota materiaalin vaimennus kykyä huomioon ja tämmöiset lakupötköt on vain graafisesti liioiteltuja kuvia. Ne on pelkästään mallin taipuman esitykseen ylettömän liioiteltuna. Mikäli analyysiä ei osata tulkita oikein, on metsään menemisen vaara suuri.

Värinä sinällään on ongelma, ei koneen taipumien, sen kestävyyden kannalta tai mittatarkkuuden vuoksi, vaan se hajottaa terät. Värinä murtaa terän leikaavan särmän. Hyvä kovametalli tappi maksaa sen 80-230e, ja jos koneen värinän takia se kestää 15min kun toisessa koneessa 15 tuntia. Alkaa se olemaan jo kohtuulinen syy miettiä niitä värinöitä.

Toki.

Mutta tuossakin tulee vastaan se, että terä taipuu kuitenkin työstövoimista elastisesti aina. Kovametallinen vähemmän, suuremman kimmomodulin takia, mutta silti AINA (taipuma suuruusluokkana kovametallisella terällä 30-50% pikateräksisestä samoilla voimilla ja geometrioilla). Tuossa taajuus on karan kierrosluvun ja leikkaavien särmien määrän seuraus. Samoin karan laakereissa on aina välystä, joka aiheuttaa ylimääräisiä liikkeitä terään (työstövoiman suunnan ja määrän mukaan). Sitten vielä itse konekin taipuu työstövoimista. Itse kuvittelisin, että resonanssin aiheuttaman värinän suuruusluokan olisi oltava samaa, kuin noiden, ennenkuin kyseessä on oikeasti merkittävä asia.

Mitä suuruusluokkaa (mikronia) nuo eri efektit ovat simuloiduissa koneissa?

Vaikuttaako tuo värinä oikeasti terän elinikään, jos se on vaikka 1% tai 10% tuosta muusta elastisesti työstövoimien aiheuttamasta taipumasta? Ihan kiinnostava ajatus.

[Jussik]

Terve

Täällä aiheesta:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Machining_vibrations
http://www.kennametal.com/en/resources/tech-tips/milling/tech-tip-32.html

Lisää löytyy googlettamalla.

Karan laakereissa ei koskaan ole tai saisi olla välystä.
Karoissa laakerit ovat esijännitetty.
Esijännitys tehdäään mekaanisesti puristamalla esim viistokuulalaakereiden ulkokehät 0.004mm tiukemmalle kuin sisäkehät.
Mitä tiukemmalle tämä puristus tehdään sen jäykempi karan sisäisestä laakeroinnista saadaan.
Toki esijännitysvoima on pois laakereiden kantokyvystä ja liiallinen kiristys aiheuttaa lämpövyöryn.
Thermal runaway.

Hiomakaroissa käytetään esijäänitykseen jousikuormaa.
Tällöin karan lämmitys suuria kierroksia varten ei ole niin kriittistä kuin kiinteällä esijännityksellä olevassa karassa.

[Tapani Honkanen]

Karan laakereissa ei koskaan ole tai saisi olla välystä.
Karoissa laakerit ovat esijännitetty.
Esijännitys tehdäään mekaanisesti puristamalla esim viistokuulalaakereiden ulkokehät 0.004mm tiukemmalle kuin sisäkehät.
Mitä tiukemmalle tämä puristus tehdään sen jäykempi karan sisäisestä laakeroinnista saadaan.

Voihan sen noinkin määritellä mutta ymmärtääkseni noiden viistokuulalaakerien välykset/esikiristys määritellään/tehdään sisä-/ulkorenkaiden aksiaalisella siirrolla. Sovitettuja pareja saa tietyillä esikiristyksellä. Vaatiin myöskin melko tarkat toleranssit IT/5 akselille ja taisi olla IT-6 pesään. Voidaan myös käyttää eripaksuisia välirenkaita joilla asetetaan välys/esikiristys. Laakerikirjoissa/luetteloissa on tarvittava tietous, esim. SKF.
Työelämässä joitakin tuommoisia temppuja vaatineita laakerointeja suunnittelin. Yleinen sovellus oli vaihtovälityssuhteen omaavat teollisuusvaihteet. Hammaspyörät laakeroitu esikiristetyillä viistokuulalakeriparilla. Joissakin piti laakerit saada leveämmälle, jolloin piti käyttää välirenkaita. Suurimmat vaihteet olivat noin MW-tehoisia. Sitten joitakin karantyyppisiä laakerointeja, vaikkapa isohkon turboahtimen laakerointi oli.
Nyt joutomiehenä omaan Bridgeporttiin sovittelin karan laakeroinnin välyksen pienennyksen. Oli lievää kulumista. Mittasin aksiaalisen välyksen tietyllä aksiaalisella kuormituksella (+-). Tästä laskin/päättelin kuinka paljon toisesta välirenkaasta pitää poistaa. Vahingossako mutta tuli hyvä tai ainakin parempi.