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我怎么觉得,我们diy雕刻机的路子似乎有问题

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楼主
发表于 2017-11-12 23:47 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 xlongbuilder 于 2017-11-13 09:53 编辑

大家可能没有计算过,雕刻机主轴的受力。但目前理论上似乎没有确定的公式,老的公式都没有考虑这么高的转速,因此计算据说不准确,我们换种方式
另外补充一点,希望大家从来理论上来讨论问题,不要被现有的经验干扰
我们算下电机扭矩:
电机 2kw,n 2w转
电机转矩:T=9549×P/n =  9549*2/20000 =1 n.m
这个数据不形象,我们以步进电机来看
42 静力矩=4kg/cm = 0.4n.m
57 静力矩 差不多1n.m
也就是说2kw 20000转最大功率时,最大输出的扭矩1n.m
那么受力以电机直径110mm实际转子直径8cm 来算 切线方向力为(转矩是在电机上产生的,因此以电机转子直径来计算,不管用什么刀,转矩都是以电机的为准,因此与刀具无关)
F=1/0.08=12.5n(牛)
相当于用公式F=mg
m=F/g =12.5/9.8=1.2kg
因此可知2kw,2w转的主轴,在铣刀端最大产生的力是差不多是1.2kg 产生的力
当然你要把雕刻机当刨床用,这就看你进给的力有多少了,这种情况通常是断刀。
不是你换大刀,受力就会变大,这个是由你机床觉定的不是你变频调速,受力就会变化,是恒功率的。即使不恒功率,除非你用齿轮减速一样的。

那我们为什么还要全钢,铸铁呢?驱动的电机甚至都用到86
理由有些人说,大多数玩家追求钢机的原因是追求刚度,提升精度高或者为了啃钢,
或者说精雕什么的高级床子都是这么做的
我不知道厂家为什么这么设计,但我知道他们其他配置都比较高端,不是我们一般玩家具备的。
我们知道木桶效应,那么我们怎么提高精度,本人不才分析认为
相对于主轴受力很小,而进给运动的产生惯性力影响更大,越重越明显。因此我认为似乎不用重型机也可以做出媲美重型机的效果。同时若是重型机可以通过运动部分减重来提升精度
说白点:受力那么小,只要保证主轴重量部分的支撑就好了,那么你其他运动部分是否可以减小重量,减轻惯性力。
但是不管是龙门结构还是立柱式,似乎很难从根本上解决,减轻惯性力最好的参考就是3d打印机的结构,我觉得可以参考下。

补充下运动副部分计算:公式很简单牛二定律 F=ma 初中物理哦
算下加速度:
若 F600 m/min  则 a =600/60=10 米/秒 一个折返跑,那就是10*2 对吧
比如托板重10kg

则 F =20*10 =200N
这个计算算是比较保守的吧,实际情况可能更高
如此运动副部分是主轴受力的16倍,这里还是只是一个轴方向的

当然萝卜白菜各有所爱,若你能从我帖子中读到优化的方向,也不浪费我半天口水。

本人对diy雕刻机没兴趣忙着做铣床呢,仅是觉的似乎有更好的方案,如果大家认同这个道理,我可以继续研究下。
以上说法仅针对于小机器,40~50以下,大的我没考虑过。








欢迎继续阅读楼主其他信息

沙发
发表于 2017-11-13 00:32 | 只看该作者
有些道理 有些也不怎么认可 雕刻机我也不感兴趣 小铣很想拥有  铣床多加工金属材料 所以切削抗力大 结构强度要求不一样  
来自苹果客户端来自苹果客户端
3
发表于 2017-11-13 03:03 | 只看该作者
我不太懂计算数据,但我同意楼主的看法,DIY全钢机的路子是有点歪了.主轴径向跳动和夹头的精度都保证不了,还谈什么结构强度对精度的影响?
4
发表于 2017-11-13 11:56 | 只看该作者
你不会用传动的方式?非得直接用电机轴受力?用非动力主轴也行吧
来自苹果客户端来自苹果客户端
5
 楼主| 发表于 2017-11-13 17:10 | 只看该作者
yangliefeng 发表于 2017-11-13 11:56
你不会用传动的方式?非得直接用电机轴受力?用非动力主轴也行吧

我说的是机架结构,

6
发表于 2017-11-13 18:19 | 只看该作者
你的计算是在理想状态下,没有考虑冲击,就像用电锯,正差使用阻力不大,但突然夹锯,那个力很大,握不住。
7
发表于 2017-11-13 19:52 | 只看该作者
本帖最后由 kekokele 于 2017-11-13 20:01 编辑

        雕刻机就是优化铣床的产物,现在的市场需求,技术进步决定它的发展,任何产品都是技术和经济性的权衡下的产物。
雕刻机为了降低主轴重量就产生了动力主轴,同时为了降低运动惯性,由动龙门结构而衍生了静龙门结构,立柱机为了降低主轴惯性采用了平衡垂。这些都是再逐步改进。
        雕刻机跟3D打印机本身就是不同机器,采用不同技术,3D打印机只有运动惯性没有主轴作用力。相比雕刻机受力简单多了。所以它只考虑打印头运动惯性即可。而雕刻机除了考虑主轴运动惯性,还要考虑主轴进给力和切削扭力,更要考虑震动和谐振,受力复杂的多。肯定不能简单的套用3D打印机的结构。
         轻量化肯定是发展方向,但实现也不是一蹴而就,简单拍拍脑门就能改变的。现在的材料和结构都是实践经验的产物,有一定道理,精度提高是个无底洞,你从0.5mm提高到0.2mm,和从0.1mm提高到0.05mm可是差距太大。现在机器都是精度,重量和经济性平衡的产物,并不是不能降低重量,可以通过采用高精度低重量的主轴,线轨,丝杠来降低重量,但成本提高,寿命缩短,维护成本增加,经济性就下降了。市面上大家用10万块的雕刻机,我用30万的做出一样的产品,我怎么与人家竞争?



8
发表于 2017-11-13 20:13 | 只看该作者
3D打印机热销的千元机,因为不追求速度和效益可以采用铝架甚至塑料机架,重量很轻。
可是你对比工业机,就会发现都采用重型铝,甚至钢板,因为速度高了,惯性增加,要提高刚性。
轻量化是趋势,但还要建立在技术和经济性基础上的,需要不断的创新出更好的技术和材料。现在随着高强度铝的应用不是已经有采用铝合金的桌面机应用了吗。
9
 楼主| 发表于 2017-11-14 12:41 | 只看该作者
本帖最后由 xlongbuilder 于 2017-11-14 12:50 编辑
kekokele 发表于 2017-11-13 19:52
雕刻机就是优化铣床的产物,现在的市场需求,技术进步决定它的发展,任何产品都是技术和经济性的权 ...

大神啊。这理论高度,你是专业人员吧,我也是学机械毕业但后来转行了
你说的2种减重或减惯量方式 我都没听说过,我得研究下。

并联臂我研究不多,后面要仔细思考下。
才发现是版主大人 呵呵 我说的呢



10
发表于 2017-11-14 19:51 | 只看该作者
本帖最后由 kekokele 于 2017-11-15 12:16 编辑
xlongbuilder 发表于 2017-11-14 12:41
大神啊。这理论高度,你是专业人员吧,我也是学机械毕业但后来转行了
你说的2种减重或减惯量方式 我都没 ...


互相学习
并联臂可以参见淘宝热销的3D打印机,普遍反映要比普通I3结构调水平困难得多,实际控制难度要比水平垂直轴控制难度大。


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