Costruzione di un pantografo CNC ...Grande.

[marcogi]

Salve a tutti.
Sono ormai anni che leggo di tutto in merito all'autocostruzione di queste macchine, tuttavia non ho mai affrontato in pratica la realizzazione di qualcosa anche di piccolo.
Perché partire subito da una cosa grande e come tale maggiormante impegnativa? Beh, in realtà per necessità oltre che per il gusto della sfida.
Mi spiego meglio, per lavoro ormai da alcuni anni realizzo rivestimenti in legno e plastica (a volte anche alluminio) per furgoni, gli tagliamo a mano (elettroutensili) tracciando utilizzando dei modelli costruiti in maniera quasi sartoriale. Fortunatamente il volume di lavoro stà crescendo, ma non in misura tale da giustificare l'investimento necessario in una macchina CNC professionale delle dimnsioni necessarie.
Ma non voglio tediarvi con le premesse, andando al sodo elenco sotto le caratteristiche della macchina che voglio realizzare.
Materiali da lavorare:

• Multistrato di betulla marino max 3800 x 1900 x 9/12 mm
  MDF 3660 x 2130 x 9 mm
  Polipropilene alveolare 3200 x 2000 x 4 mm
  Alluminio mandorlato 4000 x 2000 x 3mm sottostria (con calma se ce la fa altrimenti mi arrangio a mano come fatto fin'ora)

Le dimensioni dell'area di lavoro previste sono 4050 x 2050 per l'asse Z in realtà mi sarebbero sufficienti pochi cm diciamo 150mm?
Non mi necessitano particolari livelli di precisione, considerando che i risultati in termini qualitativi sono soddisfacenti anche tagliando a mano, punterei ad 1mm sugli assi X ed Y mentre magari qualcosa di meglio sullo Z se possibile, anche se temo che le naturali ondulazioni dei pannelli di legno potrebbero rendere vano ogni sforzo in tal senso.

Caratteristiche meccaniche:

• Asse X - Movimento pignone/cremagliera con doppio motore sincronizzato.
  Asse Y - Movimento pignone/cremagliera
  Asse Z - Vite a ricircolo.

Le attrezzature di cui dispongo solo le seguenti:
Trapano a colonna, fresa e tornio (piccoli), piegatrice (2mt), cesoia (2mt), saldatrici un po' di tutti i generi.
Anche un carrello elevatore da 20qli ed un tornio grossino, ma quello ancora non funziona.

Ah dimenticavo... lo spazio, quello lo trovo!

P.s. spero di aver azzeccato la sezione giusta.

[marcogi]

Dubbi e riflessioni.
L'elettronica ed i motori.

• Per i motori pensavo di rimanere sugli stepper, grossi magari ma stepper. Più perché mi sembrano più semplici da configurare. Ma al momento i maggiori dubbi sono relativi alla meccanica, il dimensionamento e soprattutto l'allineamento.

La meccanica.

• Pensavo costruire tutto in carpenteria di ferro, saldata o ad elementi saldati e poi imbullonati. Anche il portale in ferro. I profili di alluminio strutturale sarebbero più semplici da montare ed allineare ma una bella struttura in ferro (schiumata) oltre al minor costo dovrebbe essere più stabile avere una maggiore inerzia e di conseguenza essere meno soggetta a vibrazioni.
  Pensavo ad un portale di circa 100/150 Kg ed il resto sempre in carpenteria.

Ma il mio maggior dubbio consiste non tanto nella costruzione della carpenteria ma nell'allineare tutte le parti in specie le guide dell'asse X.
Per l'asse Y, dopo la saldatura potrei anche appoggiarmi ad una officina ben attrezzata per spianare le superfici di posa delle guide e dei carrelli. Ma per l'asse X come faccio?
Come faccio ad allineare le guide (nell'ipotesi di guide a ricircolo ), una struttura così grande ed anche i profili stessi non sono perfettamente dritti ed allineati.
Qualche consiglio su questo aspetto?
Qualche consiglio in generale sull'idea realizzativa?

Ciao

[onorino]

per allineare la x ti basta montare una guida e poi fissi i carrelli ad una barra , un carrello lo infili nella guida fissata ed uno nella guida da fissare , ti basta scorrere avanti ed indietro e bloccare con dei morsetti , così ti si allinea al centesimo.

[marcogi]

Ok, e fin quì ci siamo, ma questo mi risolve solo il parallelismo in termini di distanza tra le guide. Ma la torsione e la rettilineità sia sul piano verticale che su quello orizzontale?
Io immagino di posizionare le guide al lato del tubolare che sarà il telaio dell'asse X (anche per proteggerle), accanto alla cremagliera (una sopra e l'altra sotto o viceversa).
Magari sul telaio posso saldare una mensola in modo da avere la possibilità di appoggiare le guida su un piano orizzontale e quindi effettuare delle registrazioni sullo stesso piano come tu suggerivi.
Il mio dubbio è relativo alla torsione e la non rettilineità del tubolare dove le vado a fissare (anzi dei due tubolari) ed anche della loro magari non rettilineità sulla lunghezza sul piano verticale.

I gradi di libertà (passami il termine anche se non è corretto) sono almeno 4.
A- La distanza tra le due guide (che si risolve come hai detto te).
B- La torsione sulla lunghezza del piano di appoggio di ogni singola guida dovuta alle normali tolleranze di produzione del tubolare ma anche dalle saldature.
C- La "flessione" del telaio vista sul piano verticale dovuta al peso stesso del tubolare ma anche alla saldatura.
D- La non rettilineità vista sul piano Orizzontale.
Non so se mi spiego ma per fare un'analogia potrebbero essere paralleli si, ma come i binari di un ottovolante.
Temo che su una lunghezza di quasi 5 mt il problema potrebbe risultare importante.

Che ne pensi?

[marcogi]

Allego una prima bozza di quanto ho in mente.
Ho provato anche a disegnare due diverse soluzioni per quanto riguarda il posizionamento di guide e cremagliere.
Le dimensioni sono solo indicative.

[onorino]

un piano così grande va per forza di cose , sistemato sul posto , anche se lo porti a fresare , una volta in officina va stoppata per terra a sistemata con una livella meccanica.

[marcogi]

Si la livella ce l'ho (quella precisa), magari mi manca un regolo rettificato abbastanza lungo.
Fresare, a patto di trovare un'officina con una macchina così grande (forse a Pistoia), immagino che mi costerebbe una fortuna.
Diversamente come procederesti nel posizionare gli elementi per poi saldare il telaio?

[onorino]

così grande la vedo dura senza fresatura , potresti bloccare con la saldatura solo le estremità e poi mettere dei segmenti nel mezzo , con dei bulloni a modo di registro , per poterlo registrare.

[marcogi]

E magari fare il telaio saldato così come nei disegni e poi riportare sopra qualcosa di registrabile a supporto delle guide?
Non so tipo un piatto largo 15x100 mm da fissare al tubolare di base con delle viti registrabili?
Qualcuno mi aveva detto che esistevano delle viti apposta per registrare ma non sono riuscito a trovare niente cercando su internet.

Pensavo ad una cosa come nello schizzo allegato, mettendo appunto una coppia di viti di registro ogni 50cm si potrebbe allineare paso passo con strumenti vari, livella, laser, ottici boh.
Che ne pensi?

[onorino]

nel primo disegno hai fatto tipo un tavolo , poi hai messo 2 rompitratta , in tutto 4 gambe per lato , io fisserei con la saldatura le esterne , e poi metterei nei rompitratta i registri , così vai a forzare tutta la trave , il sistema che hai messo tu è più laborioso , ma ti consente una registrazione migliore.
io proverei come ho detto io , poi al limite se non raggiungi la precisione desiderata , puoi sempre applicare anche il tuo.

[pecio]

Marco vedo che alla fine ti sei deciso a intraprende quest'avventura,dalle risposte vedo che non è una cosa molto semplice,io purtroppo non ho grandi capacità meccaniche (sono solo un modesto praticone),pero' pesavo per piazzare queste benedette guide , se uno utilizzasse delle righe di controllo rettificate http://www.rotondi.it/a65_righe.html ne producono fino a 6 mt),dove uno ci fissa in qualce modo con delle staffe precise (fatte con la fresa e rettificate a sua volta) i carrellini delle guide stesse,ottieni delle dime che puoi far scorre per tutta la lunghezza del pantografo e che ti aiuterebbero non poco nella piazzatura.

[onorino]

però costeranno un botto quelle guide , se gli basta la tolleranza che ha chiesto il sistema maccheronico andrà bene.

[marcogi]

Non oso pensare quanto possa costare una riga di controllo di 5 metri. Ho dato un'occhiata sul catalogo LTF ed anche solo delle righe rigide millimetrate di 2 metri superano i 1000 euro.
Comunque è vero che l'accrocco di regolazione lo si può piazzare anche dopo aver saldato la struttura e verificato quanto questa sia dritta o meno.
Inoltre pensavo che per posizionare i pezzi per la saldatura potrei utilizzare il banco per raddrizzare le scocche delle auto, non sarà perfetto ma è 5 metri x 1.80 ed ho visto che è un bel blocco saldato e poi fresato.

[onorino]

si e poi più è grande la macchina , minore sarà l'errore su piccole distanze.

spiego prima di essere ricoverato d'urgenza in villa se riesci a stare entro i 5 mm di planarita e squadro , che sono un'enormita , avrai una macchina molto precisa in pratica 1/1000 su ogni mm di spostamento , non male direi , non può essere una valutazione reale , ma è per farti capire che è molto più facile costruire una macchina enorme.

[pecio]

In effetti le righe mi sa che costano tantino,ci vorrebbe qualcuno che le ha e le noleggia :smile.Per quanto rigurda la precisione onorino hai fatto un ragionamento giusto,l'importante é che il ponte scorra bene,mi sa che sono guide parecchio precise ,bisogna vedere che grado di errore possono tollerare.