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自作CNCの製作を終えて、GB500とライフ360と戯れてます・・・

自作CNC 31 ~CNCの強度検証1~

2014/03/09 23:18 ジャンル: Category:その他
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自作CNC第31弾は前回自爆した自作CNCの強度検証をして見たいと思います。

 

前回切削してみた結果からガントリーとガイドが強度不足なのは明らかだが、

一応強度検証をしてみて対応策を決めたいと思います。

 


さてマイCNCですが、狭いスペースで広い範囲を加工できるようにするために

ガントリー方式を採用しております。

 

この方式の強度のキモはガントリーとガントリーを支えるガイドですが、

自作CNCはそれらの強度が低く、結果としてエンドミルが暴れまくりwww

加工中の動きはこんな感じ。↓ ↓ ↓

 gantry type cnc2

 

加工中の動きから、ガイドを回転中心としてガントリー全体が回転するような動きをしていたので、

感覚的にはガントリーのガイドをリニアガイドなどの強度のあるモノに変更すればある程度いけそうな気がします。

 

それでもダメな場合はガントリー自体も強度UPすることが必要ですが、

その場合はいっそうのことガントリーを固定してステージを動くタイプに変更したほうがラクそうです。

 

いつもだったらこんな感じで構造を決めてしまいますが、

またエンドミルが暴れたら泣けてくるので、強度の検証をしてみます。

 

まずは、ガイドの検証から。

 

今回はφ10の丸型ガイドを使っているのでエンドミルの切削抵抗がガイドにダイレクトに掛かっていると仮定すれば、

材料力学どおりの両端固定梁の計算でその撓み量を計算することができます。

kousik04-01-0

 

エンドミルの切削抵抗はよくわかりませんが、

OSGの技術資料から、X方向に200Nと仮定して計算してみます。

※実際にはY方向、Z方向にも掛かりますが計算を単純化するためパス。

 

上記のようなモデルを考えた場合、梁の中心の撓みは

 

δ1=P*l^3/(192*E*I)

 

つまり撓み量がガイドの長さの3乗に比例するというヤバイ式ですwww

 

外力P=200/2=100N(ガイドが2本なんで)

ガイド長さl=380mm

ヤング率E=206000MPa(鉄のヤング率)

ガイドの半径R=10/2=5mm

断面二次モーメントI=PI()/4*R^4=491mm^4

 

計算するとδ1=0.28mm

 

やっぱガイド細すぎたwww

ヤフオクで売ってた部品を元に作っているのでコレもしかたないです・・・・

 

続いてガントリーのたて壁です。

こちらは片持ち梁として計算してみましょう。

kousik01-01-0

 

δ2=P*l^3/(3*E*I)

 

こちらは底面からエンドミルの荷重までの長さの3乗に比例するというヤバイ式ですwww

 

外力P=200/2=100N(たて壁2枚なので)

荷重点までの長さl=200mm

ヤング率E=69300MPa(アルミのヤング率)

ガントリーの幅b=185mm

ガントリーの板圧h=10mm

断面二次モーメントI=b*h^3/12=15417mm^4

 

計算するとδ2=0.25mm

 

δ1もδ2も同じくらい・・・・。

コレってある意味残念な結果でとっちを対処しても半分くらいしかよくならないってことですwww

 

手計算によるエンドミルの暴れ量δは、δ=δ1+δ2=0.53mm

 

今回の計算結果は丸ガイドとガントリーのたて壁だけなのでほかの部分や

マシンのガタなんかも含めるとこれ以上あるってことですね。

 

 

参りましたね~~。

 

 

どうしましょうかwww

 

 

 

とりあえず、おしまい(笑)

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