Фрезер по металлу из эпоксидки и водопроводных труб. Часть 1: станина и портал.
Оригинал взят у mntc в Фрезер по металлу из эпоксидки и водопроводных труб. Часть 1: станина и портал.
Вот у нас и осталось всего несколько десятков станков с ЧПУ "Кулибин", и этот многолетний проект подходит к концу. Еще рано подводить его итоги, но уже вырисовывается дальнейший путь МНТЦ в области станкостроения. Это проект OpenFabLab, подразумевающий создание большого станка из эпоксидных смол с линейными двигателями. На пути к этому станку необходимо проверить множество концепций, одна из которых - создание несущих деталей станков из композитов на основе эпоксидных смол. Кроме того, интересно выяснить, что именно плохого случится, если использовать направляющие из конструкционной (не подлежащей закалке) стали. А также проверить некоторые модификации направляющей OpenLine.Bearing (так как популярные китайские линейные шариковые подшипниковые направляющие оказались непригодны для металлообработки). Этому и посвящена данная статья.
Станина
Сначала создадим форму для заливки станины. Используем доску (обернутую стретч-пленкой для предотвращения прилипания), пенопласт, малярный и обычный скотч.
На пленке начертим места для расположения резьбовых отверстий для крепления детали. Сами отверстия сформируем так: установим на эти места гайки, резьба которых защищена кусочками поролона. Чтобы гайки не съехали никуда при заливке, прихватим их небольшим количеством эпоксидки. Здесь и далее используется смола ЭД-20 с отвердителем Этал-45М, позволяющая заливать большие объемы благодаря отсутствию нагрева в процессе полимеризации.
За 5 тыс. руб. я приобрел 20 кг смолы и 10 кг. отвердителя (они идут в пропорции 2:1), что в смеси с большим количеством песка и разных камушков и осколков керамики дало порядка 100 кг, так сказать, полимербетона. Примерно половина его ушла на данную статью. Сначала я добавлял в смолу песок до такой густоты, что становилось трудно мешать, а затем еще и битое стекло.
Аккуратное битое каленое стекло быстро кончилось, и я стал добавлять в смолу осколки битой посуды, металлолом, куски застывшей эпоксидки от прошлых экспериментов.
Чтобы не заливать смолой весь объём, в станину были заложены большие куски пенопласта и картонные коробки, пустоты между которыми были залиты. Это дало хоть и тяжелую, но еще подъёмную конструкцию. Стальная деталь такого объема весила бы около 400 кг. Пенопласт показал себя лучше чем коробки, которые трудно клеить, и которые склонны промяться под давлением эпоксидки с боков. Кроме того, пенопласт, как мне кажется, может содействовать гашению вибраций при работе станка. Результат получился следующий:
Пенопласт отодрался относительно легко, оставив шероховатый слой, а вот доску, на которую всё же попало немного смолы, пришлось раздолбить. На торцах станины получились пустоты для размещения электроники и СОЖ.
Гайки оказались в нужных местах надежно закреплены. Я не помню, обезжиривал ли их, но вообще, все металлы и керамику, подлежащие заливке в эпоксидные конструкции, имеет смысл обезжиривать при помощи средства CIF и затем промывать горячей водой и сушить. Иначе (как выяснилось в других экспериментах) остается жировая пленка и все может внезапно отвалиться.
Портал
Для портала я использовал две толстые водопроводные трубы, соединенные литыми перемычками. Одну из перемычек я наполнил металлоломом и всяким подобным барахлом:
А вторую пенопластом. Сначала, опять же - изготовим форму:
Затем изготовим пенопластовые закладные элементы и пронумеруем их.
Извлечем элементы и создадим нижний эпоксидный слой:
Добавим туда (скорее для экономии смолы, чем для прочности) разную плоскую металлическую и керамическую ерунду:
Теперь уложим закладные пенопластовые элементы.
И обязательно подождем, пока смола застынет хотя бы частично! Иначе, при дальнейшей заливке, пенопласты попросту всплывут. А когда они надежно приклеились ко дну, можно залить промежутки между ними и наложить барахла и туда.
После этого заливаем верх и портал готов.
Осталось его как-то прикрепить. Изначальный замысел движения портала по маленьким залитым в станину 12-мм пруткам оказалось невозможно реализовать, и я основательно приклеил станине 4 водопроводных трубы диаметром 3/4 дюйма. Трубы должны быть обязательно приклеены по всей длине, иначе о жесткости не может быть и речи.
Система подшипников
Подшипниковый узел построен по модели OpenLine.Bearing. Она подразумевает две разных каретки на двух направляющих: на правой 4 жестких подшипника и 1 подпружиненный, а на левой - один жесткий (в данном опыте поставили два) и один подпружиненный.
Правая часть несет основную нагрузку и изготовлена так. Сначала в форму в виде уголка наложили залитого барахла:
Затем к отверстиям в белом пенопласте привинтили подшипники и залили снова, не жалея гвоздей, керамики и тому подобного. После освобождения от формы получилось следующее:
Остальные подшипниковые элементы получены аналогично. В итоге с помощью угольников трубы портала были выставлены перпендикулярно трубам станины и соединены с подшипниковыми узлами.
Внизу на каждой направляющей расположено по одному подшипнику, прижатому пружиной, сделанной из 3-мм ленты пружинной стали 65Г и для закалки нагретой на газу кухонной плиты и брошенной в ведро с водой.
Мне показалось, что прижимать портал можно и сильнее и я приклеил еще элементы, позволяющие прижимать каждую из двух пружин большим винтом в месте указанном стрелкой.
Этим эпоксидное машиностроение очень удобно - взял и приклеил если что-то понадобилось внезапно. Неудобно оно тем, что практически невозможно что-нибудь отрезать. Болгарка с отрезным диском по металлу практически не берет этот материал, наполненный большим количеством стекла. Надо будет попробовать отрезной диск по камню. Кроме того, если создание деталей таким образом в домашних условиях несложно, то их обработка, скажем, шлифовальным диском, генерирует пылевую бурю и дикие запахи и дымы, после чего надо очень долго проветривать и убираться. В общем, надо заранее проектировать точные, правильные и аккуратные (скорее всего несъёмные) литьевые формы, например из ПВХ или фанеры:
Так или иначе, вот что получилось в итоге. Жесткость впечатляющая, а если при работе ее вдруг окажется мало, то тут еще у меня осталась половина ведра эпоксидки и целая улица песка :)
Теперь надо сделать каретку оси Z (с направляющими оси Y). Но это уже совсем другая история, о которой я надеюсь поведать отдельно.
Вот у нас и осталось всего несколько десятков станков с ЧПУ "Кулибин", и этот многолетний проект подходит к концу. Еще рано подводить его итоги, но уже вырисовывается дальнейший путь МНТЦ в области станкостроения. Это проект OpenFabLab, подразумевающий создание большого станка из эпоксидных смол с линейными двигателями. На пути к этому станку необходимо проверить множество концепций, одна из которых - создание несущих деталей станков из композитов на основе эпоксидных смол. Кроме того, интересно выяснить, что именно плохого случится, если использовать направляющие из конструкционной (не подлежащей закалке) стали. А также проверить некоторые модификации направляющей OpenLine.Bearing (так как популярные китайские линейные шариковые подшипниковые направляющие оказались непригодны для металлообработки). Этому и посвящена данная статья.
Станина
Сначала создадим форму для заливки станины. Используем доску (обернутую стретч-пленкой для предотвращения прилипания), пенопласт, малярный и обычный скотч.
На пленке начертим места для расположения резьбовых отверстий для крепления детали. Сами отверстия сформируем так: установим на эти места гайки, резьба которых защищена кусочками поролона. Чтобы гайки не съехали никуда при заливке, прихватим их небольшим количеством эпоксидки. Здесь и далее используется смола ЭД-20 с отвердителем Этал-45М, позволяющая заливать большие объемы благодаря отсутствию нагрева в процессе полимеризации.
За 5 тыс. руб. я приобрел 20 кг смолы и 10 кг. отвердителя (они идут в пропорции 2:1), что в смеси с большим количеством песка и разных камушков и осколков керамики дало порядка 100 кг, так сказать, полимербетона. Примерно половина его ушла на данную статью. Сначала я добавлял в смолу песок до такой густоты, что становилось трудно мешать, а затем еще и битое стекло.
Аккуратное битое каленое стекло быстро кончилось, и я стал добавлять в смолу осколки битой посуды, металлолом, куски застывшей эпоксидки от прошлых экспериментов.
Чтобы не заливать смолой весь объём, в станину были заложены большие куски пенопласта и картонные коробки, пустоты между которыми были залиты. Это дало хоть и тяжелую, но еще подъёмную конструкцию. Стальная деталь такого объема весила бы около 400 кг. Пенопласт показал себя лучше чем коробки, которые трудно клеить, и которые склонны промяться под давлением эпоксидки с боков. Кроме того, пенопласт, как мне кажется, может содействовать гашению вибраций при работе станка. Результат получился следующий:
Пенопласт отодрался относительно легко, оставив шероховатый слой, а вот доску, на которую всё же попало немного смолы, пришлось раздолбить. На торцах станины получились пустоты для размещения электроники и СОЖ.
Гайки оказались в нужных местах надежно закреплены. Я не помню, обезжиривал ли их, но вообще, все металлы и керамику, подлежащие заливке в эпоксидные конструкции, имеет смысл обезжиривать при помощи средства CIF и затем промывать горячей водой и сушить. Иначе (как выяснилось в других экспериментах) остается жировая пленка и все может внезапно отвалиться.
Портал
Для портала я использовал две толстые водопроводные трубы, соединенные литыми перемычками. Одну из перемычек я наполнил металлоломом и всяким подобным барахлом:
А вторую пенопластом. Сначала, опять же - изготовим форму:
Затем изготовим пенопластовые закладные элементы и пронумеруем их.
Извлечем элементы и создадим нижний эпоксидный слой:
Добавим туда (скорее для экономии смолы, чем для прочности) разную плоскую металлическую и керамическую ерунду:
Теперь уложим закладные пенопластовые элементы.
И обязательно подождем, пока смола застынет хотя бы частично! Иначе, при дальнейшей заливке, пенопласты попросту всплывут. А когда они надежно приклеились ко дну, можно залить промежутки между ними и наложить барахла и туда.
После этого заливаем верх и портал готов.
Осталось его как-то прикрепить. Изначальный замысел движения портала по маленьким залитым в станину 12-мм пруткам оказалось невозможно реализовать, и я основательно приклеил станине 4 водопроводных трубы диаметром 3/4 дюйма. Трубы должны быть обязательно приклеены по всей длине, иначе о жесткости не может быть и речи.
Система подшипников
Подшипниковый узел построен по модели OpenLine.Bearing. Она подразумевает две разных каретки на двух направляющих: на правой 4 жестких подшипника и 1 подпружиненный, а на левой - один жесткий (в данном опыте поставили два) и один подпружиненный.
Правая часть несет основную нагрузку и изготовлена так. Сначала в форму в виде уголка наложили залитого барахла:
Затем к отверстиям в белом пенопласте привинтили подшипники и залили снова, не жалея гвоздей, керамики и тому подобного. После освобождения от формы получилось следующее:
Остальные подшипниковые элементы получены аналогично. В итоге с помощью угольников трубы портала были выставлены перпендикулярно трубам станины и соединены с подшипниковыми узлами.
Внизу на каждой направляющей расположено по одному подшипнику, прижатому пружиной, сделанной из 3-мм ленты пружинной стали 65Г и для закалки нагретой на газу кухонной плиты и брошенной в ведро с водой.
Мне показалось, что прижимать портал можно и сильнее и я приклеил еще элементы, позволяющие прижимать каждую из двух пружин большим винтом в месте указанном стрелкой.
Этим эпоксидное машиностроение очень удобно - взял и приклеил если что-то понадобилось внезапно. Неудобно оно тем, что практически невозможно что-нибудь отрезать. Болгарка с отрезным диском по металлу практически не берет этот материал, наполненный большим количеством стекла. Надо будет попробовать отрезной диск по камню. Кроме того, если создание деталей таким образом в домашних условиях несложно, то их обработка, скажем, шлифовальным диском, генерирует пылевую бурю и дикие запахи и дымы, после чего надо очень долго проветривать и убираться. В общем, надо заранее проектировать точные, правильные и аккуратные (скорее всего несъёмные) литьевые формы, например из ПВХ или фанеры:
Так или иначе, вот что получилось в итоге. Жесткость впечатляющая, а если при работе ее вдруг окажется мало, то тут еще у меня осталась половина ведра эпоксидки и целая улица песка :)
Теперь надо сделать каретку оси Z (с направляющими оси Y). Но это уже совсем другая история, о которой я надеюсь поведать отдельно.