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标题: 【新手求助】恳请了解铝型材、同步带、圆导轨的朋友解答一些疑问，感激不尽 [打印本页]
作者: xday2000    时间: 2011-6-10 18:25
标题: 【新手求助】恳请了解铝型材、同步带、圆导轨的朋友解答一些疑问，感激不尽
我就开门见山了哈：

1、请问质量比较好一点的铝型材，每米表面误差可以在多少以内？我想用它来当做导轨的支撑，不知道平整度能否够用。另外，各种规格的铝型材在受到一定压力的时候会产生多大程度变形？如果能够提供相关数据就太好了

2、直线圆导轨上面的滑块在某个角度受力的情况下（比如一端抬起），会不会跟导轨圆心产生明显的夹角？这个夹角所带来的误差会有多大？不同直径的圆导轨，精度哪种可能会高一点？同样希望看到相关数据，谢谢

3、如果同步带长度超过1m，甚至达到3m的话，弹性变形会不会造成很大的误差？如果会的话，有没有办法尽量减小它？我打算用5m圆齿同步带直接拉动龙门架，行程约1m，采用86步进电机，同步轮是不是越小精度越高一点？（因为步距角的问题）

其它问题想到了再补充，希望了解相关知识的朋友不吝赐教，小弟拜谢:loveliness:
作者: xday2000    时间: 2011-6-10 18:38
这是我粗略构思了一下的设计方案。CNC知识我懂得很少，结构和设想可能存在不合理的地方，图画的也很粗糙，很多细节都没有设计。希望大家不要笑话我，呵呵
个人感觉，这个结构累积误差可能会很大，但具体达到什么程度，能不能让我勉强接受，我心里都没底。其实我对精度要求不高的，也不可能做到百万元大型机的那种精度和速度。个人够用就好嘛

图中xyz行程均为1000，采用同步带传动，主要用于雕刻泡沫、代木或木材，精度、速度要求均不高。这个方案为实验性质，将来还会根据实际需要进行改良，所以一切以成本最低为优先考虑。个人粗略估算其造价应在1w-1.5w之间，预期投入不高于2w

请大家鉴定一下是否有致命缺 陷，最好同时提供解决方案，小小弟再次拜谢了:loveliness:
作者: jtj806000158    时间: 2011-6-10 19:29
2万元叫人帮你做个好的啊
作者: lgmsy    时间: 2011-6-10 20:04
Z轴不好制作，不好调整，不好加丝杠，总之个人觉得Z轴应重新设计，改成通用的，也就是大多数人做的那种。
作者: 雾海孤帆    时间: 2011-6-10 21:46
空中楼阁。吊在房顶上？
作者: xday2000    时间: 2011-6-11 09:03
原帖由 sas123123 于 2011-6-10 23:06 发表
第一个问题看这里:http://www.apsbd.com.cn/66.htm,铝型材的每米直线度在mm级别,不能作为精度标准,但是可以校准,
第二个没太明白,估计得看直线轴承的质量了,
第三个问题看这里:http://www.qltbdl.com/trends/show1 ...

非常感谢，特地去找来的吗？很有用的资料

直线导轨滑块所用的轴承不知道有没有间隙，如果有的话，在滑块受到各个方向上的力的时候，它的轴承应该会跟导轨不同心吧，不知道这个变化有多大

铝型材表面误差会达到mm级别吗……这样的话把导轨直接安装在上面会不会让导轨也产生严重变形？该怎么校准呢，打磨之类的吗
作者: xday2000    时间: 2011-6-11 09:33
刚才根据公式计算了一下，8080W型材两端固定跨度1300mm的话，中间压上50KG的重物只会产生0.06mm的变形，这个对我来说已经完全可以忽略不计

那么只需要解决平整度的问题就行吧，但是要怎么调整呢？上磨床似乎长度有点超行程

我对齿条传动毫无了解，有什么可以直接推荐的产品吗？有劳了

X轴之所以设计成这样，也是因为考虑到Z轴太长，担心强度不够的话会导致Z轴跟地面无法做到垂直。而要是把X轴大幅加固的话，又会导致龙门重量太大，不论对电机还是Y轴的负担都会很明显吧，这样的话就只能做成固定龙门形式了，然而又需要另外搭配平台

Z轴可以通过什么途径加大阻力距？只能把两个滑块距离再拉长一点吗，现在设计的是距离300，也就是相当于Z轴接近1/4的长度是固定住的，不知道够不够

问题还有很多，还请继续不吝赐教，呵呵:loveliness:
作者: xday2000    时间: 2011-6-11 09:39
原帖由 jtj806000158 于 2011-6-10 19:29 发表
2万元叫人帮你做个好的啊

太大了，2w不会有人给做的嘛，呵呵。咱们坛上有人愿意接这个活吗，赚钱几乎是不可能的应该，不赔钱能做出来就比较理想了
作者: xday2000    时间: 2011-6-11 09:51
原帖由 lgmsy 于 2011-6-10 20:04 发表
Z轴不好制作，不好调整，不好加丝杠，总之个人觉得Z轴应重新设计，改成通用的，也就是大多数人做的那种。

本来打算是用同步带的，这个结构确实没办法加丝杠，三个轴会打架。实在要用的话，也只有各装两根丝杠才行，成本和同步都是问题，而且我也不要求它能啃铝啃铁，就先不考虑了

这样设计主要就是觉得如果平衡比较好的话，可能会弥补一些强度上的弱势。但实际会怎样我也不清楚……
作者: xday2000    时间: 2011-6-11 09:53
原帖由 雾海孤帆 于 2011-6-10 21:46 发表
空中楼阁。吊在房顶上？

架子还没设计呢，不过考虑用槽钢之类随便焊接一个就算了，甚至直接砌一个水泥的台子也行。调校之类的慢慢搞吧
作者: dukang5420    时间: 2011-6-11 09:55
调校要基准面 如果做那么大的结构 最好是用管状结构 比如用方管  最好少焊接 焊接的越多 变形越大
作者: xday2000    时间: 2011-6-11 10:06
原帖由 dukang5420 于 2011-6-11 09:55 发表
调校要基准面 如果做那么大的结构 最好是用管状结构 比如用方管  最好少焊接 焊接的越多 变形越大

是说支架吗

这个我倒是想过，毕竟焊接变形是无法避免的，所以我才打算用铝型材当作导轨的基础。现在是这么设想的，用槽钢焊接一个比较粗糙的底座，上面用螺丝支起图中这个铝型材框架，再在型材上面安装导轨。对槽钢底座的平整度要求不高，因为只用螺丝支撑起铝型材上面几个点，所以调校的话跟槽钢平整度的关系不大。而且铝型材的强度很高，不必支撑整个面也不会变形

现在的难点在于，两个导轨之间跨度太大，怎样调平行呢应该……
作者: xday2000    时间: 2011-6-11 17:25
沉得好快……
作者: alexchow    时间: 2011-6-11 22:52
LZ设计行程长且用铝型材,驱动设计是关键,为求各轴平行度,应于各轴两端均设计同步带平行驱动,请参考这篇:http://bbs.5imx.com/bbs/viewthre ... amp;extra=page%3D11
直线圆导轨的滑块长度应增加,目的是为了Z轴刚性考虑。
Z轴应采铝型材箱式(长方体)结构增加刚性!
作者: xday2000    时间: 2011-6-12 08:53
原帖由 sas123123 于 2011-6-11 22:31 发表
铝型材不是表面误差到mm级别,是直线度,看这里:http://www.apsbd.com.cn/65.htm,
我们的项目常用铝型材,这些都是平时需要了解收藏的,
铝型材虽然直线度比较差,但是平行度比较好,所以如果有个精度好些的基准面,可以用 ...

哦，谢谢，收获很多

石材的表面可以做到很平吗？还是说有专门用于这种用途的石材？我搜索哪些关键字可以找到相关的信息呢

另外，同步带的震荡主要来源是哪呢，是电机自身震动导致，还是受同步轮精度影响，或者是由于加减速过程中造成的弹性变形？如果有可能的话我还是希望用同步带，因为经过多方考量，用同步带是最简单可行的办法。当然齿条我也在尝试了解，只是不知道其精度能达到哪种程度，另外机械方面也要比同步带稍微复杂些，不过也可以考虑，当做备选方案吧

关于龙门架的强度问题，我还是希望尽可能不要增加重量，因为电机已经买到手了（汗，买早了吗），有没有可能在不显著增加重量的前提下增加强度呢？或者说，更换为100100铝型材能否达到足够强度？可能这里主要的弱点在于抗扭曲强度不足吧，不知道是不是这样。有没有办法计算一下呢

关于精度要求，我希望控制在1mm以内，这样可以满足大多数工作需要。如果不考虑加工速度（一个星期加工一件产品也不要紧）而能将精度控制在0.5mm以内的话，那就几乎可以满足全部工作需要。至少精度应该在5mm以内，这样在少数情况下还是可以用于雕铣泡沫，以及用于材料切割等工作（金属板材、织物之类对精度要求都很低），这样也还是可以用用的。再低就等于失败了，不能再考虑

其实我画的那个图中，Z轴也是有上下两组滑块的，只是如何固定的方案还没有想好所以没画上去。1.3m长的轴用距离300的两个滑块，估计末端颤动可以控制在什么程度？如果有必要的话也可以做成55分

总的来说，这个结构和诸多想法都是为了省点钱而已，如果有哪些地方确实没办法解决，就只有更改结构了。比如说如果最终发现大幅加固X轴依然是最好方案的话，那么基于现有条件，就把它做成固定龙门吧
作者: xday2000    时间: 2011-6-12 09:00
原帖由 sas123123 于 2011-6-11 22:35 发表
还有,你的8080 型材的计算似乎有误,不算自重的话大约0.2多,实测0.5-1.0.

算错了么……对数学还是不太在行，呵呵

不过理论和实测能差这么多啊

对了，表面处理工艺的差别有多大？比如我看到有电泳还有阳极化的，哪种比较强一点？
作者: xday2000    时间: 2011-6-12 09:16
原帖由 alexchow 于 2011-6-11 22:52 发表
LZ设计行程长且用铝型材,驱动设计是关键,为求各轴平行度,应于各轴两端均设计同步带平行驱动,请参考这篇:http://bbs.5imx.com/bbs/viewthread.php?tid=396150&extra=page%3D11
直线圆导轨的滑块长度应增加,目的是为了 ...


谢谢，那个帖子其实我也看过，初步设计是采用类似方案的。不过现在有所更改，我打算用一根同步带拉动龙门架中心，其余部分从框架外围绕过来形成一个圈，这样机械结构应该是最简单的，只是单根同步带的长度增加了一半，弹性问题可能会更明显

至于滑块距离，具体应该达到行程的百分之多少才会比较保险呢？现在设计中是1000行程滑块有300间隔，所以轴长是1300，感觉似乎已经不少了
作者: xday2000    时间: 2011-6-12 10:06
不知道有没有质量可靠的圆导轨商家可以介绍一下给我呢:loveliness:

铝型材、同步带之类的也请直接介绍一两家比较信得过的，不必讳言，有劳了:em00:
作者: alexchow    时间: 2011-6-12 11:48
请问LZ,Z轴采用何种电机?Z轴整体(含电机)重量?判断若Z轴较重,应采以上网友建议齿条方式,以往经验,同步带适用于4~5Kg以下Z轴(例激光,小型CNC及等离子),Z轴较重或行程较长易弹性型变,同步带要加宽或双带方式,Z轴整体较重应考虑齿条方式,结构严谨、简洁方便。
作者: xday2000    时间: 2011-6-12 11:58
原帖由 alexchow 于 2011-6-12 11:48 发表
请问LZ,Z轴采用何种电机?Z轴整体(含电机)重量?判断若Z轴较重,应采以上网友建议齿条方式,以往经验,同步带适用于4~5Kg以下Z轴(例激光,小型CNC及等离子),Z轴较重或行程较长易弹性型变,同步带要加宽或双带方式,Z轴整体较 ...

用的是86电机，高扭矩低转速，但不是加长型的。为了减轻电机负担我打算安装配重块，这样的话就跟水平移动区别不大了，只有惯性和摩擦力。为了进一步减小惯性，把所有步进电机都设计成固定形式应该有点帮助吧

齿条主要就是精度太差，而且消回差是个难题，我担心没有能力解决。如果有成套的系统可以直接使用就好了，但是据说好的齿条套件并不比滚珠丝杠便宜啊……
作者: alexchow    时间: 2011-6-12 21:08
好像不太对!:em22::em22:  
若采8080铝型材分一般型及重量型,中压50Kg:
一般型8080采双边支撑形变约0.2,双边固定形变约0.04
重量型8080采双边支撑形变约0.1,双边固定形变约0.01
但8080重4.57Kg/m及重量型8080重7.13Kg/m,依以上数据,你的X、Y轴要用两支,粗估重量在10Kg以上,其中X轴同步带要加上Y、Z轴整体重量,采同步带驱动方式很冒险,遑论采用100100,且要能顺畅及维持精度,花费可能与采用丝杆相去不远,...........详细要精算才知道,因为好像很少人这样设计!且铝型材也不便宜!

这样应采丝杆+线轨,其次采齿条方式可能不会失败,齿条也是依设计尺寸订做,成套很少,这是之前订购齿条信息供参考:http://www.khkgears.co.jp/khkweb/order/main.do?lang=zh_CN

我的X轴1.3M采86步进+2510丝杆+30线轨,承重约65Kg,用40mm厚45#钢条,刚性足够,可能我系数放太大了!:em15:
作者: xday2000    时间: 2011-6-12 21:30
原帖由 alexchow 于 2011-6-12 21:08 发表
好像不太对!:em22::em22:  
若采8080铝型材分一般型及重量型,中压50Kg:
一般型8080采双边支撑形变约0.2,双边固定形变约0.04
重量型8080采双边支撑形变约0.1,双边固定形变约0.01
但8080重4.57Kg/m及重量型8080重7 ...

确实重量比较头痛，但我又不知道怎样根据重量计算惯性，也就没办法得知同步带所受到的拉力大小……实在不行的话可以考虑用两根20宽的5m同步带

丝杆除了要配套轴承、联轴器、各种底座以及同步零件之外，还有一个无法忽视的问题就是，我买的步进电机转速太低了（可能只有100多？）。而这个结构又应该没能力啃金属，所以加工速度的损失会变得没有意义。比较值得考虑的就是齿条，但我还是担心回差会不会很明显，毕竟我没能力设计消回差装置

上面那个网页不错啊，仔细研究研究

你最后提到自己设计方案采用的是厚钢板，是当作导轨基础的吗？那么表面是怎样加工的？造价如何呢？麻烦详细讲讲:loveliness:
作者: alexchow    时间: 2011-6-12 23:38
我采用厚40mm宽80mm长1300mm #45钢条,请参考:http://bbs.5imx.com/bbs/viewthread.php?tid=495237 :em15::em15:
作者: wangningok    时间: 2011-6-13 08:08
标题: 回复 18楼 xday2000 的帖子
大理石平板是量具，通常用作检测基准平台。
你可以搜索大理石平板、花岗岩平板、大理石平台等关键词。
作者: xday2000    时间: 2011-6-13 08:17
原帖由 alexchow 于 2011-6-12 23:38 发表
我采用厚40mm宽80mm长1300mm #45钢条,请参考:http://bbs.5imx.com/bbs/viewthread.php?tid=495237 :em15::em15:

很牛:em20:

但是龙门看上去也并不威猛啊，居然可以啃铝，用的什么材料，都是钢条吗？加工费用不知道要多少钱

直线导轨的价格呢？淘宝上的东西难辨真伪，价格落差好大，根本没法参考

不过如果我要用这些材料，造价可能要翻番吧:em17:
作者: xday2000    时间: 2011-6-13 08:20
原帖由 wangningok 于 2011-6-13 08:08 发表
大理石平板是量具，通常用作检测基准平台。
你可以搜索大理石平板、花岗岩平板、大理石平台等关键词。

哦，谢谢

除了建材以外，工业用的大理石平板不知道有哪些厂家生产……我去找找看
作者: xday2000    时间: 2011-6-13 15:58
原帖由 sas123123 于 2011-6-13 09:55 发表
用建筑石材就行,有做石材台面的,你去找他帮忙仔细磨两块需要的就行了,你需要的精度用量具级别的太贵了.
从你的精度要求和预算来说,其实在驱动上没必要如此纠结的,国产没牌的滚珠丝杆,一米行程算上单螺母大约200元,你 ...

:em20:

一直以为铝型材的强度比较高……原来还是槽钢之类的比较好吗

不过用石材确实是个好办法，我去咨询一下

国产滚珠丝杠嘛，如果是这个价格范围还真值得考虑。但是双丝杠的同步有什么好办法吗，还是说用同步带？
作者: alexchow    时间: 2011-6-13 21:46
合理设计是将每一颗螺丝及每一寸材料充分运用,自然啃铝、啃钢都可以!
你设计同步带也是可行,应该端看你想达到目的来决定吧?:em22:
但由于行程长,采用管钢焊接+二手丝杆比较同步带+铝型材,在精度及价格上似乎更有优势,详细要再计算才知道….:em17:
作者: xday2000    时间: 2011-6-14 16:50
原帖由 alexchow 于 2011-6-13 21:46 发表
合理设计是将每一颗螺丝及每一寸材料充分运用,自然啃铝、啃钢都可以!
你设计同步带也是可行,应该端看你想达到目的来决定吧?:em22:
但由于行程长,采用管钢焊接+二手丝杆比较同步带+铝型材,在精度及价格上似乎更有优 ...

结构上有太多部分需要自己加工的话，受制于能力有限，只能搁置。优先考虑的是不需加工就可以直接组装的方案，其次是仅需简单设计就可外包加工的方案，需要自己动手的最次考虑

二手的东西……省不了几个钱，而且不管采购还是使用可能都会很费心，还是不予考虑了

现在可以考虑的方案就是采用工字钢甚至跟你一样使用钢条，不过我觉得工字钢应该够用了……然后找个刨床什么的加工一下表面，精度应该能满足要求吧。或者使用石材似乎也不错，不过不知道会不会产生裂纹啊

但是龙门架还是以轻便为主，毕竟电机也买了，选择面有限。不过今后2号机可以考虑钢材之类的
作者: xday2000    时间: 2011-6-14 17:01
原帖由 sas123123 于 2011-6-13 23:36 发表
优质铝合金材料的优点是比强度比较高,就是重量一样,强度高些,这里如果用丝杠驱动重量就不是问题了,另外就是表面好看些,不用做防锈.
双丝杆同步可以用两个电机一个信号,如果驱动余量比较大,就不用其他的了,要更稳妥, ...

还是用同步轮好了，而且可以用来加速，毕竟我买的电机转速太低了

但是丝杠似乎有车制水平太差的问题，比如不同心什么的。看来还是需要谨慎挑选卖家才行
作者: xday2000    时间: 2011-6-16 08:21
现在比较发愁如何调整平行度的问题

y轴两个导轨之间跨距太大了，用千分表之类不知道该怎么固定。用大理石平台？貌似不买个1500见方的平台就根本没办法调啊……

谁能帮忙出个主意啊



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