Load case
di progetto.
Quanto deve resistere ogni base. Guide, strutture, ToolDock e clamp si dimensionano da questi numeri, non dalla massa o dal costo. Sono carichi di progetto, volutamente sopra quelli delle lavorazioni nominali.
| Parametro | Light | Standard | Pro |
|---|---|---|---|
| Forza di taglio radiale di progetto | 50 N | 150 N | 300 N |
| Forza assiale (foratura) | 80 N | 200 N | 400 N |
| Distanza punta utensile dal coupling | ≤ 100 mm | ≤ 120 mm | ≤ 150 mm |
| Momento di taglio sul ToolDock | ~5 Nm | ~18 Nm | ~45 Nm |
| Massa testa · pallet + pezzo | 2 · 5 kg | 4 · 10 kg | 7 · 20 kg |
| Accelerazione X/Y | 3 m/s² | 2 m/s² | 1,5 m/s² |
| Rapidi | 8 m/min | 10 m/min | 8 m/min |
| Feed nominale | 1–2 m/min (legno, PCB) | 2–3 m/min legno · 0,5–1 Al | 1–2 m/min Al |
| Crash load (spinta di stallo asse) | ~850 N | ~2.300 N | ~3.400 N |
| Crash dinamico (energia a fine corsa) | ~0,07 J · Y 7,5 kg a 8 m/min | ~0,19 J · Y 13,5 kg a 10 m/min | ~0,23 J · Y 26 kg a 8 m/min |
| Carico di servizio ToolDock (Z allo sgancio) | ~0,22 kN | ~0,70 kN | ~1,66 kN |
| Duty cycle spindle | 30 min al 50% | 60 min al 60% | continuo al 100% |
| Rigidezza statica alla punta | ≥ 3 N/µm | DERIVED / PROVISIONAL (D032): macchina, naso spindle ↔ punto di lavoro, ≥ 4 XY / 7,5 Z N/µm minimo, ~6 / ~8 di progetto | ≥ 25 N/µm |
D031 / D032: la FEA del gantry stima la macchina a ~0,77 / 0,57 / 1,05 N/µm; D032 separa i carichi di servizio (reali, XY e Z distinti) dai casi strutturali (150 N radiali / 200 N assiali, robustezza) e deriva la rigidezza dal budget di deformazione alla punta. Finché D032 non fissa i valori, 150 / 200 N restano carichi strutturali e la rigidezza resta TARGET. D028 / D029: il modello di cedevolezza non raggiunge ancora il target (mule v1.1: 0,2–0,8 N/µm; studio D029 con piastre scatolate, testa reale passante e spalle scatolate: ~2–3 N/µm). Il valore resta TARGET: prima di rivederlo servono geometria reale della testa, cedevolezza locale ottimizzata e validazione del modello al banco. La rigidezza si misura al naso dello spindle (faccia del dado ER11), non sulla punta di una fresa: una fresa in metallo duro Ø6 con 25 mm di sporgenza vale da sola ~7 N/µm.
Standard · D032 · carichi e budget
| Caso Standard | SERVICE NOMINAL | SERVICE HIGH | STRUCTURAL PEAK |
|---|---|---|---|
| Radiale XY | 60 N | 80 N | 150 N |
| Assiale Z | 100 N | 150 N | 200 N |
PROVISIONAL (D032): carichi di servizio coerenti con lo spindle ~650 W S1 (Ø6 a 24.000 giri/min: F ≈ P / v ≈ 86 N tangenziali a piena potenza), da confermare con le misure di forza sul prototipo. I casi STRUCTURAL PEAK sono quelli di robustezza di D014: nessuna deformazione permanente, margini statici dei pattini.
| Budget di deformazione alla punta (20 µm) | Definizione | Esempio a 60 N XY |
|---|---|---|
| Macchina strutturale | Naso spindle (dado ER11) ↔ punto di lavoro sulla tavola: guide, viti, strutture, ToolDock, testa. È ciò che misura la FEA; l'utensile non è compreso. | ~10 µm con 6 N/µm |
| Utensile e portautensile | Flessione della fresa oltre il dado più pinza ER11 e serraggio. ~7 N/µm è una stima della sola fresa Ø6 × 25 (cutter-only); il contributo di pinza e serraggio è da misurare e qualificare. | ≥ 8,6 µm (solo fresa) |
| Fixture e pezzo | Pallet, staffaggio e pezzo. 1,4 µm a 60 N vogliono dire ~43 N/µm equivalenti: budget ambizioso, PROVISIONAL finché non si scelgono pallet, serraggio e pezzo campione. | ~1,4 µm |
| Rigidezza macchina · DERIVED / PROVISIONAL | XY | Z | Da dove |
|---|---|---|---|
| Minimo | 4 N/µm | 7,5 N/µm | 20 µm alla sola macchina a SERVICE HIGH (80 N · 150 N) |
| Di progetto | ~6 N/µm | ~8 N/µm | Margine per utensile e fixture a SERVICE NOMINAL |
| Mule v3 oggi (FEA D031) | 0,57–0,77 | 1,05 | ~8–10 volte sotto il target di progetto |
Non si usa più F / 20 µm come se i 20 µm fossero tutti della macchina: con 80 N e la sola fresa a ~7 N/µm resterebbero 8,6 µm alla macchina (~9,3 N/µm), e pinza e serraggio ne tolgono ancora. La rigidezza si deriva dal budget, non si sceglie a priori; il budget completo macchina + utensile + fixture si chiude con le misure.
Come si usano.
Nessuna perdita di precisione misurabile oltre il target della base; margini statici sui pattini secondo HIWIN.
Alla spinta di stallo dell'asse nessuna deformazione permanente. Il ToolDock può sganciarsi, ma non deve danneggiarsi.
Energia ½·m·v² della massa mobile ai rapidi. Ogni asse ha hard stop con bumper elastomerico, corsa di arresto ≥ 2 mm: forza media di decelerazione ≤ ~120 N; il picco reale dipende dalla curva forza-corsa dell'elastomero ed è più alto. Senza bumper, con 0,05 mm di deformazione, si arriva a ~4 kN. Durante l'urto il motore può continuare a spingere: arresti e bumper si dimensionano su picco dinamico + spinta di stallo dell'asse.
A ogni cambio lo Z spinge la camma 3:1 contro il pacco molle: preload ÷ 3 + ~30% di attrito. Trave, rack e Z lo vedono a ogni cambio: si verifica a fatica per ≥ 20.000 cambi.
Forza di taglio × distanza punta–coupling, più peso e inerzia della testa al baricentro (≤ 80 mm, ICD v4).
Somma delle cedevolezze di guide, strutture, ToolDock e testa. Ogni sottosistema riceve una quota di budget.
Da dove vengono.
Coppia motore × 2π × rendimento ÷ passo vite: NEMA17 0,6 Nm su SFU1204, NEMA23 2 Nm e 3 Nm su SFU1605.
Sopra le stime nominali (decine di N sull'alluminio leggero della Standard) per coprire utensile usurato, picchi e ingresso nel materiale.
Valori TARGET di progetto: si rivedono dopo le prime misure di forza sul prototipo.