ToolDock
e testa.
Ottimizzazione strutturale dei primi 100–300 mm della catena, vicino alla punta: master, slitta Z, carrello X, accoppiamento e testa reale. Stessa architettura, stessa trave, stesso telaio. Campagna parametrica sul modello D028; la ICD v4 resta la baseline finché il test al banco non conferma il modello. D014 (≥ 10 N/µm) resta TARGET.
1–2 · Piastre scatolate e testa reale
| Variante | Coupling → punta | X | Y | Z |
|---|---|---|---|---|
| D028 · mule v1.1, testa rigida 220 | 220 mm | 0,43 | 0,18 | 0,80 |
| + master, slitta Z e carrello X scatolati | 220 mm | 1,24 | 1,04 | 1,50 |
| + testa reale appesa (spindle Ø65 × 208) | 243 mm | 1,01 | 0,85 | 1,47 |
| testa reale nell'inviluppo 220 (spindle più corto) | 220 mm | 1,15 | 0,97 | 1,48 |
| testa reale passante (accoppiamento a metà spindle) | 124 mm | 2,02 | 1,74 | 1,52 |
Testa reale: corpo spindle in acciaio Ø65 (parete equivalente 5 mm) a sbalzo dal collare del receiver, cuscinetti 40 N/µm al naso, dado ER11 20 mm: il punto di misura è la faccia del dado ER11 (asse albero Ø17 dal naso al dado), non la punta di una fresa: una fresa in metallo duro Ø6 con 25 mm di sporgenza vale da sola ~7,3 N/µm, e il miglior caso D029 con quella fresa scende a 1,77 / 1,51 N/µm in X / Y. D014 va quindi riferito al naso dello spindle (o a un mandrino di prova rigido), non all'utensile.
Lo spindle appeso non ci sta.
| Montaggio | Coupling → punta | Massa testa | Baricentro sotto il coupling (ICD ≤ 80) | Nell'inviluppo 220 |
|---|---|---|---|---|
| appesa (reale) | 243 mm | 2,8 kg | 95 mm | no |
| nell'inviluppo 220 | 220 mm | 2,8 kg | 77 mm | sì |
| passante | 124 mm | 2,8 kg | 2 mm | sì |
Con lo spindle Ø65 × 208 appeso sotto il coupling la punta arriva a 243 mm e il baricentro a 95 mm: fuori dall'inviluppo classe S e dal limite di baricentro su cui è dimensionato il clamp (D016). Serve uno spindle più corto oppure la testa passante.
Accoppiamento attorno allo spindle.
Il cerchio delle sfere abbraccia il corpo dello spindle a metà altezza: la parte alta dello spindle sale dentro una master cava e la leva dal coupling alla punta scende a 124 mm, con il baricentro quasi sul piano del coupling. Richiede una master ad anello, una slitta Z con finestra e una nuova definizione dell'inviluppo sopra il coupling: è una modifica di ICD, da valutare solo dopo il test al banco.
Più vicino, più rigido.
| Variante | X | Y | Z |
|---|---|---|---|
| appesa (reale) · asse a 35 mm solo teorico con Ø65 | 1,08 | 0,88 | 1,68 |
| appesa (reale) · asse a 45 mm | 1,06 | 0,87 | 1,62 |
| appesa (reale) · asse a 55 mm | 1,04 | 0,86 | 1,56 |
| appesa (reale) · asse a 70 mm | 1,01 | 0,85 | 1,47 |
| passante · asse a 35 mm solo teorico con Ø65 | 2,18 | 1,78 | 1,71 |
| passante · asse a 45 mm | 2,14 | 1,77 | 1,65 |
| passante · asse a 55 mm | 2,09 | 1,75 | 1,60 |
| passante · asse a 70 mm | 2,02 | 1,74 | 1,52 |
Oggi l'asse sta a 70 mm dalla faccia della slitta (metà profondità dell'inviluppo). Con uno spindle Ø65 il minimo realistico è ~45 mm (raggio + parete del receiver); 35 mm è solo teorico. Il braccio a verso la trave scende di conseguenza.
Ø80 → Ø100.
| Variante | X | Y | Z |
|---|---|---|---|
| appesa (reale) · Ø80 · 1,6 kN (ICD v4) | 1,01 | 0,85 | 1,47 |
| appesa (reale) · Ø90 · 2,4 kN | 1,18 | 0,97 | 1,48 |
| appesa (reale) · Ø100 · 3,2 kN | 1,31 | 1,06 | 1,48 |
| passante · Ø80 · 1,6 kN (ICD v4) | 2,02 | 1,74 | 1,52 |
| passante · Ø90 · 2,4 kN | 2,19 | 1,86 | 1,52 |
| passante · Ø100 · 3,2 kN | 2,31 | 1,94 | 1,52 |
Raggio e precarico insieme: più precarico significa pacco molle e camma D016 da ricalcolare (Z allo sgancio, fatica ≥ 20.000 cicli).
Scatolati + testa passante + asse a 45 mm + Ø90 · 2,4 kN.
| Sottosistema | X | Y | Z |
|---|---|---|---|
| master ToolDock | 4% | 3% | 0% |
| accoppiamento ToolDock | 22% | 18% | 1% |
| testa (spindle + utensile) | 11% | 9% | 2% |
| slitta Z | 2% | 5% | 1% |
| guide Z + vite Z | 5% | 5% | 6% |
| carrello X | 2% | 5% | 2% |
| guide X + vite X | 9% | 1% | 1% |
| trave | 8% | 14% | 9% |
| spalle | 25% | 1% | 3% |
| telaio | 10% | 13% | 20% |
| tavola | 1% | 21% | 49% |
| guide Y + vite Y | 0% | 5% | 7% |
Stesso caso con la testa appesa (ICD v4): 1,25 / 1,00 / 1,62 N/µm.
Quanto sono sicuri i numeri.
| Parametro | X | Y | Z |
|---|---|---|---|
| Miglior caso nominale | 2,33 | 1,90 | 1,66 |
| Laterale pattini = 0,5 × radiale | 2,25 | 1,90 | 1,65 |
| Chiocciole ×0,5 | 2,30 | 1,87 | 1,63 |
| Chiocciole ×2 | 2,35 | 1,91 | 1,67 |
| Cuscinetti vite ×0,5 | 2,30 | 1,88 | 1,64 |
| Tenuta motore ×0,5 | 2,30 | 1,88 | 1,65 |
| Accoppiamento ×0,5 (Hertz ottimistico) | 1,91 | 1,61 | 1,64 |
| Accoppiamento ×2 | 2,62 | 2,08 | 1,66 |
| Cuscinetti spindle 20 N/µm | 2,15 | 1,78 | 1,63 |
| Cuscinetti spindle 80 N/µm | 2,43 | 1,97 | 1,67 |
Dopo il locale · cosa viene fuori
| Variante | X | Y | Z |
|---|---|---|---|
| Scatolati + testa passante + asse a 45 mm + Ø90 · 2,4 kN | 2,33 | 1,90 | 1,66 |
| … + spalle scatolate 60 × 120 sp. 6 (+0,2 kg) | 3,13 | 1,96 | 1,71 |
| … + tavola equivalente 14 mm (+2,6 kg) | 3,16 | 2,38 | 3,07 |
Sistemata la zona vicino alla punta, i contributi diventano globali e distribuiti: spalle (piastre da 15 mm che lavorano nel loro spessore in X), tavola in Z, telaio e trave. Le spalle scatolate costano pochissimo; la tavola più rigida costa massa.
7 · Test al banco del solo ToolDock
Prima di congelare qualsiasi interfaccia.
Master + receiver + pull-stud su banco rigido (piastra di ghisa o granito), clamp al precarico di classe S; leva di prova in acciaio Ø30 fissata al receiver con punto di carico a 124, 220 e 243 mm sotto il coupling (testa passante, inviluppo, spindle appeso).
50 / 100 / 150 N laterali (dinamometro o pesi con rinvio), in X e in Y, 3 cicli di carico-scarico per livello; poi a 2 livelli di precarico del clamp.
Comparatore da 1 µm al punto di carico e un secondo comparatore sul receiver vicino al coupling, per separare rotazione dell'accoppiamento e flessione della leva. Ripetibilità: 10 sgancio/aggancio con misura del ritorno a zero.
Se la rigidezza misurata sta entro ±30% della previsione, il modello Hertz resta valido per D029; se è molto più bassa, prima di tutto va cambiato il tipo di contatto, non il resto della macchina.
Spostamento al punto di carico.
| Accoppiamento | Rigidezza rot. | 50 N @220 | 100 N @220 | 150 N @220 | 150 N @243 |
|---|---|---|---|---|---|
| Ø80 · 1,6 kN (ICD v4) | 128 N·m/mrad | 20 µm | 39 µm | 59 µm | 71 µm |
| Ø90 · 2,4 kN | 185 N·m/mrad | 14 µm | 27 µm | 41 µm | 50 µm |
| Ø100 · 3,2 kN | 251 N·m/mrad | 10 µm | 20 µm | 30 µm | 37 µm |
Solo accoppiamento (Hertz sfera Ø10 – piano, contatti a 45°), master e leva rigidi. La rigidezza di Hertz cresce con il carico: a 150 N la curva non sarà lineare, ed è proprio questo che la prova deve mostrare.