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标题: 用大理石做50kg级肯钢小铣床的设计 [打印本页]
作者: xlongbuilder    时间: 2017-11-12 22:29
标题: 用大理石做50kg级肯钢小铣床的设计
本帖最后由 xlongbuilder 于 2017-11-12 22:35 编辑

发现某宝上搜索大理石床身 就可以找到很多定制的店，价格有点小贵，但觉得可以试试，
大理石刚度高大家都知道，重要的是同时密度低 大概2.8左右不到7.8的一半。
因此觉得十分有价值，希望能抛砖引玉。

需求：既想轻便，还想干重活，目前看很难，但是想通过计算算出问题，看看是否可行
至于为什么？ 不喜欢大的机器，只想放桌面上，自己能搬动，又想做钢件
本人是软件工程师，大学里学的是机械不过都忘了，习惯上先设计后动手，因此想弄明白，就得先算算

数控小铣床：
行程20,30，16mm铣刀2刃， F120进给量0,1mm每转 , 切深 2mm,45#钢的样子 ，自重控制在50kg以下
计算结果： 功率需要1kw，转速 2500 ，z轴受力400n，进给，径向 150n
大理石性能数据：弹性模量：55  泊松比：0.3 屈服强度：80 Mpa

补充设计思路：
大理石刚度没问题
问题是大理石的冲击载荷和疲劳载荷，也就是通常说的强度
针对冲击强度：我希望还是计算下，多少强度才合适，若不合适，考虑修改设计或调整受力情况
疲劳强度，也会考虑但我们毕竟不是工业级
几个方面注意我觉得还是有希望的：
1、工业上设计时重量不作为重点指标。因此经验上会误导我们。
2、为什么一般的机器会弄那么重，我认为主要是考虑刚度，只有刚度够才能干重活，另外就是减轻震动方面（这方面不懂，谁有经验指导下）大概查了一下，发现震动来源有好多，但针对机床来说只是建议提高刚度
3、关于强度
我认为厂家设计的时候应该比较保守，但我设计时应该会加保护装置，这个一平衡到底怎么样不好说
经过计算我们可以知道，局部受力情况，因此可以针对性的加强，这个可以有效减重

我的计划是：
1、用受力分析软件进行模拟（我只会用proE） 看看情况，是否靠谱，进行中
结构分析结果：主要尺寸 35*25cm，高25cm
受力 z轴800n
最大变形 大理石 1丝 普通钢材 2.6丝
最大应力 7mpa
总重 18公斤
5楼有图
结构上看起来ok 啊，不是太懂这玩意，不过似乎没发现什么问题
补充：都是一种材料的效果，实际上肯定不都是一种材料，这个怎么模拟我还在摸索
结构上还要计算什么？
后续还要计算总体重量，这个结构可能还要减重。
结构上目前看问题不大，下一步计划：
结构优化下，下一步就开始其他计算，如丝杠选型，驱动电机等 主轴部分还要重新复核。


2、再看看其他类大理石材质，如人造大理石等我继续研究下，这玩意不是很熟
3、可行的话d一台试验机

统一回答：
帖子是我从友坛搬过来的，那边也是我的。
大理石 可以打孔的，可以某宝搜一下大理石床身 满屏的带螺纹孔的图片我看到好多的龙门式的雕刻机结构
说大理石会更重
这个是因为我们一般用到的都是体积大，因此感觉重。密度这玩意不会错吧?补充：
灰铸铁(≥HT250) 7.35g/cm3  
国产大理石密度 大概 2.8 g/cm3
https://wenku.baidu.com/view/e5bb24225901020207409c7d.html

为什么一般会弄的比较重，我想有两个原因1.强度，担心会裂 2做床身应该是考虑共振或避免震动的问题。

没见到大理石做重切削的
这个应该是有的，但通常都是大型的，很肥很大。成本不低，因此通常应用在高精度领域。

另外 小型的大理石机，我确实没见过。我认为主要是需求，工业上一般不需要这么小的。






作者: xlongbuilder    时间: 2017-11-12 22:29
本帖最后由 xlongbuilder 于 2017-11-12 22:31 编辑

本帖最后由 xlongbuilder 于 2017-11-9 16:11 编辑


主要尺寸 35*25cm，高25cm图中单位为mm
大理石最大位移
(, 下载次数: 251)

普通钢材
(, 下载次数: 235)

大理石最大应力单位mpa

(, 下载次数: 247)




作者: 简单1    时间: 2017-11-12 22:55
我也看到过大理石机床 主要用于紧密机床 如磨削类
大理石床身特点：
1、精度高，线膨胀系数小
2、不生锈、易保养
3、耐酸碱
4、硬度高，耐磨，防磁等
建议只用床身 底座

作者: xlongbuilder    时间: 2017-11-12 23:38
简单1 发表于 2017-11-12 22:55
我也看到过大理石机床 主要用于紧密机床 如磨削类
大理石床身特点：
1、精度高，线膨胀系数小

是的，其他的电机连接部分也考虑用大理石或者花岗岩
我的目的主要是减重。

作者: kekokele    时间: 2017-11-14 00:24
这个思路有创意，桌面级的还没见有做的。有开发前景。
机械用人造花岗石（大理石）机床底座的优点及应用

机械用人造花岗石（天然花岗石碎料、下脚料)为主要原料，加入环氧树脂为辅料，经过混合搅拌、振动密实而制成的新型矿物铸造产品。它是一种替代铸铁但优于铸铁的新型节能、环保结构材料——非金属合成材料。

机械用人造花岗石是一种面向未来的环保材料，作为机器的结构件，以其价格和性能的优势在某些应用方面可以传统的铸铁。
主要特点：
1、 复杂外型的成型能力和整合性能力
由于不同与传统铸铁的工艺流程和材料性能，采用常温铸造，可以用人造石浇铸出各种传统铸铁无法浇铸的复杂外型，也可以用特殊的胶粘结矿物铸件的方式实现更复杂的外型，从而得到理想的外型。人造花岗石具有极强的整合能力，可以把诸如传送切削液的管道、型体、导轨、线缆、油管、气管、联接件等浇铸入铸件中，例如在制作机床机座的过程中，机床的导轨安装板可以直接与铸件浇铸在一起，浇铸完成后可以对导轨安装板进行铣、钻等机加工，使安装面达到要求（甚至在某些高精的人造石铸造过程中，铸件的特定的表面可以直接作为导轨的安装面）。
机械用人造石具有和钢铁相似的热膨胀系数，可以和人造石铸件中的材料很好地整合在一起。铸件的整合性能，使用户省去很多的装配和机加工时间，极大地提高了用户的生产效率、和经济效益。
2、 高精度
机械用人造花岗石的热收缩性很小，而且不存在局部收缩，比传统的铸铁精度要高很多，很多场合铸件是一次成型不需要机加工。即使要实现更高的精度时，也可以很方便地进行铣、磨加工，就可以达到要求。提高了被加工工件的精度。
3、 吸震性
机械用人造花岗石的吸震性要比传统的铸铁强10倍，特别是对大幅度的震动，人造花岗石具有极强的吸震能力。马达的震动以及在搬运途插车对矿物铸件的震动影响极小，可以很好地保证机器的精度。使用人造石做机座的机床，在使用过程中的震动对机座几乎不产生影响，从而保证了机床的精度。提高的加工工件的精度。
4、 热稳定性
机械用人造花岗石（大理石）对温度的变化不敏感，导热性比金属要低很多，有效地把机床因受热引起的几何尺寸误差控制在最小，从而保证了机床的精度。
5、 耐腐蚀性
人造石对切削液、冷却液等液体有很强的耐腐蚀性。因铸件其极强的耐腐蚀性，可以在机床的机座中直接预留矿物铸件腔体用于贮藏液体，从而省略了腔体的装配过程，大大提高了生产和经济效益。

作者: xlongbuilder    时间: 2017-11-14 12:34
本帖最后由 xlongbuilder 于 2017-11-14 12:59 编辑
kekokele 发表于 2017-11-14 00:24
这个思路有创意，桌面级的还没见有做的。有开发前景。
机械用人造花岗石（大理石）机床底座的优点及应用
...

恩 有前景，但难度不小，这玩意有危险，得好好思量为了减重真心是费尽了思量，希望这玩意能行，不然只能玩软金属了。
才发现是版主大人，得到版主大人鼓励，信心增加不少




作者: kekokele    时间: 2017-11-14 19:58
新的创意肯定争议颇多，困难也很多，从来都是，喜剧与悲剧并存，赞歌与挽歌同响。未来只能用时间来检验了。
作者: grzsn    时间: 2017-11-16 15:05
本帖最后由 grzsn 于 2017-11-16 15:17 编辑

这是要重返石器时代吗？感觉不太靠谱，大理石容易裂。越薄越容易裂。而什么时候裂，多大力裂你这是分析不出来的。自己放着一个温度变化就可能裂开了。而人造大理石混入了树脂，还能保持大理石的各项指标我表示怀疑。作为个人diy，辛辛苦苦做的机器，不知道什么时候就坏了，我想一般人接受不了。而大理石这种常用材料，已经拿来做平台，做尺，在机械行业有普遍应用，说明对这种材料研究的很多了，肯定不适合做小床子，甚至大床子都不是主流。所以你没有必要尝试了。
     爱迪生做灯泡试验了1000种材料，最后找到了一个好用的，但那999种不好用的他不说。都知道铸铁适合做机床，他们研究机床的肯定也试验了好多材料，但失败的材料也不说。所以你不是研究机床材料的还是放弃吧，没必要再重复他们研究过程。


作者: 李龙    时间: 2017-12-28 19:31
看看就好，不清楚不发表意见
作者: wch200018    时间: 2018-1-13 09:11
非常好的想法，支持楼主，8楼说的不知大理石不知什么是时候自然开裂，这个说法我并不赞同，老百姓用的厨房台面不都是大理石的吗，也没听说谁家的台面裂了~！！
作者: 骷髅精灵    时间: 2018-1-13 12:07
wch200018 发表于 2018-1-13 09:11
非常好的想法，支持楼主，8楼说的不知大理石不知什么是时候自然开裂，这个说法我并不赞同，老百姓用的厨房 ...

会裂，但是得烧得很高温再洒水才会裂，正常室内状态下，天然大理石放室内，基本上千百年都不变，
人造大理石，得看环氧树脂的寿命，可能十年后就变质了，这点看树脂质量，
大理石机器一般都是用在负载很小的设备上，比如三次元测量仪

作者: 正在输入    时间: 2018-1-28 14:51
实践是检验真理的唯一方法，大理石韧性很差
作者: guangming    时间: 2019-1-27 23:23
就怕开裂，尤其靠边打孔固定
作者: 大姆指的小窝    时间: 2019-3-4 11:38
楼主用大理石作设备骨架有创意
作者: sangu938    时间: 2019-12-30 09:16
有想法的么，顶上！
作者: sangu938    时间: 2019-12-30 09:19
大理石精度很高，但如何“磨”出高精度？ 有老铁透露一下么？不会用手啃吧
作者: tjy123456789    时间: 2019-12-31 23:12
大理石一般都是检测用的，三次元或者是研磨用，机床干大劲不合适
作者: guangming    时间: 2020-1-2 21:29
加工刀具用普通刀具不行吧？还有内螺纹的强度能和钢铁比吗？
作者: oceanzq    时间: 2022-1-7 08:30
创意非常好，不知道是否有人试过了
作者: pglljf    时间: 2022-1-7 09:08
个人感觉困难不少，大理石之间怎么连接？你大概不是做成一体的吧？胶粘？螺纹？还是穿芯螺丝？不管怎么连接都觉得强度有问题.......
作者: jsjtd    时间: 2022-1-7 09:09
oceanzq 发表于 2022-1-7 08:30
创意非常好，不知道是否有人试过了

大理石机床不是没有，混凝土的也有，很多人这么干。有说大理石脆的，容易坏的。拜托。大理石机床都是用作高精度机床的。不是用来给开粗用的。
作者: 合肥火火    时间: 2022-1-7 09:22
技术贴，大理石相比金属业余不好加工吧，需要水磨螺丝紧固也是问题，肯钢用铝机小吃刀大进给可以吗？不懂问问的
作者: 合肥火火    时间: 2022-1-7 09:25
据说高精密大理石机床都放在恒温室里的
作者: 飞行机器    时间: 2022-1-7 09:41
有钢铁不用，干嘛要用石头？
作者: 木剑    时间: 2022-1-8 20:12
现在好些超高精度机床都是树脂混凝土的，也就是人造大理石。大理石也是造超高精度机床的。
可别认为只有铁才可以。
大理石可是比铁有太多优势了。
大理石床身，静压主轴和静压导轨，可不是一般什么线轨可比拟得了的。
作者: TDDSD    时间: 2022-1-8 22:39
能定义啃钢，就有可能做出来。吃多少钢，变形多少。大刀吃钢变形不到一个丝的就到头了--配套的主轴丝杆导轨不好找。
看标题，核心是减重。
花岗石看数据有  模量/重量 优势。
换一个角度考虑，飞机很讲究重量，也要大的刚性
有木头做的飞机，很大的都有，有铝做的飞机，也有钢做的，没看到花岗石结构的飞机。

做结构件，花岗石基本上也只能实心，铝钢都能做成管、槽形状 模量/重量 大大增加

石头做结构，最明显的优势是 刚性/价格 ， 花岗石大理石都有可能捡到，然后堆出想要的刚性。
作者: 木剑    时间: 2022-1-9 14:00
高档设备仪表什么的很多大理石基座的，机床也一样，高端超高精密的很多大理石的，低端的基本都是铸铁的。
作者: stupiid    时间: 2022-1-10 12:17
TDDSD 发表于 2022-1-8 22:39
能定义啃钢，就有可能做出来。吃多少钢，变形多少。大刀吃钢变形不到一个丝的就到头了--配套的主轴丝杆导轨 ...

石材的优点：
1. 无内应力，不会因时间推移形变
2. 外部磕碰只会产生凹坑，不会凸起影响精度
3. 热膨胀系数较小，受温度影响小
4. 不会锈蚀
5. 无磁

石材是公认的高精度机床床身最佳选择之一。不过 DIY 条件下其余部件是否能匹配发挥其优势是个问题

作者: TDDSD    时间: 2022-1-10 14:02
很想知道是谁公认的，还想知道高精机床标准，百度查了一下，没查到具体哪个型号叫高精机床的。啃的做法更像开粗而不像精加工。对比diy出来的东西，市面上的工业机都是高精，看他们的说明，没看到有石头做的。


作者: 木剑    时间: 2022-1-10 16:23
TDDSD 发表于 2022-1-10 14:02
很想知道是谁公认的，还想知道高精机床标准，百度查了一下，没查到具体哪个型号叫高精机床的。啃的做法更像 ...


这个不是道是市售还是DIY的，不过估计DIY的。
高精度一般微米级，车床接触到的高精度车床CG6125精度也就0.003了。再高还是上不去。
作者: jsjtd    时间: 2022-1-10 16:38
stupiid 发表于 2022-1-10 12:17
石材的优点：
1. 无内应力，不会因时间推移形变
2. 外部磕碰只会产生凹坑，不会凸起影响精度

人造大理石。不过DIY的话精度不好控制
作者: TDDSD    时间: 2022-1-10 21:59
木剑 发表于 2022-1-10 16:23
https://www.bilibili.com/video/BV1s741137oQ?from=search&seid=11036006753034101253&spm_id_from=333. ...

他这东西磨多于车，搞个小螺纹好像下了7次刀？好像尾座是哥俩好粘的？吃个大刀没准就废了。说明石头吃个小刀是可以的。
至于高精，还要靠数控系统，所以数控系统在最前面说明。



作者: 木剑    时间: 2022-1-10 22:42
本帖最后由 木剑 于 2022-1-10 22:50 编辑
TDDSD 发表于 2022-1-10 21:59
他这东西磨多于车，搞个小螺纹好像下了7次刀？好像尾座是哥俩好粘的？吃个大刀没准就废了。说明石头吃个 ...


别说这个了，就算CG6125C也不会吃大刀的。说明书里就说明精密加工跟普通加工不同，
6.4.3.1高精度切削是一种微薄切削，t=0.005～0.04mm，走刀量s=0.01～0.03mm/min。
说明书是上海仪表机床厂的金总发的，可惜DOC格式的里边配图都没了，年后问问有纸质的提供么。
以前买过一本机床设计的书，专门有一章介绍高精密机床床身采用大理石和树脂混凝土的设计要点，当时就是为了鼓捣我那国良0627，买完了发现是高射炮打蚊子，一大堆计算，根本没啥用。
硬件是保证精度，数控只是提高效率，没有硬件基础软件对精度也是无能为力的。比如主轴圆度0.01，数控只能保证做出工件也是0.01而到不了0.005。手控要到0.01就得车一刀量一下基本没啥效率，车多了心烦很多都无法保证0.01。

作者: TDDSD    时间: 2022-1-10 23:54
本帖最后由 TDDSD 于 2022-1-11 00:34 编辑
木剑 发表于 2022-1-10 22:42
别说这个了，就算CG6125C也不会吃大刀的。说明书里就说明精密加工跟普通加工不同，
6.4.3.1高精度切削 ...

玩嘛，玩玩而已。不过离高精挺远的。高精的意思必须是贵，不惜一切代价，做废一百个也要成功一个。
主轴不行，还可以用便宜的双顶尖，精度还高。
还有一种花的玩法，按主轴的误差角度配合进刀，90度偏一个丝就进刀多一个丝，换了角度就缩回来。数控办得到。
作者: stupiid    时间: 2022-1-11 10:44
TDDSD 发表于 2022-1-10 14:02
很想知道是谁公认的，还想知道高精机床标准，百度查了一下，没查到具体哪个型号叫高精机床的。啃的做法更像 ...

(, 下载次数: 143)

“surface qualities of up to Ra < 0.0025 μin”

这个不知道算不算工业机，不知道算不算高精
作者: 飞行机器    时间: 2022-1-11 10:52
大理石打磨平面也许容易有精度，其他钻孔什么的如何保证精度？保证不了可能还不如铁做的
作者: TDDSD    时间: 2022-1-11 11:37
stupiid 发表于 2022-1-11 10:44
“surface qualities of up to Ra < 0.0025 μin”

这个不知道算不算工业机，不知道算不算高精

这台挺特别的，真敢用直线电机真创新。不过他们自己都不敢把参数标出来。ra小于xxx不是精度。
反正高精上面还有超精，超高精，超超高精。

作者: stupiid    时间: 2022-1-11 11:42
TDDSD 发表于 2022-1-11 11:37
这台挺特别的，真敢用直线电机真创新。不过他们自己都不敢把参数标出来。ra小于xxx不是精度。
反正高精 ...

ra 高表明刚性好床身稳，重复定位精度高表明进给机制精密可靠
作者: 燕人老冯    时间: 2024-4-9 20:53
大理石也不一定必须恒温，更重要的是热平衡。这个对于铸铁结构也是同样重要的。
大理石可以在内部筑出冷却流道，用作强制冷却。



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