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Diseño de un cnc de aluminio: el puente

El diseño del puente, no ha variado demasiado con respecto al CNC de madera que ya diseñe. Dos columnas a cada lado, y una estructura que las une donde se atornillan las guías del eje Y. Como en todo el CNC, he tratado de utilizar el máximo numero posible de perfilería de aluminio, no solo por facilidad de montaje sino tambien por coste. siempre es mas barato cortar una barra que mecanizar y cortar por agua una placa de aluminio. Pero en las columnas, la mejor opción era hacer las  piezas así.

las dos vigas horizontales, son dos perfiles de aluminio, donde irán atornilladas las guías arriba y abajo. Hay muchas formas diferentes de montar las guías, opuestas en vertical, las dos al mismo lado, una hacia arriba otra hacia delante… y cada una tiene su propia justificación mecánica. Yo he decidido ponerlas arriba y abajo, por varias razones. En primer lugar, el resto de componentes que sujetaran el madrino, me interesaba que se quedara lo mas pegado posible a la estructura del puente. Si coloco los rodamientos lineales en el mismo lado (delante) aumento la distancia por el propio espesor de los rodamientos, con lo que el eje Z y por tanto el mandrino se queda a mas distancia. Y en estas aplicaciones, cuanto mas voladizo, mas solicitaciones están soportando los elementos.

cnc aluminio (9)


En cuanto a los esfuerzos que pueden soportar los rodamientos, evidentemente no todas las fuerzas en cualquier dirección son optimas para ser absorbidas por estos rodamientos, pero estos en concreto (15mm de ancho de raíl) están bastante sobre dimensionados como para que incluso en la posición mas desfavorable aguanten cualquier fuerza en esta aplicación. Por lo tanto, ya que por resistencia del propio rodamiento no voy a tener limitación, el principal argumento para colocar los rodamientos arriba y abajo es meramente geométrica. Todo el conjunto sera lo mas compacto (por lo tanto ligero) y robusto posible.

Muchos detalles constructivos del puente atienden tambien a vinculaciones geométricas con el resto de componentes del cnc, como distancia entre las dos barras de aluminio horizontales, que atiende a la distancia mínima que necesito para que la tuerca del eje Y pueda moverse entre ellas. O la posición del motor, que viene por tanto dependiente del husillo del eje Y, y muchos otros elementos mas.

en mi opinión, esta estructura tiene que ser una de las mas robustas posibles, ya que va a ser la estructura móvil mas grande de todo el sistema, y por lo tanto, cualquier pequeña deformación, se transformara en un error considerable a la hora de mecanizar. Es por eso que no he escatimado esfuerzos en reforzar todo el puente lo máximo posible dentro de un limite razonable, por supuesto. Por eso he colocado unas barras adicionales atornilladas a las dos columnas, ya que en la dirección Y me preocupaba que las fuerzas en esa dirección pudieran hacer flectar las columnas, ya que en la dirección Y la inercia de la sección no es muy grande. Por ello, colocando estas barras, aumento la inercia considerablemente, sin aumentar demasiado el peso de todo el conjunto. Ademas, al seguir trabajando en el diseño montando mas componentes, he podido aprovechar estas barras como soportes de otros elementos muy importantes, como por ejemplo la sujeción de las tuercas del eje X.
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Y para evitar esta posible deformación en la dirección Y, tambien me preocupaba que las dos barras horizontales pudieran moverse entre ellas, perdiendo el paralelismo tan importante que requieren las guías. Por ello le he instalado unas barras de acero haciendo una estructura tipo cercha. Como me explicaron en la carrera de ingeniería, para que una estructura sea resistente, hay que hacer siempre triángulos. Confío en que con estos refuerzos la estructura no se deforme y signifique poder mecanizar materiales duros sin ningún tipo de vibración.
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Por supuesto, por la parte inferior, y para cerrar la estructura, es necesario unir las dos columnas con una barra.De esta forma aseguramos la rigidez de todo el conjunto.

El soporte del motor y unión de este con el husillo del eje Y, básicamente utilizo el mismo sistema que el que ya he explicado en la entrada anterior. De esta forma homogeneizo piezas, estandarizando y haciéndolo todo mas fácil de conseguir y montar. Como se ve en las imágenes, se trata de un sistema muy sencillo y fácil de montar.
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