Jakie komponenty elektroniczne do mini frezarki CNC?

Witam Was wszystkich i każdego z osobna!
Buduję mini frezarkę cnc dla potrzeb modelarskich.
Założenia:
Oś X = 300mm
Oś Y = 200mm
Oś Z =50- 100mm
Możliwość sterowania min. jeszcze jednej osi.
Oprawka ER11, frez max.4mm Al/Mo, 6mm tworzywo,głębokość frezowania max.1mm, wrzeciono 500-800W - 12000-24000obr/min.
Nie mam żadnych problemów z kostrukcją, natomiast nie mam ZILONEGO pojęcia o stronie elektronicznej - te wszystkie sterowniki, zasilacze, płyty i silniki krokowe.
Doradcie proszę, co mam kupić, gdzie i jak TO do kupy połączyć, żeby działało!!!
Piotr

Parametry silników krokowych trzeba dobrać do tego, czym mają poruszać, jak szybko, z jaką dokładnością - a tego nie podałeś. Może spróbuj ustalić, jakie silniki krokowe są potrzebne w twojej konstrukcji? Są sterowniki, które mają mkrostepping (1/16, albo nawet 1/32 kroku), ale to nie oznacza, że możesz pozycjonować z dowolną dokładnością - jest jakaś granica dokładności wykonania silnika, i jeśli ma np. 200 kroków na obrotów, to nie znaczy, że każdy krok będzie równo 1.8° - błąd bywa nawet znacznie większy od mikrokroku.

_jta_ napisał:

jakie silniki krokowe

Właśnie tego ( m.in.) nie wiem. Chciałbym uzyskać dokładność rzędu 0.01mm w osiach X-Y i 0.02mm w osi Z. Zadowolę się max. posuwem 60mm/min. W osiach X-Y planuję śrubę Tr10x1, a w osi Z ( ze względu na wagę oraz sztywność układu ) SFU 1204. Większość prac będzie wykonywana frezikami do 2mm posuwem 0.002-0.02mm/obr, a więc praktycznie znikome siły skrawania.

60mm/min i skok 0.01mm oznaczałyby 100 kroków na sekundę - chyba, że wykorzystasz (to jeszcze jest proste) kroki połówkowe, wtedy 50 kroków na sekundę. "W osiach X-Y planuję śrubę Tr10x1" - czy to oznacza przekładnię na śrubie o skoku 1mm? Jeśli tak, to szybkość 60mm/min prawdopodobnie będzie wymagać 200 kroków na sekundę, bo typowe silniki krokowe mają 200 kroków na obrót. Pożądane byłoby, aby silnik obciążony tylko bezwładnością obracanej śruby był w stanie obracać się ze 3 razy szybciej - wypadałoby policzyć, czy to jest możliwe, ale z danych, jakie podają dla paru silników, które sprawdziłem (1.8° 42mm Hybrid Stepper Motor-NEMA17), nie mogę - przy bezwładności wirnika jest nieprawidłowa jednostka (g.cm; przy momencie trzymania też, kg.cm).

Trzeba by zadecydować, czy ma być silnik unipolarny, czy bipolarny. Unipolarne można w prosty sposób i tanio sterować, bipolarne chyba mają lepsze parametry.

Oj, kolega z Austrii ma chyba trochę daleko do Lublina? Ale możesz mu podać dane silników - jak szybko mogą wykonywać kroki, jaki moment siły dają...

No właśnie problem jest taki, że te noty katalogowe mogą być z błędami, nawet jednostki miary bywają pomylone...

No cóż, pewnie Autorowi tematu wypada napisać do sklepu maila z pytaniem o parametry tych silników...

Szczerze mówiąc chodziło mi o porady bardziej praktyczne,typu: "pociągnie, czy nie".

_jta_ napisał:

Trzeba by zadecydować, czy ma być silnik unipolarny, czy bipolarny. Unipolarne można w prosty sposób i tanio sterować, bipolarne chyba mają lepsze parametry.

_jta_ napisał:

(g.cm; przy momencie trzymania też, kg.cm).

Też to zauważyłem, dlatego ( jak napisałem powyżej ) zależy mi na informacji o PRAWDZIWYM momencie obrotowym w dowolnych jednostkach ( kiedyś liznąłem trochę MEiL-u na PW i dam radę przeliczyć na Nm ), gdyż w granicach miesiąca planuję ukończenie wstępnego okładu kinematycznego, co pozwoli mi sprawdzić faktyczne opory zespołów śruby/prowadnice.
Dzęki za dotychczasowe posty!

Silnik ma podany "moment trzymania" i jest to jednocześnie moment napędzający na zatrzymaniu wirnika, prawie taki sam moment można uzyskać przy niezbyt szybkich obrotach - ale jest to na granicy utraty synchronizacji, i wypada użyć ze 2x mniejszego momentu napędzającego, żeby nie zgubić synchronizacji na nierównomierności oporów, albo nierównościach kroków. Przy większej szybkości dużo może też zależeć od programu - programowo określa się, jak zmienia się w czasie położenie równowagi wirnika, przy odchyleniu o 1 krok od tego położenia siła napędzająca = moment trzymania, ale wirnik i napędzany nim element mają jakąś bezwładność i mogą występować oscylacje położenia.

To wygląda tak, jakby po sinusoidzie (na płaszczyźnie) toczyło się kółko, do którego byłoby zaczepione coś, co ma być napędzane. Możesz przesuwać sinusoidę, żeby to coś napędzać - kółko usiłuje zjechać w dołek sinusoidy, największą siłę napędzającą daje na środku "zbocza" (tam, gdzie sinus przechodzi przez 0). Jeśli to kółko rozbuja się, albo będzie zbyt silnie hamowane przez to, co ma napędzać, to może przeskoczyć przez wierzchołek do sąsiedniego dołka - wtedy traci się synchronizację - szczególnie łatwo o to przy nagłym ruszaniu z miejsca, ze względu na bezwładność kółka, która działa jak dodatkowa siła hamująca, i stany nieustalone (rozbujanie się kółka).

Jeżeli dobrze zrozumiałem Twoje wyjaśnienia

_jta_ napisał:

wypada użyć ze 2x mniejszego momentu napędzającego

,potrzebuję silnika o momencie obr. rzędu .3Nm ( zmierzyłem moment potrzebny do pokonania sił oporu ukłdu śruba/nakrętki i przesuwu stołu, oraz obliczyłem siłę skrawania i jej moment na śrubie . Otrzymałem wartość .15Nm ).
Czy dobrze myślę?

Dobrze. Traktuj to 0.3 Nm jako minimum. W nocie katalogowej podają jeszcze "Detent torque" (Moment hamujący) - proponuję liczyć na to, że silnik da moment napędzający (to on ma być co najmniej 0.3 Nm) równy "Holding torque" (Moment trzymający) - 2 * "Detent torque", bo przy trzymaniu moment hamujący pomaga, przy napędzaniu przeszkadza. Na szczęście moment hamujący to zwykle kilka % momentu trzymającego. Z tego linku, który podałem, wystarczający moment ma 5 silników z 16.

_jta_ napisał:

ma 5 silników z 16.

Znalazłem 4: ...40-0404, 40-1704, 40-1684 i 60-1206. Który jest 5-ty?

48-1684, z momentem trzymania 4.4 kG*cm.

_jta_ napisał:

48-1684, z momentem trzymania 4.4 kG*cm.

Wg Twojego wzoru: M=Ht-2*Dt, coś mi nie klapuje - jak zaznaczyłem na wstępie, nie znam się na tym. Czy możez mi to bliżej objśnić?

pkpde napisał:

Wg Twojego wzoru: M=Ht-2*Dt, coś mi nie klapuje - jak zaznaczyłem na wstępie, nie znam się na tym. Czy możez mi to bliżej objśnić?

_jta_ napisał:

przy trzymaniu moment hamujący pomaga, przy napędzaniu przeszkadza

... i dlatego moment trzymający = moment wytwarzany + moment hamujący, użyteczny moment napędzający = moment wytwarzany - moment hamujący, a więc użyteczny moment napędzający = moment trzymający - 2 * moment hamujący.

Dzięki za Wasze rady ( narazie, bo będę potrzebował dalszych )!
Okres świąteczny spędziłem na szperaniu w necie i doszedłem do wniosku, że na początek dla moich celów będzie jakieś proste sterowanie. Znalazłem zestaw arnuido uno r3 + shield v 3.0 + 4 silniki 17-4401 + 4 drivery a4988 . Co o tym sądzicie?

Czy nie mógłbyś dla tych silników i driverów podać linków do opisów? Może dla shielda też - pewnie niejeden typ występuje (Arduino Uno powinno być jednoznaczne).

pkpde napisał:

Nie mam żadnych problemów z kostrukcją, natomiast nie mam ZILONEGO pojęcia o stronie elektronicznej - te wszystkie sterowniki, zasilacze, płyty i silniki krokowe.
Doradcie proszę, co mam kupić, gdzie i jak TO do kupy połączyć, żeby działało!!!

Jak nie masz pojęcia to na początek idź w coś prawie gotowego.
Np:
Silnik ogólnie NEMA23

Sterownik
Przy doborze wersji sterownika zwróć uwagę na to jakie masz wrzeciono DC, BLDC oraz jaki komputer ma LPT czy nie.

Okazało się, że mam dzisiaj imieniny - stąd zwłoka, ale i tak "elektroda" melduje mi, że linki są niedozwolone ( "niedozwolone rozszerzenie"). Znalazłem to na ebay.com u chińczyków pod :263824379210 i 352870212927.

Dodano po 17 [minuty]:

Jak nie masz pojęcia to na początek idź w coś prawie gotowego.
Np:
Silnik ogólnie NEMA23

Właśnie o to mi chodzi!
Nema 23... są za duże - moja maszynka POWINNA( ?) ważyć maks. 10 kg, stąd kontrowersyjne śruby tr8x1

Hm... link właśnie zamieściłeś, a piszesz, że nie możesz. Ale czy te oferty 263824379210 i 352870212927 zawierają jakieś linki do dokumentacji? Bo ja nic takiego nie zauważyłem, i mam wrażenie, że z opisu pierwszej oferty nie bardzo wiadomo, co to jest. Z drugą jest lepiej: sprzedający wyliczył, co wchodzi w skład zestawu - ale linków do dokumentacji chyba nie dał.

AVE...

Masa <10Kg i cięcie aluminium czy mosiądzu? Jakoś tego nie widzę. Tak samo nie widzę tej dokładności do 0,01mm. Moja maszyna waży ponad 20kg, jest z grubych płyt stalowych i aluminiowych, i z tym wrzecionem, co mam aluminium czy mosiądz może ciąć. Ba, parę razy przecięła wkręty do drewna, gdy coś pokręciłem z pozycjonowaniem. Ale i tak wolałbym mocniejsze wrzeciono od mojego 500W.


Dalej, dlaczego tylko 60mm/min? Przy takiej prędkości cięcie czegokolwiek zajmie wieki, zwłaszcza jak będzie trzeba usunąć dużo materiału. Gdybym ja pracował z taką prędkością, to typowa "robota" na mojej maszynie zajęłaby 10 godzin stałego hałasu...

Kolejna rzecz: średnica narzędzia ma drugorzędne znaczenie (głównie dla sprawności usuwania wiórów i chłodzenia), bo liczy się tylko obciążenie wiórami na ząb, z którego wynika też prędkość posuwu. Liczy się to tak:

Dla frezu 3,175mm obciążenie na ząb dla twardego drewna (z nim pracuję ostatnio najwięcej) wynosi 0,075-0,125mm. Frez ma dwa zęby/ostrza. Moje wrzeciono pracuje z maksymalną prędkością 8000obr/min. Maksymalna prędkość posuwu dla minimalnego obciążenia wynosi:
2 x 0,075mm x 8000obr/min = 1200mm/min.

Dalej, maksymalna głębokość cięcia wynosi 0,5 x średnica frezu, czyli 1,5875mm. Gdybym chciał ciąć głębiej, to prędkość posuwu dzielę na pół dla głębokości większych od połowy średnicy, ale mniejszych od średnicy, oraz przez 3 dla głębokości większych od średnicy frezu.

Moja rekomendacja:
Sterownik GRBL + drivery DRV8825 + zasilacz 24V. Ważne, by dokładnie wyregulować prąd płynący do silników, by ich nie spalić. Zasilanie ich wyższym napięciem niż znamionowe poprawia czas polaryzacji uzwojeń.
Trzymaj się z dala od driverów A4988 - chińscy inżynierowie skopali projekt i regulacja prądu działa tylko do 1/3 zakresu potencjometru.
Silniki: 3xNEMA17, przynajmniej 1.8N.m. Przy 4 mikrokrokach na krok da to około 0,68N.m. Mikrokroki są dobre, ale za dużo ich może zaszkodzić, bo redukują moment trzymający.
Śruby trapezowe lub kulowe o skoku 4mm/obr. Przy 4 mikrokrokach na krok da to rozdzielczość 0,005mm. Osobiście polecam śruby kulowe, bo dają lepszą kulturę pracy całej maszyny.
Na konstrukcji mechanicznej nie oszczędzaj, bo nawet jak maszyna nie będzie pędzić z prędkością dwóch metrów na minutę, to bez sztywności o precyzji możesz sobie pomarzyć.

Lepiej kup gotowca - mniej problemów i bólów głowy. Mimo że mogłem zbudować własną maszynę i wiedziałem jak to zrobić, wybrałem gotowca...

Moja rekomendacja:
Sterownik GRBL + drivery DRV8825 + zasilacz 24V. [/quote]
Czyli co lepsze: arduino+nakladka cnc, czy grbl v2?
O ukladzie kinematycznym mojej zabawki moze innym razem...

O.K. Nabyłem arduino+nakładkę cnc+stepstiki drv 8825+nema17hd48002h-22bf-my kuman+zasilacz 12V 10A.
Jaką wersję grbl zainstalować? Wg opisu na oficjalnej stronie grbl w wersji 0.9j istnieje możliwość sterowania czwartą osią.
Co Wy na to?

Witam po długiej przerwie - czas ten zużyłem na budowę maszynki. Ze względu na covid-19 firma jest zamknięta i nie mogę dalej nad nią pracować, więc chcę zająć się ustawieniem parametrów silników krokowych - grbl 1.1h,reszta j.w., mikrostep x,y 1/2 skok1mm, y: 1/4 ,skok4mm, przełożenie 1:2. Z tym dam sobie radę, ale takie niuanse jak" micreseconds step pulse" czy "step idle delay" przekraczają moje możliwości i proszę Was o pomoc w konfiguracji.