Storebro Combi Mill TNC 131

[laksen]

Jag har nyligen köpt mig en äldre Storebro Combi Mill med styrsystemet Heidenhain TNC 131 (rätlinjestyrning).

Maskinen är i fint skick, men i styrningen finns det mycket kvar att önska. Efter att ha läst ett flertal trådar om olika ”retrofit” med mach3 så funderar jag starkt på att dra igång ett liknande projekt.

För tillfället är jag inte så insatt i vad allt innebär, men det läser jag gärna på om det blir aktuellt. Innan jag gör det så vill jag dock veta om jag har ett lämpligt utgångsobjekt, eller om jag ska leta efter en annan fräs.

Lite info om fräsen: Fräsen har tre trapettsgängade (inte kulskruvar) axlar som drivs med servon. Varje servo är på 24 vdc. Alla axlar går att veva manuellt. Mellan varje servo och ”mataraxel” sitter ett flertal rakskurna kugghjul. Via en spak kan servona kopplas ut och maskinen blir manuell. Bordet är utrustat med linjaler (mätskalor) i alla riktningar.

I växellådorna, mellan servo och ”mataraxel”, uppstår ett glapp p.g.a. de rakskurna dreven. Det finns även ett mindre glapp i alla axlar från de trapettsgängade axlarna.

Nu till funderingar och frågor. Det som oroar mig främst med projektet är att det finns glapp i både växellådor och ”mataraxlar”. Samtidigt så kanske inte det gör något om man mäter och reglerar direkt från linjalerna som sitter monterat i bordet? Jag skulle gärna ha kvar växellådorna om de inte försämrar fräsens precision märkbart. Anledningen till att jag vill ha kvar växellådorna är att jag tycker om tanken att kunna handveva fräsen också.

Vad tror ni om projektet? Går det att bygga en bra CNC fräs som använder sig av trapettsgängor och växellådor? Ska man försöka ersätta servona med modernare servon eller eventuellt stegmotorer?

Jag uppskattar verkligen alla tips jag kan få!

[H.O]

Hej,
Mach3 är vad man kallar open loop. Den kommenderar en position och förutsätter att hårdvaran ser till att kommandot åtföljs. Det finns ingen sluten positions-regler-loop mellan dina skalor i det här fallet och Mach3. Kortfattat: Mach3 kan inte reglera/kompensera positionen baserat på feedback från dina skalor.

Det finns externa motion controllers som fungerar ihop med Mach3 som kan sluta en reglerloop ungefär som du tänker, jag skulle tro att (men det är bäst att kolla) att KFlop från Dynomtion klarar dubbel feedback (alltså en enkoder på motorn plus din linjär skala) - jag tror inte att det kommer fungera så bra att enbart köra på skalan, beroende lite på vad för typ av servodrivare du tänker använda.

Ett annat alternativ är LinuxCNC som från början är gjort för closed loop. Jag har för mig att någon/några gjort system med dual feedback.

Trapetsgänga är ju inte optimalt på en CNC-maskin just pga av glappet. Om du kan sätta åt muttrarna så glappet blir minimalt och helst konstant över hela längden så kan det fungera hjälpligt med mjukvarukompensering men bäst är såklart att ha kulskruvar. Däremot hade jag nog inte lagt pengar på att BYTA till kulskrivar utan i så fall istället letat efter en maskin som redan har det.

Växlarna skulle du kunna ersätta med remtransmisioner, med rätt hjul och rem så blir de i princip glappfria. Verkningsgraden på de är hög så med styrsystemet till motorerna avstängt kan du utan vidare veva för hand om du nu vill det.

Vad är det för effekt på servo-motorerna?

[laksen]

Hej!
Stort tack för ett bra svar. Jag ska läsa vidare om KFlop och LinuxCNC.

Smart tips med remtransmissioner, det ska undersökas vidare.

Det ser ut som att servona har en effekt på 55 W. Kan detta vara rimligt? Ska man satsa på att installera servomotorer eller stegmotorer om man tar bort de befintliga servona?

[säter]

servona har en effekt på 55 W

Spontant tycker jag det låter väldigt lite.

Vet du vad maximal matningshastighet ligger på?
Tanken är om servomotorerna är kraftigt nedväxlade.

[laksen]

Har kollat igen nu och 55 W verkar stämma. Information som står på servona är voltantal och effekt. Tyvärr vet jag inte vad den maximala matningshastigheten är. De kan nog vara kraftigt nedväxlade då det sitter ett flertal kugghjul i ”växellådan”.

[H.O]

Ja, 55W låter väldigt lite. Men om maskinen fungerar med de befintliga motorerna - och du kan leva med den antagligen väldigt begränsade hastigheten - så är det klart att det fungerar.

Om du vill ha samma "kraft" i matningen men kunna köra dubbelt så fort så krävs det dubbelt så mycket motoreffekt. Vill du ha dubbla kraften och dubbla hastigheten krävs det 4ggr så hög effekt osv. På en sådan maskin hade jag förväntat mig motorer på 250-500W....

En annan nackdel med trapetsgängade skruvar är ju att verkningsgraden är betydligt lägre (~1/3) än hos kulskruvar, det vill säga att det går ~3ggr så stor motor att få samma prestanda med trapetsskruvar som med kulskruvar, lite generaliserat.

[laksen]

Det låter väldigt vettigt det ni säger. Man blir helt klart sugen på att byta ut de trapettsgängade axlarna mot kulskruvar.

Är det någon som har koll på om det går att byta till kulskruvar utan att göra allt för stora modifikationer?

[tecno]

Innan du ens tänker tanken att byta till kulskruvar så bör/ska du titta väldigt ingående på OM Y axelns rörelse räcker till för det du vill kunna fräsa i din maskin! Om inte så byt maskin.

[laksen]

Fräsen är främst tänkt som ett roligt projekt, som jag kan fräsa mindre detaljer i. Jag har tillgång till en nyare och större fräs om det behövs.

Jag gillar idéen med en liten garagefräs med hyffsad precision.

[tecno]

OK, kör så det ryker.

[Berg]

Ett annat problem med att byta från trapets till kulskruvar är att kulskruvar generellt inte är självhämmande. Detta innebär i praktiken att om belastning sker i axiel-led på muttern så kommer skruven att börja rotera. Hur stort moment för att hålla skruven stilla beror naturligtvis på skruvens diameter och stigning. Vid dimensionering av steg/servomotorer är det därför viktigt att motorns hållmoment är tillräckligt stort för att axlarna inte ska ändra position under last.

[laksen]

Det var bra att du sa det Berg. Jag har sett att hållmoment brukar vara specificerat på stegmotorer, men jag trodde att även kulskruvar var självhämmande.

Kan man säga att det är mer avancerat att få till ett styrsystem med servon jämfört mot stegmotorer? Kan det vara smart att försöka ersätta servona med stegmotorer?