Nybörjare på CNC - Råd...

[JW77]

Hej!

Ritar och planerar mitt första CNC bygge. Har redan fått mycket hjälp av att läsa här men skulle uppskatta lite hjälp.
Fräsen blir relativt stor, planerad "effektiv" X-Y-Z är ca 1000 x 600 x Z?
Modellen jag skissar på har 2 motorer på Y axeln och påminner om en fräs som heter "High-Z S-1000".
Den ska användas i garaget som en allround fräs och jag vill att den ska hantera främst trä och aluminium bra men även hårdare material om det är möjligt på denna nivån. Jag har iofs maskiningenjörsbakgrund men är nybörjare på just CNC och fräsning i sig så var hyggliga.

Mina frågor...

1. Kommer att använda Nema 23 stegmotorer och undrar om en motor med högre bromsningskraft är bättre i alla lägen?
2. Designen medför dubbla motorer på Y-axeln. Hur tänker jag då när det gäller stigningen på skruven? Mer kraft = högre stigning?
3. Har förstått att Gecko är bra men kan någon rekommendera något annat bra 4-axis kit? Ebay vimlar ju av dem till halva pengen av ett Gecko.
4. Kan någon ge mig tips på en bra setup för just min maskin t.ex. "använd 3Nm motorer och skruvar med 5 mm stigning" så blir det bra?
5. Vinner jag mycket på att använda kulskruvar istället för trapetsgängad skruv?

Tackar på förhand!

[H.O]

1) Om du med bromskraft menar hållmoment så nej, det är inte alltid bättre att välja den motor med högst hållmoment - tvärt om.

2) Förstår inte riktigt. Ju lägre stigning du har på skruven desto högre linjär kraft får du vid ett visst "instoppat" vridmoment. Men, motorns vridmoment minskar med stigande varvtal så det är en kompromiss - som allt annat.

3) Tror att G540 är svårslagen men visst finns det billigare lösningar. Personligen har jag ingen erfarenhet av vare sig G540 eller andra "små" drivare.

4) Nej. Att en stegmotor har 3Nm hållmoment säger egentligen ingenting mer än att den har just 3Nm hållmoment vid en viss ström. Du måste se till hela systemet: Hur fort vill jag kunna köra (säg 5m/min), vad vill jag ha för kraft vid den hastigheten, (säg 750N), vad har jag för stigning på skruven (säg 5mm). Vad blir då motorns varvtal (1000rpm) och hur mycket vridmoment måste motorn "stoppa in i skruven" för att jag ska få 750N? Räkna baklänges och ta hänsyn till verkningsgrad på skruven etc, lägg på en säkerhetsfaktor. Klarar motorn det med den drivare och matningspänning jag tänkt? Är svaret ja så är du hemma, är svaret nej får du titta på att byta motor, drivsteg, matningspänning, alltsammans eller en kombination därav.

5) Kulskruvar har ungefär dubbelt så hög verkningsgrad som en trapetsgängad skruv vilket betyder att det går åt "hälften så mycket motor". Dessutom har kulskruvar normalt sett betydligt mindre vändglapp än en trapetsgäng.

[JW77]

Tack! Lite följdfrågor...

1. Vad blir nackdelarna om man monterat en motor med "för högt" hållmoment?
2. Menar att 2 motorer till samma axel bör ge mer kraft och högre hållmoment än en. Då borde jag kunna välja högre stigning och få högre hastighet utan att behöva gå upp i varv så mycket och därmed förlora precision, sant?
3. Ok. De som läser detta får gärna rekommendera något alternativ som kan fungera bra.
4. Aha, bra förklarat! Då undrar jag, vad vill jag ha för hastighet? Vad behöver jag för kraft? Låt säga att det mest krävande jag vill göra är aluminiumdetaljer i hård aluminiumlegering till mina bilprojekt med relativt hög precision. Kommer lära mig detta med tiden men jag behöver kunna utgå ifrån något för att kunna beställa delar och komma igång. Kräver inget exakt svar men en kvalificerad gissning vore fint!
5. Låter som att den enda nackdelen med kulskruv blir priset i så fall.

Just nu funderar jag på 2 alternativ, har inte bestämt 100% än.
Antingen att bygga som jag beskrev med dubbla motorer på Y. Supported rail och kulskruvar. Hålla ner höjden på Z för att undvika moment osv.

Annars att bygga den "klassiska modellen" med 3 motorer men fortfarande försöka hålla nivå på delarna dvs. supported rail och kulskruvar.
Göra sidor i alu och gavlar i MDF som sedan går att byta ut mot delar som maskinen tillverkat åt sig själv.
Allt för att spara tid och pengar och komma igång snabbare.

Har alltid en tendens att snöa in och välja det mest extrema jag kan komma på men det riskerar ofta att bli overkill.
Kan ju vara fint att komma igång snabbt istället och sedan utveckla efterhand.

[H.O]

1) Problemet är att ditt drivsteg har vissa begränsningar i form av max spänning och max utström.
I princip finns det två sätt att få motorn att ge ett visst moment, det ena är några få varv koppartråd i lidningen och sedan köra mycket ström genom lindningen, säg 10 lindningsvarv och 10A genom lindningen. Det andra är att ha många varv koppartråd för att kunna komma undan med mindre ström säg 40 lindningsvarv och 2.5A genom lindningen. Produkten blir den samma.

Alternativ är lockande för det ställer mindre krav på drivsteget - så länge man man stirrar sig blind på hållmomentet. Problemet är är att induktansen i lindningen är högre vilket gör att vridmomentet avtar fortare när varvtalet stiger. Därför kan det mycket väl vara så att du med ett givet drivsteg och matningspänning kan få ut HÖGRE moment med en "mindre" motor vid det varvtal du behöver.

2) Ja, i teorin bör ju två motorer ge dubbelt så mycket kraft som en men exakt hur det funkar i praktiken vågar jag inte svara på. Främsta anledningen till att man har två motorer på den typen av maskiner är väl (vad jag tror alltså) för att minimera byrålåde-effekten som uppkommer för att man kompromissar på styvheten i konstruktionen. Om du går upp i stigning tappar du upplösning. Hastigheten i sig har inget med upplösningen att göra.

4) Jag vet faktiskt inte, (och det beror på val av verktyg, ingrepp osv osv så det är inte lätt att svara på ) men någon stans i de områdena jag skrev tror jag är rimligt. Alltså 5-10m/min i snabbmatning och kanske 500-1000N linjär kraft vid matningshastighet 2.5m/min. Stegmotorns nackdel (att momentet avtar med ökad hastighet) är också dess fördel, dvs ju långsammar du matar (vilket du gör med större verktyg) desto mer moment har du tillgängligt.

5) Ja, priset. Sen är de såklart lite "ömtåligare" (känsliga för smuts, spån etc) än en trapets vilket så klart är funktion av den höga precisionen.

Vet inte om du sett tråden om min lilla maskin. På den har jag gammla stegmotorer med ca 3.5Nm hållmoment som direktdriver kulskruvar med 5mm stigning - det funkar för mig men har lääänge tänkt gå upp från 45VDC till 65VDC för att få lite mer marginal.

[JW77]

1. Jag förstår vad du menar. Jag skulle egentligen kunna börja med att välja ett kit som innehåller drivsteg, motorer etc. och sedan helt enkelt räkna baklänges och se om det passar mina krav. Jag var mer fokuserad på hållmomentet innan men jag förstår bättre nu. Om jag väljer att bygga med dubbla Y-axel motorer (hatar att kalla det Y när jag vill kalla det X) så blir det separata drivsteg för dem. Jag har bara läst om detta men det verkar gå att synka dem i Mach 3!?

2. Det var min tanke med. Hela grejen är att minska "byrålåde-effekten". Hur mycket den påverkar resultatet vet jag inte men jag har en förkärlek till symmetri när jag konstruerar.

4. Tack, nu har jag en uppfattning.

Nej, jag hade inte sett den tråden och jag förstår att du vill visa den! Mycket intressant och j-t snyggt jobbat! Det ingår i min plan B att göra en egen spindel med hög precision och växla ned för att kunna använda en vanlig fräsrouter. Kul att se att du redan gjort det!
Har skissat lite på den typen av fräs men valde bort den pga. arbetsytorna. Blir lite förvirrad nu. Inser fördelarna i precision med en mindre tightare maskin men samtidigt vet jag att jag kommer vilja göra lite större projekt i trä. Tror du att den klassiska designen jämfört med den med dubbla Y designen förlorar mycket i precision? Det är klart att det skiljer men frågan är om det går att göra en vanlig maskin så bra att jag helt enkelt blir nöjd med den?

Vore intressant att se mer av dina projekt t.ex. roboten....

[H.O]

Med det arbetsområdet du beskriver så "måste" det bli en portalmaskin, det är det ända rimliga.
Syftet var inte att "visa upp" eller "dra upp" tråden igen utan att ge dig ytterligare en referens beträffande val av motorer och skruvstigning etc. Mina motorer är som sagt specade till 3.5Nm vid 6.4A och jag kör dom på 45VDC med strömbegränsningen satt till 5A. Tror inte jag kommer in närheten av 10m/min. Moderna motorer är dock bättre än dessa gammla antika sakerna men som sagt, det är viktigt att kolla momentkurvor etc och sedan räkna - eller bara köpa och accepetera det man får.

[JW77]

Ja det verkar som att det får bli så. Satsar förmodligen på en portalfräs med dubbla Y som jag tänkt från början. Dina svar har gjort att en hel del har klarnat. Ursäkta om jag uttryckte mig fel. Jag menar att din fräs är imponerande! Den borde typ klistras i någon tråd. Inte så vanligt med DIY fräsar av den modellen heller.

Trevlig helg!

[Bobbox]

Jag har byggt en CNC-fräs som står på ett företag i Vetlanda, jag har för mig att den var 1000x750.
Den har portal med rörligt bord i Y-axeln, den går i 3-skift emellanåt.
Jag kan fråga om det är okej att du kommer och tittar på den.
Enkel konstruktion med många möjligheter.

[JW77]

Det vore ju inte alls dumt att få se en live! Vilket företag är det?

[Bobbox]

Jag hör med dom först, gör det på Måndag.

[JW77]

Schysst! Tack för det...