Koneen valmistajien liikenopeudet ja mitkä liikenopeudet ovat tärkeitä minulle Kuten aiemmin kyselin, niin mistä koneiden työstönopeus muodostuu, jos niiden vaihteluväli voi olla 1000 mm/min-24000mm/min? Lähdetäänpä purkaan tämä asia sitten:
1. Valmistajan ilmottama työstönopeus=Koneen maksimi liikenopeus... mutta... Tämä ei kerro koko totuutta ellet tiedä koneen kiihtyvyysarvoja...
Helpoiten tämä selvennetään kuvaajalla
Nyt keskitytään vain kuvaajan muotoon unohdetaan kaikki muu kuvassa...
1. Lähdetään paikoitaan, jollon meillä on ns. kiihdytys jakso kunnes saavutetaan haluttu ajonopeus
2. Tasainen jakso, jolloin liikutaan halutulla ajonopeudella
3. Hidastumis jakso, jolloin kone ajetaan pysähdyksiin.
Oletetaan että koneen valmistaja on täysi kusettaja, niin tällöin he olisivat ajaneet kiihdytys arvot niin tappiin kuin mahdollista ja katsoneet koko akselin liike etäisyydellä maksimi nopeus ja ilmoitaneet tämän.
Käyrä olisi tyyliin tällainen /\ tasaista vaihetta ei olisi ollenkaan...
No niin tämän jälkeen katsotaan sitten todellisuutta....
Oletetaan että on ns. inhimmilliset kiihtyvyys arvot, joilla kone ei ole lähdössä lentoon (Lentoon lähtö tapahtuu nopeassa suunnan vaihdossa, jolloin massa haluaa jatkaa matkaansa mutta koneen jykevyys ei pysty kompensoimaan tätä)
Esimerkki:
Meillä on 500mm liike matka koneessa.
Hyvin säädetyssä koneessa haluttu ajonopeus pysyy kokonaisliikematkasta 80-95% ajan... eli kiihdytys ja hidastuvuus ovat vain 5-20% kokonaismatkasta.
Tämä olisi lukuina kiihtyvyys/hidastus yhteensä 500mm:stä olisi 25mm-100mm.
Nytten on käsitelty koneen liikenopeus karkeasti.
2. Työstönopeus=Nopeus minkä terä määrää. Mihin vaikuttavat Terän materiaali, Leikkuu särmien määrä, Terän tyyppi, Lastun syvyys, Kierrosnopeus, Lastuttava Materiaali, Leikkuunopeus/Syöttö
Tämän sitten yksinkertaistan... Katso nopeudet ja arvot teränvalmistajan kirjasta. Niistä on aina hyvä lähteä liikenteeseen jos ekaa kertaa lähtee kokeilemaan...
Karkea nyrkki sääntö:
1. Todella pienet terät (1-3mm), paljon kierroksia, vähän syöttöä ja pieni lastun syvyys => Valmistajan kirja antaa hyvät arvot tähänkin.
2. Perusterät yleensä jotain 10mm tjsp. Näillä voi ajaa aika huoletta, kun varsi ei ole liian ohut. Kierrosaluetta ja syöttöä säädetään materiaalin mukaan.
Esimerkki työkalujen työstöarvoista:
Rime Terät Sivu 7-11:
http://epaper.fi/read/3590/cFqRjH9g Terät valmistajan tiedot:
http://www.rime.net/en/products Valmistajan Pikateräs terien työstöarvo suositukset: Huom! Työstöarvot on jaettu terälle materiaali kohtaisesti:
http://www.rime.net/en/HSS/parameters-hss#page/23 Laskentakaavat terän nopeudelle ja syötölle:
http://www.rime.net/en/HSS/parameters-hss#page/11 Esimerkiksi:
A3 Terä, Co8 pinnoite, 10mm Halkaisija, Rouhinta, Materiaali Teräs:490-690N/mm^2. Huom! Mallin perässä oleva kolmio kertoo terän soveltuvuus tason. Vihreä=Suositeltu, Keltainen=Neutraali toimivuus, Punainen = Ei suositeltu
http://www.rime.net/en/HSS/parameters-hss#page/30 Maksimi lastun syvyys=0,5*Terän halkaisija=> 0,5*10=5mm
Suositeltu kierrosnopeus: 1050Rpm
Syöttö: 105mm/min
Yhteenveto:
Tärkeintä on katsoa ensin minkä kokoiset terät tulevat olemaan pääosin koneessa käytössä.
Tämän jälkeen katsotaan että karasta löytyy vaadittava kierrosnopeus alue ja teho.
Sitten tarkistetaan syöttöjen soveltuvuus.
Joku vois tarkistaa että en typottanut nuita arvoja tohon esimerkkiin... ramasee kerta niin prkl:sti tällä hetkellä... https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/7969/TKO4SKalleJ.pdf?sequence=1 Männyn ja koivun jyrsintään löytyi tuollainen insinöörityö entisestä opinahjostani. Otetaanpa lisää teoriaa tuossa sinun linkin s.30 antamien arvojen mukaan...
Kierrosnopeus: 15000rpm
Teränhalkaisija: 10mm
Lastunsyvyys: 10mm
Syöttönopeus: 300mm/min
Oletetaan että meillä on relief rouhittu valmiiksi nuilla arvoilla ok.
Mutta kun lähdetään viimeistelyä tekeen... hommaan tulee herkästi rajoittava tekijä... mikä on Z-akselin kiihtyvyys.
Koska reliefissä on kokoajan Z-vaihtelua ja työstönopeus on aina synkronoitua akselien välillä... eli kone tulee kompensoimaan ajonopeuden hitaimman akselin mukaan ja yleensä Z:ssa tarvitaan tarkkuutta enemmän kuin nopeutta...
Tämän myötä relief ajossa Z-akseli on kokoajan kiihtyvässä/hidastuvassa liikkeessä (Terää nostetaan ja lasketaan perä jälkeen "suunnanvaihto")
Jonka myötä kone kompensoi ajonopeuden tämän mukaan.... Mikäli z-akselin kiihtyvyys arvot ovat liian suuret koneen mekaanisiin ominaisuuksiin ja moottoreihin nähden, niin tämä ilmenee helposti hukattuina askeleina/tärinänä/resonanssina...
Mikä taas tulee näkymään kappaleen pinnanlaadussa hyvin useasti...
Mistä tiedän työstövoimien suuruuden??? Lisätäänpä vähän tietoa koneiden suunnitteluun:
Löysin paremmat arvot riippuen työstöstä minkälaisista voimista on kyse.
10 mm (3/8") using the following parameters: Side milling - 1.5 x D DOC, 0.1 x D stepover, slot milling 1 x D DOC, the load on the cutter is about:
Aluminium - side milling ~ 250N, torque load 0.16Nm, slot milling ~ 600N, torque load 0.4Nm
1045 Steel - side milling ~ 600N, torque load 0.4Nm, slot milling ~ 1200N, torque load 0.6Nm
Alu, side milling, the above is based on 3750 RPM & 1000 mm/min feedrate, slot milling 3150 RPM, 300 mm/min feed rate.
1045 Steel, side milling - 1400 RPM, 450 mm/min feedrate, slot milling 1250 RPM, 100 mm/min feedrate.
All figures are for Carbide tooling (Kovametalliterät)
Itse olen kaikissa simuloinneissa käyttänyt 500N voimaa sivuttais suunnissa. Nämä löytämäni laskelmat tukevat sitä että kyseisillä voimilla voi ura jyrsinnän alumiiniin suorittaa turvallisesti.
Askelmoottori ja microstepping. Hyvä/huonot puolet ja teoria Microstepping on aina kaksipiippuinen asia.
Sillä saadaan huomattavasti tasaisempi liike, mutta tämä tulee pitovoiman kustannuksella.
Alla oleva video kuvaa hyvin kun puhutaan tasaisemmasta liikkeestä
VIDEO Sitten käytännön esimerkki laajalla microstep skaalalla eli käytännössä jännitekäyrä on siistimpi mitä enemmän microsteppejä on mistä tasaisempi käynti johtuu.
Tuossa videossa moottoriohjaimen sisääntulo taajuuden raja tulee vastaan minkä vuoksi se ei saa nopeutta nostettua lopussa enempää.
VIDEO Sitten kuinka tuo vääntömomentti... tämä on suurimmaksi osaksi moottoriohjaimesta riippuvainen asia...
Kerta älykkäät moottoriohjaimet kytkevät fullstepit moottorille päälle kun kierrosnopeus ylittää 5 rps (rps=kierrosta sekunnissa).
Miksi?
Tämä johtuu siitä että tämän vauhdin jälkeen microstepistä ei ole enään hyötyä. Kerta liike on muutenkin sujuvaa kun pyöritään tarpeeksi nopeaa. Sitten jos meillä on fullstepit päällä niin tiedämme että meillä on maksimaalinen vääntö myös käytössä. Mutta jos ajamme microstepeillä myös suurella nopeudella niin meillä on kokoajan käytössä pienempi pitomomentti/vääntö.
Tämä tieteellinen artikkeli keskittyy siihen miten vääntö muuttuu microsteppingillä
http://www.machinedesign.com/archive/microstepping-myths Kyseiseltä sivulta löytyy taulukko jossa esitetään pitovoiman muutos microsteppiä kohden.
The expression for incremental torque for a single microstep is Noh oletetaan että meillä on hieno askelmoottori ohjain joka osaa kytkeä fullstepit päälle niin saamme oikeasti kierroksia moottoriin.
Alamme nostaa kierrosnopeutta tuosta 5rps ylemmäs niin jossain vaiheessa löydämme askelmoottorien akileen kantapään eli "mid band resonance" eli resonanssi taajuuden.
Tämä aiheuttaa huomattavan nopeuden/väännön aleneman tällä resonointi alueella. Moottori toimii tämän resonointi kohdan alapuolella ja yläpuolella mutta juuri kohdalla suoritus kyky laskee dramaattisesti.
Tässä katsotaan onko moottoriohjain laadukas. Hyvä ohjain osaa huomata tällaisen kohdan ja automattisesti muuttaa käynti taajuutta sen verta että käynti tasoittuu.
Yhteenveto:
Microstep tasoittaa liikettä, josta on hyötyä liikkeelle lähdössä. Tällä vältämme pomppivan cnc koneen aina kun se lähtee liikkeelle.
Laadukas askelmoottori ohjain on pakollinen jos halutaan askelmoottorista ottaa kaikki irti. Kerta tämä mahdollistaa suuret ajonopeudet fullstep kytkennän takia. Eliminoi resonanssista johtuvan alenema kohdan mikä voi käytännössä pysäyttä koneen kesken liikkeen.
Huonolla askelmoottori ohjaimella saamme itsellemme seuraavat asiat:
Kokoajan päällä oleva microstep, jolloin käytössä oleva pitomomentti on pienempi verrattuna fullsteppiin
Resonanssista johtuvan kuolleen aluen mikä voi rajoittaa moottorin käyttö aluetta huomattavasti.
Riittääkö voima mekaniikassa siirtää XXXX? Lähdetäänpä perusteista liikenteeseen ns. raaka laskenta
Jotta pystyisit laskemaan että riittääkö sinulla vääntö niin tarvitset seuraavat asiat:
1. Liikuteltavan kappaleen massa=>Sanoit 10-40kg tällöin katsotaan suurimman massan mukaan eli 40kg => 40kg=massa
2. Mahdollinen voima joka tulee kappaleeseen eli työstöstä muodostuva voima kun työkalulla otetaan lastua. Kaivoin aikoinaan mitatut arvot kiilaura jyrsinnästä mutta en muista niitä tähän hätään... hämärästi tulee mieleen että 1000N teräksessä ja 500N alumiini tjsp... mutta nämä on nyt hatusta vedettyjä arvoja.
3. Kitka. Tämä on 0.05-0.3 välissä käytännössä noin kuulajohteilla. 0.3, jos laskee niin saadaan varmuuskerrointa.
Lisätietoa materiaalien kitkakertoimet:
http://www.engineeringtoolbox.com/friction-coefficients-d_778.html 4. Kuularuuvin nousu. Jos meillä on 10mm nousu kuularuuvissa eli 1 kierroksella mutteri liikkuu 10mm.
Siirrytään käyttään
http://www.orientalmotor.com/motor-sizing/index.html Siitä valitset sinulle tulevan käyttötavan eli ruuvikäyttö.
Täytät laskimeen äsken katsotut arvot... kuularuuvin halkaisijan voidaan sanoa vaikka 16mm.... valitse materiaaliksi teräs ja breakaway torqueksi laita 0.15Nm tämä voi olla pienempikin mutta parempi katsoa ns. isoilla arvoilla kun ei ole vielä ruuvista varmuutta.
Sitten lopusta löytyy kohta "Operating Conditions" Tähän määrrittelet nopeuden.
Laske aluksi Fixed speed operation ja tähän voit laskea esimerkiksi 40mm/s joka on suurnopeus karalle ja pehmeille materiaaleille sopiva esimerkki arvo.
Sitten on kiihtyvyys ajan määritys... muista mitä nopeampaa kiihdytetään sitä enemmän vaaditaan vääntöä.
Otetaan esimerkin vuoksi kiihtyvyys ajaksi esim. 0.5s
Yhteenveto arvoista:
Load and Linear Guide
Massa=m=40kg
Kitka=u=0.3
Ball/Lead screw specifications
Halkaisija=Db=16mm
Kokonaispituus=Lb=600mm
Nousu=Pb=10mm/rev
Hyötysuhde=n=80%, Ei kannate olla liian optimisti hyötysuhteen kanssa... kerta tähän vaikuttaa linjaus, kuularuuvin/mutterin laatu, johteet yms... ennemmin liian huono kuin liian hyvä hyötysuhde.
Materiaali=p=Teräs
Aloitusmomentti tyhjänä=Tb=0.15Nm
External Force
Ulkopuolinen voima=Fa=500N
Transmission belt and pulleys or gears
Tämä voidaan hypätä yli kun moottori tulee suoraan kytkimellä ruuviin kiinni
Mechanism Placement
Kulma=a=0 astetta
Operating Conditions
Fixed speed operation
Ajonopeus=Operating speed=V1=40mm/s
Kiihtyvyys=Acceleration=t1=0.5s
Stopping Accuracy
Pysähtymis tarkkuus = 0mm
Safety Factor
Varmuuskerroin=1.5
Tässä kerrotaan myös kuinka mitoitetaan askelmoottorien STEP-rate eli ohjaustaajuus/pulssitaajuus Saadaan yhteenvetona seuraavat tärkeät tiedot:
Required speed = Vm = 240r/min eli moottorin pitäisi pyöriä 240 kierrosta minuutista, jotta 40mm/s nopeus voidaan saavuttaa t1 ajan kiihtyvyys arvoilla. Tämä on tärkeä tieto, koska nyt joudumme tarkistamaan pystyykö meidän ohjaus logiikka tuottaan pulsseja tarvittavan määrän. Normaali askelmoottori 1.8 asteen askeleella = 200 askelta kierros eli 200 ohjaus pulssia = kierros, sitten jos otetaan yleinen 16 microstepin microsteppaus tarkkuuden parantamiseen ja tasaisempaan käytiin saadaan 200*16=3200 pulssia = kierros. Nyt voidaan sitten laskea että (3200*240)/60=12800 pulssia/sekunti eli 12.8kHz pitäisi olla pulssi taajuus ohjain yksiköltä.
Steprate/pulssi laskenta esimerkki 2 Olen kyllä lukenut nuo ketjut ja testaillut eri variaatioita eri laskureilla. Askelmoottori 1.8deg/step
200 askelta/kierros
Microstepping 16
Yhteensä pulsseja microstepattuna kierros = 200*16=3200 pulssia
Sitten taajuus on (396*3200)/60=21.120kHz yhdelle moottorilinjalle.
Riippuu sitten ohjaimesta onko jokaiselle lähdölle varattu oma taajuus kaista vai onko käytössä yksi yhteinen taajuuskaista.
Hyvässä ohjaimessa siis 21.120kHz taajuus löytyy jokaiselle lähdölle.
Huonommassa ohjaimessa joudutaan ottaan huomioon 21.120kHz * moottoriohjaimien määrä
Esimerkiksi kolme ohjainta
21.120kHz * 3 = 63.360kHz Tämä on yhteisen taajuuskaistan koko.
Vääntö ja inerttia yhteenveto Required Torque=T=2.319Nm eli tarvittava vääntömomentti tämä on laskennallinen minimi, jolla kyseinen kuorma liikkuu kyseisillä arvoilla 1.5 varmuuskertoimella. Mutta kannattee aina muistaa että linjaus virheestä yms tulee aina ylimääräisiä voimia joiden suuruutta on hankala arvioida.
Tämähän jo voisi kuulostaa yksinkertaiselta mutta asia ei ole niin... joudut vielä ottamaan suunnan vaihdossa tulevan massan inertian huomioon.
Yksinkertaistettuna tämä asia meinaa sitä että menet eteenpäin koneella ja sitten vaihdatkin pakin päälle. Kuljettamasi massa haluaa edelleen mennä eteenpäin ja jos tämä massa ylittää moottorin pitomomentin tapahtuu askelmoottorilla askeleen hukkaaminen ja paikoitus alkaa heittämään...
Erinomainen esimerkki tästä ongelmasta on 3D-tulostimet...jos haet googlella "3d print missing steps" joissa tämä johtuu usein liian suurista kiihtyvyys arvoista tai liian pieni vääntöisestä moottorista...koska tulostuksessa suuntaa vaihdetaan äärimmäisen tiheään...
Moottorin Inerttian ja vääntömomentin laskemiseen on omat laskimet mutta en tähän viestiin jaksa sitä käydä läpi... sanotaan vain että se on yllättävänkin iso...
Yaskawalla on ilmainen hyvä laskin tähän hommaan... mutta vaatii opettelua että sillä saa käyttökelpoisen tuloksen...
Muutaman kerran kyseisen asian kanssa tapelleena totesin seuraavan...En tiedä päteekö tämä itse kehittämäni nyrkkisääntö kaikkii tapauksiin... mutta olen käyttänyt että laskennallinen vääntömomentti 1.5 varmuuskertoimella eli tässä tapauksessa 2.319Nm niin tämä kerrotaan 2.5 eli 2,319*2,5=5.7975Nm on vääntömomentti jolla inertia ei tule ongelmaksi...
Toi kitkakerroin on nyt "pikkasen" metsässä...http://www.hiwin.com/pdf/linear_guideways.pdf Juuh tiedän että se on nuin pieni kun linjaus virhe on valmistajan sallimissa rajoissa ja kaikki tavara on uutta... mutta ensimmäiselle rakentajalle on parempi laskea virhe marginaalia mukaan... jos käytetään osaksi käytettyjä komponentteja tai vastaavaa...
Kerta tuon vaikutus ei ole älytön kokonaislaskelmassa 0.3 vs 0.005 ero kitkakertoimessa on n.0.3Nm
Varsinkin jos osa komponenteista on kiinalaisia niin suhtaudun osaan arvoista aina varauksella... tunnetusti niissä on aina jossain säästetty...tämän vuoksi ei kannate mitoittaa 0-toleranssille osia...
Esimerkiksi askelmoottoreissa inductanssilla on merkitystä ja monesti nuo kiinan motit meinaavat olla korkean inductanssin moottoreita tai esitetyt arvot ovat myynti miehen puhetta... mikä vaikuttaa käytännön suorituskykyyn
NC-Sorvi liikenopeudet ja kiihtyvyys. Kiihtyvyys laskelma pätee myös CNC-Jyrsimiin Käytännössä liikenopeudet ovat sidonnaisia sulla karan pyörimisnopeuteen.
Otetaan pari esimerkkiä:
Esimerkki 1:
Vakio M10x1,5 kierteen sorvaus.
Nousu on 1,5mm eli kun kara pyörähtää yhden kierroksen meidän pitää päästä 1,5mm matka liikkumaan.
Käytetään 1000 rpm kierteen sorvauksessa. Saadaan (1,5*1000)/60=25mm/s on liikenopeus sillon kun sorvataan 1,5mm nousuinen kierre 1000rpm kierrosnopeudella.
Yleinen ohjesääntö mitä ohuempi akseli mitä sorvataan sitä enemmän kierroksia mielellään käytetään sorvauksessa.
Esimerkki 2.
Vakio M24x3 kierteen sorvaus
Nousu on 3mm eli kun kara pyörähtää yhden kierroksen meidän pitää päästä 3mm matka liikkumaan.
Käytetään 400rpm kierteen sorvauksessa. Saadaan (3*400)/60=20mm/s
Käytetään 1000rpm kierteen sorvauksessa. Saadaan (3*1000)/60=50mm/s
Yhteenveto:
Jos meillä on maksimi karan kierrosnopeus 1000rpm. Niin käytännössä 50mm/s nopeus riittää kattamaan nousut 0-3mm asti.
Kierteen sorvaus on oikea tapa minkä mukaan kannattee mitoittaa nopeudet... kerta normaali sorvauksessa syötöt ovat alueella 0,05-0,3mm/kierros yleensä eli kierteen sorvauksessa syöttönopeudet ovat huomattavasti isommat.
Mitä pienempi karan nopeus on käytössä kierteen sorvauksessa sitä vähemmän nopeutta tarvitaan.
Siitä päästäänkin sitten kiihtyvyys arvoihin.
Mitä enemmän karassa on kierroksia sitä kovemmat kiihtyvyys arvot tarvitaan... Miksi?
Kierteen lopetus saadaan tarkaksi... ettei lopussa ala nousu heittään tai osuta mahdolliseen olakkeeseen. Kun meillä kara aika varmasti pyörii vakionopeudella kokoajan.
Otetaan esimerkiksi tuo 3mm nousu ja 50mm/s liikenopeudeksi.
Yksi suositeltava tapa on tehdä ns. päätösura joka on nousun levyinen ja hieman alle kierteen pohjan niin mutteri ei jää kantamaan.
Tämä ura joudutaan joskus tekemään leveämmäksi mikäli kierreterän profiili tämän vaatii!!!
Tällöin voimme ns. uhrata hidastukselle viimeisen nousu kierroksen. Kerta meillä on ura siinä niin siihen ei tule kierrettä.
Tällöin 3mm matkalla meidän pitää hidastaa 50mm/s nopeus => 0mm/s
Kiihtyvyys/Hidastuvuus tulevat olemaan samat. Eli voimme tarkastella tämän asian 50mm/s=>0mm/s tai 0mm/s => 50mm/s
Sitten lasketaan:
Keskinopeus tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä
vk=(v0+v)/2
vk=keskinopeus tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä
v=loppunopeus
v0=alkunopeus
vk=(0+50)/2=25mm/s
Aika tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä:
t=s/vk
s=matka
t=aika
t=3/25=0,12s aika mikä menee 0=>50mm/s kiihdyttäessä 3mm matkalla.
Tasaisesti kiihtyvä liike
a=(v-v0)/t
a=kiihtyvyys
a=(50-0)/0,12=416.6667mm/s^2 on kiihtyvyys mikä laskennallisesti pitäisi vähintään löytyä tässä tilanteessa.
Nyt kun tiedät laskennallisen arvon, niin tämän kun kertoo 1,5 varmuuskertoimella niin ollaan aika turvallisilla vesillä eli
416.6667*1,5=625mm/s^2 olisi se millä mitoitetaan moottorit yms...
Melkein unohtu sanoa:
Muista että tämä on myös se alkumatka minkä kone sulla tarvii kiihdytykseen eli kierteen lähtö piste on 3mm ennen kierteen alkua tässä esimerkki tapauksessa 3mm nousulla...
Muuten käy niin että kierteen alku on muuttuva nousuinen jos kierteen sorvaus alkaa kiihdytys alueella...
Ps.
Jos ei kaikkea jaksa käsin näpytellä niin...
http://www.smartconversion.com/unit_calculation/Acceleration_calculator.aspx Mitä osia tarvin koneeseen ja mistä niitä voi hankkia? Budjetti 3000e Niin koneen budjetti voisi olla esim 3000 euroa kaikkinensa pois lukien terät yms irto härpäke. Tuosta voisi lähteä liikkeelle. Oletan että olet työstämässä 90% puumateriaaleja...
Tämän vuoksi koneessasi on aikavarmasti:
1. n. 2kW, 24kRpm suurnopeus kara, vesijäähdytetty (Paljon hiljaisempi). Käytännön nopeusalue karalla on 8000-24000rpm. Maksimityökalun varren halkaisija on näissä 13mm.
http://www.ebay.co.uk/itm/CNC-2-2KW-Spindle-Motor-220V-Variable-Frequency-Driver-VDF-ER20-Water-pump-DE-/301505563930?hash=item463321cd1a 2. LPT-ohjaus tarvit hyvän BOB-kortin esim.
https://www.cnc4you.co.uk/Breakout-Board-and-PSU's/Breakout-board-CP0-10V-CNC-4-Axis-with-Charge-Pump USB/Ethernet-ohjaus Smoothstepper
https://warp9td.com/index.php/products tai
http://en.cs-lab.eu/product/csmioip-s-6-axis-ethernet-motion-controller-stepdir-with-connectors/ USB/Ethernet ohjaimien etu on askelmoottorien ajonopeudessa... Kun LPT-portin pulssi taajuus on n. 25-70kHz niin USB/Ethernet kortit pääsevät 4Mhz. Käytännössä jos askelmoottori ohjain tukee
taajuutta niin moottoria voidaan pyörittää huomattavasti nopeampaa tinkimättä silti tarkkuudesta/väännöstä ollenkaan.
Huom!!! Smoothstepper tarvitsee kunnollisen BOB-kortin. Tästä saa Smoothstepperin + BOB:in pakettina tilattua
http://www.cncroom.com/interface-board-mach3-mach4/smooth-stepper-ess-mb2-bob 3. Akselien ohjaus moottorit: Tuossa budjetissa mennään aika varmasti askelmoottorilinjalla... Tämän vuoksi kannattee kattoa löytääkö suoraan konetta, jossa on Nema 34 askelmoottorit, joissa on vähintään 8Nm vääntöä. Käytännössä tämä mahdollistaa suuremmat kiihtyvyys arvot, kun nopeassa suunnan vaihdossa ei hukata askelia... koska moottorien vääntö riittää ottamaan liikuteltavan massan vastaan...
http://www.ebay.co.uk/itm/Germany-Ship-3Axis-wantai-Nema34-Stepper-Motor-1232oz-in-5-6A-Driver-DQ860MA-CNC-/182345745358?hash=item2a74a743ce:g:hBAAAOSwXeJXfJid Esim. Rakennus sarjasta, johon valmistaja on listannut Nema 23 ja Nema 34 moottorien välisen eron ajonopeudessa:
http://www.cncrouterparts.com/pro4824-4-x-2-cnc-router-kit-p-250.html Kyseinen kit on laadukas mutta ylittää budjettisi...
4. Askelmoottori ohjaimet: Tällä hetkellä suurimmassa suosiossa hyvän laadun ja hinnan kannalta ovat Wantai:n DQ542MA tai DQ860MA. Valinta riippuu moottorille soveltuvista virta arvoista ja käytettävissä olevasta virtalähteestä (Huomioi askelmoottori ohjaimien DC-käyttöjännite).
http://www.ebay.co.uk/itm/Germany-Ship-3Axis-wantai-Nema34-Stepper-Motor-1232oz-in-5-6A-Driver-DQ860MA-CNC-/182345745358?hash=item2a74a743ce:g:hBAAAOSwXeJXfJid 4.1 Askelmoottorien virtalähde: Askelmoottorin reagointi aika on parempi mitä korkeammalla käyttöjännitteellä niitä käytetään. Yleensä on suositeltavaa mitoittaa virtalähde 70-80% Askelmoottoriohjaimen maksimi jännitteestä. Tällä tavoin askelmoottori ohjain toimii optimi toimialueella eli ei rasiteta sen komponentteja turhaan.
Esimerkki, jossa lasketaan turvarajat niin että kaikki komponentit ovat turvallisella käyttöalueella:
DQ860MA 80V DC maksimi käyttö jännite. 80V * 0,8 = 64V DC olisi virtalähteelle sopiva maksimi käyttöjännite, kun otetaan kiinalaisten ohjaimien mahdollinen komponentti vaihtelu huomioon. Tällöin 48V-64V Dc virtalähde olisi optimi.
Sitten lasketaan maksimi teho minkä ohjaimet voivat maksimissaan ottaa 64V DC käyttöjännitteellä.
Käyttäen maksimi arvoja 7,8A*3 ohjaimien määrä*64V DC Maksimi käyttöjännite = 1497,6W, tähän lasketaan sitten 20%-30% turvavara päälle jotta virtalähde ei käy tapissa kokoaikaa
1497,6W*1,2=1797,12W, Sitten lasketaan tästä paljon virtaa pitää saada ulos.
1797,12W/64V = 28,08A
Yhteenveto:
Virtalähde joka antaa ulos 28A käyttöjännitealueella 48-64V DC alueella on riittävä. Tällainen virtalähde löytyy suhteellisen helposti käytettynä. Tällaisia kerta käytetään UPS:ien lataukseen serveri keskuksissa., jonka myötä niitä liikkuu käytettynä vähän väliä... Näiden hinta käytettynä on n.70-150e.
5. Kaapelit: Hyviä kaapeleita ei kannate vähäksyä... kunnolliset suojatut kaapelit maksaa Onnisella noin 2-3e/m + vähittäismyynti katkaisu maksu 15-20e. Kaapeleihin menee sellainen 70-100e riippuen missä asti ohjaus yksiköt ovat.
Nyt jos tehdään pikainen laskutoimitus paljon maksaa tähän mennessä listatut osat LPT-ohjauksella:
BoB 70e
2.2kW Spindle+tamu+pumppu 380e
3x Nema 34 moottori, DQ860MA 350e (Huom! x tai y-akseli voidaan toteuttaa kahdella moottorilla tietyissä mekaanisissa ratkaisuissa, jolloin tarvitaan 1 askelmoottori + ohjain lisää)
Virtalähde 150e
Kaapelit 100e
=1050e
6. Mekaaninen runko kittinä: Raaka laskelman myötä tähän jää käytettäväksi 3000e-1050e=1950e.
Liikemekaniikan toteutus vaihtoehdot 1. rack and pinion 2. Belt drive 3. Ballscrew 4. Lead screw
Jokaisessa vaihtoehdossa on hyvät ja huonot puolensa...
Rack and pinion vaihtoehto on hyvin skaalautuva pienistä suuriin koneisiin... Hyvät ajonopeudet ja tarkkuus oikeanlaisia osia käytettäessä. Hieman kalliimpi muihin ratkaisuihin verrattuna, johtuen koneistettavien osien määrästä. Käytännössä johteiden ja hammastangon pituus rajoittavat vaan koneen kokoa (Mahdollista päivittää isommaksi myöhemmin) "
http://www.cncrouterparts.com/pro-rack-and-pinion-parts-c-47_49.html "
Hihnaveto yleensä halvemmissa/kevyemmissä koneissa käytetty ratkaisu... ns. kaivertimet tai pienet jyrsimet. Runko yleensä kevyt rakenteinen... Käyttö esimerkiksi piirilevy jyrsimet.
Kuularuuvi hyvä ja tarkka. Mutta valinta prosessi ei ole niin yksinkertainen, kun joudutaan ottamaan huomioon kuularuuvin halkaisija, nousu ja pituus. Kerta liian pitkä ja ohut kuularuuvi niin se lähtee herkästi soimaan. "Liian" tiheä nousu => Suuri massansiirto kyky, suuri tarkkuus, askelmoottori ohjauksella mahdollisesti hidas ajonopeus. "Liian" suuri nousu => Tarkkuus kärsii, Moottorin vääntö ratkaisevampi, Mahdollistaa suuret ajonopeudet.
Lead Screw eli suomeksi trapetsikierre... Halpa, mutta joka tulee ns. backslashin takia, joka on suhteellisen iso muihin toteutuksiin verrattuna. Tätä voidaan pienentää tupla mutteri ratkaisuilla, joiden välissä on jousi tai ruuvi välyksen poistoa varten. Alla kuva selventämään asiaa.
Mutta tämäkin on sellainen mikä ei välttämättä koneessa ole vakiona halvoissa/keskitason koneissa. Muuten samat periaatteet kuin kuularuuvissa pätevät.
Kittejä/runko osia myyviä yrityksiä:
https://www.rovercnc.com/ http://www.cncrouterparts.com/ http://ooznest.co.uk/ http://openbuildspartstore.com/ http://www.zappautomation.co.uk/machines/machine-kits/z-axis-kit-for-10098.html http://www.stepcraft.fi/kauppa/index.php?id_category=12&controller=category Mutta tässäpä jotain aluksi....
Ohjelmistot CNC-koneen ohjaus ohjelmisto MACH 3 http://www.machsupport.com/ Yleisin ohjelmisto. Paras laite tuki. Suhteellisen vakaa
Käyttäjä ystävällinen.
MACH 4 http://www.machsupport.com/ Laite tuki vain uudemmille ohjaus elektroniikoille.
Osaksi vielä kehitys asteella.
LinuxCNC http://linuxcnc.org/ Hyvä laite tuki.
Laajasti customoitava.
Käyttöönotto taso on vaativa.
CAM: Autodesk Fusion 360 https://www.autodesk.com/products/fusion-360/overview Opiskelijoille ilmainen
Halpa yrityksille
Hyviä opetusvideoita löytyy netistä
https://www.youtube.com/user/AutodeskFusion360 Vectric http://www.vectric.com/ Erikoistunut reliefien ja koristemuotojen tekoon/ajoon.
Parhaimmillaan levy työstössä.
Laaja määrä ominaisuuksia.
Käyttäjä ystävällinen.
Hyviä opetusvideoita löytyy netistä
https://www.youtube.com/user/Vectric Mastercam http://mastercam.fi/ Ammattitason ohjelmisto
Hyviä opetusvideoita löytyy netistä
https://www.youtube.com/user/MastercamCadCam Sheetcam http://www.sheetcam.com/ Plasmoille/lasereille suunniteltu leikkaus ohjelmisto
SheetCam sopii myös 2,5D jyrsintään. Kätevä, syö dxf tiedostoja. Tajuton määrä postareita mukana ja niitä on helppo muokata.
Ilmaisversio generoi vain 150 riviä, mutta ei lisenssikään ole aivan mahdottoman hintainen.
Kaikki CAM-Ohjelmistot TARVITSEVAT AINA POSTPROSESSORIN joka on CNC-konekohtainen!!! Mikäli tarvitset postprosessorin eli valmista ei ole/löydy... voit pyytä tarjouksen sen koodaamisesta minulta yksityisviestillä 