Krille356 bygger CNC
Postat: 25 juli 2010, 20:18:13
Nu har jag varit sugen på att bygga en egen CNC i flera år, delvis är det detta forumets fel.......
Budget har jag inte vågat göra någon ännu men jag har insett att det kommer att bli DYRT!
Som vanligt när jag ger mig in på att bygga något börjar det med "skulle vara skoj att bygga en liten och enkel CNC", sen börjar man kolla upp lite och plötsligt vill man ha större arbetsyta och kommer underfund med att det skulle ju vara bra att kunna fräsa lite aluminium och......
Jag är ännu ganska tidigt i planerings/konstruktions fasen men just nu är jag inne på att bygga i korta drag enligt följande:
Arbetsytan ska vara minst 500x500mm, det ska gå att fräsa vanligt svartjärn (bonnajärn) med fräsen så det måste vara en tillräckligt stabil konstruktion.
Styrningen kommer att bli mach3, drivningen steg motorer med lämpligt drivsteg och kulskruvar på alla axlar.
Spindelmotor blir nog en vanlig AC motor med frekvensormriktare men jag har ännu inte funderat så mycket kring spindeln så det ändrar sig kanske.
Linjär styrningen blir troligen med Kulskenstyrning.
Själva stommen i fräsen blir troligen en svetsad konstruktion i rektangulära profilrör av portal typ, har än så länge inte börjat göra ritningar på fräsen utan den är i skiss stadiet så att säga.
Mycket planer finns det alltså
Hitintills har jag jobbat en hel del på att försöka skaffa mig en bild över det mekaniska systemet, har gjort ett Excel ark som jag (om jag räknat rätt ) tänker ha som hjälp när jag väljer motorer, motordrivare samt resterande mekanik.
Det har varit väldigt svårt att hitta någon bra information om hur man räknar på en CNC fräs mekaniska system, antingen räknar folk inte eller så är det enkel matte för en mekanist, jag är själv elektronikingenjör så det är ju inte riktigt mitt område så att säga.
Gröna fält fylles i av användare, alla andra fällt räknas ut automatiskt.
Excel arket är upplagt enligt följande, första fliken heter "Step Motor" och är tänkt att användas som hjälp för att välja motor, många steg motorer har inte moment/hastighet diagram i sina datablad och då kan man använda denna fliken för att göra en uppskattning på motorns "corner speed" och vilket moment man kan förvänta sig vid den hastigheten.
Man kan också använda denna fliken för att uppskatta moment/hastighet vid olika drivspänningar/strömmar, om det nu skulle finnas någon bra moment/hastighet diagram i motorns datablad så är det ofta inte med den drivningen som jag tänkt använda.
Nästa flik heter "Requiered Drive Power" och är tänkt som hjälp till att räkna ut en lämplig motorhastighet och vilket moment motorn behöver ha vid den hastigheten.
Denna fliken får man beräkna för varje axel som fräsen ska ha.
Kortfattat så skriver man in vikten som ska flyttas samt friktions koefficienten för den linjärstyrning man tänkt använda arket räknar då ut kraften som behövs för att flytta lasten.
Sen adderas skärkraften samt eventuell dragningskraft om det är Z axel som inte är ballanserad, nu har vi kraften som krävs för att flytta vagnen vid konstant hastighet.
Efter att man skrivit in lite data om skruven som man vill använda räknar arket ut vridmomentet som behövs för att flytta lasten vid konstant hastighet.
För att kunna räkna ut vridmomentet som behövs för att accelerera lasten räknar arket först ut lastens tröghetsmoment med hänsyn till att skruven växlar ner lastens tröghetsmoment. Sen räknas även skruvens tröghetsmoment ut, tröghetsmomentet som ska accelereras är sen last+skruv+motorns rotor.
Arket räknar sen ut hur mycket vridmoment som går åt för att accelerera + vridmomentet som behövs för att flytta lasten vid konstant hastighet.
Det är alltså "Total Torque required" som är den viktigaste siffran, tar man detta värde x3 har man en bra marginal mot att tappa steg skulle jag tro.
Om man sen avläser sitt vridmoment/hastighets diagram från motorns datablad (måste vara samma motor drivning som man tänker använda) ,då bör man kunna avgöra om motorn har tillräckligt med moment vid den hastigheten som man tänker köra.
Sista fliken heter "Cutting Speed" och är tänkt att användas för att kunna uppskatta vilket linjär hastighet som man bör designa fräsen för, vilken linjärhastighet man behöver komma upp i beror ju mycket av vilken spindel man tänker använda sig av.
Allt är ju som bekant en kompromiss mellan pengar/prestanda, jag tror dock att man kan vina mycket på att få "balans" i sin design.
Arket räknar också ut lite anat mumbo jumbo som kan vara trevligt.
Arket är inte 100% klart utan jag kommer säkert att uppdatera det lite under resans gång, dock får ni gärna kolla i det och se om jag räknat fel eller gjort felaktiga antaganden
Har försökt göra det så tydligt som möjligt hur jag räknar ut de olika värdena, arket är en blandning av gymnasiefysik lite tidigare erfarenheter av stegmotorer samt lite som jag hittat på nätet på diverse ställen. Har skrivit lite tips/kommentarer i de olika rutorna.
En sak som jag gärna skulle vilja ha hjälp med är hur man räknar ut skärkraften som ska övervinnas eller alternativt om någon har någon uppfattning om vad de kan ligga på, har letat på nätet men inte hittat någon enkel förklaring. Hitintills har jag gissat på 200N för att skära stål men det är kanske alldeles för lågt?
Budget har jag inte vågat göra någon ännu men jag har insett att det kommer att bli DYRT!
Som vanligt när jag ger mig in på att bygga något börjar det med "skulle vara skoj att bygga en liten och enkel CNC", sen börjar man kolla upp lite och plötsligt vill man ha större arbetsyta och kommer underfund med att det skulle ju vara bra att kunna fräsa lite aluminium och......
Jag är ännu ganska tidigt i planerings/konstruktions fasen men just nu är jag inne på att bygga i korta drag enligt följande:
Arbetsytan ska vara minst 500x500mm, det ska gå att fräsa vanligt svartjärn (bonnajärn) med fräsen så det måste vara en tillräckligt stabil konstruktion.
Styrningen kommer att bli mach3, drivningen steg motorer med lämpligt drivsteg och kulskruvar på alla axlar.
Spindelmotor blir nog en vanlig AC motor med frekvensormriktare men jag har ännu inte funderat så mycket kring spindeln så det ändrar sig kanske.
Linjär styrningen blir troligen med Kulskenstyrning.
Själva stommen i fräsen blir troligen en svetsad konstruktion i rektangulära profilrör av portal typ, har än så länge inte börjat göra ritningar på fräsen utan den är i skiss stadiet så att säga.
Mycket planer finns det alltså
Hitintills har jag jobbat en hel del på att försöka skaffa mig en bild över det mekaniska systemet, har gjort ett Excel ark som jag (om jag räknat rätt ) tänker ha som hjälp när jag väljer motorer, motordrivare samt resterande mekanik.
Det har varit väldigt svårt att hitta någon bra information om hur man räknar på en CNC fräs mekaniska system, antingen räknar folk inte eller så är det enkel matte för en mekanist, jag är själv elektronikingenjör så det är ju inte riktigt mitt område så att säga.
Gröna fält fylles i av användare, alla andra fällt räknas ut automatiskt.
Excel arket är upplagt enligt följande, första fliken heter "Step Motor" och är tänkt att användas som hjälp för att välja motor, många steg motorer har inte moment/hastighet diagram i sina datablad och då kan man använda denna fliken för att göra en uppskattning på motorns "corner speed" och vilket moment man kan förvänta sig vid den hastigheten.
Man kan också använda denna fliken för att uppskatta moment/hastighet vid olika drivspänningar/strömmar, om det nu skulle finnas någon bra moment/hastighet diagram i motorns datablad så är det ofta inte med den drivningen som jag tänkt använda.
Nästa flik heter "Requiered Drive Power" och är tänkt som hjälp till att räkna ut en lämplig motorhastighet och vilket moment motorn behöver ha vid den hastigheten.
Denna fliken får man beräkna för varje axel som fräsen ska ha.
Kortfattat så skriver man in vikten som ska flyttas samt friktions koefficienten för den linjärstyrning man tänkt använda arket räknar då ut kraften som behövs för att flytta lasten.
Sen adderas skärkraften samt eventuell dragningskraft om det är Z axel som inte är ballanserad, nu har vi kraften som krävs för att flytta vagnen vid konstant hastighet.
Efter att man skrivit in lite data om skruven som man vill använda räknar arket ut vridmomentet som behövs för att flytta lasten vid konstant hastighet.
För att kunna räkna ut vridmomentet som behövs för att accelerera lasten räknar arket först ut lastens tröghetsmoment med hänsyn till att skruven växlar ner lastens tröghetsmoment. Sen räknas även skruvens tröghetsmoment ut, tröghetsmomentet som ska accelereras är sen last+skruv+motorns rotor.
Arket räknar sen ut hur mycket vridmoment som går åt för att accelerera + vridmomentet som behövs för att flytta lasten vid konstant hastighet.
Det är alltså "Total Torque required" som är den viktigaste siffran, tar man detta värde x3 har man en bra marginal mot att tappa steg skulle jag tro.
Om man sen avläser sitt vridmoment/hastighets diagram från motorns datablad (måste vara samma motor drivning som man tänker använda) ,då bör man kunna avgöra om motorn har tillräckligt med moment vid den hastigheten som man tänker köra.
Sista fliken heter "Cutting Speed" och är tänkt att användas för att kunna uppskatta vilket linjär hastighet som man bör designa fräsen för, vilken linjärhastighet man behöver komma upp i beror ju mycket av vilken spindel man tänker använda sig av.
Allt är ju som bekant en kompromiss mellan pengar/prestanda, jag tror dock att man kan vina mycket på att få "balans" i sin design.
Arket räknar också ut lite anat mumbo jumbo som kan vara trevligt.
Arket är inte 100% klart utan jag kommer säkert att uppdatera det lite under resans gång, dock får ni gärna kolla i det och se om jag räknat fel eller gjort felaktiga antaganden
Har försökt göra det så tydligt som möjligt hur jag räknar ut de olika värdena, arket är en blandning av gymnasiefysik lite tidigare erfarenheter av stegmotorer samt lite som jag hittat på nätet på diverse ställen. Har skrivit lite tips/kommentarer i de olika rutorna.
En sak som jag gärna skulle vilja ha hjälp med är hur man räknar ut skärkraften som ska övervinnas eller alternativt om någon har någon uppfattning om vad de kan ligga på, har letat på nätet men inte hittat någon enkel förklaring. Hitintills har jag gissat på 200N för att skära stål men det är kanske alldeles för lågt?