Какой комплект степперов покупать?

Станки, создание станков, обсуждения, предложения.
Аватара пользователя
AKlion
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 726
Зарегистрирован: 27 фев 2013, 02:56
Репутация: 106
Настоящее имя: Андрей Крюков
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение AKlion »

Попробую свои пять копеек вставить. Распишу порядок проектирования своего станка.

1. Постановка задачи. Это выбор рабочего поля станка, определение с какими материалами предполагается работать, определение режимов резания.

2. Определение общей схемы станка.

3. Определения мощьности шпинделя.

4. Черновая прорисовка станка, его габаритов и определение приблизительной массы подвижных элементов.

5. И только теперь мы выбираем какие ставить шаговые двигатели на станок.

И стоить понимать что универсальных станков просто не бывает. Для каждой задачи будет лучшей именно та или иная схема станка.

Кстати в машиностроении нету сова Степперы. Так называется спортивный тренажер.
Скайп AKlion сайт http://forum.3dprintmaster.ru Жить будем.
Аватара пользователя
sr480
Мастер
Сообщения: 1297
Зарегистрирован: 08 янв 2012, 20:48
Репутация: 139
Откуда: Ростов-на-Дону
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение sr480 »

А можно подробней каждый пункт расписать?
1. Определение режимов резания. Какие вы определили режимы резания?
3. Определение мощности шпинделя. Каким образом вы выбирали мощность шпинделя?
5. Тут тоже интересно понять исходя из чего выбираются ШД ?

Прошу заметить что это не троллинг. Я купил шпиндель 2,2 кВт при всём этом он больше 1,8 А у меня не жрал, вот мне и интересно достаточно ли я мощный шпиндель взял :D
А "степперы" 2.5 Нм при этом если упереться в раму станка кареткой то он гнется очень-очень сильно, а шаги не пропускает... достаточно ли я мощные двигатели взял?

Пожалуйста опишите хотя бы принципы, которыми стоит руководствоваться, при выборе мощности двигателей человеку, который первый раз строит станок, и даже понятия не имеет как 20е рельсы можно одним пальцем согнуть на 1 мм при длине метр.
Mastino
Новичок
Сообщения: 14
Зарегистрирован: 27 окт 2012, 22:19
Репутация: 0
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение Mastino »

Станок строим пo Словянски в основном решение принимаются из сердца, а не из логических соображений..:) Основные три аспекта:
1.Рабочая площадь ~ 1000 * 1500
2.обрабатывать будем дерево http://www.youtube.com/watch?v=HHq8PwqxHa4 , ну и конечно хотелось бы иметь возможность и алюминий.
3.цена Направляющей, ШВП, шаговых двигателей и драйверов где то до 2500$

Caмa конструкция станка http://www.youtube.com/watch?v=fOT9cGzt ... r_embedded
Аватара пользователя
sr480
Мастер
Сообщения: 1297
Зарегистрирован: 08 янв 2012, 20:48
Репутация: 139
Откуда: Ростов-на-Дону
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение sr480 »

Это всё понятно. Вопросы остаются открытыми.
Вот например расчет усилия при передче на ШВП http://www.servotechnica.spb.ru/calcula ... screw.html
А как мощность шпинделя считать?
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 11269
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Репутация: 4453
Настоящее имя: Михаил Львович
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение michael-yurov »

Мощность шпинделя просто так не посчитать, нужно для расчетов знать скорость подачи, профиль фрезы, диаметр и количество режущих кромок, заглубление, материал, обороты шпинделя, СОЖ, и износ фрезы, модель инвертора, ее настройки, и напряжение сети.
Как бы проще - на глаз и с запасом.
Аватара пользователя
AKlion
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 726
Зарегистрирован: 27 фев 2013, 02:56
Репутация: 106
Настоящее имя: Андрей Крюков
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение AKlion »

sr480 писал(а):А можно подробней каждый пункт расписать?
1. Определение режимов резания. Какие вы определили режимы резания?
Очень просто, связался с людьми которые опытным путём определили максимальные режимы резания. И кстати это расчётам не потдаётся.
sr480 писал(а):3. Определение мощности шпинделя. Каким образом вы выбирали мощность шпинделя?
Выбрал с минимально возможной мощностью из тех что есть на рынке и зажимают нужный мне диаметр инструмента. Так как запас по мощьности будет в итоге очень большой.
sr480 писал(а):5. Тут тоже интересно понять исходя из чего выбираются ШД ?
Пересмотрел кучу станков с подобными габаритами. И в итоге выбрал нужный размер, воспользовавшись опытом полученным другими людьми.

Просто нужно умеючи читать форумы.
Скайп AKlion сайт http://forum.3dprintmaster.ru Жить будем.
Mastino
Новичок
Сообщения: 14
Зарегистрирован: 27 окт 2012, 22:19
Репутация: 0
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение Mastino »

ну в общем ясно что ничего не ясно :)
Аватара пользователя
sr480
Мастер
Сообщения: 1297
Зарегистрирован: 08 янв 2012, 20:48
Репутация: 139
Откуда: Ростов-на-Дону
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение sr480 »

Да все такие умные специалисты, а делают на основе чужого опыта. У меня например Nema 17 тягает швп 1605 без пропусков, правда максимальная скорость не ахти, но это из-за большого сопротивления обмоток 8 ом
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 11269
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Репутация: 4453
Настоящее имя: Михаил Львович
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение michael-yurov »

sr480 писал(а):Да все такие умные специалисты, а делают на основе чужого опыта. У меня например Nema 17 тягает швп 1605 без пропусков, правда максимальная скорость не ахти, но это из-за большого сопротивления обмоток 8 ом
Почему же? Я, например, все посчитал, когда проектировал станок.
И прогиб элементов конструкции, и разные возможные материалы конструкции, и цены, и разные двигатели, драйверы, блоки питания, и конкретные движимые массы и ускорения станка, и изменение точности в разных режимах работы, и, даже емкости дополнительных конденсаторов.
Собственно, в итоге он работает точно так, как и было запланировано.
Не учитывал только неравномерность шага ШВП, т.к. меня это не волнует, мощность шпинделя, т.к. он уже куплен и мощности с запасом. Да и моторы я не стал менять, а просто выжал из них несколько больше паспортных возможностей.
Скорости, ускорения, прогиб конструкции, и даже точность, да и вообще почти все поддается расчетам на основе простых вычислений на основе школьных знаний.

Т.е. у меня были конкретные требования к станку. Я взял запас в несколько раз и сделал конструкцию удовлетворяющую мои требования.
Нигде в расчетах не использовал чужой опыт.

Сейчас требования изменились, и придется делать новый станок.

А максимальная скорость "не ахти" явно не из за сопротивления обмоток.
Моторы на 10 А рассчитаны что ли, что 8 Ом смущает?
Аватара пользователя
sr480
Мастер
Сообщения: 1297
Зарегистрирован: 08 янв 2012, 20:48
Репутация: 139
Откуда: Ростов-на-Дону
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение sr480 »

Моторы на 0,4 А расчитаны.

Раз в рассчитывали прогиб всего и вся, то каким принимали усилие на конце фрезы?
Чето я фигню про 8 ом написал - там 30 Ом сопротивление обмоток :?
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 11269
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Репутация: 4453
Настоящее имя: Михаил Львович
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение michael-yurov »

sr480 писал(а):Раз в рассчитывали прогиб всего и вся, то каким принимали усилие на конце фрезы?
Можно сказать, что этот параметр я в расчет не брал.
Я фрезерую пластики и использую фрезы до 3 мм (очень редко 6 мм), и там усилия довольно низкие.
Я взял цифру в 20 Н (для 3 мм фрезы), и увеличил ее на порядок (10 раз), т.к. возможны неудачные режимы, где помимо ударных нагрузок будет присутствовать еще и резонанс.
При этом хотелось бы, чтобы отклонение не превысило 0,1 мм (у меня довольно скромные требования к точности).

Для меня было важнее искривление геометрии станка при ускорениях, т.к. хотелось добиться высоких ускорений и не потерять при этом точность обработки.
Я как минимум хотел получить ускорения 2000 мм/сек² при отклонениях не более 0,02 мм, а, вообще, хотел получить ускорения 0,5 g (соответственно с отклонениями не более 0,05 мм).
Вот с этим уже сложнее. Если движение каретки вдоль портала можно сделать без отклонений, то сам портал при ускорении вдоль стола будет прогибаться (даже скручиваться винтом) из за собственной массы и массы шпинделя (да еще усилие фрезеровки может добавлять свою долю).
У меня портал весит примерно 50 кг, из них око 30 кг - верхняя часть, которая будет действовать на его изгиб при ускорениях.
При ускорении 0,5 g получаем силу 150 Н (сравнима с относительно тяжелым режимом фрезеровки). Так вот мне было нужно, чтобы при таком усилии портал прогнулся бы (скрутился) не более, чем на 0,05 мм. Еще я добавил двукратный запас на возможные резонансные вибрации.

Вот эти расчеты были главными. Далее, зная требуемые ускорения, массы, и шаг ШВП можно легко найти требуемый крутящий момент моторов. При чем, этот момент должен обеспечиваться на любых рабочих скоростях (я взял для себя цифру в 10 000 мм/мин). Т.е. в моем случае маленький Nema 23 моторчик должен был способен ускорять портал весом 50 кг на скорости 10 000 мм/мин с ускорением 0,5 g. Оказалось это возможно лишь при довольно высоком напряжении питания (расчет исходя из индуктивности обмоток и требуемого максимального тока, либо - по графикам производителя, если там есть разные варианты подключения и напряжения), либо, как оказалось, удачный вариант - подключить половины обмоток (у меня 6-выводные моторы). В общем - моторы, на удивление менять не пришлось.

С осью Z - немного другая ситуация. Ускорения и скорости там получаются с запасом (при использовании такого же мотора). Т.к. сам шпиндель не такой тяжелый, как портал, и при движении вверх его масса увеличивает требуемую силу всего в 3 раза по сравнению с ускорением 0,5 g в горизонтали. А вот с усилиями и отклонениями ситуация посложнее.
При фрезеровке на инструмент/материал может действовать вертикальное усилие до нескольких десятков Ньютонов (в момент врезания, и тогда, когда фреза пытается "задрать" материал). При этом важно, чтобы отклонения не превысили 0,01 мм, т.к. иначе фреза либо вгрызется больше, чем нужно, и задерет материал еще сильнее, или наоборот - не сможет прорезать материал, если нужно врезаться на небольшую глубину (будет скользить кромкой по поверхности). Поэтому требования к жесткости по вертикали довольно серьезные. При фрезеровке печатной платы, например, слой меди всего 0,035 мм. И еще мне очень важно, чтобы стол не гулял по Z, если, например, я на него облокочусь.
В общем - конструкции, где направляющие движения портала не связаны жестко со столом (рама - отдельно, а стол - висячий) меня категорически не устраивали. С обычными материалами результат не влезал "ни в какие ворота". Это мне нужно было 5 см стальную плиту в качестве стола использовать, и каменную раму станка, чтобы добиться нужного результата.
Т.е. висячий стол был не мой вариант. Я прикрепил направляющие движения портала - к столу (про несущие элементы конструкции не рассказываю), и получил требуемый результат.

Я еще заикался про емкость конденсаторов питания. Их я прикинул исходя из кинетической энергии движущихся частей станка (массы и скорости), и выбрал такие, чтобы при резкой остановке всех осей выброс энергии увеличил бы напряжение питания в пределах 5%.

В целом - как-то так.

Естественно, до всего этого я дошел не сразу, и до текущего станка у меня был другой, попроще, и расчеты я произвел не в один день.
С электроникой и моторами - вообще долго думал. Но в результате - все это сейчас учтено, и если я буду собирать новый станок - все это будет предварительно рассчитано.

Более того, сейчас я еще стану оценивать отклонение шаговых моторов от требуемого положения при микрошаге при тех или иных усилиях. Если использовать сервы - то придется учитывать их точность удерживания позиции (в этом плане очень важно разрешение энкодера и скорость работы пид регулировки). Еще учту люфты и эластичность приводов (хочу рискнуть использовать ремни), и еще всякого по мелочи. Может быть даже задумаюсь над лучшей геометрией деталей конструкции для равномерного распределения усилий.
Аватара пользователя
sr480
Мастер
Сообщения: 1297
Зарегистрирован: 08 янв 2012, 20:48
Репутация: 139
Откуда: Ростов-на-Дону
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение sr480 »

Ну вот это подход. Не то что по спрашивал по форумам...

Есть у когонить расчет винтовой передачи? Для винт гайка и швп?
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 11269
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Репутация: 4453
Настоящее имя: Михаил Львович
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение michael-yurov »

C винтом сложно посчитать - трение сильно зависит от конкретной ситуации (регулировка гайки, смазка, износ и т.п.).
А у ШВП КПД около 95%, можно считать - 100%. Правда дешевые ШВП не могут нормально работать на скоростях выше 2000-3000 об/мин.
Т.е. чтобы найти силу смещения гайки нужно крутящий момент (в Ньютон-метрах) умножить на 2 пи, и разделить на шаг винта (в метрах). Можно еще на КПД умножить, или из крутящего момента можно вычесть противодействующий момент сил трения при вращении, если его представляется возможным как-то оценить.
Например, если ШВП с шагом 5 мм вращать мотором с крутящим моментом 1 Н*м, то при КПД 95% получим силу смещения гайки - 1*2*пи/0,005 = 1194 Ньютона (120 кг).
Аватара пользователя
Fisher
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 3392
Зарегистрирован: 09 апр 2012, 12:39
Репутация: 424
Откуда: Киров
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение Fisher »

Миша - молодец!
Ник, мне кажется , рсчеты Михаила тянут на статью в вики со всеми вытекающими медалями :good:
...по ШВП - для пренебрежения силами трения, которые реально сложно посчитать, можно занизить КПД до 70-80%
www.cncru.ru - все виды станков с ЧПУ. Комплектующие.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 11269
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Репутация: 4453
Настоящее имя: Михаил Львович
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение michael-yurov »

Fisher писал(а):Миша - молодец!
Ник, мне кажется , рсчеты Михаила тянут на статью в вики со всеми вытекающими медалями :good:
...по ШВП - для пренебрежения силами трения, которые реально сложно посчитать, можно занизить КПД до 70-80%
Fisher, Спасибо!
Действительно, для ШВП можно взять КПД поменьше - около 70-80%. Все же он зависит и от смазки, и от качества и от преднатяга (я в своих гайках ШВП менял шарики на больший диаметр), и от преднатяга в подшипниковой опоре.
Но, до нормальной статьи этому сообщению еще далеко.
Про сам расчет прогиба элементов конструкции ни слова не написано (хотя существуют удобные онлайн калькуляторы).
Цифры мои подойдут далеко не всем - мало кому нужна скорость в 10 000 мм/мин, и, тем более - ускорения в 2500 мм/сек².
Да и срезать половину слоя меди с печатной платы тоже никто не станет (кстати, мне не удалось уложиться в желаемые параметры точности и жесткости по Z).
Про шаговые моторы, крутящий момент, скорость нарастания тока в индуктивной нагрузке, отклонение от требуемой позиции при той или иной нагрузке и т.п. - вообще отдельный долгий рассказ.
Еще я ни слова не сказал о сворачивании портала вокруг вертикальной оси, когда портал движется за счет одного винта, а обработка ведется сбоку стола.
В общем хорошую - статью мне написать пока сложно - времени на это найти не смогу.
Еще придется рассмотреть разные варианты устранения люфта в винтах, гайках, рельсах, опорах и т.п.
т.к. это тоже важно для расчета допустимых усилий и ускорений.

Да, и еще на тему расчетов:
Я рассматривал различные варианты - различные материалы, элементы конструкции, профили, трубы, толщины, цены, доступность, легкость обработки.
Прикидывал, что я смогу получить используя те или иные материалы. Хотелось бы за приемлемую цену купить материалы, которые легко обрабатывать, и при этом они обеспечат нужную жесткость и минимальный вес, для для максимально возможных ускорений.
Вес для снижения вибраций, это, конечно, хорошо. Но он нужен далеко не везде.
Последний раз редактировалось michael-yurov 19 апр 2013, 13:25, всего редактировалось 1 раз.
aftaev
Зачётный участник
Зачётный участник
Сообщения: 32553
Зарегистрирован: 04 апр 2010, 19:22
Репутация: 5827
Откуда: Казахстан. Шымкент
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение aftaev »

Fisher писал(а):Ник, мне кажется , рсчеты Михаила тянут на статью в вики со всеми вытекающими медалями
медальковыделительная система времено не доступна :)
Дилетанту сложные вещи кажутся очень простыми, и только профессионал понимает насколько сложна самая простая вещь
Кто хочет - ищет возможности, кто не хочет - ищет оправдание.
Найди работу по душе и тебе не придется работать.
Аватара пользователя
AKlion
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 726
Зарегистрирован: 27 фев 2013, 02:56
Репутация: 106
Настоящее имя: Андрей Крюков
Откуда: Тольятти
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение AKlion »

Дааа Миш усложняеш ты многое. Это когда нужен идеальный станок, но чаще всего нужен просто станок отвечающий конкретным требованиям. Во многих случаях и висячий стол прокатит и многое другое. Мы уже о этом беседовали неожнократно. Всё начинается с того какой материал ты будеш обрабатывать. Для твоих работ висячий стол вполне прокатывает.
Скайп AKlion сайт http://forum.3dprintmaster.ru Жить будем.
Аватара пользователя
sr480
Мастер
Сообщения: 1297
Зарегистрирован: 08 янв 2012, 20:48
Репутация: 139
Откуда: Ростов-на-Дону
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение sr480 »

Вы на АвтоВАЗ конструктором не подрабатываете?

Человек ставит перед собой требования и строит станок который будет им отвечать. Причем выбор компонентов может обосновать - это инженер.
Я знаю человека, который вбухивает деньги в Vextы, рельсы, а в итоге портал скручивается и гуляет на 20мм, потому что проект сделан ручкой на мятом листике, а отверстия сверлятся по приложенной детале.

Подробный и точный проект помноженный на опыт - гарантия предсказуемой работы станка.
aftaev
Зачётный участник
Зачётный участник
Сообщения: 32553
Зарегистрирован: 04 апр 2010, 19:22
Репутация: 5827
Откуда: Казахстан. Шымкент
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение aftaev »

AKlion писал(а):Дааа Миш усложняеш ты многое.
Сегодня ездил смотреть станок который сдох. Китайский станок портального типа, работает по дереву. На осях ШВП 25мм крутит их серва 1квт 3000 об/мин. ШВП лопнуло возле опор не выдержав нагрузки которые способны выдавать сервы. Хозяева сказали что уже ШВП лопалось подобным образом и по гарантии им поменяли. Сейчас гарантия искончалась.
Так бывает когда на глаз станки делаются без расчетов.
Дилетанту сложные вещи кажутся очень простыми, и только профессионал понимает насколько сложна самая простая вещь
Кто хочет - ищет возможности, кто не хочет - ищет оправдание.
Найди работу по душе и тебе не придется работать.
Аватара пользователя
ultrus
Мастер
Сообщения: 2039
Зарегистрирован: 09 апр 2013, 05:42
Репутация: 1317
Настоящее имя: Юрий
Откуда: Воронеж
Контактная информация:

Re: Какой комплект степперов покупать?

Сообщение ultrus »

Я конечно извиняюсь, я новичёк и имею фрезер всего около года.
Покупал готовым, за недёшево, российской сборки, рекламу производителю делать не буду, хотя - не стыдно. Станок исключительно качественный, крепкий и надёжный. Рабочее поле 690 x 790 х 120 мм. Основание - стальной швеллер, конструкция - дюраль 12мм.
Пилю всё и дерево и алюминий и т.д. Даже стальку лёгкую на нем удачно фрезеровал.
И вот к каким выводам я пришёл: идеальных универсальных машин не бывает. Соглашусь с мнением форумчан.

Про расчеты можете забыть, сделать их грамотно самостоятельно не специалисту - не реально, это большой труд и лишняя трата времени.
Я считаю, что каждый станок должен быть заточен под конкретную задачу. Всё можно прикинуть эмпирически.
Вы себе можете представить станок по алюминию с рабочим полем 1500x1000x300? Сколько сотен тысяч он может стоить? И дело тут не в серве или шаговиках, а в массе и точность конструкции и т.д... А от этого идёт и выбор движков. Какую массу они будут перемещать?
А ведь детальки алюминиевые, с большой уверенностью, на нём будут пилиться максимум 10 на 20 см. Остальное для дерева!!! Не жирно ли?

Нужно определиться с целью, что фрезеруем дерево или алюминий? Удачного компромисса не достичь.
Изначально поставлена не правильная задача. Проще и дешевле собрать два стола. Один для дерева нужного формата на рельсовых и цилиндрических направляющих 16 мм, без загонов и бюджетно. А для алюминия, столик меньшего формата на комбинации профильных и рельсовых направляющих. Ящик с контроллером можно использовать один, в зависимости от задач, перестёгивая разъёмы и меняя профиль программы. По деньгам получится намного дешевле чем универсальный стол по дереву и алюминию 1500x1000x300 мм. И движков NEMA-23 в обеих вариантах, вполне хватит.

Про надёжность и нагрузки. Не надо жадничать и с одного прохода брать по 3 мм с максимальной подачей. Тогда и винты ШВП и фрезы будут целы. Как говорится, с дури и вон чего можно сломать... Дело тут совсем не в расчетах конструкции и инженерных навыках.

По поводу конструкции. На хрена нержа? Это равносильно, кувалдой забивать гвоздики 10 мм. И другой момент. Вы когда нибудь пробовали обрабатывать нержавейку? Попробуйте хотя бы просверлить в нерже отверстие, про фрезеровку я вообще молчу... Можно попробовать - станок получится не золотой, а платиновый. А делаться на нём будут копеечные детали.

А вот со шпинделем не надо мелочится, Kress здесь не прокатит. Я думаю, для ваших задач вполне хватить шпинделя киловатта на полтора, с водяным охлаждением. Перестановка с одного стола на другой с настройкой Z займёт не больше 5 минут.

Сорри за грубость... Я химик, а не механик, может чего-то не догоняю? Просто стараюсь думать логически.
"Если хочешь сделать что-то хорошо, сделай это сам."
Фердинанд Порше
Ответить

Вернуться в «Станки»