Постройка ЧПУ станка 600х400

[Maverick]

Привет товарищам ЧПУ-строителям!
Вот решился-таки на сбор ЧПУ станочка. Изначально думал собрать 3D принтер, но как оказалось что возможности 3D принтера очень ограничены, тогда как ЧПУ фрезерный станок может гораздо больше. Так и решился на ЧПУ.
Есть вопросы по комплектации станка и по выбору тех или иных комплектующих.
Для начала: Бюджет планирую 50-60т.р. Из них 40-45 на механику и электронику, остальное на скелет станка.
Станок будет позиционироваться и как хобийный для себя, так и не много для коммерции. Планируется на нем: изготовление печатных плат, фрезеровка оргстекла, пластиков, дерева и немного мягких металлов (типа тонких алюминия, меди и латуни). Примерное время работы 4-6 часов 2-3 раза в неделю.
Рабочие параметры стола: не меньше 600×400×150 (смотрю на конструкцию CNC 6040 с ebay.ru)


По комплектации:
1 Цилиндрические направляющие на основаниях в комплекте с ШВП
http://www.ebay.com/itm/3-ballscrews-3- ... 3a720cc515
2 Шпиндель 2,2 кВт в комплекте с частотником
Тут три варианта:
а) http://www.ebay.com/itm/281099213599?ss ... 1438.l2649
б) http://www.ebay.com/itm/130851649835?ss ... 1438.l2649
в) http://www.ebay.com/itm/250532291701?ss ... 1438.l2649
3 ШД (Комплект ШД 4 шт (пока станок трехосевой, а четвертая в будущем) + Драйвера 4шт + плата коммутации + БП)
http://www.ebay.com/itm/a-US-ship-Free- ... 7030435%26
Типа такого комплекта
4 Ну и прочее:
а) Концевики для обозначения границ
http://www.ebay.com/itm/121040715803?ss ... 1439.l2649
б) Концевики для home
http://www.ebay.com/itm/SN04-N-4mm-Appr ... 4ac07d4d62
в) Остальное по мере надобности докуплю
Скелет планирую собирать из алюминиевых пластин 1-1,5 см толщиной. В дальнейшем планируется расширение рабочего стола до 1000×800×200.
Работа планируется в Mach3 на плате Gigabyte GA-E350N
Пока все. Собственно теперь вопрос по моей комплектации. Все ли правильно выбрано? Может что-то заменить на более качественное или мощное (направляющие, ШД или шпиндель)?

[Тима]

3 ШД (Комплект ШД 4 шт (пока станок трехосевой, а четвертая в будущем) + Драйвера 4шт + плата коммутации + БП)
http://www.ebay.com/itm/a-US-ship-Free- ... 7030435%26
Типа такого комплекта

Про лонг и ванта почитай здесь: Шаговые двигатели, драйверы, блоки питания из Китая. #1

[Maverick]

Про ванта читал, про лонг ни чего не видел в теме. Ну ладно я примерно так и предполагал что надо по отдельности такой комплект брать.

[aftaev]

Про ванта читал, про лонг ни чего не видел в теме.

те же яйца только в профиль.

[sr480]

Ну я брал ванту. Работает вроде. Брал еще в PureLogice - разницы между моторами не увидел.
Еще у меня был шаговик Vexta - вот там разница заметна

[Maverick]

Да вот и хочется взять по качественней что бы потом на следующий станок хватило.

[michael-yurov]

Интерфейсная плата проблемная очень.
Шпиндели не слишком ли мощные?
Моторы тоже - большие, мощные, но низкокачественные.
Чтобы обуздать такую мощность шпинделя и моторов придется сделать очень жесткую конструкцию станка.
И цилиндрические рельсы с блоками линейных подшипников без регулировки преднатяга на этом фоне выглядят очень тоскливо.
Для рабочего поля более 500 мм шириной стоит ставить привод с двух сторон портала, чтобы его не перекашивало.
Муфты еще нужны нормальные будут. Эти - дрянь.
Очень советую забыть про Mach3, как про самую проблемную систему управления, и приобрести китайский клон NCStudio за 1500 руб.
Да, кстати, с предложенной материнской платой NCStudio работать не будет.
У моторов очень высокая индуктивность (грубо говоря - из за их размера), они будут очень медленно работать при напряжении питания в 36 В
Мощности блока питания не достаточно, чтобы полноценно питать такие моторы.

А в целом - набор довольно удачный, из него можно собрать неплохой станок.
Мало кому удается с первого раза подобрать неплохие комплектующие за минимальную цену.

[vovafed]

Да, кстати, с предложенной материнской платой NCStudio работать не будет

а почему не будет хочу похожую плату с Mesa 5i25 использовать может тоже не стоит

[michael-yurov]

Да, кстати, с предложенной материнской платой NCStudio работать не будет

а почему не будет хочу похожую плату с Mesa 5i25 использовать может тоже не стоит

Да все намного проще, я был неточен, даже почти ошибся.
Предположил, что речь идет о GA-E350N-USB3, а у этой платы нет PCI слота.

[AKlion]

У меня на точно такой же размер всё подобранно и есть готовые чертежи

[Maverick]

michael-yurov Спасибо за комментарий по поводу комплектации. Я старался. А если серьезно. То выяснилось несколько моментов:
1 Шпиндель берется прозапас (по мощности и типоразмеру патрона)
2 Шаговики соответственно тоже
3 Про контроллер вообще отдельная тема, его скорее всего буду брать в самом конце постройки в месте с ПК (там своих вопросов хватает), получается что пока надо брать шаговики вместе с драйверами (думаю и то и то будет от ледшайн)
4 По рельсам тоже уже осознал ошибку. Как понял у рельс с боку должны быть отверстия с резьбой (мало того что они крепятся снизу, так они еще и будут натягиваться по длине), с каретками тоже проглядел. Видел с широким фланцем и с винтом сбоку для преднатяга (вроде TBR).
5 Поле то у меня 600х400. Так что думаю должно быть нормально все. Потом в дальнейшем при расширении рабочего поля стоит задуматься о двух ШД.
6 Про муфты мне друг сказал что они лопаются. Я так понял нужны с резинкой внутри типа этих http://www.ebay.com/itm/BF-8mm-X-15mm-C ... 1e6ebffaae
7 ПО блоку питания мне посоветовали делать на бублике. Говорят хорошо для этих целей подходит бублик от ЛАТРа АОСН-2-220. Мощность порядка 450-500Вт. Достаточно намотать вторичку и готово. Как раз один на работе валяется.

AKlion надо к тебе в гости заскочить. Посмотреть.

[Fisher]

На поле 600х400 длину направляющих и швп считай на 200 мм блхольше минимум. Миша прав.

[Maverick]

И как 2 ШД синхронизировать? И почему 200 мм, по моему надо добавлять ширину портала, а она может быт и 300 мм.

[Fisher]

Ну я и говорю - минимум
Синхронизировать программно

[michael-yurov]

1 Шпиндель берется прозапас (по мощности и типоразмеру патрона)
2 Шаговики соответственно тоже

Т.е. планируется в будущем другой станок?

получается что пока надо брать шаговики вместе с драйверами (думаю и то и то будет от ледшайн)

У них, вроде бы и шаговики приличные и драйверы хорошие и цены не высокие.

Как понял у рельс с боку должны быть отверстия с резьбой (мало того что они крепятся снизу, так они еще и будут натягиваться по длине)

НУ я не про такой преднатяг говорил. Не думаю, что есть смысл натягивать рельсы.

Видел с широким фланцем и с винтом сбоку для преднатяга (вроде TBR).

Да, лучше, конечно такие.

5 Поле то у меня 600х400. Так что думаю должно быть нормально все.

Зависит от того, что ты в итоге соберешь.

6 Про муфты мне друг сказал что они лопаются.

Это я считаю плюсом, т.к. после того, как лопнут уже не станешь покупать такие же )))
Они проскальзывают, вибрируют, резонируют, загоняют шаговые моторы в резонанс.

7 ПО блоку питания мне посоветовали делать на бублике.

На бублике - хорошо, но дорого.

И как 2 ШД синхронизировать?

Без особых проблем, но нужно отдельные драйверы на каждый мотор. Хотя, про NCStudio... даже не знаю, как.

И почему 200 мм, по моему надо добавлять ширину портала, а она может быт и 300 мм.

Нужно добавлять расстояние между внешними плоскостями линейных подшипниковых блоков, стоящих на портале.

[Maverick]

1 Нет станок то тот же только поле больше. (А почему избыточная мощность, по моему запас не плохой, вдруг задумаюсь над изготовлением деталей из алюминия и жестких композитов)
2 По рельсам. Какой тогда преднатяг и как он создается? И как эти рельсы выглядят?
3 По муфтам. Насчет проскальзывания не знаю, но пишут что они устойчивы к скручиванию. А лопаются от резкой смены направления приложенной силы.
4 Про 2 ШД. Тут я понял что в любом случае нужно по драйверу на мотор. Вопрос как их дальше подключать? Параллелить драйвера на контроллер или каждый на свой канал и уже как то программно их объединять? Если по последнему варианту, то придется брать 5-осевой контроллер, т.к. в будущем будет 4 ось в виде токарной приставки.
5 Про БП. Бублик то есть как я писал выше. По нему кстати есть вопрос. Каковы наводки на БП от драйверов? Дело в том что есть идея намотать 3ю обмотку на бублик под 12В для питания (А,В-метров, насоса водянки и прочего). Вот и думаю не будет ли помех на питание 12В. Кстати там и бублик на 500Вт. Все оси таскать будет без проблем.

Наконец добрался до компа. Буду делать модель станка. Так что в скором времени уже будет наглядно видно что я хочу

[michael-yurov]

(А почему избыточная мощность, по моему запас не плохой, вдруг задумаюсь над изготовлением деталей из алюминия и жестких композитов)

Ну, почему... 425 унций на дюйм это 30,6 кг*см,
соответственно, при вращении с таким моментом ШВП с шагом 5 мм получим усилие для движения 3769 Н или 384,5 кг. Выдержит конструкция станка такие усилия? Насколько она изогнется под натиском таких моторов?
Логичный ответ в том, что на фрезу такие усилия все равно не будут действовать. Правильно, не будут. Вот я и говорю, что запас мощности моторов излишний.
А вот с ростом скорости крутящий момент будет быстро падать, и у таких больших моторов он будет падать быстрее, чем у маленьких и менее мощных.
Получается, что это мощные, но медленные моторы, а я считаю, что нет особого смысла переплачивать за избыточную мощность. Лучше купить моторы поменьше, побыстрее и более качественные (тот же leadshine).

2 По рельсам. Какой тогда преднатяг и как он создается? И как эти рельсы выглядят?

Хороший вариант использовать каретки с регулировкой преднятяга, как ты и писал - TBR.
Но если стоит цель фрезеровать алюминий, то, может быть стоит подумать о профильных рельсах. Они сильно дороже, но при этом выдерживают значительно более высокие нагрузки.
Опять же... сам станок должен быть соответствующий по прочности/жесткости (если можно так выразиться).

3 По муфтам. Насчет проскальзывания не знаю, но пишут что они устойчивы к скручиванию. А лопаются от резкой смены направления приложенной силы.

Проскальзывают они по той причине, что фиксация происходит не обхватыванием вала, а всего лишь вкрученным винтом, упирающимся кончиком в вал. К скручиванию они, конечно устойчивы, так же, как жевательная резинка устойчива к растяжению и деформациям (вспомнился анекдот про презервативы, которые, рвутся, гнутся, и мнутся). Муфта как раз и должна передавать постоянно изменяющийся крутящий момент, причем довольно серьезный (при диаметре вала 10 мм эти моторы создадут сдвигающее усилие в месте контакта муфты в 600 Ньютонов!). И винтом M3 вкрученным в алюминий и упертым в гладкий стальной вал такое усилие не удержать. Но, даже если не считать того, что эти муфты сильно изгибаются в ответственные моменты изменения высоких ускорений станка, остается еще одна серьезная проблема этих муфт, то что они пружинят и резонируют, и моторы могут срываться в пропуск шагов на резонансных частотах.

4 Про 2 ШД. Тут я понял что в любом случае нужно по драйверу на мотор. Вопрос как их дальше подключать? Параллелить драйвера на контроллер или каждый на свой канал и уже как то программно их объединять? Если по последнему варианту, то придется брать 5-осевой контроллер, т.к. в будущем будет 4 ось в виде токарной приставки.

Зависит от того, о какой управляющей программе и о каком контроллере идет речь. Если использовать Mach3, то все это без особых проблем настраивается.

Каковы наводки на БП от драйверов?

Сложно сказать. Вообще драйверы сами по себе не создают смертельных помех в цепи питания,
Но если управляющая электроника подключена неправильно, то могут быть проблемы. Хотя, скорее помехи попадут из сети (холодильник пылесос и т.п.), чем от драйверов.

[Maverick]

michael-yurov спасибо многое объяснил.

Ну, почему... 425 унций на дюйм это 30,6 кг*см,
соответственно, при вращении с таким моментом ШВП с шагом 5 мм получим усилие для движения 3769 Н или 384,5 кг. Выдержит конструкция станка такие усилия? Насколько она изогнется под натиском таких моторов?
Логичный ответ в том, что на фрезу такие усилия все равно не будут действовать. Правильно, не будут. Вот я и говорю, что запас мощности моторов излишний.
А вот с ростом скорости крутящий момент будет быстро падать, и у таких больших моторов он будет падать быстрее, чем у маленьких и менее мощных.
Получается, что это мощные, но медленные моторы, а я считаю, что нет особого смысла переплачивать за избыточную мощность. Лучше купить моторы поменьше, побыстрее и более качественные (тот же leadshine).

Я про шпиндель выше говорил. А по моторам получается что они действительно мощные. Если использовать их потом на столе 1,5х2м столе? А пока станок будет из алюминиевой плиты 16-20мм и станочного профиля 40х80. michael-yurov если ты действительно говоришь что нужно взять поменьше моторчики. то так и сделаю, просто боюсь что потом я их не продам и они так и будут валятся в углу.

Хороший вариант использовать каретки с регулировкой преднятяга, как ты и писал - TBR.
Но если стоит цель фрезеровать алюминий, то, может быть стоит подумать о профильных рельсах. Они сильно дороже, но при этом выдерживают значительно более высокие нагрузки.
Опять же... сам станок должен быть соответствующий по прочности/жесткости (если можно так выразиться).

Я задумывался о профрельсах типа hiwin, но они 1 - дороже, 2 - потом их уже ни куда не денешь. Решил что лучше уж потом при расширении стола перейти на hiwin.

Зависит от того, о какой управляющей программе и о каком контроллере идет речь. Если использовать Mach3, то все это без особых проблем настраивается.

Так я и не понял про Mach3. Не ну понятно что она работает в не реальном времени. А с линуксом я дел не имел . Видимо придется обучаться. Ибо не люблю я эти танцы с бубнами. А винда еще та зараза. Кстати а под Mac что нибудь есть? Она ведь в реальном времени работает. Вот только с подключение контроллера могут быть проблемы.

Сложно сказать. Вообще драйверы сами по себе не создают смертельных помех в цепи питания,
Но если управляющая электроника подключена неправильно, то могут быть проблемы. Хотя, скорее помехи попадут из сети (холодильник пылесос и т.п.), чем от драйверов.

Если нет ощутимых проблем, то поставлю простой фильтр по 12в. Станок будет стоять в гараже, а там у на любят сваркой по баловаться. Буду ставить стабилизатор. Т.к. такое безобразие после сварочника даже компу очень вредит. Да и вообще там помех полно (дрель, болгарка, люминисцентные лампы).

[michael-yurov]

Я про шпиндель выше говорил.

Про шпиндель боюсь судить, т.к. сам я только с пластиками работаю и мне вообще 100-200 Вт хватило бы, вместо моего полуторокиловатного шпинделя.

А по моторам получается что они действительно мощные. Если использовать их потом на столе 1,5х2м столе?

А какая разница, на каком столе использовать? На большом столе скорость будет нужна, а не крутящий момент. Если ставить мощные и медленные моторы, то я бы очень советовал бы использовать ШВП с шагом 10 мм, или хотя бы, питание и драйверы с более высоким напряжением.
В принципе, такие моторы и ШВП с шагом 10 мм дадут хороший результат. Только нельзя ставить понижающие редукторы.

просто боюсь что потом я их не продам и они так и будут валятся в углу.

Ну, если попытаешься продать по цене, как стоят новые в России, то, конечно, шансов на успех будет мало. А если цену написать привлекательную, то купят в тот же день.

Решил что лучше уж потом при расширении стола перейти на hiwin.

Тоже хорошая мысль. У Fisher-а недорогие рельсы и каретки. http://www.cncru.ru/ (но в данный момент магазин закрыт).
В принципе, у того же продавца (linearmotionbearings) можно попросить и каретки с регулировкой и муфты с эластичной вставкой (она только называется "эластичная", в реальности очень даже жесткая), у него все есть и не дорого, он посчитает и назовет цену комплекта.

Так я и не понял про Mach3. Не ну понятно что она работает в не реальном времени. А с линуксом я дел не имел

Дело даже не в реальном времени, а в том, что Mach3 в принципе неграмотная и очень проблемная программа...

Станок будет стоять в гараже, а там у на любят сваркой по баловаться.

О!, это жопа! Нужно будет грамотно организовать подключение драйверов, датчиков и прочего к компьютеру. Если подключаться к LPT, то обязательно нужно будет сделать правильную полную гальваническую развязку между компьютером и электроникой станка, чтобы они вообще никак не были связаны по постоянному напряжению. Фильтры в цепи питания тоже очень пригодятся.

[aftaev]

Так я и не понял про Mach3. Не ну понятно что она работает в не реальном времени. А с линуксом я дел не имел

если у тебя не будет стоять сервы у которых сигнал с энкодеров заведен в комп то реалтайм тебе не нужен.

Если нет ощутимых проблем, то поставлю простой фильтр по 12в. Станок будет стоять в гараже, а там у на любят сваркой по баловаться. Буду ставить стабилизатор. Т.к. такое безобразие после сварочника даже компу очень вредит. Да и вообще там помех полно (дрель, болгарка, люминисцентные лампы).

Стоит Мач в гараже управляет фрезерным 6Т80Ш. Сервы работают по степ/дир. Помехи от частотника который крутит шпиндель видны не вооруженным глазом - бегают черточки по экрану от помех частотника.
Сервоусилители серв те же частотники которые дают кучу помех.
Все это дело работает от розетки( от 1фазы). Режим болгаркой, свариваем TIG/MIG сваркой в то время когда Мач управляет фрезерным = пофиг.
Комп работает без каких либо фильтров/УПС и прочей фигни.
Единственная проблема была с зависанием компа зимой, когда тупо от мороза замерзала смазка в подшипах винчестера, и он останавливался и винда вешалась (EMC Линуху замерзший винчестер тоже не понравится). В такие морозы и шпиндель фрезерного с трудом запускался из-за густого масла.

Дело даже не в реальном времени, а в том, что Mach3 в принципе неграмотная и очень проблемная программа...

У меня работает на плазме/фрезере/ лазере и как то без особых проблем