cnc-club.ru

Приветствую.
Конфигурирую новый быстрый и точный станок 1530 для деревообработки.
Как выяснилось - имеющийся 1515 (без ATC, на шаговиках) является самым медленным звеном на моем производстве.
В настоящее время появилась возможность и бюджет кардинально решить вопрос, что и планирую сделать в течении ближайших 3-х месяцев.

Увеличить скорость планирую за счет большого ускорения (Acceleration) и перебежек на максимальных скоростях до 60м/мин (Traveling speed).
Запас по ускорению нужен для скоростной обработки листовых материалов, что бы не терять скорость на коротких дистанциях.
Расчет динамики разгона 1G от 0 до 2с показал, что на коротких дистанциях 5-20мм (особенно при 3D обработке) скорость ОЧЕНЬ низкая.
Но это если я нигде не ошибся - РАЗ и без учета различных аппаратных фишек, типа HSHP и тд, которые я просчитать не могу - ДВА.

Хотелось бы, что бы он бегал вот так [youtube]https://youtu.be/eZbcv9fS_zM?t=56[/youtube]

Выкладываю расчет механики по оси Y. Конструктивная критика и рекомендации приветствуются:

Вводные данные:
Вес портала 200кг. Разгон в пределах 1G (~10м/с). Требуемое усилие = 2000 Н. ( F = m * a)
Делим на 2 мотора, итого по 1000 Н на мотор.
Рейка M1,5.

Все расчеты производились здесь - "Калькулятор расчета привода на зубчатой рейке" http://www.servotechnica.spb.ru/calculation/rack.html

Первая связка:
- мотор Leadshine ELM-0850LH130 (850 Вт; 5.4 N*m; 1500 RPM) https://www.leadshine.com/product-detai ... 0E-HD.html
- редуктор SHIMPO VRSF-D 5:1 с прецизионным люфтом <3 угл. мин. http://www.drives.nidec-shimpo.com/en/vrsf-d-frame/
- шестерня M1.5 * Z30 = 45 * PI = 141.37 мм/об.
Результат: 42м/мин при 739 Вт; 4,64 Н*м; 1520 RPM - что соответствует номинальным параметрам мотора.

Вторая связка:
- мотор Leadshine ELM-1000LM130 (1000 Вт; 4 N*m; 2500 RPM) https://www.leadshine.com/product-detai ... 30E-H.html
- редуктор SHIMPO VRSF-D 5:1 с прецизионным люфтом <3 угл. мин. http://www.drives.nidec-shimpo.com/en/vrsf-d-frame/
- шестерня M1.5 * Z25 = 37.5 * PI = 117.8 мм/об.
Результат: 58м/мин при 996 Вт; 3,87 Н*м; 2366 RPM - что соответствует номинальным параметрам мотора.

Третья связка:
- мотор Leadshine ELM-1300LH130 (1300 Вт; 8,4 N*m; 1500 RPM) https://www.leadshine.com/product-detai ... 0F-HD.html
- редуктор SHIMPO VRSF-D 3:1 с прецизионным люфтом <3 угл. мин. http://www.drives.nidec-shimpo.com/en/vrsf-d-frame/
- шестерня M1.5 * Z32 = 48 * PI = 150.79 мм/об.
Результат: 75м/мин при 1288 Вт; 8,25 Н*м; 1492 RPM - что соответствует номинальным параметрам мотора.

Четвертая связка:
- мотор Leadshine ELM-1500LM130 (1500 Вт; 6 N*m; 2500 RPM) https://www.leadshine.com/product-detai ... 30F-H.html
- редуктор SHIMPO VRSF-D 5:1 с прецизионным люфтом <3 угл. мин. http://www.drives.nidec-shimpo.com/en/vrsf-d-frame/
- шестерня M1.5 * Z40 = 60 * PI = 188.49 мм/об.
Результат: 88м/мин при 1511 Вт; 6,19 Н*м; 2334 RPM - что слегка превышает номинальные параметры мотора, но небольшое уменьшение ускорения возвращает в номинальные режимы.

Несколько практических вопросов:
1) Какой вариант предпочтительнее для высокой скорости/точности и почему?
2) Стоит ли рассматривать низкую редукцию 3-5 к 1, с точки зрения точности позиционирования?
3) Стоит ли рассматривать шестерню с менее чем 30 зубами с точки зрения износа и нагрузки на зуб или это расходный материал?
4) На какие слабые места (в плане точности) порекомендуете обратить внимание?
5) и в целом волнует правильность/не правильность расчетов.

Заранее благодарен.

Общие характеристики станка:
МЕХАНИКА:
- рельсовые направляющие HIWIN (по всем осям)
- передача XY - косозубая рейка M1.5
- передача Z ШВП TBI 2505
ЭЛЕКТРОНИКА
- контроллер LNC 2500D (протокол управления и обратной связи EtherCat)
- драйвер Leadshine L-1000EC или 1500EC в зависимости от мотора.
- моторы XYZ с 23 битными абсолютными энкодерами
- шпиндель HQD GDL110-30-24Z/4.5 + инвертор DELTA VFD 5.5
- вакуум JQT 7,5 кВт + инвертор DELTA VFD 11 кВт.

все эти калькуляторы к сожалению не считают корректно, т.к. для станка важны ускорения, возможно даже более важны чем скорости. поэтому по скорости допустим будет работать, но при нормальном ускорении серва будет падать в ошибку при начале движения. а если убавить ускорения, станок будет как улитка ползать.

правильно считать можно вот этим калькулятором
https://www.mitsubishielectric.com/fa/p ... index.html

там учитываются моменты инерции и ускорения, как полагается.

сами приводы можно поставить и другой фирмы, характеристики примерно совпадают.

Profi_2405 писал(а): ↑ Увеличить скорость планирую за счет большого ускорения (Acceleration) и перебежек на максимальных скоростях до 60м/мин (Traveling speed).

Один литейный заводик купил станок для фрезеровки пенопласта. Стояли у них скорости 40м/мин и большое ускорение. Мы им рекомендовали занизить скорости и ускорения. Но им нужно было быстро.
Через пару месяцев вал на серве лопнул. Пару месяцев станок стоял. Отремонтировали. Потом оператор 9квт шпиндель в стол загнал, что оправку ломом выковыривали. В итоге решили уменьшить скорость и ускорения.

alex_sar писал(а): ↑24 окт 2022, 15:50 там учитываются моменты инерции и ускорения, как полагается.
сами приводы можно поставить и другой фирмы, характеристики примерно совпадают.

Алексей, спасибо Вам!
Уже есть интересные результаты.
Пара 750-1000 Вт моторов разгоняют 200кг портал усилием 0.34G до 60м/мин за 0,3сек, это 15см.
По мне так это даже перебор... Придется упростить конфигурацию или огораживать станок.

aftaev писал(а): ↑24 окт 2022, 17:47 Один литейный заводик купил станок для фрезеровки пенопласта. Стояли у них скорости 40м/мин и большое ускорение. Мы им рекомендовали занизить скорости и ускорения. Но им нужно было быстро.
Через пару месяцев вал на серве лопнул. Пару месяцев станок стоял. Отремонтировали. Потом оператор 9квт шпиндель в стол загнал, что оправку ломом выковыривали. В итоге решили уменьшить скорость и ускорения.

Бывает ошибки случаются )
Сейчас на маленьком станке стоят шаговики 86FL118 (рейка+ремень), ездят 10м/мин.
На резку этой скорости более чем достаточно, но на холостые переходы мало.
Потому решил не менее 40м/мин на холостых, иначе смысл теряется...

Profi_2405 писал(а): ↑ Сейчас на маленьком станке стоят шаговики 86FL118 (рейка+ремень), ездят 10м/мин.
На резку этой скорости более чем достаточно, но на холостые переходы мало.
Потому решил не менее 40м/мин на холостых, иначе смысл теряется...

Большие скорости и ускорения скажутся на механике. В пром.стойках использует jerk и ускорение не трапецией как в хобячных ЧПУ, а S разгон/торможение. Некоторые на форуме говорят что это все фигня. Но на живом станке это заметно или станок ездит плавно или с ударами.

aftaev писал(а): ↑24 окт 2022, 19:01 В пром.стойках использует jerk и ускорение не трапецией как в хобячных ЧПУ, а S разгон/торможение. Некоторые на форуме говорят что это все фигня. Но на живом станке это заметно или станок ездит плавно или с ударами.
01.png

Солидарен. Функция нужная.
На моем 1515 станке есть S и J кривые. Пользуюсь ими c первого для его покупки. Пульт RichAuto A11.
Скорость, конечно, замедляется, но плавность и комфорт на высоте.
С шаговиками вообще лучше медленнее, чем быстрее))

Новый станок планируется на серваках. Можно будет разгонять по полной, не боясь пропуска шагов.
Стойка LNC MW-2500D тоже поддерживает функционал HSHP, судя по мануалу (стр. 32) https://disk.yandex.ru/i/GHWik1xE3LRecA

Profi_2405 писал(а): ↑ На моем 1515 станке есть S и J кривые. Пользуюсь ими c первого для его покупки. Пульт RichAuto A11.

Есть сомнения что есть.

aftaev писал(а): ↑24 окт 2022, 19:37 Есть сомнения что есть.

У меня нет.
См. инструкцию, стр 29 https://cnczavod.ru/uploads/docs/kontro ... al-rus.pdf

Превью..

Profi_2405 писал(а): ↑ См. инструкцию, стр 29

Зачем мне смотреть инструкцию, если мы меняли, ремонтировали эти пульты.

Profi_2405 писал(а): ↑ На моем 1515 станке есть S и J кривые.

На картинке сказано Ln ACC и Cv Acc.
J кривые впервые слышу такое.

aftaev писал(а): ↑24 окт 2022, 20:05 На картинке сказано Ln ACC и Cv Acc.

aftaev писал(а): ↑24 окт 2022, 20:05 J кривые впервые слышу такое.

Жаль, я как раз у вас хотел за неё поинтересоваться...
При изменении значения каких либо видимых изменений не происходит.

Помимо теоретических расчетов имеет смысл задуматься о техобслуживании механики.
1. косозубая рейка - помимо "углового" люфта будет вдоль оси тянуть туда-сюда = люфт. Чистить такую рейку от опилок и пр. намного сложнее
2. Хивин и без того по конструкции (например, место прокладки канала для обратного хода шариков, а также конструкция крышек-сальников на торцах) и без того "слабое место" и решение (против того же skf), на таких скоростях потребует однозначно жидкой смазки с избыточным давлением для выдавливания смазки с опилками (штатные уплотнения деревянную пыль фильтруют плохо)
3. пары моторы-редукторы следует проектировать так, чтобы пресловутые 60м\мин моторы давали на своих максимальных оборотах - в этой части к расчетам не придерешься. Но дались Вам эти покупные и сомнительно надежные - проще взять нужные зубчатые пары и собрать свои личные, встроенные, они даже в деревянных корпусах отлично работают, годами.
3.1. ИМХО, коэффициент редукции следует применять максимально возможный, ибо помимо пресловутых "3 минуты" будет люфт "мотор-редуктор", влияние которого обратно пропорционально коэф. редукции. И будет еще люфт "ведомая шестерня - рейка".
4. классическая компоновка портала весом 200кг на таких ускорениях и достаточно пружинящих хивиновских каретках будет уверенно покачиваться.

Не вижу на видяшке скоростей уровня 60м/мин, это 1м/с, равно как и ускорений уровня 1g.

Для примера - мой портал, конечно, не 200кг, а под 55-70, ускорения до 1/3g и скорости до 20м\мин я реализую на двух сервах ihsv57 по 160вт, больше просто не пробовал - страшновато даже на линейном размере более 3 метров. Остановился на 1/7g.

S-кривая для меня, увы, лишь в мечтах - LinuxCNC ее не дает (если я отстал или прошляпил - пожалуйста поправьте).

a321 писал(а): ↑27 окт 2022, 15:50 S-кривая для меня, увы, лишь в мечтах - LinuxCNC ее не дает (если я отстал или прошляпил - пожалуйста поправьте).

Этот пульт с контроллером на Али 17к стоит. Очень даже сбыточная "мечта".
Если станок без автосмены инструмента - больше и не нужно.

Можно в теме вопрос задать дабы новое не плодить.

Хочу тоже новый фрезер. Только под 2д. Пвх и мдф.
Портал 70-80кг
Скорость холостого перемещения хочу порядка 1м/с

Х: 1 Серва на вал. Вал крутит Х1 и Х2. Соответсвенно везде ремень. Редуктор тоже ремень 1:3. Стоил ли вообще на ремнях оси Х делать?
И какую серый под это достаточно ?

Y: тоже ремень.
Z : швп. Высоту минимальную. Чтоб не парусило ))

androns писал(а): ↑09 ноя 2022, 17:37 Хочу тоже новый фрезер. Только под 2д. Пвх и мдф.
Портал 70-80кг
Скорость холостого перемещения хочу порядка 1м/с
Х: 1 Серва на вал. Вал крутит Х1 и Х2. Соответсвенно везде ремень. Редуктор тоже ремень 1:3. Стоил ли вообще на ремнях оси Х делать?
И какую серый под это достаточно ?
Y: тоже ремень.
Z : швп. Высоту минимальную. Чтоб не парусило ))

Уважаемый Alex-SAR порекомендовал воспользоваться утилитой MOTORIZER https://www.mitsubishielectric.com/fa/p ... index.html за что ему огромнейшее человеческое!!! Я за один вечер все посчитал и заказал, чего и вам рекомендую!

Станок уже приехал, разбираюсь...
Стойка LNC-2500 D-3 после пульта RichAuto A11 - кажется архисложная, но функционал, конечно, не исчерпаемый!...

В итоге взял серваки 1300 Вт с абсолютными энкодерами LEADSHINE ACM13013H2F (8,4-22 N*m / 1500-3000rpm)
На XY планетарный редуктор NIDEC SHIMPO VRSF 8 к 1, шестерня Z30 на косозубой рейке M1.5
Драйвера LEADSHINE L7-1500EC и все это висит на LNC 2500 D-3 по EtherCAT!
До 60 метров разгоняется, больше не ставил за ненадобностью! Ускорение 400 мс.

EtherCAT - это конечно космос! Полноценная обратная связь! Все настройки и ошибки прям из окна LNC ) Даже не надо в ящик лазить!
Нулиться тоже не надо! Энкодеры всегда знают свое положение, даже в выключенном состоянии (есть батарейка или акум).

Profi_2405 писал(а): ↑ Драйвера LEADSHINE L7-1500EC и все это висит на LNC 2500 D-3 по EtherCAT!

А что все это удовольствие стоит и если не секрет откуда куплено?
Можно кокой-нибудь обзорчик этого всего "чуда" запилить?