Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Alle in grote lijnen opgebouwde aluminium, stalen en houten cnc-machine`s

Moderators: audiomanics, Moderators

Plaats reactie
niek_saxofoon
Berichten: 99
Lid geworden op: 09 mar 2010 20:07
Locatie: Den Haag/Utrecht
Contacteer:

Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door niek_saxofoon »

Na twee jaar frezen met freesmachine nummer 1 wordt het tijd voor nummer 2. Ik wil meer aluminium frezen met een beetje Datron-achtige snelheden. De eerste machine bleek te slap en had teveel trilling. Zie hier het nieuwe ontwerp:
11457

Hij lijkt behoorlijk op het ontwerp van Arie. Maarja, die had daar dan ook gewoon octrooi op aan moeten vragen ;-).
Verder veel afgekeken van de opensource machine en de Blackmill. Beter goed gejat, dan slecht ontworpen :mrgreen:
De zwarte onderdelen in de tekening zijn staal, grijs is aluminium.
Een aantal specificaties:

4 of 8Nm closed loop steppers
Hiwin geleiding, X en Y 20mm, Z 15mm
Chinese kogelomloop X en Y 25mm, Z 16mm
2,2 of 3kw Chinese spindle
T-moer plaat 500x1000mm
Bereik 1050x520x200mm
Bijna volledig opgebouwd uit 8080N profielen.

Het idee zou zijn om te T-moer plaat te gebruiken als vlakheidsreferentie aangezien deze een vrij nauwkeurig gemaakt worden. Deze zou je dan met de machine uit kunnen lijnen met latoenkoper.
De aluminium onderdelen kan ik frezen op machine nummer 1 uit vlakgefreesde aluminium tooling plate.
Als de Chinese onderdelen uiteindelijk niet bevallen kan dat altijd nog vervangen worden door "Duitse kwaliteit", maar we beginnen met een iets lager budget.

Anders dan met de eerste machine wil ik deze keer eerst de besturingskast maken, in plaats van de mechanische constructie. Waar ik bij de eerste freesmachine niet echt veel begreep over de elektronica, wil ik dat deze keer anders doen en wat beter weten wat ik aan het doen ben. Vandaar dat ik een paar vragen heb waar jullie mij hopelijk mee willen helpen.

Als eerste. Hoe bepaal ik het maximale voltage van de voeding voor de stapper drivers. Ik kan hier nergens een concreet antwoord op vinden. Ik lees veel, hoe hoger het voltage hoe meer kracht de stappers hebben maar ook hoe warmer ze worden. Ligt het maximale voltage nu aan de drivers, of aan de motoren? Voor de drivers staat een maximaal voltage gegeven, kun je hier op gaan zitten?

Als tweede, eigenlijk ook een beetje een mechanische vraag, eentje die al meerdere malen gesteld is, maar ik stel hem nog maar een keer: 4 of 8Nm stappen motoren? Wat betreft prijs verschilt dit niet heel veel. Ik zag dat sommige mensen uiteindelijk voor 4Nm kiezen omdat je dan een hogere versnelling kan realiseren omdat de motor dan minder eigen massa hoeft te versnellen en dat de spoelen sneller op spanning zijn. Zijn deze mensen blij met deze keuze? Betekend dit dan dat als je een snellere machine wilt je na 4Nm stappers over moet op servo's?

Volgende week maar eens een tweedehands schakelkast halen en dan kunnen we los!

Groeten,
Niek
tomkamion
Berichten: 26
Lid geworden op: 10 feb 2010 16:29
Locatie: Hamme (Belgie - OVL)
Contacteer:

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door tomkamion »

Leuk project!

Vraag 1: Hoe hoger de voedingsspanning, hoe sneller de motor in beweging kan gebracht worden. De motor veroorzaakt bij draaien een tegen-EMK. Dit zorgt ervoor dat er minder energie (kracht) kan toegevoerd worden naar de motor. Eens de tegen-EMK gelijk is aan de voedingsspanning, wordt er geen energie meer toegevoegd. De motor kan dan niet meer versnellen of meer kracht leveren. Hoe hoger de voedingsspanning, hoe verder we dit punt kunnen uitstellen.

Vraag 2: Ik denk dat bij hobby machines de hogere versnelling primeert op hogere kracht. Eens goed afgesteld en met deftige drivers (leadshine of iets dergelijks), heb ik ook met mijn 2.5Nm steppers geen stappenverlies of stall meer kunnen vaststellen.

Succes!
niek_saxofoon
Berichten: 99
Lid geworden op: 09 mar 2010 20:07
Locatie: Den Haag/Utrecht
Contacteer:

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door niek_saxofoon »

Dag allemaal,
tijd geleden alweer. Iets met tijd en geld. Maar ben weer wat verder met het project. Besturingskast is bijna af. Heb uiteindelijk toch gekozen voor 8Nm (closed loop) stappers. In combinatie met 10mm pitch KO moet dat denk ik wel goedkomen. Het plan is nu om er een Teknomotor pressurized spindle in te zetten van 5,6kW. Echter wordt de VFD maar 3kW (met uitschieten naar 4kW). Het idee van zo'n zware motor is dat deze ook bij lage toeren nog koppel over heeft om wat staal te snipperen.
12436

Binnenkort alu constructie profielen, plaatwerk en aluminium tooling plate bestellen om de hele basis neer te zetten en te frezen.

Ik ben eens na gaan denken over het leidingwerk in de machine. Nu heb ik hier geen ervaring mee, maar heb met wat ik hier op het forum kan vinden en wat zoekwerk het volgende bedacht voor het lucht systeem en vetsmerings systeem. Het plan is om te werken met PA buis in combinatie met insteek en opsteek koppelingen. Kan iemand hier feedback op geven?

Voor het vet smeer systeem zat ik te denken om lage viscositeit vet te gebruiken om de reden dat je voor vet heel veel druk moet zetten en olie de neiging heeft om sneller uit de lagers te komen en olie ook door de zwaartekracht altijd naar beneden zakt in je lagers. Het idee is om één kraantje per keer aan het verdeelblok open te draaien voor het smeren van één lager onderdeel/groep. Ik had begrepen dat zonder kraantjes, de olie ergens anders er uit spuit en bij een ander onderdeel niet komt. Is dit een goed systeem?
12435

In de machine zitten drie elementen die van lucht voorzien moeten worden. Mist koeling wordt een Fogbuster. De eerste klep na de compressor gaat open zodra de machine in wordt geschakeld. Dit heb ik bedacht:
12434

Binnenkort meer. Tips worden gewaardeerd! Groeten
assink
Berichten: 2485
Lid geworden op: 03 mar 2009 09:06
Locatie: Twente
Contacteer:

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door assink »

Dat smeersysteem? Kan veel eenvoudiger, zie bij janplastiek, gewoon een plaatje met vetnippels. Voor elk smeerpunt 1, dit bijvoorbeeld aan elk uiteinde van het portaal.
zie hier:
http://www.cnczone.nl/viewtopic.php?f=3 ... unt#p89167
Gebruikersavatar
janplastiek
Donateur
Berichten: 1985
Lid geworden op: 23 sep 2010 23:28
Locatie: Rijkevorsel België
Contacteer:

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door janplastiek »

assink schreef:Dat smeersysteem? Kan veel eenvoudiger, zie bij janplastiek, gewoon een plaatje met vetnippels. Voor elk smeerpunt 1, dit bijvoorbeeld aan elk uiteinde van het portaal.
zie hier:
http://www.cnczone.nl/viewtopic.php?f=3 ... unt#p89167
http://www.cnczone.nl/viewtopic.php?f=3 ... ng#p138209
hier staan nog wat extra fotos
en anders kom je maar eens kijken ;-)
Breek de dag, frees een lijntje.
Gebruikersavatar
Sven
Berichten: 6016
Lid geworden op: 24 sep 2008 09:13
Locatie: Arnhem
Contacteer:

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door Sven »

Als je snel wilt accelereren dan zou ik geen 25 mm maar 16 mm nemen.

En zoek nog even op "rekenen aan stappenmotoren", daar staat het hele proces aardig uitgeschreven.
350 kilo 1250x1250 aluminium portaalfrees:
http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=13039
Beginnen met CNC? Ontwerpen, bouwen, of toch kopen?
http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=15481
niek_saxofoon
Berichten: 99
Lid geworden op: 09 mar 2010 20:07
Locatie: Den Haag/Utrecht
Contacteer:

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door niek_saxofoon »

Sven schreef:Als je snel wilt accelereren dan zou ik geen 25 mm maar 16 mm nemen.

En zoek nog even op "rekenen aan stappenmotoren", daar staat het hele proces aardig uitgeschreven.

Thanks voor de tip! Mwa, de lengte van mijn Y kogelomlopen is bijna 1,3 meter. Lijkt me dat dat behoorlijk gaat zwabberen met 16mm... Niet dan? X is maar 750mm, daar zou 16mm misschien kunnen maar die is sowieso al sneller met accelereren dan Y, omdat die veel minder gewicht te verplaatsen heeft.

Ik heb uiteindelijk gekozen voor 8Nm motoren. De theorie: mijn huidige machine heeft 4Nm met 5mm spoed ko. Die vind ik niet snel genoeg (krijg hem niet boven de 5000mm/min) (doe veel met schuim, dan wil je gewoon rammen) en wat betreft versnellen laat die alles behoorlijk schudden. Nu dus 10mm spoed, snelheid dus keer twee. Mijn idee was dat met een twee keer zo sterke motor hou je dan ongeveer dezelfde versnelling, maar dat schijnt dus niet helemaal waar te zijn. Maargoed. We gaan het zien.
janplastiek schreef: en anders kom je maar eens kijken ;-)
Ik wil wel een keer komen kijken! Stuur wel een pm als ik een keer die kant op ga.
niek_saxofoon
Berichten: 99
Lid geworden op: 09 mar 2010 20:07
Locatie: Den Haag/Utrecht
Contacteer:

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door niek_saxofoon »

Update voor het ontwerp

Ik heb behoorlijk wat plaatwerk aangehangen, enerzijds voor de afwerking, anderzijds voor de toegevoegde stijfheid.
12481

Het frame zonder plaatwerk:
12482

De brug
12477

X wagen:
12478
12479
Ik heb in het ontwerp een rem op de Z-stappenmotor gezet. Kan iemand mij vertellen vanaf hoeveel kg z-as dit eigenlijk nodig is? Zoals nu er uit ziet gaat de Z-as richting de 25kg. Kogelomloop is 16x5mm aan een stapper van 8Nm.

Z-wagen
12480


Groeten
Gebruikersavatar
Sven
Berichten: 6016
Lid geworden op: 24 sep 2008 09:13
Locatie: Arnhem
Contacteer:

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door Sven »

Ik heb kogelomlopen van 1600 mm lang die ik tot 10 m/min wil laten gaan.
dat kon volgens de tabel die ik in een ander draadje aangereikt kreeg:

viewtopic.php?f=33&t=11900

Ik dacht eerst ook 8 nm te gaan nemen maar na rekenen kwam ik op 2 nm uit.

Het is sneaky spul, die steppers. Het lijkt dat hoe groter hoe harder het koppel in elkaar stort als de toeren hoger worden.
En aangezien acceleratie eenparig moet worden ingesteld is het houdkoppel bij stilstand niet zaligmakend...

8 kan natuurlijk best maar had in mijn geval maar zo eu 400,-- meer gekost, daar is goed puzzelen best de moeite.

Edit:
Ik zit nu weer wat terug te lezen maarehhhhh...
Ik vind je combinatie van hardware wat vreemd. Kostbaar in verhouding tot het frame.

Staal verspanen?
Ik zal niet zeggen dat het niet zou kunnen met een alu frame (want daar ben ik niet genoeg theroetisch onderlegd voor) maar ik denk dat je het jezelf er wel moeilijk mee maakt.
350 kilo 1250x1250 aluminium portaalfrees:
http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=13039
Beginnen met CNC? Ontwerpen, bouwen, of toch kopen?
http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=15481
niek_saxofoon
Berichten: 99
Lid geworden op: 09 mar 2010 20:07
Locatie: Den Haag/Utrecht
Contacteer:

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door niek_saxofoon »

Bedankt voor je reactie Sven.
Sven schreef:Ik heb kogelomlopen van 1600 mm lang die ik tot 10 m/min wil laten gaan.
dat kon volgens de tabel die ik in een ander draadje aangereikt kreeg:
Goede tip. Ik ga een maatje kleiner in de kogelomloop.
Sven schreef:Ik dacht eerst ook 8 nm te gaan nemen maar na rekenen kwam ik op 2 nm uit.
Het is sneaky spul, die steppers. Het lijkt dat hoe groter hoe harder het koppel in elkaar stort als de toeren hoger worden.
En aangezien acceleratie eenparig moet worden ingesteld is het houdkoppel bij stilstand niet zaligmakend...
8 kan natuurlijk best maar had in mijn geval maar zo eu 400,-- meer gekost, daar is goed puzzelen best de moeite.
Heb ze nu al liggen. Scheelde overigens maar iets meer dan €100 tussen 4 of 8Nm. Heb deze gekozen met de kennis die ik toen had. We gaan het zien.
Sven schreef:Ik vind je combinatie van hardware wat vreemd. Kostbaar in verhouding tot het frame.
Ik neem aan dat je hiermee de dure/zware spindle bedoeld. Ik wil een goede kwaliteit spindle in de machine hangen waarmee ik veilig carbon fibre kan frezen (koolstof icm met elektra is een no go) en andere stoffige materialen. Natuurlijk komt er afzuiging wanneer dit gefreesd wordt, maar toch zonde als je motor overlijd doordat er wat carbon stof door geblazen wordt... Dan zijn er twee opties, motor met waterkoeling, of met luchtdruk door de lagers. Bij die laatste weet ik van twee opties, namelijk de teknomotors bij Kevin. Die heeft er twee, een 1,8kW en een 5,6KW. Ik had geinformeerd naar de 3kW versie van Teknomotor, maar die was even duur, groot en zwaar als de 5,6kW en daarnaast niet leverbaar. Het prijsverschil tussen de 1,8kW en 5,6kW is niet heel groot... Het plan was om een inverter van 3kW te gebruiken welke uit een oude besturing komt en dus goedkoop is.
Vergelijkbare watergekoelde spindle kan ik niet echt vinden voor veel minder geld... Ik ga nog eens denken over een motor zonder perslucht, dat zou idd een €500 schelen as je voor een 2kW versie zou gaan. Ik sta open voor verdere suggesties. Nu is dit het aller laatste onderdeel wat ik koop, dus ik heb nog even.
Sven schreef:Staal verspanen?
Kleine frezen (<8mm) icm HSM. Er zit behoorlijk wat staal in de constructie van het frame verwerkt nu. Praktijk zal het moeten uitwijzen. Natuurlijk is het niet ideaal en zal het ook niet een gewoonte worden, maar wel handig als het af en toe kan. Een optie in het achterhoofd is nog om de brug van staal te maken, maar dat zou dan in een later stadium zijn.
Als je dan met staal wilt rommelen is het wel fijn als je een spindle hebt met een beetje koppel in de lage toeren...
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 11041
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door DaBit »

Als je maximum koppel wil dan heb je ook maximale stroom nodig. Met een 3kW VFD gaat die 5kW spindel dus niet meer koppel leveren dan een 3kW spindel.

Je kunt die 3kW VFD best gebruiken, maar uiteindelijk wil je een VFD die de maximale motorstroom kan leveren, en liefst nog iets meer (een spindel die 5,6kW continu kan doen kan tijdelijk best een beetje meer)
De belangrijkste wet in de wetenschap: 'hoe minder efficient en hoe meer herrie, hoe leuker het is'
niek_saxofoon
Berichten: 99
Lid geworden op: 09 mar 2010 20:07
Locatie: Den Haag/Utrecht
Contacteer:

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door niek_saxofoon »

DaBit schreef:Als je maximum koppel wil dan heb je ook maximale stroom nodig. Met een 3kW VFD gaat die 5kW spindel dus niet meer koppel leveren dan een 3kW spindel.

Je kunt die 3kW VFD best gebruiken, maar uiteindelijk wil je een VFD die de maximale motorstroom kan leveren, en liefst nog iets meer (een spindel die 5,6kW continu kan doen kan tijdelijk best een beetje meer)
http://www.teknomotor.com/eng/prodotti- ... m_pagina=1
Ik wou eigenlijk de 5160-C motor van 3kW. Maar de 5160-D van 5,6kW is naar het schijnt precies dezelfde motor (en dus ook zelfde prijs). Dus als je hier een 3kW inverter aanhangt heb je dezelfde eigenschappen als wanneer je het aan de 3kW motor zou hangen, aldus Kevin Damen. Dat betekend dat je maximum torque op 12000 rpm hebt (als we er even vanuit gaan dat er niet meer dan 3kw uit de inverter komt). Volgens mij is dit ook wat je zegt...

Meer dan 3kW lijkt me niet heel zinnig.
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 11041
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Bouwverslag Freesmachine nummer 2

Bericht door DaBit »

Kevin zal het wel weten want die heeft verstand van Teknomotors en ik niet.

Maar dat weerhoud me er niet van om sceptisch te zijn. Als een 5160-C van 3kW 12,0kg weegt en een 5160-D van 5,6kW 13,9kg weegt dan vind ik het onwaarschijnlijk dat het dezelfde motor is. Vermogens kloppen ook niet; die 3kW bij 12000rpm zou dan op z'n best 4,5kW bij 18000rpm worden. En dan hebben we nog 11,5A vs 7,2A nominale motorstroom (bij 400V), eveneens niet identiek.

Als je het mij vraagt is die 5,6kW 5160-D dus wel degelijk een zwaardere motor. Maar da's niet erg :mrgreen:

Wil je maximumkoppel uit die motor hebben, dan moet je 'm 11,5 Ampere (400V) voeren, en dat moet je VFD dan leveren. Levert je VFD minder stroom, dan haal je het maximale koppel niet.

Geen idee of die 5,6kW trouwens S1 (continu 100% belast) of S6 (intermitterende belasting, geen rustpauzes) bedrijf is. Meestal is S6 zo'n 30-50% hoger en veel realistischer dan S1 voor een freesmachine. Dan zou je VFD zelfs 15A of meer moeten leveren wil je het maximale uit de motor halen.

En is dat allemaal zinnig? Ja, ik vind van wel. Ik kan met mijn HF spindel gewoon gaten van 10mm in staal boren, wisselplaatfrezen inzetten, etc.
De belangrijkste wet in de wetenschap: 'hoe minder efficient en hoe meer herrie, hoe leuker het is'
Plaats reactie