Выбор комплектующих

[a-rey]

Добрый день!

Собираю первый станок ЧПУ, и чем больше читаешь и углубляешься тем сложнее его строить. Сейчас в конец запутался.
Вроде конструкции и принцип работы и похожи у каждого, но каждый станок индивидуален и требует тщательной проработке.
Поэтому решил посоветоваться на форуме.

Исходные данные:

Габариты основания 1200*1200 мм, высота 700 мм.
Все направляющии полированные валы на опоре. Везде ШВП 16 , шаг 5.
Станок чпу с перпендикулярными 3 осями.
Ориентировочная масса станка 250 кг, масса неподвижной части , включай все механизмы оси X около 150 кг.
Подвижная часть, портал, около 80-100 кг.
X нижняя ось - решено использовать два шаговика, две ШВП, по краям, вдоль направляющих.
На Y и Z - по одному двигателю.
Использование станка: в большей части 3D по дереву, но с возможность обрабатывать аллюминий (пусть на небольших скоростях, но с запасом мощности).
90% для заработка.

Рассматриваемые варинаты Шаговых двигателей:

1. ST57-100
Фланец 57 мм (NEMA 23)
Крутящий момент, max. 2.6 Нм
Шаг 1.8° (200 шагов/об)
Ток, I 4.2 А
Сопротивление обмоток 0.8 Ом
Индуктивность 3.8 мГн

2. ST86-80
Фланец 86 мм (NEMA 34)
Крутящий момент, max. 4.4 Нм
Шаг 1.8° (200 шагов/об)
Ток, I 5.6 А
Сопротивление обмоток 0.3 Ом
Индуктивность 3.0 мГн


Расчет скорости портала для ST57-100
Если взять скорость в пределах 1,5-2.0 Hm то получим:
1350 мм\мин - 3000 мм\мин
или
135 см\мин - 300 см\мин
или
270 об\мин - 600 об/мин

Для ST86-80 если смотреть графики, то скорость можно развить в два раза больше с запасом мощности.


Ну собственно вопросы:
1. Правильно ли я вообще определился с исходными данными, с уже выбранными комплектующими, правильно ли вообще рассчитал возможные скорости.
2. Для таких размеров и массы станка , количество Шаговых двигателей правильное? или например можно на Х один мощный шаговик.
3. Необходимо определиться с моделью шагового двигателя для каждой из осей. Если смысл ставить на каждую ось разные шаговики.
Слышал что это ухудшает взаимозаменяемость, но выходит немного дешевле. Понятно что ST86-80 подойдет и будет лучшем из двух вариантов,
но разница в деньгах выходит нормальная, так как меняется вся электроника, и с такими характеристиками даже драйвер уже в районе 7000р.
4. Конструкцию планируется выполнять из стали 10 мм и больше. Что порекомендуете из аналогов по прочности и стоимости.

Всем огромное спасибо за уделенное время и помощь!

[michael-yurov]

Если смысл ставить на каждую ось разные шаговики.
Слышал что это ухудшает взаимозаменяемость, но выходит немного дешевле.

Стоит учитывать и то, что придется использовать не только разные драйверы, но и разное напряжение питания.

Понятно что ST86-80 подойдет и будет лучшем из двух вариантов,

Не факт.

Для ST86-80 если смотреть графики, то скорость можно развить в два раза больше с запасом мощности.

Вот тут не понял.
В два раза больше, чем 3000 мм/мин?
Или в два раза больше, чем с мотором ST57-100?

Стоит учитывать, что эти графики предполагают использование разных драйверов и разного напряжения питания.
Если взять одинаковые драйверы и одинаковое напряжение питания, больший мотор скорее всего проиграет в скорости.

3000 мм/мин - это 2000 шагов в секунду.
Судя по графикам 86 мотор на этой скорости выдаст 2,6 Н*м, а 57 - 1,6 Н*м.
Не такая уж и большая разница.

А сколько вообще нужно?
Для ШВП с шагом 5 мм (если пренебречь трением) это 3267 Н (333 кгс) для большого мотора, и 2010 Н (205 кгс) для маленького.

[a-rey]

Стоит учитывать и то, что придется использовать не только разные драйверы, но и разное напряжение питания.

Да, конечно, изменится вся питающая цепь. На каждый вариант свои драйверы и блоки питания с рабочими характеристиками.

Вот тут не понял.
В два раза больше, чем 3000 мм/мин?
Или в два раза больше, чем с мотором ST57-100?

В два раза больше чем с мотором ST57-100 и в два раза больше 3000 мм/мин (если по моим расчетам все верно и эта скорость у ST57-100 будет в оптимальных границах)

Судя по графикам 86 мотор на этой скорости выдаст 2,6 Н*м, а 57 - 1,6 Н*м.

Согласен, но выше запас мощности и гораздо дороже. В этом и загвоздка, что выбрать , какие двигатели будут работать в штатном режиме (без перегревов, без пропусков шагов и тд) при моих размерах и массе портала.
Стою на месте уже месяц, так как размеры двигателей разные , не могу заказывать ни конструкцию ни электронику (

[a-rey]

А сколько вообще нужно?
Для ШВП с шагом 5 мм (если пренебречь трением) это 3267 Н (333 кгс) для большого мотора, и 2010 Н (205 кгс) для маленького.

Не понял чего сколько нужно?)
по одним расчетам есть данные что максимальная нагрузка на мою ШВП 721 кгс это вроде 6 Hm
в сети есть калькулятор , какую линейную силу нужно будет прикладывать к порталу в осевом направлении Х , не знаю как идет подсчет, но выдает цифру 145 кгс

[raddd]

Все направляющии полированные валы на опоре

нелучшее решение. повереное на собственной шкуре

[michael-yurov]

На каждый вариант свои драйверы и блоки питания с рабочими характеристиками.

Если драйверы одинаковые, то без проблем можно ставить один блок питания с одним дампером или блоком конденсаторов.
Если разные - то придется ставить отдельные блоки питания, отдельные дамперы.

В два раза больше чем с мотором ST57-100 и в два раза больше 3000 мм/мин (если по моим расчетам все верно и эта скорость у ST57-100 будет в оптимальных границах)

Т.е. по вашим расчетам у ST57-100 получится максимальная скорость 3000 мм/мин, а у ST86-80 - 6000 мм/мин?
Судя по графикам у большего мотора на скорости 6000 мм/мин будет крутящий момент 1,85 Н*м,
а у меньшего на скорости 3000 мм/мин - 1,6 Н*м.

Тут все верно, с разными драйверами и разным напряжением питания 86 мотор будет вдвое быстрее при крутящем моменте 1,6 - 1,85 Н*м.

Мне не понятно другое - откуда вообще взялась необходимость в таком крутящем моменте?

Согласен, но выше запас мощности и гораздо дороже.

Так нужен запас мощности, или скорости, или крутящего момента?

В этом и загвоздка, что выбрать , какие двигатели будут работать в штатном режиме (без перегревов, без пропусков шагов и тд) при моих размерах и массе портала.

Практически любые, начиная с самых маленьких моторов 57 размера (NEMA23).

[a-rey]

Если драйверы одинаковые, то без проблем можно ставить один блок питания с одним дампером или блоком конденсаторов.
Если разные - то придется ставить отдельные блоки питания, отдельные дамперы.

в этом тоже непонятно, на другие оси ставить другие шаговики? или везде поставить одинаковое ? потому что можно здесь сэкономить немного, нооо будет разношерстность , каждой оси свой драйвер, свой БП (это не очень мне нравится )

Мне не понятно другое - откуда вообще взялась необходимость в таком крутящем моменте?

Может я сам все не до конца не понимаю, и не могу высказать правильно все.
3000 мм/мин - 1,6 Н*м для ST57-100 сам согласно графиков вывел эти цифры, на мамой взгляд это максимальная скорость, так как после этого идет падение момента (могу ошибаться)

Так нужен запас мощности, или скорости, или крутящего момента?

-) необходимо выбрать из этих двух вариантов ШД что то одно , исходя из моих данных о массе и габаритах планируемого станка.
При этом необходим баланс "запас мощности"-"скорость"-"Цена вопроса"
Т.е. я не совсем понимаю потянет например портал 100 кг ST57-100 с расчетной скоростью 3000 мм/мин и насколько ему будет тяжело это делать (есть ли запас, не будет ли пропусков шагов)
Или зачем ST86-80, если тут такая мощность даже и не нужна.

А может Вы свой вариант предложите, я буду только за!

[a-rey]

Если говорить о цене то :
на все оси все одинаковое,
ST57-100 - около 40000 рублей
ST86-80 - около 60000 рублей

честно говоря даже 40 много) но совсем китай не охото ставить
т.е. разница существенная

[michael-yurov]

Если портал будут двигать два мотора через две ШВП - я бы вообще смотрел на моторы ST57-76.

Т.е. я не совсем понимаю потянет например портал 100 кг ST57-100 с расчетной скоростью 3000 мм/мин и насколько ему будет тяжело это делать (есть ли запас, не будет ли пропусков шагов)

Чтобы перемещать груз массой 100 кг горизонтально и равномерно при отсутствии трения - вообще усилие прикладывать не нужно.
Чтобы перемещать с ускорением 9800 мм/сек2 потребуется усилие 100 кгс. Для ЧПУ станков обычным можно считать ускорение около 300 - 500 мм/сек2, что в 20-30 раз меньше, т.е. и усилие потребуется в о столько же раз меньше.
Стоит взять запас на трение, вибрации, резонансы, неидеальность драйверов, электроники управления и т.п, например, в 1000%. Но и в этом случае достаточно ST57-76.

с расчетной скоростью 3000 мм/мин

3000 мм/мин небольшая скорость для такого станка. Я бы ориентировался на 6000-9000 мм/мин.

Или зачем ST86-80, если тут такая мощность даже и не нужна.

Это я и сам хочу узнать.

[michael-yurov]

Если говорить о цене то :
на все оси все одинаковое,
ST57-100 - около 40000 рублей
ST86-80 - около 60000 рублей

честно говоря даже 40 много) но совсем китай не охото ставить
т.е. разница существенная

Если говорить про 40 т.р.
стоит взять 4 вот таких крутых привода: http://darxton.ru/catalog_item/shagovyy ... -20-kg-sm/
два блока питания http://darxton.ru/catalog_item/impulsny ... -do-9-7-a/
Получается 32472 руб. за 4 привода с блоками питания.

[Darxton]

Добавлю - график там не тот почему-то.
Leadshine со своего сайта убрал, сейчас и мы уберем. Это низкоиндуктивный мотор. Примерно как ST57-76.

[a-rey]

я бы вообще смотрел на моторы ST57-76

Теперь я понимаю что ST57-100 нужно рассматривать и даже более слабые, а не ST86-80
т.е. я все таки правильно понимаю исходя из графиков для ST57-100 предел 3000 или можно и быстрее ( но не доводя до пропусков шагов и тп)

в iST-2320 Leadshine, там что Энкодер еще стоит что ли, коробочка сзади непонятная.

[Darxton]

в iST-2320 Leadshine, там что Энкодер еще стоит что ли, коробочка сзади непонятная.

у нас на фото iES. Поленился я. Нет там энкодера.

я ST57-100 предел 3000 и

Практический потолок у низкоиндуктивных таких ШД я бы в 1500-1700 об/мин ограничил. Работать на 3000 - это очень удачно должны сложиться параметры оси.

[a-rey]

Практический потолок у низкоиндуктивных таких ШД я бы в 1500-1700 об/мин ограничил.

выше написаное значение - 3000 мм\мин

[michael-yurov]

Теперь я понимаю что ST57-100 нужно рассматривать и даже более слабые, а не ST86-80

Обычно, чем длиннее мотор - тем медленнее.
Крутящий момент выше, но из за большей индуктивности требуется более высокое напряжение питания для той же скорости.
Хотя в данном случае 100 мм мотор низкоиндуктивный, и будет работать примерно на тех же скоростях, что и 76 мм.

но не доводя до пропусков шагов и тп

Пропуск шагов - это уже скорее вопрос к электронике, чем к моторам.

в iST-2320 Leadshine, там что Энкодер еще стоит что ли, коробочка сзади непонятная.

Коробочка сзади - это энкодер и хитрый цифровой драйвер.
Такой привод в принципе шаги пропустить не может. Если вал заблокировать - привод будет упираться до последнего, пока не сможет повернуть вал в требуемую позицию. Срыва шагов, как у шагового привода вообще быть не может.
Второй большой плюс - минимальные вибрации за счет показаний энкодера.
Третий огромный плюс - в моменты высокой нагрузки драйвер повышает ток, за счет чего удается выжать из мотора крутящий момент выше номинального, и при этом в остальное время мотор греется меньше аналогичного обычного за счет снижения рабочего тока, когда нагрузка небольшая.

у нас на фото iES. Поленился я. Нет там энкодера.

Ну вот! А я то думал - конефетка.
Я думал - все такие приводы с энкодером.

[Darxton]

Практический потолок у низкоиндуктивных таких ШД я бы в 1500-1700 об/мин ограничил.

выше написаное значение - 3000 мм\мин

раскрутить возможно. Работать - вряд ли.

думал - все такие приводы с энкодером.

Привод хороший, кстати.

[michael-yurov]

раскрутить возможно. Работать - вряд ли.

Да топикстартер писал про 3000 мм/мин на ШВП с шагом 5 мм.
Т.е. про 600 об/мин!

[a-rey]

Работать - вряд ли.

начинается(
если и 3000 мм\мин теперь под вопросом, то какие тогда варианты ? для ST57-100
или вы говорите конкретно про iST-2320 Leadshine ?

[torvn77]

Да топикстартер писал про 3000 мм/мин на ШВП с шагом 5 мм.
Т.е. про 600 об/мин!

У меня вес оси Z около ~10 Кг, после некоторого времени работы ось Z начинает опускаться.
Вызванный для ТО станка саппорт мне объяснил что 57 мотор и leadshine M542 на 50V перегревается и для нормальной работы надо
менять драйвер на драйвер с двойным запасом пот току и ставить 86 движок.
Ну денег у меня нет поэтому вытащил с полки 68v БП и Leadshine 882, мотор же пока оставляю прежним.
Как ТО закончится посмотрю что вышло.

[Darxton]

если и 3000 мм\мин теперь под вопросом, то какие тогда варианты ?

Прошу прощения, я слепой. 600 об/мин никаких проблем. Попутал обороты с линейными перемещениями.