Хоббийный станок ЧПУ

[Питерский]

Теперь немного об оси Z. Как видите на фото, тут применена ременная передача от ШД на ходовой винт. Не буду рассказывать, что такая компоновка упрощает налаживание соосности самой оси Z и что общая компоновка станка становится более компактной. Это и так понятно. Но главное в другом - такое конструктивное решение способствует уменьшению риска пропуска шагов на оси Z. Если внимательно смотреть ЧПУ-шные форумы, то наиболее часто пропуск шагов отмечается именно на этой оси, особенно при резке рельефных гравюр. На таких работах ось Z в сравнении с другими осями работает в самом напряженном режиме, причем в знакопеременном направлении, т.е. на этой оси довольно тяжелый шпиндель тягается "верх-вниз". При такой работе, появление пропуска шагов наиболее вероятно. Искушенные ЧПУ-ушники на эту ось обычно ставят более мощные ШД или применяют более дорогую электронику, стараясь таким образом "задавить" возможный пропуск шагов. Но для хоббийных станков это можно решить и более простым методом - через механику. С помощью ремня можно изменить коэффициент редукции передачи "ШД-ходовой винт" и соответственно увеличить вращающий момент на этом ходовом винте. Т.е., если ваш ШД при вращении развивает момент 10кг силы, то при коэффициенте редукции 2 вращающий момент на ходовом винте будет уже 10 х 2 = 20кг силы. Таким образом можно избежать усложнения станка без применения в этом узле более мощного ШД и более дорогого драйвера. Конечно ось Z в таком случае будет работать несколько медленнее, но для настольного хоббийного станка это не сильно критично.

[nevkon]

Здесь очень спорный момент. С одной стороны применив редукцию мы повышаем возможности привода. С другой жертвуем скоростью и динамикой. А ведь именно скорость и динамика оси Z является ограничителем при резке гравюр. Конечно когда времени хватает и не страшно оставлять станок надолго без присмотра, то можно и пожертвовать скоростью для повышения надежности работы.

[Питерский]

Этот станок создан для домашнего хобби, поэтому возможная небольшая потеря скорости обработки изделия можно считать неактуальной. На нем никто выполнять план не собирается. А вот снижение риска пропуска шагов это более существенно!

[lkbyysq]

Надо Вам посмотреть кривую зависимости момента ШД от его оборотов. Он как бы падает.

Затем неплохо было бы Вам посмотреть осциллограмму сигналов степ. Там Вы можете увидеть, что даже при равномерном перемещении цепочка импульсов может иметь "технологические" дефекты, обусловленные конечной максимальной частотой дискретизации, типа пропуска импульса. Эти дефекты заставляют двигатель дёргаться и могут вызвать не только пропуск шага, но полную остановку двигателя. Чем выше частота импульсов (скорость), тем сильнее выделяются дефекты, тем больше двигателю нужно момента для того, чтобы преодолеть дефект. А момент с оборотами падает.

Затем, очень любят на дешёвых драйверах ставить медленные оптопары по дир, из-за которых теряются по два импульса степ при каждой смене направления условно с + на - (а с - на + при этом нет потерь). Хоббийщики обожают 3д, а значит имеют многократное превышение активности переключение направления по z по сравнению с другими осями, т.е по z видят накопленную ошибку, а по другим осям не замечают. Этот эффект проявляется начиная с некоей пороговой частоты, а Вы, заставляя двигатель крутиться чаще, приближаетесь к этому порогу.

Так что решение спорное и для домашнего хобби.
Гораздо эффективнее выглядит увеличение размера двигателя (и его момента) вкупе с поднятием напряжения для преодоления влияния его индуктивности.
Не любит ШД больших оборотов.

[Питерский]

Предлагаю еще раз посмотреть ранее опубликованные видео работы станка. Нет там больших оборотов шагового двигателя оси Z и соответственно условия для возникновения вышеописанных "технологических дефектов" и их последствий минимальны. Также данный ШД по своему крутящему моменту работает в более щадящих условиях, чем если бы он работал "напрямую" без ременной передачи.
Насчет "быстрых" или "медленных" оптронов. Это вопрос электронного устройства конкретного контроллера и к механике станка не имеет никакого отношения.

[Питерский]

Наконец дождался новой "красной платы", но уже со входом ЮСБ. Пришла в следующем комплекте - плата, провод и диск со справочным материалом. Как пишет производитель в документации, в этой плате совмещены силовая (выходная) часть старой "красной" платы с ЛПТ, а входная часть реализована с этой платы:
https://www.aliexpress.com/item/CNC-USB ... cdbfb53eee
Максимальная частота 100кгц, наибольшее дробление шага 1\16, выходные(силовые) микросхемы те-же и соответственно выходной ток как и раньше. Как пишут, данный контроллер может работать с Windows2000/XP/Windows7, причем, как и с 32 битными, так и с 64. В работе пока не проверял.

[slavyan75]

все яйца в одной корзине - не есть хорошо ...

[Питерский]

В отношении промышленного станка соглашусь с вами вполне, но в отношении домашнего настольного станка для хобби не соглашусь. Там нужен простой и неприхотливый контроллер, с которым мог-бы управиться и начинающий ЧПУ-ушник. Старая "красная " плата с ЛПТ вполне подходила для этого, и если новая версия этой платы с ЮСБ окажется такой-же удачной, то это будет очень неплохо. Я эти платы пользую уже несколько лет, ничего не допаиваю и не перепаиваю, имеющиеся провода не заземляю и не экранирую, и все норм!

[Питерский]

Вот и новый станок. Сделан по мотивам прошлого, но решил его сделать полегче и более технологичным в изготовлении. В итоге станок получился чуть компактнее, да и в сборке проще. Все детали под него изготовил на "собственной коленке", т.е. предыдущем станке. Сторонняя обработка понадобилась лишь в виде обработки концов винтов ШВП, которую заказывал в Китае вместе с покупкой этих ШВП. В итоге параметры получились следующие: рабочая зона 255х350х100мм, ось Х - валы 16мм на опоре(SBR16), все что выше - в прежней комплектации. По всем осям стоят ШВП - SFU1204, шаговые двигатели те же - НЕМА23 10-12кгс. В итоге станок весит около 18кг, прежний - около 20кг. Крепление шпинделя можно устанавливать как 52мм диаметром (хоббийный шпиндель 300-500вт), так и 65мм (шпиндель 0.8-1.5квт и выше).
"Клиренс" станка, т.е. расстояние между столиком станка и нижней движущейся частью оси У - 65мм. При необходимости, порталы можно переставить еще выше - на 50мм. После перестановки порталов можно будет обрабатывать детали высотой до 65+50=115мм.

[Питерский]

https://www.youtube.com/watch?v=QXGaL2jqsig

Немного погонял новый станок - вырезал порталы под очередной. Режимы резки - та же "трехфлейтовая" фреза из Китая, скорость подачи 1200мм в мин, съем 0.25мм, обороты 15000, опять почему-то "встречно". Шум получился не очень большой, квартиранты никуда не разбегались, соседи тем более!

[daemon78]

Немного погонял новый станок - вырезал порталы под очередной. Режимы резки - та же "трехфлейтовая" фреза из Китая, скорость подачи 1200мм в мин, съем 0.25мм, обороты 15000, опять почему-то "встречно". Шум получился не очень большой, квартиранты никуда не разбегались, соседи тем более!

А почему у Вас холостой ход медленнее рабочей подачи? Фрезу охлаждаете?

[Питерский]

Коллега, почему так решили? У меня "туда и обратно" в мотортюнинге 1200 стоит! Думаю для обработки дерева надо будет увеличить, возможно мало будет...

[Питерский]

В итоге получились вот такие порталы:

Обратие внимание на резы - слева черновой, справа чистовой.

[daemon78]

Коллега, почему так решили? У меня "туда и обратно" в мотортюнинге 1200 стоит! Думаю для обработки дерева надо будет увеличить, возможно мало будет...

Видимо оптический обман, показалось что скорость различается.

[Питерский]

Бывает... Надо будет попробовать попилить на твердом дереве или пластмассе, станок ведь предполагается для основной работы там. То, что показано с алюминием, это просто дополнительная "вишенка на торте". Раньше, когда пилил резные гравюры на капролоновой гайке и трапецеидальном винте , то наиболее комфортная скорость резки получалось где-то около 600-700мм в минуту, теперь ее можно будет поднять раза в 2-2.5. И соответственно общее время обработки тоже сократится!

[Питерский]

Перевез станок на дачу и немного попилил дерево. Пилил фрезой 1.3мм (круг) диаметром со смещением 0.13мм, высота рельефа до 10мм, "сразу", т.е. без черновой резки. Сначала попробовал на подаче 600мм в мин, затем в ходе резки перешел на 900 и в конце на 1200 мм в минуту (20мм в сек). По результатам резки следов пропуска шагов не обнаружил, буду пытаться и дальше поднимать скорость обработки до "срыва". Резная гравюра размером 120х180мм, резалась примерно 1час 40мин.

[evgenymcp]

Не очень удачная модель - низкая детализация. ИМХО пилить 3d рельефы особой точности от станка не требуется, а для рекламных целей заходит неплохо

[Питерский]

Цель этого пиления была несколько в другом - проверить в практике станок на возможный пропуск шагов, особенно по оси Z, и попытаться дойти до "срыва". Пока дошел до скорости подачи 1200мм в минуту, но видимых следов пропуска шагов пока не заметил. Контроллер у меня обычная "красная" плата с ЛПТ, питается 27в, джамперы по току стоят на 75%, шаговые двигатели - обычные НЕМА 23 с усилием 10-12кг. В этой электрике ничего не заземлено и ничего не экранировано.
Насчет гравюры. Резал ее из обрезка еловой доски, чтобы впустую не гонять станок. Когда практические возможности станка по производительности окончательно станут известны, тогда можно будет переходить и к благородному дереву, нужному разрешению моделей, а также "правильным" фрезам!

[ser_ega]

Питерский

расскажите пожалуйста как вы крепили ШВП по X и Y?
или поправьте если я не правильно понял судя из ваших фото. со стороны шагового двигателя вы ШВП 1605 (со стороны меньшей проточки) крепите через муфту сразу к валу движка, а с другой стороны через фланцевый подшипник типа FK. Правильно? Упрощением конструкции крепежа NEMA23 (прямо на пластину ) вы не использовали фланцевый подшипник типа FF - считаете это достаточным?

[Питерский]

Судя по написанному, все правильно понято. Насчет "достаточности" остального - смотрите видео!