Портальник по пластикам 3000х1500 (сервы, аналог, to_pci).
Добавлено: 12 сен 2018, 12:43
Так как наконец-то запустил свой станок в строй хочу поделиться с форумчанами своими мыслями, опытом и пр.
Начало.
Много лет назад прочитал статью Графа о самодельном станке с ЧПУ и словно искра пробежала - хочу такой же, и точка. Как и все начинающие, остановился на конструкции направляющих в виде уголков, швеллера и бегающих по ним обычных шариковых подшипников. Привод от строительной шпильки.
Закупил материал и начал сборку. В процессе сборки подсмотрел у японцев в каталогах и стал делать для болта М8 отв. 9мм. Это позволяло более менее точно прижать подшипники к направляющей. Собрал. Прокатил пару раз - шило. То люфт, то клин. Мы то знаем что прокат у нас кривой как...
Придушил в себе земноводное и начал искать в Китае цил. направляющие. Вышел на завод ZNT и через посредника закупил TBR25: 3000мм - 2шт. (на ось Х), 1500мм - 2шт. (на ось Y). Т.к. почта Китая брала посылки (на тот момент, сейчас не знаю) максимальной длины 1500мм, то пришлось длинные направляющие разделить наполовину. Но китайцы молодцы стык вала сделали со смещением относительно стыка подошвы.
Не поверите, но с каретками и доставкой эти направляйки мне обошлись почти в 1000$. Знал бы такую песню, заказал бы сразу профильные. Но знал бы прикуп...
С новыми направляющими сборка стала в разы приятнее. Не знаю почему, но ось Y решил делать коробчатого типа.
Пригласил сварщика. Перед сваркой обкатал портал - все норм.
http://www.youtube.com/watch?v=iUGV6bt8EFo
Но при вварке поперечек, естественно, раму стало тянуть и портал клинить.
Посовещавшись со сварщиком решили варить через проставочные уголки.
Результат просто отличный. Все бегает плавно и не закусывает. Но это скорее заслуга высоких не жестких ног. Рама была сварена и забыта на долгих 5 лет. То работа, то семья, то "золотуха" не давали вернуться к проекту. За это время хранения под пленкой поржавели линейные подшипники, и только тогда я узнал, что хранение железа под пленкой - моментальная коррозия.
Пока рама стояли и ждала своего часа, дома на табуретке крутил моторчики
http://www.youtube.com/watch?v=yZpFWfIqzFg https://www.youtube.com/watch?v=rhScXjVpn3M
и представлял как они будут перемещать мой портал с дикими ускорениями и микронной точностью. Про приводы:
- на ибаях были куплены сервы Panasonic Minas (MSD серия) 3шт. по 200Вт. В комплекте шли все разъемы и плата опторазвязки с LPT портом.
- на Тао были куплены "родные" прецизионные редукторы 1:5 для оси Х в количестве 2шт.
Я почему-то решил что для оси Х ускорения 1G будут лишними и лучше повысить момент.
- там же, на ибаях, для оси Y был куплен Mitsubishi MR-J2A привод 200Вт и обычным редуктором 1:5. Люфт стандартного редуктора, конечно больше чем в прецизионном для Panasonic, но после замеров оказался меньше паспортного.
-------------------
Ось Х.
Направляющие - TBR25 3000мм с каждой и сторон. Рейки М1.5 с зубьями закаленными индукцией. Шестерню изготовили из бронзы не без косяков,
http://www.youtube.com/watch?v=Mi5iKibVMuA
но, как оказалось, это капля в море. Решил уйти от поджима шестерни пружиной и сделать весь блок с эксцентриком в пару мм. Появился люфт - повернул блок вокруг своей оси и выбрал зазор.
Сама нога собиралась из листовой стали 8-10мм, хотя aleksandr_st и предлагал мне отлить их в Киеве из чугуна что было бы и дешевле, и быстрее, и качественнее, и жестче. Заготовки для ноги резали на водорезке у нас в городе несколько месяцев т.к. не официально. Через бухгалтерию все это стоило бы как шпангоут к Боингу.
Направляющие выставлял по методике как и на оси Y струна и камера (http://www.chipmaker.ru/topic/198693) Результат порадовал:
http://www.youtube.com/watch?v=clWsGjU22B8
Отдельной темой хотелось бы выделить проигранную двухнедельную войну с установкой рейки. Рейки задумал крепить на уголок 25х25 под направляющими.
Идея изначально провальная из-за хлипкости, и к моим бедам добавилось еще кручение рейки вдоль своей оси. Грубо говоря пятно контакта смещалось по зубу и не было постоянным.
Итак. Прикрепил рейки через каждые 100мм и зажимал их по факту сопряжения с шестерней. Естественно про делительные окружности и линии я знал, но как это выдержать я без понятия. Зубья вниз. Валик между зубьями не вложить. Решил крепить механически поджимая рейку к шестерне до исчезновения люфта. В одном месте вроде бы нормально, переезжаю на 200мм вправо - люфт. Получается прижимая(изгибая) рейку в одном месте я отжимал ее в другом. Ладно. Штифтуем. Фиг там плавал. Штифты не помогли. Люфт. Помог бы упорный буртик с обратной от зубьев стороны. Но как же его сделать на такой длине и с такими габаритами рамы. Была мысля поставить шлифовальную чашку вместо шестерни, но чашку тоже надо правильно заправить.
После двухнедельного мучения все открутил и поставил скоростные ШВП2020 от VTX Precision (довольно качественные) с двух сторон. С вращающимися гайками. За основу взял проект местных форумчан,
но криворукие токари сделали так, что на высоких скоростях винт вращается вокруг своей оси с амплитудой в ~10мм. Как найду круглошлиф обязательно переделаю этот узел. При теперешнем раскладе скорость оси можно выжать до 12000мм/мин, но на таких скоростях просто страшно стоять даже сбоку. Скорость пока ограничена 3000мм/мин и этого пока хватает.
-------------------
Ось Y.
Направляющие TBR25 1500мм прикреплены на швеллер 10У и вся эта история закрыта коробом из стали 3мм.
Изначально была куплена у китайцев ШВП 2510 1350мм и для нее сделаны крепления из стали, т.к. планировал ее крутить мотором без редуктора внутри короба,
но после покупки Мица решил заменить на винт от стенки до стенки и мотор вынести за габариты короба.
Особое внимание хотел уделить моему методу выставления направляющих. Решил что максимально правильно и точно выставленные направляющие не помешают. Купил брусковый уровень 0,05мм/м и понеслась. Весь процесс с вопросами описал на другом форуме (http://www.chipmaker.ru/topic/184212/). Но результат меня порадовал. При малейшем наклоне портала каретки начинают движение.
-------------------
Ось Z.
Так же как и ось Y в процессе сборки претерпела кучу модернизаций и переделок. Изначально я сделал ее из стали 10мм
Затем решил подойти глобально и передлать все на деталь из цельного куска стали.
Каретки и направляющие - Hiwin HG15. ШВП - Kuroda C5 1505 с блоками от SYK из Тайваня. Качество блоков очень высокое. Винт прижима к резьбе ШВП из бронзы.
На каждом блоке стоят метки, указывающие направления при монтаже. Одним словом - класс. Т.к. ШВП и рельсы стоят денег сразу решил заморочиться со смазкой оных. Сделал смазку на пневмофитингах и бензо- маслостойких шлангах.
Решил смазывать жидким маслом потому что густое нет возможности толкать - сорвет шланги с тавотниц. Но оказалось что гайка ШВП имеет кучу зазоров и масло вытекало отовсюду откуда можно.
По совету форумчан смазку переделал на обдув воздухом с каплей масла. По идее воздух должен выдувать пыль и одновременно смазывать. Сказано - сделано. Куплена маслостанция Camozzi,
таймер у китайцев и теперь каждые полчаса идет включение на 0,7с с давлением около 1Бар. Т.к. воздух мы уже подвели, то неплохо бы и компенсировать вес оси пневмоцилиндром. Тут целая история получилась.
Прикинул на онлайн-калькуляторе и купил цилиндр 20мм с ходом на всю длину ШВП. Переделываю крепление и подключаю воздух. И ось поехала вниз будто цилиндра и нет. Проверяю давление. Все в порядке. Снова подключаю. Без изменений. Блин. Покупаю б/у Camozzi 63ий цилиндр и пока он едет что-то меня торкнуло еще раз все перепроверить. Ёлки-палки... Оказывается я воздух подавал не в ту камеру. Переподключил шланги и ось перестала падать. А купленный 63ий так и остался лежать как напоминание о "проверяй все по 5раз". Кстати при подключении моторов к усилку создается неплохое сопротивление на вращение вала, может пневмоцилиндр и был избыточен, но что сделано, то сделано. Лишним не будет. По крайней мере PID петля настроилась до пары микрон. Есть небольшое посвистывание мотора, может знатоки подскажут как его убрать, а может это и нормальная работа...
<Фото графика ПИД>
Со шпинделем все просто: водяной китаец 2,2кВт (охлаждение розовым антифризом с помощью насоса для отопления) от частотника Mitsubishi 1,5кВт работает "на ура". На холостом ходу - 1,6А Под нагрузкой - 1,8А. Время разгона - примерно 5сек. Напрягает, конечно, каждый раз дописывать в gcode "G04 P6", но ничего не поделаешь Арткам автоматом это делать не умеет. А вот SolidCAM умеет. Хотелось бы отключать шпиндель по пиковым токам (например если фреза врезалась в заготовку со всей дури) как на взрослых станках, но пока не знаю как это сделать.
На данный момент делаю пневмоприжим листовых заготовок совмещенный со стружкососом.
Почему именно на пневматике? Да просто в наших краях проще найти цилиндр от Camozzi чем какой-нибудь газовый поршень или длинную пружину.
Тем более такую затею подсмотрел у AXIZ,
Фото прижима.
а канадцы плохого не посоветуют.
-------------------
Электрика.
Где-то на форуме прочитал что управлять сервами по аналогу правильно и необходимо, но основной причиной, конечно, было то, что мои сервы довольно устаревшие (найти фирменное ПО для Panasonic MSD) просто не реально (но я нашел;) ) Отсюда следует что железо для тюнинга необходимо с поддержкой энкодеров и работой с среде linux. Kflop + Kanalog - дороговато. Mesa - чуть дешевле, но тоже дорого. И тут на форуме нахожу рязанскую Mesa - проект to_pci. Связался с ребятами и попросил сделать комплектик, но в целях экономии решил платы паять сам. Ну как сам, попросил лучшего друга (кстати, он отлично поднимает паленые драйвера от Leadshine), о чем потом сильно жалел...
- Во-первых, итоговая стоимость деталей ни капельки не дешевле чем покупка готовой платы у производителя.
- Во-вторых, без тестирования ставить и подключать платы просто опасно. У меня сначала не работала плата I/O. Связываюсь с разработчиками и находим что не запаян один резистор и вся часть на out не работает. Затем в плате PWM то ли микросхема попалась паленая, то ли непропай, но на одном из выходов постоянно висело -14В. Комп включаю - и ось со всей дури едет пока механически не упрется. Грохот тот еще. Пока этот канал не задействован. На данный момент ребята выслали плату для тестирования по ethernet. По результатам отпишусь.
Концевики изначально стояли оптические от Omron, хотелось точности,
но в реальности с ними очень много заморочек и заменил на индуктивные с какого-то немецкого станка. Все равно homing делаем по index меткам энкодера. Концевика 3 на 4 мотора. Поиску начал помогает кинематика egantry. Но хочу добавить еще один концевик на свободную сторону оси Х из-за ощутимых ударов по механике во время поиска index меток.
-------------------
Электрошкаф.
Здесь все просто:
- Включение приводов и частотника через кнопку с подхватом. Пропало на секунду электричество приводы сами не запустятся.
- Включение Servo-ON через реле с 4мя группами контактов. Если нажат хоть один аварийный концевик, грибок (они еще не подключены) или ошибка на любом из приводов - реле SON не включается. Аналогично, при появлении ошибки на любом из приводов - рвется SON для всех осей.
- Индикация включения каждой реле заведены в LinuxCNC. Зачем? Не знаю. Просто чтоб лампочки светились.
- Сигналы Servo-RDY каждого привода заведены в linuxcnc. Была задумка запретить включение SON если не готов хоть один из приводов, но у Мицубиши RDY включается только после SON. Потому пока это просто светящие светодиодики в программе.
В планах:
- Сделать вентиляцию шкафа. Летом реально приходится открывать дверцу.
-------------------
Часть пятая. Заключительная.
Изначально было задумано и сделано, что длинная ось - ось X, поперечка - ось Y, но в CAM программах при указании home на нижний левый угол ось Х - это ось слева направо, а ось Y от себя/к себе. Переделал конфиги. Теперь все правильно.
Отдельная благодарность всем форумчанам за разъяснение по непонятным мне вопросам, MGG - за конфиги, UAVpilot - за egantry...
Рабочее поле: 1305 х 2600 х 250
Обрабатываемые материалы: пластики, люминь, композиты, акрил.
Что получилось: мощный, жесткий, большой с перспективой поворотной оси. Повторяемость - 0.
Что не получилось: нет пока точности готовых изделий (по индикатору все шагает точно, в сотку, а вот при резке неточность до 6 десяток). Не получилось работать на рейках.
Ориентировочный бюджет: после $3000 я просто перестал считать. Но платить приходилось за всё, за шайбочки, за фрезеровку, за токарку и пр. Думаю, $4000-4500.
Задавайте свои вопросы. Отвечу.
Начало.
Много лет назад прочитал статью Графа о самодельном станке с ЧПУ и словно искра пробежала - хочу такой же, и точка. Как и все начинающие, остановился на конструкции направляющих в виде уголков, швеллера и бегающих по ним обычных шариковых подшипников. Привод от строительной шпильки.
Придушил в себе земноводное и начал искать в Китае цил. направляющие. Вышел на завод ZNT и через посредника закупил TBR25: 3000мм - 2шт. (на ось Х), 1500мм - 2шт. (на ось Y). Т.к. почта Китая брала посылки (на тот момент, сейчас не знаю) максимальной длины 1500мм, то пришлось длинные направляющие разделить наполовину. Но китайцы молодцы стык вала сделали со смещением относительно стыка подошвы.
С новыми направляющими сборка стала в разы приятнее. Не знаю почему, но ось Y решил делать коробчатого типа.
http://www.youtube.com/watch?v=iUGV6bt8EFo
Но при вварке поперечек, естественно, раму стало тянуть и портал клинить.
Пока рама стояли и ждала своего часа, дома на табуретке крутил моторчики
http://www.youtube.com/watch?v=yZpFWfIqzFg https://www.youtube.com/watch?v=rhScXjVpn3M
и представлял как они будут перемещать мой портал с дикими ускорениями и микронной точностью. Про приводы:
- на ибаях были куплены сервы Panasonic Minas (MSD серия) 3шт. по 200Вт. В комплекте шли все разъемы и плата опторазвязки с LPT портом.
- на Тао были куплены "родные" прецизионные редукторы 1:5 для оси Х в количестве 2шт.
- там же, на ибаях, для оси Y был куплен Mitsubishi MR-J2A привод 200Вт и обычным редуктором 1:5. Люфт стандартного редуктора, конечно больше чем в прецизионном для Panasonic, но после замеров оказался меньше паспортного.
Ось Х.
Направляющие - TBR25 3000мм с каждой и сторон. Рейки М1.5 с зубьями закаленными индукцией. Шестерню изготовили из бронзы не без косяков,
http://www.youtube.com/watch?v=Mi5iKibVMuA
но, как оказалось, это капля в море. Решил уйти от поджима шестерни пружиной и сделать весь блок с эксцентриком в пару мм. Появился люфт - повернул блок вокруг своей оси и выбрал зазор.
http://www.youtube.com/watch?v=clWsGjU22B8
Отдельной темой хотелось бы выделить проигранную двухнедельную войну с установкой рейки. Рейки задумал крепить на уголок 25х25 под направляющими.
Итак. Прикрепил рейки через каждые 100мм и зажимал их по факту сопряжения с шестерней. Естественно про делительные окружности и линии я знал, но как это выдержать я без понятия. Зубья вниз. Валик между зубьями не вложить. Решил крепить механически поджимая рейку к шестерне до исчезновения люфта. В одном месте вроде бы нормально, переезжаю на 200мм вправо - люфт. Получается прижимая(изгибая) рейку в одном месте я отжимал ее в другом. Ладно. Штифтуем. Фиг там плавал. Штифты не помогли. Люфт. Помог бы упорный буртик с обратной от зубьев стороны. Но как же его сделать на такой длине и с такими габаритами рамы. Была мысля поставить шлифовальную чашку вместо шестерни, но чашку тоже надо правильно заправить.
После двухнедельного мучения все открутил и поставил скоростные ШВП2020 от VTX Precision (довольно качественные) с двух сторон. С вращающимися гайками. За основу взял проект местных форумчан,
Ось Y.
Направляющие TBR25 1500мм прикреплены на швеллер 10У и вся эта история закрыта коробом из стали 3мм.
Особое внимание хотел уделить моему методу выставления направляющих. Решил что максимально правильно и точно выставленные направляющие не помешают. Купил брусковый уровень 0,05мм/м и понеслась. Весь процесс с вопросами описал на другом форуме (http://www.chipmaker.ru/topic/184212/). Но результат меня порадовал. При малейшем наклоне портала каретки начинают движение.
-------------------
Ось Z.
Так же как и ось Y в процессе сборки претерпела кучу модернизаций и переделок. Изначально я сделал ее из стали 10мм
Прикинул на онлайн-калькуляторе и купил цилиндр 20мм с ходом на всю длину ШВП. Переделываю крепление и подключаю воздух. И ось поехала вниз будто цилиндра и нет. Проверяю давление. Все в порядке. Снова подключаю. Без изменений. Блин. Покупаю б/у Camozzi 63ий цилиндр и пока он едет что-то меня торкнуло еще раз все перепроверить. Ёлки-палки... Оказывается я воздух подавал не в ту камеру. Переподключил шланги и ось перестала падать. А купленный 63ий так и остался лежать как напоминание о "проверяй все по 5раз". Кстати при подключении моторов к усилку создается неплохое сопротивление на вращение вала, может пневмоцилиндр и был избыточен, но что сделано, то сделано. Лишним не будет. По крайней мере PID петля настроилась до пары микрон. Есть небольшое посвистывание мотора, может знатоки подскажут как его убрать, а может это и нормальная работа...
<Фото графика ПИД>
Со шпинделем все просто: водяной китаец 2,2кВт (охлаждение розовым антифризом с помощью насоса для отопления) от частотника Mitsubishi 1,5кВт работает "на ура". На холостом ходу - 1,6А Под нагрузкой - 1,8А. Время разгона - примерно 5сек. Напрягает, конечно, каждый раз дописывать в gcode "G04 P6", но ничего не поделаешь Арткам автоматом это делать не умеет. А вот SolidCAM умеет. Хотелось бы отключать шпиндель по пиковым токам (например если фреза врезалась в заготовку со всей дури) как на взрослых станках, но пока не знаю как это сделать.
На данный момент делаю пневмоприжим листовых заготовок совмещенный со стружкососом.
Тем более такую затею подсмотрел у AXIZ,
Фото прижима.
а канадцы плохого не посоветуют.
-------------------
Электрика.
Где-то на форуме прочитал что управлять сервами по аналогу правильно и необходимо, но основной причиной, конечно, было то, что мои сервы довольно устаревшие (найти фирменное ПО для Panasonic MSD) просто не реально (но я нашел;) ) Отсюда следует что железо для тюнинга необходимо с поддержкой энкодеров и работой с среде linux. Kflop + Kanalog - дороговато. Mesa - чуть дешевле, но тоже дорого. И тут на форуме нахожу рязанскую Mesa - проект to_pci. Связался с ребятами и попросил сделать комплектик, но в целях экономии решил платы паять сам. Ну как сам, попросил лучшего друга (кстати, он отлично поднимает паленые драйвера от Leadshine), о чем потом сильно жалел...
- Во-первых, итоговая стоимость деталей ни капельки не дешевле чем покупка готовой платы у производителя.
- Во-вторых, без тестирования ставить и подключать платы просто опасно. У меня сначала не работала плата I/O. Связываюсь с разработчиками и находим что не запаян один резистор и вся часть на out не работает. Затем в плате PWM то ли микросхема попалась паленая, то ли непропай, но на одном из выходов постоянно висело -14В. Комп включаю - и ось со всей дури едет пока механически не упрется. Грохот тот еще. Пока этот канал не задействован. На данный момент ребята выслали плату для тестирования по ethernet. По результатам отпишусь.
-------------------
Электрошкаф.
- Включение приводов и частотника через кнопку с подхватом. Пропало на секунду электричество приводы сами не запустятся.
- Включение Servo-ON через реле с 4мя группами контактов. Если нажат хоть один аварийный концевик, грибок (они еще не подключены) или ошибка на любом из приводов - реле SON не включается. Аналогично, при появлении ошибки на любом из приводов - рвется SON для всех осей.
- Индикация включения каждой реле заведены в LinuxCNC. Зачем? Не знаю. Просто чтоб лампочки светились.
- Сигналы Servo-RDY каждого привода заведены в linuxcnc. Была задумка запретить включение SON если не готов хоть один из приводов, но у Мицубиши RDY включается только после SON. Потому пока это просто светящие светодиодики в программе.
В планах:
- Сделать вентиляцию шкафа. Летом реально приходится открывать дверцу.
-------------------
Часть пятая. Заключительная.
Изначально было задумано и сделано, что длинная ось - ось X, поперечка - ось Y, но в CAM программах при указании home на нижний левый угол ось Х - это ось слева направо, а ось Y от себя/к себе. Переделал конфиги. Теперь все правильно.
Отдельная благодарность всем форумчанам за разъяснение по непонятным мне вопросам, MGG - за конфиги, UAVpilot - за egantry...
Рабочее поле: 1305 х 2600 х 250
Обрабатываемые материалы: пластики, люминь, композиты, акрил.
Что получилось: мощный, жесткий, большой с перспективой поворотной оси. Повторяемость - 0.
Что не получилось: нет пока точности готовых изделий (по индикатору все шагает точно, в сотку, а вот при резке неточность до 6 десяток). Не получилось работать на рейках.
Ориентировочный бюджет: после $3000 я просто перестал считать. Но платить приходилось за всё, за шайбочки, за фрезеровку, за токарку и пр. Думаю, $4000-4500.
Задавайте свои вопросы. Отвечу.
