Struttura fresatrice CNC 3 assi

[guido91ra]

Quoto Fiveaxis, ma comunque come argomento meriterebbe un topic proprio per maggiore visibilità anche per altri utenti interessati.

@Innaig ti offrirò una bevuta per la lezione sui controller visto che siamo di casa

[SWL]

Proseguiamo allora su questo thread.

Allego quella che per me è la struttura classica di un controllo a tre loop (coppia, velocità, posizione).
Ciò che mi interessa, e come a me credo a molti altri, è capire quale sia la differenza con il sistema illustrato da Innaig.

CNC Control Model R1.png

Dato che nel disegno è impossibile leggere le didascalie, riporto lo stesso in pdf come allegato.

[Innaig]

Ho inserito un pdf un po sbrigativo cancellando quello che non potevo mostrare.
Se c'è da bere io ci sono!!!

[SWL]

Il pdf devi zipparlo.
(vedo che hai fatto...)

[billielliot]

Ciao,

riporto anche io un qualche cosa di simile tratto da qui:

zblock3.jpg

Qui invece lo schema PID implementato in LinuxCNC (usato per il retrofit di una Deckel):

pid-block-diag.png

Ne capisco niente. Ma magari servono.

Ciao

Mauro

[SWL]

Il primo è molto simile a quello che ho postato sopra.
Anche in questo si vedono chiaramente i tre loop nidificati nell'ordine "coppia, velocità, posizione".
Adesso cerco di capire quello di Innaig...

Ho inserito un pdf un po sbrigativo cancellando quello che non potevo mostrare...

Ah, ecco perché non mi tornavano i conti. Cercare di capire un diagramma con delle parti cancellate è un impresa senza speranza.
Peccato.

[Innaig]

@swl mi dispiace ma proprio non posso disegnare altro.

[Bender]

Io ti ringrazio infinitamente per la risposta che hai fornito alla mia domanda, che ha chiarito i mie dubbi in merito alla scelta di un controllo numerico professionale o meno.
Per ora cercherò di avventurami su un sistema basato su Linux cnc e schede Mesa.

Ancora Grazie!

[guido91ra]

Rileggendo ciò che è stato scritto da innag, bender e SWL.
Facendo un pò di considerazioni sugli investimenti che dovrò affrontare quest'anno in azienda, questa fresa non sarà l'unico macchinario che dovrò costruire/comprare, ho deciso di accontentarmi su un controller hobby e motori stepper almeno per quest'anno e mi sono prefissato un budget di 20000€ meccanica+elettronica. Quindi vorrei lasciare le predisposizioni e gli spazi necessari per montare i brushless in un secondo momento.
L'altra necessità è che non ho avrò molto tempo da dedicare alla taratura dei brushless (cosa mi spaventa un pò non avendola mai fatta, il PID in particolar modo ) e vorrei andare un pò sul sicuro e semplice visto che ho già lavorato con gli stepper.
Vere necessità di velocità in rapido non ne ho, in lavorazione oltre 2,5m/min non ci posso andare causa rottura dell'utensile, quindi intorno ai 7m/min in rapido sarei abbastanza soddisfatto.
Per il cambio utensile durante le lavorazione non ho problemi di lunghe distanze da percorrere perchè costruirò una dima a 10 figure e lavorerò i pezzi percorrendo una U, quindi partendo da Xmin-Ymin---->Xmax-Ymin---->Xmin-Ymax, quindi ritornei molto vicino alla rastrelliera.


Fatta la premessa, devo iniziare a fare i calcoli per il dimensionamento dei motori per poter lasciare le predisposizioni.
Ho letto lungo e in largo, passando dal sito Twinec, ad altri e cercondo sul forum è emerso questo https://www.cncitalia.net/forum/viewtopi ... &start=735 e da un altro topic è emerso che Bender usa spesso questo programma https://www.yaskawa.com/links?type=docu ... ess=Public

Sono partito a guardare le formule sul sito della Twintec, ma ammetto che non ho abbastanza conoscenze e mi sono perso più volte.
Stessa cosa mi è successa nel programma sopra indicato.

Secondo la vostra esperienza mi conviene sbattere la testa nella formula o nel programma di calcolo o in entrambi?
Devo tenere in considerazione 2 setteggi, uno con motori passo passo e uno con brushless che avranno velocità e accellerazione maggiori, quindi 2 calcoli distinti. giusto?

Per le viti ho scelto di rimanere su dia20mm p5mm per Z, dia32mm p5mm per X e Y, con chiocciole a gioco ridotto per rimanere intorno ai 1/2 centesimi.

Vi ringrazio nuovamente per tutti i consigli e la pazienza.

[guido91ra]

Nel frattempo sono andato avanti e ho posizionato le chiocciole per lo spostamento del ponte. Ho deciso di allargare un pò il ponte e montare direttamente le chiocciole sulla struttura.
Al momento, esclundeno i carrelli, guide, supporti e motori ho:
-ponte 260kg;
-carello di y 45kg;
-asse z 55kg

STRUTTURA PONTE-1.PNG

STRUTTURA PONTE-2.PNG

STRUTTURA PONTE-3.PNG

[guido91ra]

in riferimento a questo topic https://www.cncitalia.net/forum/viewtopi ... &start=765 seguendo un pò il discorso ho provato a mettere i paramentri per l'asse Z, ma ho dubbi sul punto 4 e 5 se si riferiscono agli attriti o la forza contraria lungo l'asse z del utensile nel caso di foratura/tuffo
per il gear ratio avendo due pulegge uguali ho messo solo l'inerzia delle 2 pulegge.

Asse z.png

qui invece proprio non riesco a capire come devo settarlo

Asse z rampa.png

[Bender]

Posizionando la vite all'interno del ponte penso che tu abbia problemi con i soffietti della y.
Se non erro per ottenere buone prestazioni con i passo passo è utile avere un passo della vite "grande" in quanto hanno coppia a bassi numero di giri.
Dell'intera macchina che cosa siete in grado di realizzare da voi e cosa fare fuori?
Questo perchè il budget mi pare adeguato anche per prevedere motorizzazione brushless, a meno di non dover far fare tutto fuori.

Per il dimensionamento dei motori:
Al punto 4 e 5 sembra che richieda l'eventuale forza di lavorazione in fase di discesa o salita.
Per settare i parametri della seconda schermata devi partire dal valore di velocità massima che puoi raggiungere (punto 5), dipendente dai giri massimi del motore e dal passo della vite.
Al punto 1 devi inserire il tempo di accelerazione espresso in secondi, ovvero:
Stabilisci l'accelerazione in m/s^2, ad esempio 1 m/s^2.
Possiedi la velocità massima (punto 5), dividendola per accelerazione ottieni il valore in secondi.
Punto 2 è il tempo che si mantiene la massima velocità.
Punto 3 è l'inverso del punto 1, tempo di decelerazione.
Il punto 6 è il tempo complessivo del ciclo che nel nostro caso è verosimile che coincida al valore numero 4, ovvero non ci sono pause di riposo.

Ti conviene comunque verificare con calcoli a mano, specialmente se vuoi usare i passo passo, visto che il programma nasce per i motori brushless che dispongono di una coppia di picco.
Sui manuali dei venditori di viti a ricircolo se non erro ci sono sempre esempi di calcolo molto dettagliati, Thk , Hiwin ecc..

[guido91ra]

Ciao bender,

i lavori da fare esternamente saranno:
-Taglio laser delle lamiere con sp <20mm (ho fatto un calcolo spannometrico e sono già a 1000€ di fe510 + taglio solo per gli assi)
-Ossitaglio per sp >20mm
-Fresatura delle sedi delle guide e dei supporti delle viti
-Trattamento termico di normalizzazione
-Verniciatura

lavorazioni interne:
-Saldature della struttura
-Assembleggio di tutta la parte meccanica ed elettronica

Mi è arrivato il preventivo per controller professionale + azionamenti e motori brushless + il tecnico per programmare tutta la logica e siamo intorno a 16000€, vorrebbe dire che rimango 4000€ per tutta la meccanica, struttura più guide e viti.
Considerando che volevo chiocciole e carrelli precaricati sarei già fuori budget.
Piuttosto preferisco investire in una buona meccanica quest'anno, farla lavorare con un controller hobby e stepper così a fine anno rientro con la spesa e il prossimo anno se si riconferma la produzione spedere quei 16000€ e completare l'opera.
Alla fine sono inchiodato a 1,6m/min di avanzamento in lavoro oltre o rompo l'utensile o stacco il pezzo dalla tavola con il vuoto.
Quindi il vantaggio dei brushless ce l'avrei solo nei rapidi. Ametto che mi piacerebbe partire in canna già con tutto al top, ma preferisco andarci cauto.

Sul passo della vita ho un dubbio:
Io so che i passo passo, si fermano sempre al passo "intero" più vicino all'ultimo microstep inviato. Ammesso che questo sia vero, vorrei una risoluzione meccanica che si avvicini ai 2centesimi.
Dividendo il passo della vite per gli step del motore, ottengo la risoluzione meccanica che nel mio caso sarà 5/200=0,025 che è molto vicina.
se invece usassi una vite passo 10 avrei una risoluzione di 0,05 sarei già al doppio di ciò che voglio.
Tutto questo sempre se sia vera la prima affermazione. Se non lo è cambia tutta la baracca, anche se avendoli avuti per le mani non mi sembra che si fermino volentieri a metà tra 2 step.

Per fare due calcoli veloci sono andato sul sito della LAM e ho confrontato il risultato con il risultato di quest'altro sito http://www.orientalmotor.com/motor-sizi ... zing.html# e diciamo che si avvicinano molto, quindi presumo che il dato sia abbastanza vicino alla realtà, per sicurezza un x1.5 o x2 sul risultato non guasta.
L'unica cosa che ho toppato è la velocità finale dei motori 2000RPM che guardando le curve di coppia dei motori lam con collegamento bipolare parallelo e dandogli tutta le tensione che si può dare, "potrebbero" cavarsela, MA me la sono egragiamente dormita sulla velocità critica delle vite a ricircolo di sfere, specialmente quella di X che è una 32mm lunga 2000mm. Io non ho trovato dati nel catalogo cartaceo Hiwin che indicano la V critica e tanto meno le formule di calcolo , ma immagino che oltre i 1500RPM sarebbe saggio non andare, o sbaglio?

[Bender]

Un manuale con tutte le formule lo puoi trovare qui :http://www.faitgroup.it/wp-content/uplo ... -Hiwin.pdf.

Solo per i drive con motori brushless quanto ti hanno chiesto?
Io andrei per ora con questa soluzione più un controller obbistico avanzato tipo Csmio A.
Ti giuro che è l'ultima volta che insisto

[SWL]

Gli stepper comandati in micropasso si fermano dove è previsto. Saltano al passo intero più vicino solo quando viene tolta l'alimentazione.

La grande differenza tra stepper e servo, è la "rigidità incrementale".

Uno stepper, nell'intorno del punto previsto, risponde con una forza proporzionale allo spostamento. In pratica come se ci fosse una molla. La massima coppia si ha per uno spostamento pari a mezzo passo (pieno) del motore, in entrambi i sensi.

Un servo, invece, risponde con coppia piena ad uno spostamento pari ad una divisione dell'encoder, in entrambi i sensi.

Facendo la comparazione tra uno stepper che ha 200 passi per giro e un servo che (prendendo ad esempio HiWin) ha encoder da 13 o 17 bit, che equivalgono a 8.000 o 128.000 posizioni giro, ci si rende conto della differenza.

Anche avendo una meccanica assolutamente rigida, una macchina che monti motori stepper si comporterà come se mancasse di rigidezza, perché sono i motori a non essere rigidi. Equivalentemente, se non si dispone di una meccanica molto rigida, ha ben poco senso montarci dei servo.