Nuova elettronica per micro CNC 3 assi d’alta precisione

[Betsu!]

Appoggio Scj, qualche foto non guasterebbe.

Purtroppo non voglio fare foto per miei motivi personali.. le guide sono state fatte appositamente dall’azienda Giroud diversi anni fa, per poter fare dei prototipi per uno specifico cliente.. comunque per farvi capire meglio, le guide sono simili a quelle che potete vedere nella prima immagine, mentre la struttura è pressoché identica alla seconda immagine (entrambe le foto le ho prese dal sito della Giroud).

P.S.
Delle specifiche delle guide mi rendo conto che non si legge nulla, ma una foto di qualità maggiore non me la fa caricare.. se è consentito vi metto il link, ma in realtà c’è poco da vedere.. sono delle semplici guide lineari..

[Fiveaxis]

Nell'immagine non si vedono guide ma una vite a ricircolo di sfere...

Io credo che già voler ottenere precisioni intorno al centesimo sei fuori budget...4 micron poi!

Per poter ottenere quelle precisioni -realmente-, oltre ad impiegare motori brushless con encoder, si devono prevedere delle righe ottiche su tutti gli assi.

L'ideale sarebbe montare motori lineari ma con 500€ ne compri forse 1 di motore lineare. Tuttavia, anche quelle viti che hai postato non credo che costino poco...

L'elettromandrino poi, altro capitolo: su quelle dimensioni di macchina si utilizzano microutensili che necessitano velocità sopra i 50.000 n/min ed errori di eccentricità inferiori al micron.
Un elettromandrino con quelle prestazioni ti può costare tra i 5 e i 10K€ a seconda delle caratteristiche.

Non vorrei smorzare gli entusiasmi di nessuno ma, a mio modesto parere, non si può pensare di ottenere una micro macchina utensile con precisioni sub-centesimali impiegando materiale cinese da hobbista.

Per il CNC concordo con lelef: solo LinuxCNC potrebbe avere le prestazioni e la flessibilità -a costi da hobbista- per gestire una macchina del genere.

I miei 2 centesimi...

Buona fortuna

[Betsu!]

Buonasera,
Di per se un po mi stranisce il fatto che al giorno d’oggi non si riesca a trovare qualcosa di economico e che tenga certe precisioni.. e con questo non metto in dubbio che sia vero!

Alcuni anni fa ero riuscito a ottenere precisioni del genere su un vecchio okuma lb15 che mi pareva un bel ravatto senza avere nulla di eccezionale (però era impensabile usare una macchina così grande per fare pernettini invisibili, lo avevamo fatto giusto per gioco!)

Oltretutto ho sempre fatto perni da 1 decimo/8 centesimi tranquillamente con un classico tornio parallelo lorch o schaublin, i cui carri hanno piu giochi che altro, quindi sono ancora più stranito!

La macchina utensile già ce l’ho, quindi la spesa delle guide non devo affrontarla, mi interessava solo l’elettronica!

Comunque si, nelle guide della mia macchina utensile ci sono delle viti a ricircolo di sfere di quell’azienda, e muovono un carro che anch’esso ha delle sfere che scorrono lungo delle sedi.

La macchina utensile comunque è vecchia di 30 anni, all’epoca i 4 micron li teneva tranquillamente e l’elettronica di 30 anni fa immaginavo, sbagliandomi a quanto pare, fosse una cosa ben diversa rispetto a quella di oggi.. ribadisco che era una macchina da prototipi e, anche se fatta su misura, non costava certo come un mazak, anzi..

Mi sarebbe piaciuto rimetterla in funzione perché è un peccato lasciarla li ferma, ma se mi costa più che comprare una macchina utensile già fatta e finita, allora non ha senso.. piuttosto ci metto tre noni (si scrive così?) e la uso a mano per gioco!

Comunque il mandrino c’è già (ma manca il motore) e non ha mai girato più di 12.000 giri, sul lorch, per dire, ho un motore che gira a 8000 e i perni escono ugualmente!

[lelef]

ti faccio un esempio di un gocattolo che mi son fatto con pezzi che gia`avevo, roba scartata da altre macchine e avanzi
un nanotornio per farmi pezzi da modellismo.
Avevo un albero con varie pinze, vanno dal 12 sino al mm piu`esegonali ecc ,un bel set che non ho mai usato
Delle guide a ricircolo buone, dei servi dc maxton con encoder da 4000 impulsi, e i driver per pilotarli.
Ho usato un motore da lavatrice ma con l èlettronica che controlla in loop in coppia grazie alla tachimetrica
non ho messo viti a ricircolo ma viti metriche a passo fine, mi son fatto le chiocciole giuoco quasi nullo e poi cè`il vantaggio che in tornitura a differenze che in frsatura il carico tiene sempre in presa la vite nel verso del lavoro quindi non influisce sul risultato, oddio si su profili complessi influenzerebbe ma,si puo`aggirare con un gcode ben pensato.
il fuso comunque fa solo 6000 giri max, piccoli diametri piccole passate ma veloci o ci si mette una vita, il problema e`che il pezzo con passate di un certo tipo fletterebbe.
piccole passate ma per farle giuste tanta risoluzione, 4000 impulsi x 4 ,la quadratura di A + B piu`un passo vite da 0.5 ok , l èlettrronica pero`deve starci dietro.
A parte il monitor touch screen che mi andava di mettere ma che si poteva anche fare a meno tutto il resto l àvevo o avevo il materiale per farmi i pezzi con altre macchine.
Non conto il mio lavoro.
Se non mi fosse venuta fouri a gratis per giocare i costi a spanne presto fatti:
Servi DC Maxton ,non cinesate ok son piccoli, un 300 euro al pezzo a pagarli poco, i driver 140 al pezzo la sceda di interfaccia alle scarse 140 pure lei , il sistema per controllare un motore da lavatrice con 40 euro ti vien fuori , poi ci vuole la retroazione dei giri fuso al controllo che non e`la stessa del controllo di coppia ,il piu`scarso degli encoder copia Omron altri 40 euro.
Bon la meccanica lasciamo perdere nel tuo caso quella l avresti
Pronti via per una cosa non certo da produzione non certo a norme e ben lontana dalle precisoni che vorresti solo 2 assi e son partiti 1100 euro.
Poi boh ognuno ragiona come vuole ma, a livello di azienda 400 -500 euro di limite per me sono un controsenso, tiri su la saracinesca al mattino ed in costi di contorno , carta , telefono, pulizie, luce , riscaldamento ecc alla sera quando la tiri giu` i 400 euro son belli che andati

[Fiveaxis]

@Betsu

Intanto stai parlando di tornio e non fresa: le cose cambiano parecchio direi!
Hai un asse in meno e i giochi delle viti si possono -in alcune situazioni- gestire; al contrario, fresando una sagoma, un micron di gioco di inversione su una vite, si traduce in 2 micron di errore sulle lavorazioni di quell'asse. E quel gioco NON lo puoi gestire elettronicamente: c'è e te lo tieni!

Che poi con uno Schaublin o un Lorch si possano fare perni da 0,1 mm è verissimo ma, anche in questo caso, stiamo parlando di tornitura e, nello specifico, di tornitura manuale con un tornietti di altissima precisione CONCEPITI per quel tipo di lavoro. Macchine da orologeria dalle quali -senza le capacità dell'operatore- che le aziona, non tiri fuori nulla.
Con una Aciera F1, rigorosamente manuale, anche io sono riuscito a tenere i 5 micron su alcune lavorazioni.

Pensa che ,ad una fiera in Svizzera, qualche anno fa vidi con i miei occhi uno svizzero che forava con una punta D 0,05mm: utilizzava una specie di tornietto autocostruito ed accrocchiato su di una tavoletta di legno con un mandrinetto ed un motore in corrente continua collegati da una cinghietta tonda tipo OR...Lui forava pernini in AISI 316 per orologeria. Se mi fossi messo io lì, provabilmente avrei rotto parecchie punte prima di riuscire ad accennare un foro ergo: la macchina conta ma la differenza la fa il manico!

Le macchine a CNC invece sono azionate da un sistema di automazione gestito da un computer che non ragiona ed è basato su 2 condizioni logiche: vero/falso. Tale sistema NON ha la sensibilità di un operatore!

Fatte le premesse sopra esistono fresatrici a CNC che lavorano al micron ad esempio le Röders o le Kern. Le prime hanno motori lineari su tutti gli assi le seconde (che lavorano nel sub-micron) hanno, oltre ai motori lineari, guide idrostatiche. Parliamo di macchine che su configurazioni a 3 assi su taglie da 500x400mm (XY) hanno prezzi di listino intorno ai 250.000€ per una Röders e grosso modo il doppio per una Kern con campo di lavoro da c.a. 200mm...

Se la tua microfresa teneva i 4 micron con l'elettronica di 30 anni fa ci sta. Sarebbe interessante capire quanto l'avevi pagata quell'elettronica.
Secondo me, oggi meno di 3-4000€ (usando come CN LinuxCNC) non li spendi, per ottenere da quella microfresetta quelle prestazioni, viceversa usala manualmente e i 4 micron li tiri fuori sicuramente...Anzi!
Potresti ad esempio fissare dei micrometri millesimali (magari digitali) sugli assi come quella struttura che si vede nell'immagine...Forse 500€ ti potrebbero bastare!

PS: la guida Giroud più piccola che hai postato, la HR50, costa 2500CHF!!!

[Scj]

Ma finché non ci dici che misura di motori puoi montare che consigli possiamo darti?
Noto due punti di vista diametralmente oppostoi. Tu che ipotizzi la possibilità di fare un revamping con materiale attuale a costo umano e Fiveaxis che sostiene che non sia fattibile salvo fare un grosso investimento.
Sarebbe bello sapere che motori montava in origine... Sarebbe stato un ottimo punto di partenza.

Attualmente credo che se la meccanica è veramente ok (perfetta senza alcun gioco apprezzabile nell'ordine di grandezza che ti interessa) con un po' di furbizia e fortuna riesci nel tuo intento restando nel tuo budget. Ma sono solo mie supposizioni basate su ipotesi di come dovrebbero essere le condizioni della macchina.

[Betsu!]

Buondì!
Di sicuro non ho le competenze per capire molto di quello che hai scritto ma ho sicuramente capito che sono troppo povero!!

Scherzi a parte comprendo bene cosa concettualmente hai voluto farmi capire ma d’altra parte, lavorando su misure così piccole, non capisco come si possa avere così poca scelta in questo campo.. è come dire: o ti compri una Fiat panda da 0.02 o una Ferrari da 0.004 mentre nel mezzo, speravo, ci fosse della scelta..
Di per se mi serve solo la precisione, niente cose atte a sopportare grandi stress, cicli di lavoro continui, ecc, ecc..

Una volta ho visto una piccola fresa, veramente mal messa, su cui un mio conoscente aveva “installato” dei pistoni idraulici in modo che facessero resistenza ai vari carri che avevano non poco gioco assiale.. ho visto con i miei stessi occhi tenere il micron, anche con passate importanti sul metallo, con tanto di riscontro con comparatore mahr millimes.. diciamo che i modi per ottenere la precisione ci sono, anche altamente spartani, basta saperli!

Io non ho un azienda o un officina meccanica “commerciale” standard, o almeno non per come la si intende in italia.. io ho una stanza a lato della casa dedicato a quello e vengono singoli clienti che vogliono 1 pezzo, al massimo 4/5, in rari casi 10 e fine del discorso!
Poi il mio lavoro primario è un altro e questo è il secondo (anche se sono strettamente correlati!l) quindi non mi interessa investirci grandi cifre, o meglio, le investo ma in altri strumenti e macchinari che me lo impongono!

Siccome ho fatto (anche) il programmatore per quasi 20 anni, volevo rimettere in funzione questa macchina solo per sfruttare questa mia dote, ma posso sempre continuare a fare tutto con macchine utensili tradizionali!

Forse allora dovrò riformulare la domanda.

Per ogni tipo budget, diciamo scaglionato di 500 in 500, qual’è la miglior soluzione in fatto di precisione?

Nel senso, se spendo 500 euro cos’è il meglio? E se spendo 1000? E 1500? E 2000? Poi basta perché sennò con quella cifra (più vendendomi questa macchina utensile cosi com’è) mi prendo una piccola fresa retrofit cnc che tiene altro che i 4 micron..

[Betsu!]

@Betsu

Intanto stai parlando di tornio e non fresa: le cose cambiano parecchio direi!
Hai un asse in meno e i giochi delle viti si possono -in alcune situazioni- gestire; al contrario, fresando una sagoma, un micron di gioco di inversione su una vite, si traduce in 2 micron di errore sulle lavorazioni di quell'asse. E quel gioco NON lo puoi gestire elettronicamente: c'è e te lo tieni!

Chiedo scusa per non aver risposto a tutti ma mi ero perso gli altri messaggi.
Le guide Giroud che ho postato costano care ma hanno anche tutta una parte elettronica e sono molto più precise (e moderne) di quelle che ho io!

Sinceramente non so quanto possa essere costata questa macchina utensile 30 anni fa! Io so che oggi, con 4/6 mila euro, posso comprarmi una piccola fresa retrofit, proprio da orologeria, convertita a cnc e il mezzo centesimo lo tiene tranquillamente!
I motori comunque con grandissima probabilità erano degli eip, ma sono anche sicuro che vi siano totalmente sconosciuti, e dovrebbero essere stati dei 17

So anche bene che sulle macchine utensili tradizionali è l’uomo che tiene la precisione, ed è esattamente quello che so fare!

P.S.
Sicuramente non lo avrò detto ma io sono di La Chaux-de-Fonds, in svizzera, e le macchine utensili dedicate all’orologeria le conosco tutte e bene, perché ci lavoro ogni giorno.. Conosco bene anche quelle industriali, ho programmato per quasi 20 anni, anche 5 assi, mazatrol, sinumerik, okuma..

[Fiveaxis]

Da ciò che dici, non sei uno sprovveduto quindi: saprai bene che un conto è tenere 4 micron sul diametro di un pernino, altra cosa è tenerli su una superficie ricavata a 5 assi interpolati.

Detto ciò, trovo sia difficile dare consigli -mirati- a qualcuno che non può/vuole mostrare la macchina da retrofittare e non sapendo che lavorazioni ci vuole fare.

[Betsu!]

Certo, ed è proprio per questo che trovo assurdo dover spendere cifre importanti per tenere 4 micron di tolleranza su un pernino.. mica sto lavorando componenti per un turbojet..

Comunque la macchina utensile proprio non posso fotografarla, mi dispiace, ma le informazioni che ho dato dovrebbero bastare per capire di cosa sto parlando, o almeno lo spero..

P.S.
Comunque a pensarci bene trovo corretto giustificare il perché della mia riluttanza nel mettere delle foto..
Mettiamo che la ferrari fa tutto, ma proprio tutto, da sempre, a maranello, nel suo sito produttivo (non so se in realtà sia li, è un esempio) e che di questo ne faccia un vanto e lo sbandieri sempre ai quattro venti.. io però, che sono magneti marelli, so che gli facevo dei componenti e ho ancora nella mia officina i macchinari specifici, con tanto di scritto “magnieti marelli, utensile xxx per modello ferrari f40”.. adesso, che voglio rimettere a nuovo questo macchinario, non ho nessun intenzione di andare a postare foto su internet di cose riconoscibili.. ok, è un macchinario come molti altri, direte voi, e allora si, è un macchinario come tanti altri e pertanto non ha bisogno di foto, le specifiche basilari le ho date e penso che bastino.. sennò posso provare a darvi quante più informazioni possibili, ma non sono un esperto della componentistica delle macchine utensili cnc.. comunque il mio macchinario è riconoscibile non solo per una scritta stampigliata sopra, ma in ogni caso rimangono tre guide lineari messe insieme, nulla di così fantascientifico da dover richiedere delle foto!

[Immo]

Per le scritte sulle foto si possono ritoccarle e cancellarle, non vedo il problema

[Scj]

Partiamo da un po' di teoria.
Trovi encoder da 1000 ppr abbastanza facilmente.
In linea teorica quindi un buon servo con una buona elettronica riescono ad apprezzare 1/1000 di giro.
Se la tua vite è da 1mm di passo (in linea teorica sottolineo) si potrebbe apprezzare il millesimo di mm.
Tutto facile no?.
Se poi consideri che trovi encoder da 2000 ppr ed oltre viene da pensare che si possa riuscire a dividere il giro in porzioni ancora più piccole.
La realtà invece dice che con i servo c' è sempre un errore tra posizione comandata e quella raggiunta. E per quantificare questo errore entrano in gioco vari fattori. Bontà del servo e dell'encoder, attriti di movimento, coppia del servo, qualità dell' azionamento, perfetta taratura del pid. Se dimensioni correttamente il tutto è ipotizzabile poter raggiungere un errore sistematico intorno all' 1-5 %.. Sono troppi?

[Fiveaxis]

@ Scj
Quindi ci vogliono dei servo...
Io credo che, per ottenere REALMENTE i micron (ricordo che parliamo di decimi di centesimo di millimetro!), ci vogliano anche delle righe ottiche con adeguata risoluzione (0,1 micron?).

Ricapitolo: 3 servo con 3 azionamenti più 3 righe ottiche = 500€ ???

Certo, ed è proprio per questo che trovo assurdo dover spendere cifre importanti per tenere 4 micron di tolleranza su un pernino..

Curiosa affermazione!
Hai tra le mani una struttura (a me ignota) ma che dici essere costituita da 3 assi lineari della Giroud. Tali assi lineari hanno precisioni millesimali e (tutti e 3) costano intorno agli 8000 CFH...Però...Però tu pretendi, con 500 € di elettronica, di ottenere precisioni sub-centesimali.
Perdonami la battuta: hai una considerazione "miracolosa" dell'elettronica.

[Scj]

Mi pare non abbia detto che la macchina in versione originale montasse righe ottiche. Per restare sui 500 euro bisogna accettare dei compromessi. Si parte col minimo sindacale (1 servo+encoder da montare su un asse) e si comincia a vedere fin dove si può arrivare Altre strade (salvo contattare il produttore macchina) non ne vedo.

[Betsu!]

Buondì a tutti e grazie delle risposte,
La macchina utensile non ha assolutamente guide che possano essere costate l’equivalente di 8000 chf e l’ho anche già specificato!

Come ho anche già specificato che non devo spaccare in quattro il micron, ho detto che la macchina teneva i +/- 0.004 e a quello vorrei arrivare.. quindi per rispondere al gentilissimo Scj, direi di si, che l’1-5% è comunque troppo!

La guida ottica purtroppo non so cosa sia, so cos’è una riga ottica ma non vedo come questo possa aiutare a mantenere la precisione, però sicuramente sono due cose diverse!

La domanda è semplice, con 500 euro cos’è la miglior cosa che posso acquistare e che mi tenga i +/- 0.004 o che comunque ci si avvicini il piu possibile? E con 1000?

Grazie ancora a tutti quanti!