spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Ook de moeren en aanverwanten artikelen kunnen hier terecht

Moderator: Moderators

Plaats reactie
roger de poger

spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door roger de poger »

Wellicht zijn er mensen die iets zinnigs kunnen zeggen over kogelomloopspindels, en dan met name de onderlinge verhoudingen tussen spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing (alu, hout etc).
Misschien kunnen we tot een soort van tabel komen waaruit makkelijk af te leiden valt waar een kantelpunt ligt dat maakt dat je je ontwerp moet aanpassen.
Maw; waar liggen de grenzen van de componenten?
Gebruikersavatar
serum
Berichten: 5396
Lid geworden op: 08 mar 2008 20:37
Locatie: Zwolle

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door serum »

een stappenmotor wordt doorgaans niet geroemd om zijn koppen op een hoog toerental, wel om zou houdkoppel.

En toch word normaal gesproken 4-5mm spoed spindel gebruikt, terwijl een 20 mm spoed een hogere ijlgang en wellicht in sommige gevallen een hogere acceleratie. Dit is van veel factoren afhankelijk. (gebruikte soort geleiding, massatraagheid van het te bewegen onderdeel, voorzet en diameter frees)

Het is niet even een kwestie van een tabelletje volgen om te bepalen welke spindel/stappenmotoren je moet kiezen.

De grenzen van de componenten zijn redelijk budget afhankelijk. Normaal gesproken als je machine draait kan het geen kwaad om zijn grenzen op te zoeken. Kijken bij wat voor acceleratie/ijlgang hij stappen begint te verliezen. (hoe hoger de spanning, hoe beter de kwaliteit van de motoren en hoe lichter de massa hoe hoger deze grens zal liggen)
roger de poger

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door roger de poger »

Ik stel juist voor om nu eens niet budget centraal te stellen.
Voorbeeld: ik wil een machine maken met een bereik van 1x1mtr.
Zou jij voor 16 of 20mm spindels gaan, en waarom?
Vragen die opkomen zijn:
- hoeveel Nm kan een 16mm axiaal hebben voor 'ie knak zegt?
Vervolgens: misschien is 20mm beter gezien de lengte maar omdat je alleen piepschuim freest heb je aan 1Nm motors genoeg. Een ander wil alu doen en heeft meer power nodig.

Met "het budget niet centraal stellen" bedoel ik echter niet om dan maar over 50mm spindels in te koppen en er 20Nm motors achter te hangen.

Reden waarom ik dit topic begon is dat ik veel mensen (niet alleen nieuwkomers) vragen zie stellen over de interactie tussen alle componenten van een machine. Als het allemaal niets zou kosten is het prima om al doende te leren. Het is echter zonde om geld weg te gooien omdat je je componenten te zwaar gekozen hebt danwel te licht. Reacties van andere leden op vragen zijn veelal in de trant van "ik gebruik zus en zo en dat gaat prima". Kan me voorstellen dat dit gevangen kan worden in een soort van overzicht (leidraad). Dat kan dan evt in de Knowledge Base ;)
Gebruikersavatar
Arie Kabaalstra
Donateur
Berichten: 13373
Lid geworden op: 07 feb 2007 18:37
Locatie: Bakhuuz'n
Contacteer:

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door Arie Kabaalstra »

Eigenlijk is het simpel.

de "wet van Cruijff"is hier van toepassing:

"elk voordeel heb se nadeel"
Afbeelding

Wat ik hiermee bedoel is het volgende..

Mijn machine heeft 12x2 Kogelomloopspindels.
Met deze spindels haal ik een herhalingsnauwkeurigheid van 1µm, dit komt door de kleine spoed, immers de spoedhoek is klein, en daardoor de axiale verplaatsing per stap..zit ik er iets naast, dan nog is de afwijking klein..

mede hierdoor is de machine enorm sterk, ik heb eens een frees van 6 mm afgebroken, en daar heeft de machine geen stap op verloren.

de keerzijde van deze medaille is dat ik ondanks mijn 80V voeding niet meer dan 3m/min ijlgang haal, maar da's voor mijn kleine machientje genoeg..

Voordeel is dan ook weer dat ik een hoge acceleratie haal, dus is ie zo op gang.. en dat scheelt enorm veel tijd met 3D werk.

Neem je een Grote spoed, dan haal je hogere ijlgangen, ten koste van wat nauwkeurigheid (grotere spoedhoek), en kracht.. dientengevolge zal ook de acceleratie wat lager zijn..'t kost nu eenmaal meer kracht om de boel op gang te brengen..

Persoonlijk zou ik zeggen, uitgaande van mijn ervaringen, ga niet verder dan 5 mm spoed.. als je je stepperdrivers op 2000 steps/rev hebt staan, dan zit je nog altijd aan 0.0025 mm/step of 400 step/mm (4 stappen per 0.01 mm) da's lang niet gek.. en je kan met een 80 V voeding en de juiste motoren toch wel zo'n 5 meter/min ijlgang halen.. voorwaar niet gek.. en.. je kunt dan ook nog redelijk snel accelereren..

Acceleratie is het belangrijkste als het gaat om het terugdringen van bewerkingstijd.. verspanen doe je niet in ijlgang, maar tussen 2 sneden in in ijlgang verplaatsen kost minder tijd.
Mijn machine loopt 3 meter ijlgang, maar is in een kwart seconde op volle snelheid.. bij alle bewegingen van meer dan 25 mm wordt de volle ijlgang bereikt..

Budget.. ik heb het eerder gezegd, en ik zeg het nogmaals.. "een goedkope CNC machine bestaat niet!"
Rene
Berichten: 302
Lid geworden op: 27 aug 2007 10:20
Contacteer:

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door Rene »

ga niet verder dan 5 mm spoed..
Hier ben ik het niet helemaal mee eens. Dit hangt helemaal af van het type machine en wat je er mee doet.

Mijn portaaltje van 170 cm lang heeft een spoed van 10 mm. Met mijn drivers kan ik een uitstekende resolutie halen. Om de spoed van 10 mm te gebruiken zul je dus wel zwaardere motoren moeten gebruiken dan bijv een spoed van 5. Die heb ik dus ook, namelijk 12 nm. En op de x-as zelfs 2. Mijn ijlgang is 10 meter per minuut op de y-as. frezen durf ik ook best met een behoorlijk tempo.

De drivers heb ik gevoed met 110 volt. Dit kan nog hoger uiteraard, wat een hogere kracht betekend op meer snelheid. Voor mij is dit echter niet nodig. Ondanks de relatief hoge spanning merk ik niets van resonantie op lagere snelheden. Ik gebruik de MD2278 van Leadshine. Top drivertje, hangt natuurlijk ook wel een prijskaartje aan.

Bij grotere portalen (zoals die van bijv. de topic starter) is een snelle ijlgang best wel gewenst. Bij complexe stukken zie je dat een snelle ijlgang enorme tijdskorting geeft op het freesprogramma. Voor mij dus liever een hogere spoed, zwaardere motoren en een hoger voltage met wat meer microstappen.

Ik heb voornamelijk hout gefreesd. Dat betekent dat de resolutie niet op het top niveau hoeft te liggen. Ik heb de drivers ingesteld op 1200 micro stappen. wat neer komt op een 0,008 mm per stap.

MIjn spindels zijn 25 mm dik. Zelf bij de ijlgang merk ik niet dat ze gaan slingeren o.i.d. Blijft super strak draaien.

Als grote nadeel aan mijn machine kan ik de ondersteunende geleiders noemen. Deze vind ik niet van top kwaliteit en zeker niet geschikt voor dergelijke krachten. Deze gaan zeker nog eens vervangen worden door 'echte' geleiders.
Gebruikersavatar
Arie Kabaalstra
Donateur
Berichten: 13373
Lid geworden op: 07 feb 2007 18:37
Locatie: Bakhuuz'n
Contacteer:

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door Arie Kabaalstra »

Ik moet wat dat betreft mijn betoog enigszins nuanceren..

het is niet zozeer de spoed, maar de spoedhoek..

Mijn Machine heeft spindels van 12 mm , met een spoed van 2.
de spoedhoek = Tan^-1( Spoed /omtrek) = Tan^-1(2/(12*Pi)) = 3.03°
voor een 16 x5 geldt: Tan^-1(5/(16*Pi)) = 5.68°
16X4 geeft Tan^-1(4/(16*Pi)) = 4.55°
en een 25x10 komt op Tan^-1(10/(25*Pi)) = 7.25°
dat zijn nog redelijke waarden.. een 16 x 10 geeft echter een spoedhoek van 11.25.. dat wordt toch pittig..

heteen dus eigenlijk wil zeggen.. wil je een grote spoed, gekoppeld aan optimale benutting van je kracht.. neem dan dikkere spindels.. dat is sowieso geen overbodige luxe, omdat de meeste machines waar de nadruk gelegd wordt op hoge snelheid, vaak de wat grotere machines zijn..

't behoeft natuurlijk geen verder betoog dat het vermogen van je stepperdrivers ook van niet mis te verstane invloed is op het presteren van je machine..
draadjelos
Berichten: 73
Lid geworden op: 24 jan 2007 11:23
Locatie: Lemelerveld
Contacteer:

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door draadjelos »

Arie Kabaalstra (ofwel avatar-hopper :-)) schreef:neem dan dikkere spindels...
Klopt helemaal, vergeet alleen niet het effect van een dikkere spindel (kwadratisch geloof ik 8) ) op de massatraagheid van zo'n spindel die de hele tijd van snelheid en richting moet veranderen. Uiteraard beperkt dat de acceleratie weer
So many things, so little time
Zitz
Berichten: 200
Lid geworden op: 20 jul 2008 14:26
Locatie: Vaals
Contacteer:

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door Zitz »

Arie Kabaalstra schreef:Neem je een Grote spoed, dan haal je hogere ijlgangen, ten koste van wat nauwkeurigheid (grotere spoedhoek), en kracht.. dientengevolge zal ook de acceleratie wat lager zijn..'t kost nu eenmaal meer kracht om de boel op gang te brengen..
Klopt dit wel? Bij een kleinere spoedhoek heb je toch meer kracht nodig dan een grotere spoedhoek, ofniet?
Gebruikersavatar
Arie Kabaalstra
Donateur
Berichten: 13373
Lid geworden op: 07 feb 2007 18:37
Locatie: Bakhuuz'n
Contacteer:

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door Arie Kabaalstra »

Archimedes zei eens" Geef me een hefboom lang genoeg, en ik verplaats de aarde.. " Jij hebt NIET bij em in de klas gezeten blijkbaar?..

Waar fiets je liever tegenop.. de Erasmusbrug in downtown rotterdam, of.. laten we zeggen .. de Cauberg in Valkenburg?...

een Steilere Spoedhoek (grote spoed op een naar verhouding kleine diameter )kost meer kracht. je steppers moeten tegen de Cauberg op.. mijn steppertjes.. ha!.. die lachen om een spoedhoekje van net aan 3-en-een-beetje °
Laatst gewijzigd door Erik op 29 jan 2011 21:44, 1 keer totaal gewijzigd.
Reden: Onnodige quote verwijderd
Roetsj
Berichten: 199
Lid geworden op: 24 jul 2009 11:41

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door Roetsj »

De coördinaten tafel verplaatsen van bijv. je portaalfrees komt neer op kracht, =N/m koppel van de stappenmotor en de geleiding verplaatst in m/s. Het verhaal van Arie erbij pakken; de berg opfietsen en dat doen binnen een bepaalde tijd, het laatste neem ik aan, dan betekent het vermogen = arbeid delen door tijdsduur. Het punt van Arie dat gaat over nauwkeurigheid, = de micrometer genoemd eerder in dit topic wijzigt de discussie min of meer en dat is niet terecht. Bovendien is maar net de vraag of die nauwkeurigheden per se belangrijk zijn voor de toepassing. Stel je wilt hoog precisie spindels bij het ontwerp inpassen die prima renderen voor professionele machines, wat heb daar aan voor bijv. graveren in hout als besteding van je vrije tijd? Die spindels kopen heeft geen zin in veel gevallen. Ik zou dus het vermogen willen weten wat je machine moet opbrengen, = hoeveel kracht is nodig voor verplaatsing van het portaal, hoe groot zijn de krachten voor verspanen en bij welk materiaal dan? Dat soort dingen.
Leo.D
Berichten: 273
Lid geworden op: 21 jan 2011 12:52
Contacteer:

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door Leo.D »

Voor de onderlinge verhouding spindeldiameter, spoed en koppel, even als wrijvingsloos beschouwd, bestaat er een lineair verband tussen spoed en koppel resulterend in een axiaalkracht op de spindel waarbij de diameter geen rol speelt. Immers, wanneer bij gelijke spoed en koppel, de diameter toeneemt neemt, dan neemt de tangentiale kracht af, de hellingshoek neemt af en de axiaalkracht blijft constant.

Voor wat betreft het te verspanen materiaal denk ik dat we dit moeten vertalen naar een motorvermogen van, als we het hebben over frezen, de frees spindel. Dit motorvermogen bepaald de maximaal haalbare aanzet en voedingssnelheid vanuit het snijgereedschap gezien. Hebben we een materiaal dat makkelijk verspaand, dan zal de aanzet en voedingssnelheid groter kunnen zijn dan wanneer we een materiaal hebben dat moeilijk verspaand.

Voor wat betreft de spindeldiameter zijn al een aantal zaken genoemd. Wat ik hieraan toe wil voegen, ook al is het vrij theoretisch, is de torsiestijfheid van de spindels. Ter illustratie, wanneer we een massieve stalen as nemen met een diameter van 16mm (de kerndiameter van een kogelomloopspindel is ongeveeer 12,7mm), een lengte van 1 meter, een spoed van 5mm en een koppel van 12Nm, dan zal er een maximale afwijking van totaal 0,004mm (plus / min 0,002) op kunnen treden. De meesten van ons zullen naar ik verwacht zo'n afwijking niet eens kunnen meten. Wanneer je nu alleen de diameter zou vergroten naar 20mm, dan gaat de afwijking met een factor 2.44 omlaag en bij 25 mm met een factor 6. (Rekenen we met een diameter van 12,7mm dan kan een afwijking optreden van 0,01mm) Dus afmetingen bepalen wel degelijk de nauwkeurigheid van de machine.
Wanneer we te maken hebben met een niet voorgespannen spindel, dan komt er ook nog eens een knikbelasting bij. Om dit uit te rekenen gaat mij nu te ver. De uitbuiging ten gevolge van de knikbelasting in combinatie met de torsie, eventueel nog wat doorbuiging vanwege het eigengewicht en nog flink wat omwentelingen kan natuurlijk wel wat trillingen opleveren, vooral bij dunne en lange spindels.
Het verhaal wordt anders wanneer er sprake is van voorspanning op de spindels of wanneer de spindel stil staat en de spindelmoer draait zoals we bijvoorbeeld kunnen zien bij het project van Luijt.
De rest van de constructie speelt dus ook een rol.
Vanuit de 'hobby' sfeer hoeven we hier niet teveel naar te kijken tenzij we een zware machine willen bouwen. In dat geval zou ik gaan zoeken bij de tweedehands machinehandel.

Daarom de meest praktische weg is kijken wat anderen hebben gedaan, constructie, spindeldiameter, spindel lengte, spoed, koppel op de spindels, spindel toerental, motor vermogen freesspindel, geleiding, te verplaatsen gewicht etc. Het te verspanen materiaal is naar mijn mening niet van belang.

Groet, Leo
Gebruikersavatar
Arie Kabaalstra
Donateur
Berichten: 13373
Lid geworden op: 07 feb 2007 18:37
Locatie: Bakhuuz'n
Contacteer:

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door Arie Kabaalstra »

Hier valt nog aan toe te voegen dat al die "onnauwkeurigheidjes" als gevolg van torsie en knik, alleen van belang zijn bij het voorfrezen, als je een zware belasting op je machine zet..

bij het nafrezen neem je zo weinig materiaal weg, dat die vervormingen te verwaarlozen zullen zijn..
Rob Dingen
Berichten: 85
Lid geworden op: 23 mei 2013 13:08
Locatie: Nuenen
Contacteer:

Re: spoed vs diameter vs Nm vs lengte vs toepassing

Bericht door Rob Dingen »

Dag

Zit met een dergelijk probleem en vragen.
Weet niet wat ik moet kiezen en kopen.
Heb de keuze uit de volgende closed loop motors 2NM 4NM en 8NM
Mijn frees bereik word 1500x800x200.
Voor de X en Y as wil ik 25mm spindels gaan gebruiken met de keuze uit 5mm of 10mm spoed.
Voor de Z as 16mm met de keuze uit 2,5mm of 5mm spoed.
Wil op een klein vlak nauwkeurig kunnen werken met aluminium.
Welke motor en as met spoed combinatie kan ik het beste kiezen.
Voor de X as wil ik 2 assen en motoren gebruiken.
Met betrekking tot resolutie kan ik dan gewoon 4000 steps per omwenteling kiezen of werken zo'n hoge getallen niet meer?

Rob
Plaats reactie