snelheid opvoeren

Alle in grote lijnen opgebouwde aluminium, stalen en houten cnc-machine`s

Moderators: audiomanics, Moderators

Plaats reactie
lennartdm
Berichten: 8
Lid geworden op: 10 jun 2015 21:42
Contacteer:

snelheid opvoeren

Bericht door lennartdm »

Ik heb een aantal jaren geleden een kleine cnc frees gebouwd met een werkbereik van ong 750x500x120 mm
De machine wordt in de y-richting aangedreven door 2 spindels 1605, met elk stappenmotor (3.1Nm 5.6mH inductantie) en driver M542T.

Ik top nu nu op deze as af op 3300mm/min. voer ik de snelheid meer op dan stallt een van de 2 motoren en loopt de gantry scheef.
Aangezien ik voornamelijk hout frees en de 2.2 chinese spindel gebruik die niet lager draait dan 13000 RPM zou ik graag de snelheid opvoeren tot 5000mm/min.

De andere as topt iets hoger af, maar behaalt ook de 5000mm/min niet. bovengenoemde snelheden zijn in ijlgang

opties:
  • 36V voeding vervangen door 48V voeding --> zal de snelheid lineair toenemen? of kan ik hier meer van verwachten?
  • Motoren vervangen door servomotoren
  • kogelomlopen vervangen door SFU1610

de motoren vervangen of nieuwe spindels met grotere spoed zijn ongeveer dezelfde kostprijs. waarmee kan ik het beste resultaat behalen?

Of zie ik nog een andere mogelijkheid over het hoofd?
voeding nog meer verhogen 60V of 72V en ook de drivers vervangen? is dit aan te raden met huidige motoren (3.5A)?

Ik kan natuurlijk al het bovenstaande doen, maar zou het toch graag zo kostefficient mogelijk doen 8)
Goudgele
Berichten: 480
Lid geworden op: 21 jul 2020 12:56

Re: snelheid opvoeren

Bericht door Goudgele »

Ik zou je aan raden om alle motoren te vervangen door 140 of 180W JMC servo's. Ik heb dat laatst ook gedaan, bewerk ook vooral hout met werkbereik van 800x700mm. Wat dat betreft komt het dus aardig overeen. Ook ik kwam niet verder dan 3000-4000mm/min, afhankelijk van welke as en met 1605 spindels.
Nu haal ik makkelijk 12m/min. Harder heb ik niet geprobeerd, maar deze motoren lijken nog veel meer in zich te hebben. Met name de veeeel hogere versnelling die zo'n servo aan kan heeft veel voordelen op zo'n klein werkgebied. Ik ga nooit meer terug naar steppers ;-)

Zowel de voeding als de drivers vervangen met je huidige steppers zal wat kosten betreft niet veel goedkoper zijn dan servo's. Maar het dynamisch gedrag wat je er voor terug krijgt is echt niet te vergelijken.
FreesKever
Berichten: 274
Lid geworden op: 15 apr 2019 01:01

Re: snelheid opvoeren

Bericht door FreesKever »

3300mm/min is inderdaad net echt veel.
Maar hoeveel tijd winst denk je te kunnen halen door de machine sneller te maken?
Tijdens freeswerk light de snelheid nogmaal een stuk lager, beneden 1000mm/min, en alleen uit je ijlgangen haal je snelheids winst.
Ook kun je winst boeken tijdens het joggen, en dat zijn de tijdstipen die misschien het zwaarste tellen, omdat je dan staat te wachten op je machine.
(Edit: Oops, even vergeten dat bij hout de aanzet veel hoger ligt).

Verder zijn er vele mogenlijke oorzaken van het niet kunnen halen van een hogere snelheid.
Het is b.v. mogenlijk dat je een (te) hoge microstepping gebruikt, en de motor sturingen daardoor niet sneller kunnen.

Het effectieve koppel van stappenmotoren gaat achteruit bij hogere snelheden, en een van de eerste dingen die je dus moet kontroleren of je een gedeelte verliest aan stroef lopende geleiidingen, gebrek aan smering, opgehoopt vuil en dergelijke. Is het altijd dezelfde motor die stallt? Wat als je de andere motor met de hand wat extra belasting geeft? Stopt die motor dan het eerste? Als het altijd dezelfde kant is, dan is er misschien iets mis met de motor, motorsturing of geleiding aan die kant.

48/36 = 1.333 en meer als 30% procent snelheids winst zal je zeer waarschijnlijk niet halen door de voedingspanning te verhogen. Ik vermoed dat 20% reeeler is.

Een probleem met 1610 spindels is dat ook je resolutie halveert en de kracht waarmee je de frees in het rond kunt duwen. Hoeveel marge heb je daar nu op?

Ik vermoed dat de motoren (+ sturingen) vervangen voor servomotoren de beste keuze is.
De JMC servo motoren met geintegreede driver zijn daarbij een voordelige keuze.
Ik heb er zelf geen ervaring mee, maar er alleen positieve dingen over gelezen.
Sorotec verkoopt ze, en prijsverschillen met b.v. Ali zijn klein.
https://www.sorotec.de/shop/JMC-Servo-M ... 1-min.html
Laatst gewijzigd door FreesKever op 25 jan 2022 20:39, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
serum
Donateur
Berichten: 4958
Lid geworden op: 08 mar 2008 20:37
Locatie: Zwolle

Re: snelheid opvoeren

Bericht door serum »

Ik onderken de ervaring van goudgele. Ik heb ook een machine met de 180W servo's en dat ding is knap rap. Qua acceleratie, souplesse en je bent meteen verlost van de typische stepper whine. Ik weet niet wat voor machine je hebt, misschien dat een fotootje wat meer inzicht geeft. De motoren zijn erg potent.

Ik frees maar heeeeel weinig onder de 2500mm/min moet ik zeggen, (misschien op ramping) en met hout ga ik graag over de 6 a 10 m/min.

Snelheidswinst zit meer in slimme cam en in een vlotte acceleratie. (iets waarin servomotoren ook hun mannetje staan) Zeker bij werk met veel kleine bewegingen is acceleratie een vereiste.

Je huidige motoren hebben een redelijk hoge inductie en zullen niet presteren op een hogere spanning, tenzij je ze gaat voeren met een AC driver. Ik had hetzelfde probleem op mijn BF20 als wat jij omschrijft; het kan goed zijn dat wanneer je de ruststroom een stuk naar beneden gooit dat je machine sneller kan lopen. Zeker de moeite van het testen waard. Ik had de 48V geupgrade naar 70V en merkte weinig vooruitgang. Toen eens gaan spelen met de ruststroom en dat gaf veel meer 'voldoening'. Max is niet perse goed. hoe hoger de stroom, hoe sneller je spoelen etc verzadigen. En de torque dents worden ook heviger, wat weer resonanties in de hand kan werken.

hier de motoren in actie. Ik gebruik deze machine oa voor 3d werk en dat gaat prachtig. (als je controller het tenminste bij kan houden, s-curve is het nieuwe hip). Cirkels en vierkantjes gaan allemaal wel. Maar je hebt in ieder geval een goede trajectplanning nodig voor splines en wat complexere vormen, zeker met een cam pakket als Fusion die niet al te nette gcode uitstuurt. Eding doet een gooi met LAF, maar helemaal verfijnd gaat dat niet altijd, heeft wat kunstgrepen nodig om het soepel te laten lopen.
Goudgele
Berichten: 480
Lid geworden op: 21 jul 2020 12:56

Re: snelheid opvoeren

Bericht door Goudgele »

Inderdaad. Als ik MDF, multiplex, massief hout frees sinds ik die servo's heb is 5000-10000mm/min helemaal geen uitzondering. Als je constructie het aan kan is dat geen enkel probleem met zo'n 1,5 of 2,2kW chinese spindel. Lager dan 1000mm/min zou betekenen dat je het toerental ook flink terugdraait, of je bent het hout aan het aaien of zelfs verbranden.

@ serum, dat filmpje blijf ik gaaf vinden. Mijn machine zou zoiets nu ook moeten kunnen. Binnenkort ook eens wat alu er in gooien :P
Wat dat 3D werk betreft ben ik nu ook wel benieuwd. Zal eens een oude Gcode van toen ik nog steppers had proberen en zien of dat nu nog goed gaat.
Gebruikersavatar
serum
Donateur
Berichten: 4958
Lid geworden op: 08 mar 2008 20:37
Locatie: Zwolle

Re: snelheid opvoeren

Bericht door serum »

Blijft leuk hoor om naar de werkende machine te kijken, hoewel het allemaal betrekkelijk is gaat het er voor een aluminium portaalfreesje nog aardig aan toe. Ik zou zeggen, knoop er een stuk aluminium op en gaan! Vooral die korte tussenacceleraties word ik wel blij van. Minder leuk als je met een 10mm frees met 12m/min halverwege je machineklem uit probeert te komen. Het moment dat ik kennismaakte met de complete onvoorspelbare lead-in van 3d adaptive in Fusion, waar 2mm ineens 30mm wordt. (en het moment dat ik in de cam de machineklem zoveel mogelijk mee modeleer als het nodig is).

Ja inderdaad. in hout moet je gang mee maken.

Wat voor controller gebruik jij op jouw machine, Goudgele?
Goudgele
Berichten: 480
Lid geworden op: 21 jul 2020 12:56

Re: snelheid opvoeren

Bericht door Goudgele »

Moet ook nog eens een klem zien te kopen/zelf maken. De doorlaat onder mijn portaal is alleen niet zo hoog.

Ik ben ooit begonnen met Arduino Uno met GRBL. Een hele tijd geleden heb ik "old school" een Windows XP PC van zolder getrokken en een goedkoop BoBje eraan gehangen via de LPT poort. Is best betrouwbaar gebleken, voldoende IO voor wat ik wil en kan genoeg pulsfrequentie leveren om die servo's aan te slingeren. Software is Mach3. Cad/Cam in Fusion 360.
https://www.vallder.com/images/product_ ... 0Board.pdf
Gebruikersavatar
serum
Donateur
Berichten: 4958
Lid geworden op: 08 mar 2008 20:37
Locatie: Zwolle

Re: snelheid opvoeren

Bericht door serum »

Doorlaat is altijd wel een dingetje.. Is een veelgebruikt bordje, heb die ook al eens langs zien komen dat Benkr hem gebruikt volgens mij.

Kan Lennartdm nog wat nuttigs vinden tussen alle info? :mrgreen:
Gebruikersavatar
Sven
Berichten: 5438
Lid geworden op: 24 sep 2008 09:13
Locatie: Arnhem
Contacteer:

Re: snelheid opvoeren

Bericht door Sven »

FreesKever schreef: 25 jan 2022 19:23 Een probleem met 1610 spindels is dat ook je resolutie halveert en de kracht waarmee je de frees in het rond kunt duwen. Hoeveel marge heb je daar nu op?
Dat van de resolutie is waar maar alleen een "probleem" als de resolutie daarmee groter wordt dan de zuiverheid van de machine.

Maar de kracht waarmee je de frees door het materiaal kan duwen wordt bij gelijke snelheid groter, als je het toerental dat de stepper moet draaien halveert vergroot je het koppel dat de stepper bij die snelheid levert.
350 kilo 1250x1250 aluminium portaalfrees:
http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=13039
Beginnen met CNC? Ontwerpen, bouwen, of toch kopen?
http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=15481
Gebruikersavatar
serum
Donateur
Berichten: 4958
Lid geworden op: 08 mar 2008 20:37
Locatie: Zwolle

Re: snelheid opvoeren

Bericht door serum »

Heuhj. Dat heb je niet helemaal goed. Bij gelijke vertraging in de aandrijving (1:1) bij het gebruik van 1610 tav 1605 ko's halveert je beschikbare koppel op een gegeven toerental. Wel is het zo dat steppers meer koppel leveren op lagere toerentallen, maar het is niet zo dat dat tussen de 0 en de 3000 rpm lineair afloopt.

Het kan wel zijn dat je met 1610's in een geschikter gebied komt voor de steppers qua beschikbaar koppel.
Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 10590
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: snelheid opvoeren

Bericht door hugo stoutjesdijk »

Bij 2 spillen met gelijk koppel maar verschillende spoed geeft die met de kleinste spoed wel meer drukkracht volgens mij. En dat is toch het gene waar je mee freest.
Dan moet je daar weer de koppelkromme overheen leggen om te zien wat het werkelijke resultaat is.
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.
Gebruikersavatar
serum
Donateur
Berichten: 4958
Lid geworden op: 08 mar 2008 20:37
Locatie: Zwolle

Re: snelheid opvoeren

Bericht door serum »

Ja, het is mij ook niet helemaal duidelijk wat Sven bedoelt. Misschien begrijpen we hem verkeerd.
FreesKever
Berichten: 274
Lid geworden op: 15 apr 2019 01:01

Re: snelheid opvoeren

Bericht door FreesKever »

Als het de spoed van een kogelomloop spindel verdubbelt, dan halveert de druk kracht (bij gelijk blijvend koppel van de stappenmotor). (Wrijving verwaarloosd, die is erg klein bij kogelomloopspindels)

De stappenmotor hoeft dan maar de helft van het aantal omwentelingen te maken, en heeft vaak wel een hoger koppel bij lage toerentallen, maar verdubbelen zal het niet, de uiteindelijke druk kracht is daardoor nog steeds kleiner.

Wat nauwkeurigheid betreft, Ik zit altijd met staal in m'n hoofd.
Grofweg kun je 200 stappen/omwenteling verwachten van een stappenmotor (microstepping geeft weinig extra nauwkeurigheid)
Maar 10mm spoed delen door 200 komt uit op 50 micrometer, en dat is ruim voldoende voor houtbewerking.

Je verliest ook wat stijfheid. Als een stappenmotor zijn volledige koppel levert, dan loopt hij in theorie precies 1 volle stap achter.
(Een stappenmotor levert alleen koppel bij een fase verschuiving tussen de magneet velden van rotor en stator).
Maar dit is dus maximaal 1 volle stap, dus ook 50 micrometer, en dus zeer waarschijnlijk ook verwaarloosbaar bij een houtbewerkings machine.

Wat is zinvol bij hout?
Zijn zaken onder 200um nog belangrijk?
(Behalve dan van zaken als uitleining van frees in de motor zelf, die moet natuurlijk gewoon "goed" zijn.)
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 10615
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: snelheid opvoeren

Bericht door DaBit »

FreesKever schreef: 27 jan 2022 15:27 en heeft vaak wel een hoger koppel bij lage toerentallen, maar verdubbelen zal het niet, de uiteindelijke druk kracht is daardoor nog steeds kleiner.
Dat zou je nog wel eens kunnen verbazen. Verder win je nogal wat omdat je minder motorkoppel in het accelereren van draaiende delen moet stoppen. Daar gaat bij de gemiddelde hobbyfrees royaal meer dan de helft van de energie naartoe.
Plaats reactie