Nieuwe CNC Freesmachine [bouwverslag]

Discussie in 'Verlijming & constructie' gestart door Joost, 9 okt 2006.

  1. Joost

    Joost

    Lid geworden:
    20 aug 2002
    Berichten:
    3.272
    Locatie:
    Veldhoven
    Hallo freesfreaks!

    Ik ga een nieuwe CNC freesmachine bouwen en ik zal mijn vorderingen in dit topic bijhouden.

    Dit keer stel ik hogere eisen aan het eindresultaat en ga ik gebruik maken van stappenmotoren.

    Het moet sneller en nauwkeuriger dan m'n oude Low Budget CNC aansturing, zonder stappenmotoren . Zo wil ik er bijvoorbeeld printplaat isolatiebanen mee kunnen frezen, en wat klein aluminium werk zou ook leuk zijn.


    Als basis heb ik een kruistafel met een werkbereik van ca. 100×320 mm.

    [​IMG]

    Deze ga ik op een voet van een oude kolomboormachine zetten.
    Het kolomboor Z-as systeem ga ik niet gebruiken, hier zit veel te veel speling op. Ik ben nog op zoek naar een leuke Z-as geleiding.

    Als freesmotor ga ik nu ook voor iets fatsoenlijks. Geen goedkope dremelkloon meer. Ik zit te denken aan een Kress..
    ik lees hier op het forum positieve berichten over de Kress 800 en 900. Zit hier veel verschil tussen? En waar is de 900 te koop?


    Ik was van plan flinke stappenmotoren aan te schaffen (2,0 Nm). Dit is misschien alleen een beetje overkill...
    De motor voor de X-as moet met de tafel meebewegen en moet dus aan de tafel gemonteerd worden. De 2,0 Nm motoren wegen ongeveer 1,5 Kg.. dit is een beetje veel om aan de zijkant van de tafel te monteren. De tafel buigt namelijk merkbaar door wanneer ik in de uiterste stand 1,5 kilo op het uiteinde leg.

    Als ik de spindelhendel horizontaal zet. Dan druk ik hem met een straal van 3cm met 1 kilo naar bededen. Dit zou dus betekenen dat ik minimaal een koppel van 0,3Nm nodig heb. Onbelast..
    Zou een 1,0Nm motor genoeg zijn? (wordt vertraagd meer..)



    De spindels worden aangedreven met riemen. Waarschijnlijk vertraagd, om de half-step 'klappen' kleiner te maken en het koppel te vergroten.

    Ik ben namelijk niet van plan microstepping toe te passen. Vanwege het koppelverlies en de moeilijker zelf te ontwerpen motoraansturing.

    De elektronica ga ik zelf maken. Het wordt waarschijnlijk een modulair systeem met microcontrollers dat de coordinaten van de pc binnenkrijgt, en dan zelf realtime (zonder tussenkomst van windows) de aansturing verder verzorgt.

    Alle input is welkom!
    Bedankt.
     
  2. Dirk W

    Dirk W

    Lid geworden:
    16 dec 2004
    Berichten:
    344
    Locatie:
    Beveren-Waas belgië
    Ik zal dit draadje met veel plezier volgen.
    Het idee om de drives zelfstandig te laten werken is knap, dit begint stilaan op een echte nc-sturing te lijken.
    Waarom ga je niet verder met je servomotoren en pulsgevers i.pv. stappenmotoren?
    Dit leek mij een goed idee voor een nauwkeurige sturing.
    Bij conrad hebben ze nl. pulsgevers met 120 pulsen/O voor € 19
    Nr. 18 17 14
    Mijn Kress heb ik gekocht via e-bay maar ik dacht dat Juan een adres had in nederland.
    Ik heb de 800 en ben daar heel tevreden mee, de 900 heeft een nog betere motor dacht ik.
     
  3. Joost

    Joost

    Lid geworden:
    20 aug 2002
    Berichten:
    3.272
    Locatie:
    Veldhoven
    Tja.. pulsgevers is een optie, maar is het echt nodig?

    Verlies je wel eens stapjes? En wanneer gebeurt dat?

    Ik wil sowiso stappenmotoren motoren gebruiken, deze zijn makkelijker te positioneren dan DC motoren. En het is weer eens wat anders :) Het is ook de bedoeling dat ik er wat van leer, dus steppers komen er zeker in. Microcontroller ervaring heb ik ook nog niet echt veel, maar ik denk wel dat het gaat lukken.

    Een gaten wiel kan er altijd nog op, zeker als ik alles modulair opbouw :). Ik weet alleen niet of het zin heeft. Geen idee hoe snel je een stapje verliest. Misschien verkijk ik me hier wel op.
    Alleen 120 puslen/O is wel een vervelend aantal..

    Ik heb wel een nauwkeuriger gatenwiel..
    [​IMG]
    [​IMG]

    [​IMG]
    Ik weet alleen niet of ik dit heel van de DC motor afgesloopt krijg.

    De Kress 800 is te koop bij www.damencnc.nl Alleen hij heeft geen spantangen van 3mm en 1/8 inch....
    Waar liggen de beperkingen van de Kress 800? Aluminum?
     
  4. Noah

    Noah

    Lid geworden:
    8 aug 2005
    Berichten:
    2.323
    Locatie:
    Oss
    Je eerste was ook leerzaam om te lezen dus ik subscribe me ook even bij deze ;)

    Goed werk Joost!
     
  5. erik1234

    erik1234

    Lid geworden:
    1 mrt 2005
    Berichten:
    227
    Locatie:
    Den Haag
    Wet jij waar geschikte freesjes te koop zijn, met name om tussen die pruts-IC's te komen?

    Beter teveel koppel dan te weinig en niet teveel vertragen. Uitleg; Freesjes werken pas optimaal bij een bepaald toerental gecombineerd met een bepaalde voeding in een bepaald materiaal. Voeding te hoog, freesje breekt. Voeding te laag, freesje slijt teveel. Toerental te hoog, freesje word heet. Toerental te laag, freesje breekt. Om een idee te krijgen van de gewenste voedingssnelheid zou je op http://www.pferd.com/nederland/html_nl/pferd.htm eens een paar PDF's moeten downloaden om je een idee te vormen van de gewenste voedingssnelheden bij de door jou gewenste freesdiameters.
    Aan de andere kant zijn grotere stappenmotoren duurder, maar de elektronica word ook veel duurder.

    Het systeem met riemen werkt (bij mij althans) super!

    Mooi systeem! Dat systeem had je zeker afgekeken uit de Elektuur? Als je het niet wist; Een paar jaar geleden heeft er een project van een printboormachine in de Elektuur gestaan, compleet met elektronica zoals jij omschrijft.

    Na het succes van je vorige machine zal deze ook zeker lukken.


    Gr.

    Erik
     
  6. zinnia

    zinnia

    Lid geworden:
    8 feb 2005
    Berichten:
    1.517
    Locatie:
    Antwerpen
  7. Joost

    Joost

    Lid geworden:
    20 aug 2002
    Berichten:
    3.272
    Locatie:
    Veldhoven
    Kijk hier eens, Dirk W heeft er ervaring mee en ik vroeg me hetzelfde af.
    http://www.modelbouwforum.nl/phpBB2/viewtopic.php?p=565219#565219
    Als je gaat bestellen.. kunnen we misschien iets combineren ;)

    Voor de freesje discussies verwijs ik jullie graag naar het Freesjes leverancier topic.



    Ik heb ook liever meer dan genoeg koppel. Alleen het gewicht van de motor is een probleem. Het is een optie om hem halverwege te tafel te monteren, en de as met zo'n 20cm te verlengen.. het is dat of een lichtere motor...

    Bedankt voor de pferd link, ik heb 1 pdfje gevonden, de catalogus. Is er meer te vinden?


    Bij sommige mensen niet dan? Jij gebruikt Conrad riemen toch? Zou er verschil zitten tussen Conrad riemen en riemen die bijv. op damencnc of www.stappenmotor.nl worden aangeboden?

    Dat Elektuur artikel is misschien wel interessant dan :) Ik ben nog op zoek naar een methode om de stroom te begrenzen. Ik ben nu van plan om dit met vermogensweerstanden te doen, maar misschien hebben zij een mooiere oplossing.
     
  8. erik1234

    erik1234

    Lid geworden:
    1 mrt 2005
    Berichten:
    227
    Locatie:
    Den Haag
    Joost,

    Die riemen en wielen heb ik nu van verschillende kanten binnengekregen, volgens mij is het allemaal afkomstig van 1 fabrikant. Via een omweg ben ik ook aan een 40-tands wiel gekomen.

    Als het goed is staan er in die Pferd-catalogus ook tabellen en formules om de voedingssnelheid en het toerental te meten. Maximale omtreksnelheid staat gegeven in mm/s, hieruit kun je het toerental halen. Via een ander tabelletje kun je dan de voeding per tand tevoorschijn toveren, hieruit haal je weer de voedingssnelheid.

    In de betere electronica word de stroom door de motoren elektronisch geregeld. Als je de motoren gaat voeden met een vaste spanning kan je toerental nooit erg hoog worden. De motoren werken tijdens draaien als motor en generator, er word dus door de motor een "tegen"spanning opgewekt. Hoe hoger het toerental, hoe hoger de "tegen"spanning. Op een bepaald toerental is de "tegen"spanning gelijk aan de aangelegde spanning en kan er dus geen stroom meer vloeien, gevolg is dat het koppel weg is en de motor (veel) stappen zal verliezen. Een motor met veel koppel heeft dus weinig nut zonder de juiste elektronica. De betere elektronica voed de motor met een redelijk hoge voedingsspanning en regelt daarbij de stroom tot een (instelbare) toelaatbare stroomsterkte voor de motor. Als je het leuk vind om electronica te solderen dan bestaan er kant-en-klare IC's voor stappenmotoren o.a. van het merk Allegro. Of er ook IC's bestaan met een ingebouwde stroomregeling dat weet ik niet. Wellicht kun je anders iets in elkaar knutselen met een Allegro-IC en een strommregeling aan de voedende kant van het IC.

    Gr.

    Erik
     
  9. Joost

    Joost

    Lid geworden:
    20 aug 2002
    Berichten:
    3.272
    Locatie:
    Veldhoven
    Ik ben ook van plan een hoge spanning (30-40 V) aan te bieden. De stroom begrens ik dan met de weerstanden tot de maximale stroom die de motor aankan.

    Een mooiere oplossing heb ik nog niet.
    Een spaningsregelaar gebruiken als stroombron is misschien ook een optie, deze moet dan alleen wel heeel veel vermogen kunnen wegstoken..

    Het aansturen van de motoren zelf doe ik gewoon met FETs
     
  10. Dirk W

    Dirk W

    Lid geworden:
    16 dec 2004
    Berichten:
    344
    Locatie:
    Beveren-Waas belgië
    Voor het isolatiefrezen van printen heb je graveerfreesjes nodig, liefst met een kleine tophoek en een zo scherp mogelijke punt.
    Ik heb de mijne via e-bay gekocht en ben er zeer tevreden van.
    Link is terug te vinden in het draadje dat Joost al aangaf.
    Het koppel van eeen stappenmotor is sterk afhankelijk van het toerental en de voedingsspanning van de drive.
    Ik raad je aan een zo hoog mogelijke voedingsspanning te gebruiken.
    Zoals erik al zei, beter teveel koppel dan te weinig. Dus die 2 Nm vind ik zeker geen overkill, ik heb nl. dezelfde motoren gekocht.
    Met mijn 2 Nm-motoren haal ik maximum 600 RPM met een 42 V voeding.
    Als je de motoren eenvoudig wil aansturen kan je een L298 in combinatie met een L297 gebruiken, hierin zit een instelbare stroombegrenzing ingebouwd en dit werkt tot 50 V.
    Voor hogere stromen (>2 A) kan je dan 2 L298 per motor gebruiken, zo kom je aan 4A per fase.
    In de datasheet van de L298 staat dit alles mooi in schema.
    eenvoudiger aansturen kan bijna niet meer en de prijs valt ook nog mee.
    Stappen verlies ik enkel als ik te snel wil gaan ( snelgang hoger dan 45mm./sec. of continu snel wisselende bewegingen met een hoge voeding bij het graveren van een foto)
     
  11. erikkate

    erikkate Guest

    Mooi dat je weer bezig gaat Joost.
    Ik zou kijken of je het niet met een chopper of hetzij een PWM schakeling kan oplossen (het stroombegrenzen), want het nadeel van die vermogensweerstand (ballast resistors ook wel eens genoemd) is dat je er veel vermogen gaat omzetten in warmte. (dit weet je vast al wel).

    kijk ook eens op
    www.pminmo.com hier staan leuke beginschema's, waar een boel uit af te leiden is.

    je kan altijd nog een encoder achter je stappenmotor hangen, vooral als je modulair gaat bouwen.

    Succes, en ik blijf je volgen.
     
  12. erik1234

    erik1234

    Lid geworden:
    1 mrt 2005
    Berichten:
    227
    Locatie:
    Den Haag
    Niet doen want dan bied je nog steeds een lage spanning op je motoren aan. Spoel van de motor staat dan in serie met een weerstand. Verhouding spanning over motorspoel:spanning over weerstand = weerstand motorspoel:weerstand v.d. weerstand Dan heb je dus hetzelfde effect als een lage voedingsspanning zonder weerstanden. Beste is het advies van Dirk te volgen en op zoek te gaan naar geschikte IC's. Er bestaan speciale IC's voor stappenmotoren o.a. het type wat Dirk opgaf

    Gr.

    Erik
     
  13. Dirk W

    Dirk W

    Lid geworden:
    16 dec 2004
    Berichten:
    344
    Locatie:
    Beveren-Waas belgië
    Een konstante stroom over een weerstand zal niet lukken omdat de spanning door het toerental veranderd.
    Een stappenmotor gedraagd zich als een generator, in rust hebben de spoelen maar ongeveer 2 a 3 volt nodig (afhankelijk van de motor), als hij draaid wekt hij een spanning op.
    Om de motor dan draaiende te houden moet je bovenop de opgewekte spanning van de motor nog eens de spanning voor de spoelen bijzetten.
    Als de motor bv. bij 400 rpm 30 V opwekt moet je voeding al 35 V zijn.
    Dat is de reden dat je voor sneldraaiende stappenmotoren een hoge spanning nodig zal hebben.
    Hoe hoger de spanning des te beter is de koppelcurve.
    Op stappenmotor.nl staat er een betere uitleg over. :wink:
    Het komt er op neer dat eenzelfde motor met een drive op 80 V een betere koppelcurve heeft dan met een 40 V drive.

    Oh, nog iets, bij deze motor kan je de spoelen ofwel in serie of in parallel zetten.
    Het beste is om ze in parallel te zetten, hiermee zal je het hoogste toerental halen.
     
  14. Joost

    Joost

    Lid geworden:
    20 aug 2002
    Berichten:
    3.272
    Locatie:
    Veldhoven
    Ik weet het.

    Ik wist alleen niet dat de L297 ook een chopper was. Ik dacht dat het alleen de aansturing vergemakkelijkte.
    Dat is mooi, en hij kost nog geen €3 :)

    Hij heeft alleen wel de sense lijn van de 298 nodig..
    Ik zal me er eens in gaan verdiepen.
     
  15. erikkate

    erikkate Guest

    Je hoeft de senselijnen niet aan te sluiten, is puur zodat de L297 weet dat de spoelen van de motor te veel stroom vragen = vastlopen.
    Dan schakelt de chip de stroom uit, of regelt hem omlaag.

    Is dus beveiliging, en beveiliging is nooit weg. Je kan ook heel goed de L293 gebruiken ipv de L298, of een andere H-brug.

    Heb trouwens het schema van L298 nog eens bekeken, en het stelt wat dat betreft niet veel voor en is makkelijk te vervangen door een H-brug met wat zware mosfets waardoor je wat meer power tot je beschikking hebt

    *plaatje van de L298
    [​IMG]
    Hier kun je mooi zien hoe de senseweerstanden werken.

    De Vref (referentiespanning) die je op je L297 zet is te berekenen als volgt:
    Vref = Rsense*Imotormax*1,4
    Voorbeeld: Rsense = 0,47 ohm (realistische waarde), Imotormax=1,5A, dan wordt Vref = 0,987 Volt.

    Je hebt me ook weer geprikkeld om bezig te gaan, dus ik ga ook weer bouwen. Ben benieuwd naar je vorderingen, houd ons op de hoogte!
     
  16. erik1234

    erik1234

    Lid geworden:
    1 mrt 2005
    Berichten:
    227
    Locatie:
    Den Haag
    Joost,

    Schema's voor je electronica, ze zien er op het eerste gezicht goed uit; Klikkerdeklik

    Gr.

    Erik
     
  17. Joost

    Joost

    Lid geworden:
    20 aug 2002
    Berichten:
    3.272
    Locatie:
    Veldhoven
    Ik zal vanavond eens wat gaan proberen.

    Weet iemand toevellig welke diodes geschikt zijn om als blusdiode te dienen voor de stappenmotor spoelen?
     
  18. erik1234

    erik1234

    Lid geworden:
    1 mrt 2005
    Berichten:
    227
    Locatie:
    Den Haag
    Joost,

    Toevallig zit ik net op een ander forum te lezen CO. Of het waar is wat ze zeggen weet ik niet.

    Gr.

    Erik

    :oops: Hmm, volgens mij dezelfde vraagsteller
     
  19. Dirk W

    Dirk W

    Lid geworden:
    16 dec 2004
    Berichten:
    344
    Locatie:
    Beveren-Waas belgië
    Bij mij zijn dat BYV 27/200
     
  20. Joost

    Joost

    Lid geworden:
    20 aug 2002
    Berichten:
    3.272
    Locatie:
    Veldhoven
    Volgens mij ook :) Hoe meer info hoe beter ;)


    Gisterenavond een stappenmotor aansturing gemaakt met de L297 en de L298N. De rref spanning wordt ingesteld met een potmetertje, zodat ik de stroom kan aanpassen.

    Zo eens testen. Ik zal straks wat foto's plaatsen.
     

Deel Deze Pagina