CNC Fräse

[Ladi268]

Hi PoWl,

zueinander angewinkelte Schubladenführungen kommen als Ausbaustufe, wenn ich wirklich deutlichen Verzug erkennen kann. Ansonsten ist die ganze Konstruktion mal als "Proof of Concept" zu verstehen . Falls alls funktioniert wie gedacht wird dann langsam aufgerüstet (Linearführungen, Trapez- oder Kugelumlaufspindeln ...). Als Grundgestell hätte ich beispielsweise noch einen Stahlträger rumliegen der eine Materialstärke von einem cm hat, und davon so ungefähr 4-5 Meter. Aber bis dahin vergeht noch viel Zeit. Mit der aktuellen Konstruktion geht es eher in den Hausbau für die Modellbahnanlage und Zubehör dafür, sowie zur Anfertigung von Platinen. Allerdings werde ich dann beschichtete Hartpapierplatinen verwenden da ansonsten der Fräserverbrauch recht hoch ist.
Mal schauen wo das ganze hinführt .
Hast Du eigentlich Bilder von Deiner Maschine?

Gruß
Jürgen

[Ladi268]

Hallo,

so, die Z-Achse ist fertig zusammengebaut inkl. Schrittmotor. An der Schrittmotorbefestigung musste ich noch etwas improvosieren, da die Schlauchschellen zur Befestigung des Schlauchstücks zwischen Schrittmotor und Gewindespindel mehr Platz für sich beanspruchten als ich ihnen zugedacht hatte. Naja, wenn alles nach Plan läuft kann ich mir ja bald neue machen, und diesmal fräsen .
Bis gerade war ich an der Verbindung von der Z-Achse an die Y-Achse - es ist zwar nicht alles nach Plan gelaufen, aber es gab Fortschritte. Bilder dazu gibt es evtl. morgen wenn ich dazu komme (möchte gern am kommenden WE einen kleinen Probelauf machen, selbst wenn es nur mit einem Stift ist um zu sehen, wie die Mechanik funktioniert).

Gruß
Jürgen

[Ladi268]

Hallo,

heute ist wieder etwas weitergegangen. Die Z-Achse ist an der Y-Achse befestigt und die Y-Achse wurde inkl. Gewindespindel auch fertiggestellt und alles miteinander verschraubt. Was noch bleibt sind die Schrittmotoren für die Y- und X-Achse. Wenn alles nach Plan läuft, dann ist das heute auch noch erledigt, aber wir werden sehen.

Gruß
Jürgen

[dussel07]

Bin gespannt auf die Bilder!

[Ladi268]

Hallo zusammen,

anbei mal ein paar Bilder von den ersten Versuchen

Einmal noch mit einem Stift, also gemalt:
http://www.diagnostic-support.servic..._27_38_Pro.jpg

... und einmal mit dem Proxxon Schleifer:

http://www.diagnostic-support.servic..._32_20_Pro.jpg
OK, ich muss das nächste mal etwas tiefer fräsen aber für den ersten Test gings.

Aktuell ist der Zustand so (ich weiß, ist ein schlechtes Foto):
http://www.diagnostic-support.servic..._29_09_Pro.jpg

Zwischenzeitlich bin ich auf 1/8 Schritt angelangt. Damit ist die Sache wesentlich leiser.
Was mich wundert .... wenn die Maschine ganz normal im Programm läuft werden mir am Netzteil nur 2,0-2,3 A angezeigt. Wie kann das sein? Drei Schrittmotoren à 2,2 A plus etwas für die Steuerung .... wie kann es sein das dann nur sagen wir einfach mal 2,5 A max. Strom fließen?

Bin mal auf Eure Antwort gespannt.

Gruß
Jürgen

[dussel07]

Deine Motoren arbeiten ja mit ? 2,5V und 2A
Dein Netzteil ist doch aber sicher auf eine höhere Voltzahl eingestellt und die Treiber arbeiten mit Strombegrenzung??
Ansonsten -
Warum fangen immer Alle mit Schubladenführungen an? (mich eingeschlossen)
Ich weiß, ist verallgemeinernd.
Da fängt man eh noch mal von vorn an.
Bei Deinen Fähigkeiten wir Fräse 2 sicher schon sehr gut!
HIER ist mein Leidensweg nachzulesen -
Momentan denke ich das eine Grundkonstruktion aus Multiplex, Rundführungen mit passenden Linearlagern und Zahnriemenantrieb eine gute Basis zum Starten ist.
Schau Dir mal das folgende Video an - LINK
Diese einfache Konstruktion kann schon richtig Späne machen - bezahlbar ist es außerdem.

[i_make_it]

Was mich wundert .... wenn die Maschine ganz normal im Programm läuft werden mir am Netzteil nur 2,0-2,3 A angezeigt. Wie kann das sein? Drei Schrittmotoren à 2,2 A plus etwas für die Steuerung .... wie kann es sein das dann nur sagen wir einfach mal 2,5 A max. Strom fließen?

Auf dem Tacho von meinem Auto steht auch 200km/h, aber das heist nicht das ich das dauernd fahre. Genauso ist es mit der PS zahl. die rufe ich auch nicht dauernd ab.
Deine Servos können bis 2A, darüber werden sie irgendwann Rauchzeichen geben.
Solange sie aber nicht z.B.: 12V*2A = 24W Leistung bringen müssen, sondern z.B.: nur 8W/12V = 0,67A kann es schon passieren, das die Motoren zusammen 2,1A ziehen und die Steuerung z.B.: 0,4A was dann zusammen 2,5A geben würde.

Ein Motor ist ein Stromverbraucher also eine Stromsenke. Er zieht also so viel Strom wie er braucht. Und wenn man den Strom nicht so begrenzt, das der maximalzulässige Strom nicht überschritten wird, würde er auch bei entsprechender Belastung mehr Strom ziehen und sich selbst zerstören.
Also froh sein, das es weniger ist, denn das heist das die Reibungsverluste im System nicht zu hoch sind und Du beim Bauen schon mal nicht alles falsch gemacht haben kannst.

Du kannst ja mal zum Testen ein Paar starke Federn einbauen, so das die Achsen einen Teil ihres Verfahrwegs frei fahren und dann gegen die Federn arbeiten müssen. Da sollte sich dann eine Änderung in der Stromaufnahme zeigen.
Wenn Du eine Federwaage nimmst, kannst Du sogar ermitteln welche Kraft jede Achse aufbringen kann bevor die Strombegrenzung greift.

[Klebwax]

Ein Motor ist ein Stromverbraucher also eine Stromsenke. Er zieht also so viel Strom wie er braucht. Und wenn man den Strom nicht so begrenzt, das der maximalzulässige Strom nicht überschritten wird, würde er auch bei entsprechender Belastung mehr Strom ziehen und sich selbst zerstören.

Das klingt zwar plausibel, da es sich aber um Schrittmotore handelt ist das nicht so.

Beim Schrittmotor geht es darum, zügig den Strom durch die verschiedenen Wicklungen zu schalten. Je höher die Steprate desto schneller muß das gehen. Nun begrenzt aber die Induktivität der Wicklung den Stromanstieg. Man kann das hier an einem Bild aus dem Blog von T. Ostermann gut sehen:
Bild hier  

Die blaue Kurve zeigt den Stromanstieg verursacht durch die Induktivität der Wicklung. Nun kann nur ein Drehmoment entstehen, wenn ein Magnetfeld da ist. Und das ist nur da, wenn ein Strom fließt. An dem Bild kann man leicht sehen, daß bei einem Schrittpuls von 5ms der Maximalstrom nicht erreicht wird und die Energie, die Fläche unter der blauen kurve, ganz massiv geringer ist, als ein richtiger Rechteckpuls erzeugen würde. Insgesamt führt das dazu, daß der Motor sehr schnell an Drehmoment verliert, sobald die Schrittrate ansteigt.

Um das zu kompensieren macht man folgendes: man betreibt den Motor mit einer wesentlich höheren Spannung, leicht mit der zehnfachen Nennspannung. Die Stromkurve, die dann entsteht, hat zwar die gleiche Form, wie die blaue Kurve, ihr flacher Teil liegt aber weit oberhalb der Graphik. Nun begrenzt man den Strom auf den zulässigen Wert. Da kommen dann die rote bzw. grüne Kurve heraus. Der Sägezahn zeigt das Arbeiten der Regelung im Zusammenwirken mit der Wicklungsinduktivität. Damit erhält man auch noch bei einer Schrittzeit von 5ms oder weniger eine brauchbare Fläche unter der Stromkurve. Was man außerdem noch sieht und auch so erwartet, bei einer höheren Betriebsspannung ist der Stromanstieg schneller (grüne Kurve zu rote Kurve). Das hilft bei höheren Drehzahlen.

Wie man aus dem gesagten entnehmen kann, ist die Strombegrenzung bei einem Schrittmotor nicht dazu da, den Überlastfall zu verhindern. Die Konstantstromversorgung über einen Stromchopper soll die Induktivität der Wicklungen kompensieren. Ebenso dient sie zur Kompensation der Gegen-EMK bei höheren Drehzahlen. Wie man außerdem sieht, ist der Strom unabhängig von der Last, er hängt nur von der Einstellung der Strombegrenzung ab. Selbst im Stillstand fließt der Strom, es sei denn, man schaltet ihn bewußt ab. Damit verliert man aber das Haltemoment. Daher ermöglichen mache Treiberbausteine eine gesteuerte Reduzierung des Stroms, um ein Überhitzen des Motors im Stillstand zu verhindern.

Nun werden ja nicht alle Wicklungen eines Motors gleichzeitig bestromt, daher ist der Gesamtstrom nicht die Summe der Spulenströme. Außerdem arbeitet ein Stromchopper zusammen mit den Wicklungen wie ein Schaltregler. Im Bild sieht man deutlich die abfallenden Flanken in der roten Kurve. Während dieser Zeit wird der Strom in der Spule nur von ihrer Induktivität geliefert und kommt nicht aus dem Netzteil. So ist dann, abhängig von der Versorgungsspannung, der mittlere Eingangsstrom geringer.

MfG Klebwax