CNC-Open project

[mitescu]

Acum vreo doi ani am deschis un topic cu subiectul "Masini de gaurit cablaje...".Am constat ca exista un interes pentru acest subiect.Intre timp , la fel ca si alti membrii ai forumului,am ajuns la concluzia ca un CNC , ce implica si prelucrari mecanice ar fi mult mai eficioent.De asemenea am remarcat ca exista doritori de a-si construi o asemenea masinarie.In concluzie, cred ca o abordare de tipul "Open project", in care fiecare din cei ce au experienta si/sau idei in domeniu, ar fi foarte benefica pentru toti cei cese vor implica.De aceea propun o schita de dezvoltare a subiectului :- o prima perioda de punere de acord asupra elemntelor si caracteristicilor tehnice- stabilirea d.p.d.v. mecanic a configuratiei CNC-ului- adoptarea d.p.d.v. electronic/electric a actionariiBinenteles ca nimic nu este "batut in cuie" si orice idee constructiva este binevenita.Si pentru ca primul post, pe acest subiect, sa nu fie lipsit de substanta incep cu cateva din ceea ce doresc eu sa fac (elemente si caracteristici):Axa Y- rezolutie : 1mil (1/2, 1/4, 1/8 mil)- abatere maxima 0,3mil(/2/4/8)- repetabilitate 0,1mil -gresit !!! 1mil- dimensiune masa 360-375 mm- cursa activa 290/310 mm- viteza maxima de travel 180mm/s- viteza maxima de lucru (mediu) 100mm/s- forta in lucru (la o viteza de 50mm/s) >= 35N- actionare MPP /surub conducator- ghidaje lamelare profilate , cale de rulare =rulmentiAxa X- rezolutie : 1mil (1/2, 1/4, 1/8 mil)- abatere maxima 0,3mil(/2/4/8)- repetabilitate 0,1mil - gresit 1mil- dimensiune masa 280 mm- cursa activa 215 mm- viteza maxima de travel 180mm/s- viteza maxima de lucru (mediu) 50mm/s(gresit)- forta in lucru (la o viteza de 50mm/s) >= 35N- actionare MPP /surub conducator- ghidaje cilindrice , bucse cu bileAxa Z- rezolutie : 0,005 mm = cca 0,2mil - abatere maxima 0,002mm- repetabilitate 0,011mm- dimensiune platou fixare scula 80mmx120mm- cursa activa 40mm- viteza maxima de travel 250mm/s- viteza maxima de lucru (mediu) 150mm/s- forta de patrundere (la o viteza de 50mm/s) >=80N- actionare MPP /surub conducator- ghidaje lamelare profilate, rulmentiPresetarea a 4 puncte de corectie a cotei in mers (senzori HALL)Capacitate de memorie 128KB x2Comunicatie seriala RS232Astept cu interes reactiile voastre

[bogdanel]

Uite, eu am facut cateva astfel de mashini, cu curse de 400x300x50. De asta va spun ca o parte din caracteristicile propuse sunt cam utopice. Detaliez:Repetabilitate 0.1 mili. Asta vine 2.54 microni. Chiar daca rezolutzia naturala ar fi de 1mil/pas, motorul are o histereza de 1/4 pas, adica de 0.25mili. Plus jocuri mecanice, mai ales in conditzii de efort. Propun 10mili repetabilitate. Ceea ce face inutila o rezolutzie de pozitionare mai mica de 5mili.Rezolutzia de 1/8 mili. Asta vine vreo 3.17microni. Realizabila dar fara rost. E ca shi cum ai folosi placa audio pe 24bitzi ca sa ascultzi manele.Viteza in G00: 180mm/s vine 10m/min. Pana shi la o rezolutzie de 1mil/pas, asta cere 7000 pashi/secunda. Cu drivere ordinare, va fi greu de scos asta, intucat tensiunea electromotoare a motoarelor de 1.5-2A trece de 40V. Efortul X/Y este abordabil, eu am folosit tamburi+cabluri shi este absolut realizabil chiar la o rezolutzie naturala de 265microni/pas. Cred ca un modul interpretor Gcode este realizabil, dar poate un pic pretentzios pentru incepatori. Este un proiect serios, cred ca este enorm de lucru, iar nivelul de cunoshtintze necesare risca sa ma depashesca. Pot sa va ajut la capitolul drivere step/dir cu picuri + 3770 sau 3717.

Presetarea a 4 puncte de corectie a cotei in mers (senzori HALL)

Asta vrea sa fie un fel de feed-forward pentru controlul pozitziei?

[mitescu]

Ai dreptate cu repetabilitatea care am trecut-o cam aiurea in sensul ca nu

poate fi mai mare decat abaterea - am corectat

Repetabilitate 0.1 mili. Asta vine 2.54 microni. Chiar daca rezolutzia naturala ar fi de 1mil/pas, motorul are o histereza de 1/4 pas, adica de 0.25mili

Abaterea am dat-o de 0,3. Exista solutii si pentru preluarea jocurilor mecanice

Nu este obligatorie utilizarea micropasilor.

Iar rezolutia de 1mil este impusa si de fisierele HPGL si GERBER, cu care

poate unii vor sa lucreze(inclusiv eu)

In ceea ce priveste vitezele :

Viteza in G00: 180mm/s vine 10m/min. Pana shi la o rezolutzie de 1mil/pas, asta cere 7000 pashi/secunda.

Cred ca este vorba de interpretare. Am spus MAXIMA si in gol (travel),

daca este maxima insemna ca este in situatia in care exista deplasare pe

amble axe (aici m-am exprimat gresit), daca se face o socoteala simpla

va rezulta cca. 106mm/s pe fiecare axa ceea ce corespunde la

aproximativ 4000 step/s, care este realizabila cu o procedura de

accelerare si "franare" la inceputl respectiv sfarsitul cursei. Asta pentru

ca se pierde destul de mult timp la cursele in "gol"

 

Asta vrea sa fie un fel de feed-forward pentru controlul pozitziei?

Da, mai ales ptr axa Z, unde eforturile sunt destul de mari, si pot apare neplaceri

 

Oricum, orice parere constructive este binevenita

[d2134]

Eu sunt de parere ca implementarea unui interpretor (G-CODE sau altul) pe masina este o solutie depasita. Astazi se poate aloca un PC pentru fiecare masina. G-CODE era folosit cind datele se transferau pe banda perforata.Interpretorul de G-CODE sau HPGL poate sta foarte bine pe PC. Asta simplifica mult si hardware-ul de pe CNC si scrierea software-ului. Un soft scris pe PC se scrie si se testeaza mult mai repede si usor. Controlul "step/direction" sau "direct software control" sunt cvasi-general folosite la masinile noi.Punctele de corectie sunt greu de realizat, trebuie folositi senzori cu histerezis mai mic decit rezolutia. Mai eficienta este folosirea de stepper-e cu encoder atasat de fabricant pentru a nu pierde pasi. S-ar putea sa coste ceva mai mult dar este o solutie mai buna, corectia se face doar periodic.Ghidajele cilindrice nu exceleaza la capitolul rigiditate si durabilitate. Alte ghidaje cu rostogolire sunt de preferat daca se impun conditii mecanice drastice.

[bogdanel]

Punctele de corectie sunt greu de realizat, trebuie folositi senzori cu histerezis mai mic decit rezolutia. Mai eficienta este folosirea de stepper-e cu encoder atasat de fabricant pentru a nu pierde pasi. S-ar putea sa coste ceva mai mult dar este o solutie mai buna, corectia se face doar periodic.

Punctele de corectzie nu sunt chiar atat de greu de realizat. Am realizat cateva palpatoare rudimentare, care au dat rezultate excelente, mi*au permis sa reglez orientarea placii de suport la tolerantza de 50microni.Iar cea mai eficienta solutzie ar fi dc- servo. Dar asta costa. Plus ca ce cashtigi in rezolutzie pierzi folosing un reductor, ca doar n-avem 300 euro de dat pe reductoare fara joc. Nu cred ca are rost nici macar abordat subiectul daca nu ne propunem un cost cat de moderat, shi macar 50% din piese repuperate.Daca se pot recupera ghidaje cilindrice cu bile, eu cred ca sunt de preferat, cel putzin la nivel de amator, pentru ca sunt mai ushor de folosit. Nu cred ca au totzi acces la o freza/strung de supercalitate.

[mitescu]

Punctele de corectie sunt greu de realizat, trebuie folositi senzori cu histerezis mai mic decit rezolutia

Aceasta situatie apare daca aplicam solutia in mod primar>>> "S-A FACUT SENZORULINSEMNA CA AVEM COTA XXX".Ei bine nu asa vad eu lucrurile. De principiu solutiile cele mai bune sunt celesimple. Orice altceva se introduce in sistem, sigur introduce abateri si errori.Daca ne lovim de HISTEREZIS, hai sa (gandesc eu) il folosim. Histerezisul este mult mai "precis" decat precizia de care avem nevoie.Solutia practica ptr aplicarea acestei idei ar fi urmatoarea:EX.situatie : pe partea fixa a masinii se amplaseaza un magnet cu o lungime mai marede cateva ori decat cea a traductorului hall.pe partea mobila se amplaseaza traductorul hallIn orice moment "masina" stie in ce directie se deplaseaza.Insemna ca la deplasarea spre stanga , traductorul "se face " la cota xxx1La deplasarea spre dreapta traductorul "se desface" la cota xxx2Teoretic diferenta este histerezisul, fapt care nu mai intereseaza, si logicaar fi , daca ma deplasez la stanga si se face >>> avem cota xxx1, daca ma deplasez la dreapta si se desface >>> avem cota xxx2.(vezi figura)La celalat capat al magnetului putem obtine alte doua cote de referinta.Scriind convenabil soft-ul, putem sa identificam cu precizie punctele decorectie.Mai mult,in logica se poate introduce si faptul ca: la o deplasare intr-un anumit sensdetectarea senzorulu nu poate fi facuta decat "mai tarziu" fata de cota curenta.Mai explicit, mpp-ul nu poate sa faca pasi in plus decat i se spune.Abaterea poate apare numai prin pierdere de pasi. Daca MPP-ul este actionat pe step geometric (fara micropasi), in momentul in care se pierde un pas, stabilizarea dinamica se va face la pozitia stabila(data de campurile magnetice) cea mai apropiata. Concluzia este ca precizia este data numai de variatia histerezisului.Daca pe la "soroace" dam o recalibrare , abaterile vor fi diminuate foarte mult

[d2134]

Teoretic diferenta este histerezisul, fapt care nu mai intereseaza, si logica ar fi , daca ma deplasez la stanga si se face >>> avem cota xxx1, daca ma deplasez la dreapta si se desface >>> avem cota xxx2.

Asa este, numai ca histerezisul si pragurile de comutare depind de multi factori si nu sunt tocmai stabili.Incercati practic si vedeti ce iese. Eu nu am incredere intr-un astfel de sistem (magnetic, in mediu industrial). Optic (unde se pot folosi lentile si fel de fel de artificii) poate ar fi mai realist.

[mitescu]

Se prea poate ca in mediul industrial sa apara perturbatii. Dar nu este cazul nostru , (HOME made)

Asa cum am spus , am mai facut o masinarie de gaurit cablaje.

Acolo metoda cu traductorii hall a dat rezultate mai mult decat bune.

Binenteles ca optic ar fi mai "eficient", numai ca daca ne gandim la locul unde se implementeaza (CNC),

o sa observam ca datorita "rezidurilor"(span, praf ...), apare pericolul de erori mai crescut decat in primul caz.

Asta una si a doua (am spus) ca se pot face recalibrari oricand(chiar si o data pe zi nu este mult). Fapt ce poate

fi prevazut in soft la pornire (de exemplu), odata cu aducerea masinii in "zero"

[pavcostel]

In mediul industrial SE folosesc senzori Hall. Tocmai pentru ca nu sunt asa sensibili ca cei optici! Sensibilitate la murdarie, ulei, chimicale, span, etc. Perturbatii de la soarele care bate printr-o fereastra sus...Se fac "SHIFT-uri" cu senzori, in puncte cheie, de regula, la partile mobile care circula pe distante mai mari de 20cm si pe ghidaje. Adica e un magnet solidar cu partea mobila, care comanda diversi senzori, in cuadratura sau nu, pentru a da un semnal de corectie. Si mai ales, encodere cuplate LA PARTEA mobila, si nu in axul motorului. Corectia se refera la partea mobila, nu? Un encoder poate fi fabricat fie cu elemente optice (disc cu fante/optocuplori) fie cu senzori Hall. Eu as opta pentru un magnetel care declanseaza niste senzori in cuadratura,situati de-a lungul saniei, mai ales pentru a afla DIRECTIA de deplasare, eventual corectia reala, cu tolerantele impuse.Scuze de intrerupere...Costel

[d2134]

Asa cum am spus , am mai facut o masinarie de gaurit cablaje. Acolo metoda cu traductorii hall a dat rezultate mai mult decat bune.

Atunci puteti masura rezolutia de comutare a senzorilor. Nu aveti nevoie decit de un comparator precis pe care il puteti imprumuta, eventual.Daca rezolutia se apropie de cea ceruta mai poate fi imbunatatita folosind concentratori de cimp de calitate.

Eu as opta pentru un magnetel care declanseaza niste senzori in cuadratura,situati de-a lungul saniei, mai ales pentru a afla DIRECTIA de deplasare, eventual corectia reala, cu tolerantele impuse.

Daca cu un simplu magnetel se pot face masuratori cu rezolutie de 5 microni nu vad de ce nu dau faliment unele firme, ba chiar prospera.

[pavcostel]

Daca asta ai inteles, e ok. Spor la treaba!Costel

[bogdanel]

Vad ca discutzia a ajuns repede la un nivel tehnic inalt. Asfel incat cei ce se mai incumeta sunt profesionishti, iar profesionishtii sunt orgolioshi, aproape din principiu. Eu zic ca deshi shtim mai multe decat ne trebuie, mai avem cu totzii de invatzat. Iar daca putem sa invatzam unii de la altzii, cu atat mai bine, astfel incat orice idee este binevenita.Acuma, ca vreau sa shtiu shi eu: daca vom folosi nshpe senzori, magnetici sau optici, cum folosim informatziile de la ei? Eu cred ca multzi din cei ce au terminat automatizarile ishi prind urechile in implementarea unui sistem atat de complicat ca asta pe care va certatzi voi...

[pavcostel]

@bogdanel.Cu urechile nu pot spune... Insa toata smecheria sta pana la urma in soft. Fie utilizezi informatia ca atare, fie folosesti un canal redundant si gestionezi numai offsetul. Nu e deloc simplu, si , personal, scrierea unei chestii de genul asta ma depaseste. Recunosc. Insa la rezolutia ceruta, cu necesitatea corectiei reale in functie de duritatea materialului sau elasticitatea sculei, o corectie cred ca se impune de la sine. Costel

[bogdanel]

Ai pomenit ceva ce este in ceea ce ma priveshte, de-a dreptul sexi: gestionarea efortului din scula :weedman: Intru mai in subiect; am constatat ca niciunde in vre-o documentatzie de astfel de ruter nu este data ceva urma de impedantza mecanica (elasticitate, mai simplu spus) masurata sau estimata din datele de proiectare. Asta e in cazul mashinilor simple, cu feedbackul la nivelul dispozitivului de actzionare. Iar la jucariile mele, datorita faptului ca folosesc cabluri de otzel, chestia ma doare cu atat mai mult, astfel incat deshi repetabilitatea am adus-o chiar la 4-7 microni, in regim de efort rezultatele sunt cam descurajante.Uite, aproape offtopic: credetzi ca s-ar merita implementat un sistem de anulare a impedantzei mecanice a mashinii, raportate sa zicem la nivelul sculei? Pentru ca nu este nici foarte dificil, shi s-ar putea face fara captori mecanici pentru motor CC+ encoder... Eu nu prea am experientza practica in automatizari. S-a mai facut asta pe undeva?

[d2134]

Intru mai in subiect; am constatat ca niciunde in vre-o documentatzie de astfel de ruter nu este data ceva urma de impedantza mecanica (elasticitate, mai simplu spus) masurata sau estimata din datele de proiectare.

 

Rigiditatea unei masini de prelucrat se estimeaza atit pe baza unor formule de uz general cit si pe baza datelor din cataloagele pieselor folosite. Daca se folosesc, de exemplu, ghidaje sau suruburi cu corpuri de rostogolire, unde problema rigiditatii este mai delicata, se recurge la pretensionare. Aplicind o forta initiala cuplei, deobicei prin ajustarea cu stringere, deci prin imperecherea la fabricant a pieselor, suprafata de contact a corpurilor de rostogolire cu calea creste si o ulterioara incarcare cu forta utila nu mai duce la o mare deformare/deplasare. Pretul platit este duata de viata mai scurta a ansamblului.

 

 

 

Iar la jucariile mele, datorita faptului ca folosesc cabluri de otzel, chestia ma doare cu atat mai mult, astfel incat deshi repetabilitatea am adus-o chiar la 4-7 microni, in regim de efort rezultatele sunt cam descurajante.

 

Cablurile de otel au o buna rigiditate axiala dar o mai mica rigiditate transversala. In momentul in care sunt infasurate pe un tambur si sunt intinse, diametrul de infasurare se schimba functie de tensiunea mecanica din cablu (scade la cresterea tensiunii si actionarea ramine in urma). Actionarile cu cablu sunt pretensionate pentru asigurarea fortei de frecare dar o crestere a acestei pretensionari, peste valoarea rezultata din calculul fortei de frecare, reduce efectul descris mai sus.

Atentie! Elementul elastic care asigura pretensionarea nu se monteaza intre capetii cablului, asa ca la mecanismele de scala de la aparatele de radio. El trebuie sa produca tensiunea mecanica prin deplasarea tamburului condus ( ca la actionarile cu curea dintata) altfel toata rigiditatea axiala a sistemului se reduce la rigiditatea elementului elastic, rigiditate aleasa, intentionat, mica.

 

credetzi ca s-ar merita implementat un sistem de anulare a impedantzei mecanice a mashinii, raportate sa zicem la nivelul sculei? Pentru ca nu este nici foarte dificil, shi s-ar putea face fara captori mecanici pentru motor CC+ encoder...

 

Sigura ca se poate dar, mai simplu este sa se foloseasca doua regimuri de aschiere, unul de degrosare si unul de finisare. Folosirea a doua scule aschietoare duce si la scaderea costului prelucrarii.