Neues Langzeitprojekt: CNC-Fräse

[TripleFan]

Fun Fact am Rande: ich hab gestern versucht ein kleines Probeteil zu fräsen.

Durch einen losen Kontakt am Schrittmotortreiber fuhr die Z-Achse plötzlich nur noch nach unten. Durch einen schnellen Schlag auf den Notausschalter, der momentan noch simpel auf dem Fehlereingang der Steuerung hängt, blieb die Maschine auch sofort stehen und die Spindel ging aus.
Aaaaaaber: da die Motoren immer noch bestromt waren konnte ich die Z-Achse nicht weg bewegen. Elektrisch ging ja nicht, da sie nur noch nach unten fuhr, manuell auch nicht, da das die Motortreiber verhindern.

Letztenendes musste ich halt unter den Tisch kriechen und den Stecker des Motornetzteils ziehen. Aber jetzt bin ich noch überzeugter vom oben beschriebenen Ansatz im Notfall die Stromversorgung zu trennen.

[TripleFan]

Ich will mal wieder berichten, was mich in meinem CNC-Projekt gerade so umtreibt.

Ich hatte ja zuletzt an der Steuerung getüfftelt. Die oben beschriebene Trennung von L und N des Schrittmotornetzteils über zwei SSRs habe ich umgesetzt. Das funktioniert sehr gut. Ausgelöst wird das über einen Notaus-Schalter mit zwei integrierten Öffnern. Der zweite Öffner löst parallel den Notaus-Eingang der Steuerung aus. Damit bleibt die Programmbearbeitung stehen und die Spindel wird abgeschaltet.

Ansonsten hatte ich mit der Steuerung weniger Glück. Ich bin mittlerweile komplett auf Estlcam gewechselt und hatte ständig mit Fehlauslösungen bzw. Übersprechen an den Sensoreingängen zu kämpfen. Zudem Probleme bei der Ansteuerung des Frequenzumrichters von Estlcam aus und ähnliche Kleinigkeiten.
Nach längerem Testen hatte ich die Fehlerquelle auf den verwendeten Arduino Nano eingekreist. Nachdem ich auf einen Mega gewechselt hatte habe ich jetzt von der Seite keine Probleme mehr. Inklusive stufenloser Verstellung von Vorschub und Spindeldrehzahl über externe Potis, physikalischen Start- / Stopp-Buttons, Gamepad-Steuerung, Nullpunktsensor und Nullpunktkamera.

Zwischendurch hab ich die ersten Fräsversuche gemacht. Die Maschine scheint bis jetzt sehr zuverlässig zu laufen.
Allerdings musste ich feststellen, dass ich auf der riemengetriebenen X-Achse 2/10mm Umkehrspiel habe! Ich hatte schon von Anfang an immer den Eindruck, dass Übergänge u.ä. nicht ganz sauber sind. Das Umkehrspiel liess sich dann per Meßuhr sehr einfach nachweisen und optisch am Antriebsrad auch beobachten. Der Motor dreht für einen Richtungswechel ein Stück und der Riemen bleibt stehen...
Schade, ich hatte mir von diesem "Servobelt"-System einiges versprochen.
Momentan tüfftle ich, wie ich in den bestehenden Achsaufbau möglichst elegant eine Kugelumlaufspindel integrieren kann. Mal schauen...

Soweit mal.

[KNGuitars]

ich kenn estlcam als steuerung nich (verwende es nur als CAM), aber in den meisten Steuersoftwaren lässt sich das umkehrspiel durch einstellen ausgleichen . (nicht seht elegant aber immerhin eine verbesserung)

[TripleFan]

Estlcam kann das mW leider nicht.
Aber ich hab sowieso das Bestreben, das erst mal mechanisch so gut wie möglich in den Griff zu bekommen.

[KNGuitars]

find ich auch den besseren weg, 2/10 sind ja nicht gerade wenig ... du schreibt der motor dreht, und der riemen bleibt stehen

ist der riemen vernünftig gespannt? ... ansonsten muss sich die motor-umdrehung 1:1 auf den riemen übertragen, und 2/10 bedeuten (bei angenommen 5mm steigung) ca 15° gewegung des moors, da muss sich der riemen schon deutlich bewegen.

1. fehler bei umkehrspiel ist eigentlich immer die spindelmutter

[TripleFan]

Genau das ist das Problem: der Riemen ist in einem Omega um die Synchroscheibe geschlungen. Der Motor dreht sich für 0,2mm um 1,2°, der Riemen bleibt aber (weitestgehend) stehen.
Spindelmutter gibt es nicht, ist ja ein Riementrieb. Der Motor zieht sich mit seiner Synchroscheibe (z=12) am Riemen entlang (Teilung 5mm). Eine Umdrehung entspricht also 60mm Weg.

Der Riemen ist so fest gespannt, wie ich nur kann. Evtl. ginge auch etwas mehr, aber ich denke das würde die Motorwellenlagerung auf Dauer eher doof finden...

[KNGuitars]

ah, ok, jetzt versteh ich das mit dem riemenantrieb, kannte das system bis jetzt nicht (ich dachte du hast einen riemen zwischen schrittmotor und spindel)
(hab jetzt den ganzen thread nochmal durchgesehen, und im ersten bild ists ja gleich schön zu sehen )

die synchronschreibe dreht sich schon mit dem schrittmotor? (ich nehm an die ist direht auf die welle geschraubt?)

dann kanns ja nur am übergang zwischen scheibe und riemen liegen?

wäre für das system nicht eine untersetzung vorteilhaft? ... 60mm für eine umdrehung kommt mir extrem viel vor ... und außerdem brauchst du dann kräftige motoren

[TripleFan]

Ganz genau: Motor bzw. Synchroscheibe dreht, Riemen steht.
Untersetzung wäre vorstellbar. Die theoretische Genauigkeit bei 60mm Umdrehung wären 0,3mm pro Vollschritt des Schrittmotors. Da wäre mit Mikroschritten wahrscheinlich real irgendwo im Bereich 0,1mm erreichbar. Das wäre gerade noch erträglich.
Kraft sollte auch ohne Untersetzung noch OK sein, da der Motor bei einem Riementrieb beim Fräsen viel langsamer drehen muß, als bei einem Kugeltrieb. Langsameres drehen heißt beim Schrittmotor mehr Drehmoment.

Ist aber müssig. Der Umbau auf Kugeltrieb ist beschlossen, da konstruiere ich gerade dran. Ist einfach die bessere Lösung. Es soll eine 20er Spindel mit 10mm Steigung rein. Diese Steigung funktioniert in der Y-Achse bis jetzt gut. Der etwas größere Durchmesser soll helfen, dass die Spindel bei Eilfahrten nicht so leicht aufschwingt.