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Author Topic: Saludos desde México | Nuevo con los CNC's  (Read 7810 times)

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Saludos desde México | Nuevo con los CNC's
« on: October 20, 2011, 07:11:52 PM »
¡Qué tal señores!

Primeramente me presento ante la comunidad; como es de costumbre en el primer post y además es necesario hacerlo!

Me llamo Juan Carlos (también conocido como ne(V)esis) y soy de Guadalajara, Jalisco. Tengo 24 años y aunque no terminé mi carrera en ingeniería mecánica eléctrica y quedé a la mitad (5to semestre), trabajo como diseñador industrial y mecánico en un taller en casa de mi hermano desde hace algunos años.

Desde hace un par de años, siempre he tenido la inquietud de fabricar un router CNC y utilizarlo para maquinar algunos diseños y prototipos tanto para el trabajo, como para mi otro hobbie (enfriamiento líquido para computadoras y PC Modding). Y no fue hasta hace unos cuantos meses que después de diseñar un pequeño router (utilizando SolidWorks), le presenté el proyecto a mi hermano mayor y le gustó tanto la idea que decidió asociarse conmigo y fabricarlo, pero a un tamaño mucho mayor que el diseño original.



Fue entonces, cuando comencé la tarea de investigar con qué materiales fabricarlo, qué elementos comprar y para qué capacidad. Ya que la idea principal del uso de dicha máquina, es la fabricación de moldes de soplado para botellas de PET. Buscando en eBay fue donde encontré todos los componentes necesarios como los rodamientos lineales, motores a pasos, controladores, la tarjeta de interface y también el cabezal o spindle. Después de una gran inversión y mientras esperaba dichos componentes (la mayoría desde China), me puse a fabricar la estructura principal con PTR HSS (cédula gruesa - 1/8"); obteniendo al final una estructura muy firme y sólida (al menos, esa era mi intención!).





Algunas cosas las hicimos en el mismo taller (la estructura en si), pero otras cosas fueron recortadas con láser y chorro de agua (como las tapas frontales y los soportes del columpio laterales).
Cabe mencionar que nunca había fabricado o diseñado un equipo CNC anteriormente, aunque si tengo experiencia en herrería, soldadura TIG, arco eléctrico y micro alambre. Por lo que es de reconocerse que la estructura tiene algunas deficiencias, como la deformación del PTR por la soldadura, los cortes fueron hechos con disco y no con sierra cinta, etc.

Entonces, en base al diseño previo fue cuando comenzamos a armar todos los componentes en sus respectivas posiciones y a darle más forma al equipo.





Finalmente, después de un par de semanas, fue entonces cuando comenzamos las primeras pruebas aunque el equipo todavía no se encuentra al 100% terminado, pues la mordaza provisional se encuentra sujeta con imanes en vez de barrenos roscados y anclas, así como sujetar/soldar la plancha (placa de 1/4") y finalmente la pintura en general.













En general, el equipo funciona de maravilla: es increíble el mirar cómo un montón de "fierros" se mueven y tienen "vida"!
Teniendo la configuración de los componentes como la describo a continuación:

Spindle: 2.2 Kw (3 HP) - 24,000 RPM - Para grabado en metal | Inversor de corriente 2.2 Kw
Motores a pasos: Nema 34 - Bipolar | 1,8º | 3.5 A | 1600 oz·in
Breakout Board & Drivers: 4 ejes | Drivers 6.5 A - Micropasos
Fuente de poder: 400W | 17A | 24V
Rodamientos: SBR20 en Y - Bloques SBR20UU | SBR20 en X - Bloques SBR20UU | SBR16 en Z - Bloques SBR16UU
Tornillos de bola: RM2505 en X - Paso 5mm | RM2005 en Y - Paso 5mm | RM1605 en Z - Paso 5mm

He adquirido la licencia original de Mach3 y mediante demos de MeshCAM & CutViewer Mill es como he fabricado algunas pruebas.
Pero a pesar de que he hecho muchas modificaciones, me ha sido imposible aumentar la velocidad de avance con mis motores; pues si sobrepaso los 400 mm/min los motores comiezan a hacer una especie de ruido y vibración, así como a veces también pierden pasos. He intentado poniendo los drivers en relación a 1/2, 1/4, 1/8 pasos, etc. pero nada parece funcionar, al menos que no sepa cómo hacerlo de la manera correcta para aumentar el avance de los mismos; o ¿es acaso que es el límite de mis motores con relación a sus especificaciones y la configuración de elementos que adquirí?

Es por ésto que decidí registrarme en dicha comunidad y pedir un poco de ayuda, pues básicamente hay dos razones mayoritarias por las que necesito aumentar mi velocidad de avance:

*Como mencioné arriba, la máquina fue diseñada con el propósito de fabricar moldes de soplado para botellas de PET. Por lo que con un avance tan lento el tiempo que me tomaría dar el acabado final a dichos
moldes con un cortador vertical de bola, ya no sería de horas sino de días!
*La inquietud de ver que otros usuarios tienen sus equipos CNC más pequeños, con motores Nema23 o simplemente con menor torque, a velocidades de hasta 1500 mm/min. Así como también viendo las especificaciones de personas que fabrican Routers & Plasmas CNC con velocidades "supuestamente" de 6 pulg/seg! No mencione un centro de maquinado con sus velocidades de 15,000 mm/min... aunque claro, si no me equivoco, son servomotores!

Considero que el peso neto del puente (cargando todos los componentes, incluyendo el "ligero" cabezal de 12 Kg) no deberían de ser problema alguno para el eje Y, X y menos para el eje Z! Pues inclusive el eje Z no puedo aumentarle su velocidad de avance sin hacer que pierda pasos o "zumbe" mientras gira, dándome cuenta de que algo no anda bien y volviendo a bajarle su velocidad anterior!
En cuanto a la opción de Mach3 "Motor Tuning", los valores los mantengo de la siguiente manera:

Unidades nativas: milímetros
Pasos: 80 - Drivers en relación 1/2, pero he probado en cualquier relación (desde 1/2 hasta 1/50)
Velocidad: 400 mm/min
Aceleración: 100 para Y & Z - 40 para X, pues con movimientos cortos vibra mucho y hace que todo el columpio se mueva; éste punto lo resolveré en éstos días con unos ajustes!
Paso & Dirección de pulso: 5 en ambos

Quiero mencionar que no tengo problemas con el ajuste de los drivers & micropasos y su relación, ni con las medidas y ajustes del motor tuning. Todo corre de maravilla, es un equipo muy exacto y demás, pero simplemente necesito saber si puedo aumentarle el avance a mis motores!

Así bien pues, les hago una atenta invitación para quienes tuvieron un caso similar al mío y que lo hayan resuelto exitosamente, me den sus consejos y recomendaciones. Así como a toda la comunidad a opinar con  respecto a mi equipo, mi problema o cualquier detalle relacionado! Todos los comentarios son bienvenidos!  :)

Saludos
Juan Carlos
ne(V)esis
Re: Saludos desde México | Nuevo con los CNC's
« Reply #1 on: March 31, 2012, 06:42:05 PM »
Felicidades tienes un muy buen equipo, y para ser tu primera máquina te quedó muy bien, por lo que veo y lo que comentas has de tener muy poca velocidad de avance, por la velocidad que comentas que alcanzas me parece que ya no le podrás sacar mas velocidad a los motores ya que están trabajando a demasiadas revoluciones, por mas que le muevas a los micropasos y a la configuración de mach3 los motores a pasos tienen un limite de RPM y si intentas pasar ese limite se genera ese ruido que comentas como la perdida de pasos también, es cierto lo que comentas que otros usuarios tienen equipos mas chicos y que alcanzan mas velocidades, pero los motores a pasos tienen un limite parecido en sus RPM sean chicos o sean grandes, así ellos alcanzan mas velocidad ya sea por el paso de sus tornillos o sencillamente por que los motores chicos tienen un poco mas de RPM que los motores grandes, otro factor que te limita a las RPM es el peso de tu máquina, esta muy bien echa pero si esta algo pesada. A mi consideración y por el torque más que suficiente de tus motores, el único problema de tu máquina es el paso de los tornillos, creo que son algo lentos, pero te repito es solo mi opinión pero para aumentar la velocidad se me ocurren varias maneras:

Software... esta es la solución mas "económica" ya que no tienes que sustituir elementos de tu máquina... pero por lo que mencionas casi seguro que esta opción queda descartada, entonces tendrás que seguir una de las siguientes alternativas...

Trasmisión... puedes instalar un dispositivo que te permita multiplicar la velocidad de tus motores, pude ser un servo-reductor ó un sistema de poleas y banda dentada que es mucho mas barato, te adjunto un par de imagenes de ejemplo, pero estos ejemplos son para reducir la velocidad, tu en tu caso, tendrías que buscar la relación correcta de multiplicación según tus necesidades.



Motores... sustituir los motores a pasos por servomotores ya que los motores a pasos tienen unas RPM algo bajas comparadas con las RPM que alcanzan los servomotores, si instalaras servomotores en lugar de motores a pasos tendiras muchísima mas velocidad sin necesidad de modificar el resto de componentes de tu máquina, pero bueno son alago caros y solo lo menciono de pasada, aunque añado que ésta a mi consideración y por el tipo de maquina que tienes seria la mejor opción

Tornillos... sustituir los tornillos que actualmente tienes por tornillos con un paso "más rápido" esta es algo cara también pero puede ser una buena opción si dispones de los recursos para hacerlo.

Espero haber sido de ayuda, suerte con tu máquina muy buen trabajo, saludos desde Nuevo León, México