Je eigen CNC (frees) machine deel 4

Door mrc4nl op zaterdag 10 maart 2018 10:46 - Reacties (6)
Categorie: -, Views: 3.444

Sorry dat deze blogpost zo lang moest duren, het komt bij nou eenmaal veel tijd om alles te researchen en op te schijven, ik ben niet heel efficcient. En om eerlijk te zien, ik ben deze blig een beetje beu aan het worden, ik ga vandaag weer lekker werken aan de machine, ipv te speuren naar kleine foutjes in deze tekst. Het ergste moet eruit zijn, dus veel leesplezier.

Na de motoren voor de assen en de lineaire geleiding werd het tijd om te zoeken naar een freesspindel, en die heb je in veel verschilde vormen en uitvoeringen.

Dremel 4000

https://tweakers.net/ext/f/H15tymtq9pTv40IeNlUhScUX/full.png
Helemaal onderaan de lijst van "freesspindels" is er de Dremel 4000 serie. Een multitool, kan van alles een beetje, maar blinkt nergens uit in prestaties.

De Dremel is regelbaar van ~5000 tot 35000 toeren. Het koppel neemt toe met het toerental, op topsnelheid heb je dan ook de meeste kracht tot je beschikking. Omdat de dremel hoogtoerig is, maakt dat m geschikt voor graveren en abrasief materiaal verwijderen (=slijpen/schuren)

Maar veel materiaal kan je hier gewoon niet mee verspanen, daar is de dremel niet voor gemaakt en ook niet voor bedoeld. Hij is ook niet bedoeld om lange periodes achter elkaar te draaien. De opnamediameter is zeer beperkt: van 1/32 inch tot van 1/8 inch, oftewel dikker dan 3,17mm gaat niet lukken.Gewoon van wegblijven. Zonde van je dremel en het geld als je m gaat gebruiken voor veel freeswerk.


Kress

https://tweakers.net/ext/f/iSbahEhQKP6VDpxTHOLKxcuf/full.png
Een Kress kan je het beste zien als een dremel op sterioiden. Ze zijn namelijk aanzienlijk veel krachtiger. De krachtigste dremel (met snoer) stopt bij 180Watt, de kleinste kress heeft al 800Watt. Daarmee kun je al tenminste ook fatsoenlijk frezen, ook in aluminium. Ook is er een 1050 Watt versie (die vreemdgenoeg goedkoper is)

De kress is ook veel meer gebouwd op groter freeswerk dan de dremel. Zo heeft hij een grote ronde kraag om hem netjes in te klemmen, en grote degelijke kogellagers.De kress is luchtgekoeld, hij maakt dus wel lawaai. Verder werkt de kress werkt met koolborstels, Als je hem veel gebruikt zal je op termijn dus de koolborstels moeten vervangen. Het toerental is variabel tussen 5.000 en 25000 toeren, en net zoals bij de dremel neemt het vermogen af bij lage toerentallen.(Dat is nou eenmaal een eigenschap van toeren regelaars voor motoren met een enkele fase) De spandiameter is 8mm. Je kan hiermee dus ook veel groter gereedschap inspannen als met een dremel.Andere soortgelijke fabrikanten zijn Mafell en Suhner.


Freesspindles (3 fasen)

https://tweakers.net/ext/f/kjkNqfcutk29h2QA1UFsF88V/full.png
De grootste groep freesspindles zijn de 3 fasen spindels. Ze zijn gebouwd om voor grote aaneengesloten tijd in bedrijf te zijn, hebben goede lagers, en zijn onderhoudsarm omdat ze geen koolborstels hebben. Ze zijn er in uiteenlopende vermogens en toerentallen te krijgen. De belangrijkste verschillen zijn de automatische gereedschapswissel, manier van koeling, opnamesysteem, en toerental. Voor al automatische gereedschapswissel maakt spindel duur. reken op prijzen meer dan 3000 euro. Vanwege de prijs ga ik er ook niet zo heel diep op in.


Waterkoeling vs luchtkoeling
Een ander belangrijke keuze die je moet maken met een 3 fase spindel, is of je lucht of waterkoeling wilt. Bij de meeste luchtkoeling is de waaier rechtstreeks op de as gemonteerd, waardoor bij lage toerentallen de koelprestaties minder zijn. Bij zeer lage toerentallen moet je dus oppassen dat je motor niet oververhit raakt. Een luchtgekoelde motor blaast meestal de lucht naar beneden, richting de frees. Dit voorkomt dat je frees veel in zijn eigen stof weer freest.(en dus langer meegaat) Dit is handig als je geen afzuiging hebt, een nadeel is echter dat er stof dan overal naartoe wordt geblazen, opruimen is dan wel een klusje. Verder maken luchtgekoelde motoren een stuk meer lawaai dan watergekoelde motoren.
Waterkoeling heeft veel voordelen, maar het is ook een stuk complexer. Want nu moet je niet alleen stroom naar je spindel zien te krijgen, maar ook nog eens twee waterslangen. Je hebt een stuk meer aan te sluiten, en dus meer onderdelen die stuk kunnen gaan, of kunnen gaan lekken. Waterkoeling heeft als voordeel dat je altijd een constante koeling hebt, ook bij lage toerentallen. Waterkoeling kan heel stil zijn, maar ook een kan toch voor een geluid zorgen als je pomp luidruchtig is, maar zal nog altijd een stuk stiller zijn dan een luchtgekoelde motor.



Verwisselbare houders
https://tweakers.net/ext/f/RpUFZAhj5xizraFvLwMcv8K2/full.jpg
Grotere spindels hebben verwisselbare houders, Hierdoor kan je snel wisselen van gereedschap, en makkelijk weer gebruiken zonder het nulpunt opnieuw moet invoeren.


Opnamesystemen

Het opnamesysteem zorgt ervoor dat je verspanend gereedschap kan inklemmen in je motor.
Elk opname systeem is geschikt tot een bepaalde diameter. Hoe groter de opening hoe meer verschillende diameters je in kan spannen. Met grote diameters stellen ook meer eisen aan de balans van je spindel. Op hoge toerentallen kan dit zeer zwaar worden voor je lagers. Doorgaans neemt het maximaal toerental dan ook af met grotere diameters, of je moet duurdere gebalanceerde houders kopen.


HSK
https://tweakers.net/ext/f/yjJf7bXT9cXJeSYGjlqmAelf/full.jpg
De opname van HSK is veel korter en stijler dan CAT40, daarnaast maakt hij ook contact met de onderkant van de spindel, waardoor HSK Steviger vastzit. en dankzij de veel kleinere conus hoek, ook veel beter geschikt voor hoge snelheden. Bij hogere snelheden maakt dat HSK steeds beter klemt, in tegenstelling tot CAT die steeds minder klemt op hoge snelheden. (centrifugale kracht drijft cat/BT naar beneden)

CAT40/BT40
https://tweakers.net/ext/f/pOMiTYJOUIyKBwErKYHOKm64/full.png
CAT40 en BT40 verschillen niet veel van elkaar. CAT40 is vooral dominant in Amerika, BT40 zie je meer in Europa en Azië. Ze vallen beidde onder ISO 7388-1 Ze hebben beidde een geslepen conisch vlak, en worden met een speciale uitstulping aan de achterzijde vastgeklemd in de spindel.Dit gebeurd met grote kracht (10000N wat ongeveer 1000 kg is )
Cat40 en BT zijn uitwisselbaar, maar de flens is anders, wat problemen kan geven met automatische gereedschapswisselaars.


Vaste opname met spantangen:
https://tweakers.net/ext/f/pIzoYxwKqYnB3GCfrqOAZmJk/full.png
Dit is de goedkoopste optie als je gereedschap wil wisselen, Je moet handmatig de frees in de spantang stoppen en aandraaien. Elke keer dat je een frees inspant zal je hem eerst weer netjes op nul moeten stellen, omdat de uitstekende lengte kan varieren. Bij vaste opname heb je dat niet zolang je alleen een andere houder monteert met aan ander snijgereedschap, en niet uit de spantang haalt.


ER spantangen
https://tweakers.net/ext/f/SNPxwUUS5BFk6Z49tWXg3EvD/full.png
ER spantangen(DIN 6499) worden veel aangeboden, ze zijn de meest gebruikte vorm van spantangen. Het kleinste formaat is ER8. De grootste ER50. Elke spantang kan ongeveer 0.5 mm verschil gewoon opnemen. dus een spantang voor 5mm kan 5mm tot 4.5mm aan.
je kan ze bijvoorbeeld kopen bij http://www.verspaningonli...spantangen-en-accessoires
of bij https://www.freesjes.nl/

ER formaatMaximale diameter
ER85mm
ER117mm
ER1610mm
ER2013mm
ER2516mm
ER3220mm
ER4026mm
ER5034mm


OZ spantangen
https://tweakers.net/ext/f/pmOrRjE8ESBEe39MpEC86l0q/full.jpg
Oz spantangen (DIN 6388 B ) kom je maar weinig tegen, ze zijn hier in europa wel meer vertegenwoordigd dan in Amerika. Oz spantangen hebben ook een iets andere vorm. (5 graden conus ipv 8 ) hierdoor hebben ze meer klemkracht, met name bij hoge toeren.Voor OZ zijn er niet zoveel verschillende formaten in omloop
ER formaatMaximale diameter
OZ125mm
OZ167mm
OZ2510mm






frequentieomvormers
https://tweakers.net/ext/f/A9HFtInHhEgTRkRbwuUhq4tX/full.jpg
Als je een spindel direct op de netstroom zou aansluiten kan is er geen mogelijkheid om de snelheid te regelen, en dat zou erg jammer zijn. Gelukkig is er de frequentieomvormer/VFD.
Een FVD is een apparaat dat normale wisselspanning pakt, er gelijkstroom van maakt en door die “in kleine stukjes te breken” weer wisselspanning van maakt. Een mooi sinusvormig signaal geeft een vfd niet, maar de motor draait er niet minder om. Omdat een VFD zelf een sinus maakt kan hij ook elke frequentie genereren die de motor nodig heeft om te draaien op de snelheid die jij wil.

Het mooie van een VFD is ook dat met èèn fase toch een drie fase motor kunt aansturen, al is dat wel beperkt tot ~3200 Watt. Aangezien de zekeringen is je meterkast niet meer dan 16A doorlaten. (=3600 Watt) Wil je zware motoren aansturen zal je alsnog een VFD nodig hebben die op 3 fasen werkt. Een FVD kan geen hoger voltage kan creëren dan hij krijgt.Dus op 230V hoef je geen 380V output te verwachten, gelukkig kunnen de meeste driefasenmotoren is ster of driehoek werken waardoor een 380V/400V motor ook prima werkt op 220/230V.


110V,220V,230V 380V,400V?
Vroeger was de spanning wat lager, rond de 220V en krachtstroom was 380V. Tegenwoordig is dat 230V en 400V (afgerond)
In Nederland werken normale huishoudelijke apparaten slechts op èèn fase van 230 volt en heb je 2 draden nodig om een apparaat te laten werken: een fasedraad (vaak bruin) en een nuldraad (blauw). Bij drie fasen heb je drie maal een fasedraad, je hebt geen nuldraad meer nodig. Als je in Nederland een krachtstroom aansluiting hebt, ontvang je 3x fasen van elk 230V plus een nuldraad. Hoe kan dit opeens 380 volt worden?

De truck zit hem in de wisselspanning. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cc/3_phase_AC_waveform.svg
De 230V van de fase is niet de hele tijd 230Volt maar schommelt op en neer. Omdat er een verschil van 1/3 periode tussen de fases zit kan je de spanning berekenen met:
https://tweakers.net/ext/f/7Mk17odvhfNKAF6WnCbXbSUi/full.png is de spanning als je uitgaat van een spanning van 220V maakt dan 381 Volt. Die 380V komt omdat je de spanning niet met de Nuldraad meer meet, maar juist tussen de fasen.

In Amerika (en paar andere delen van de wereld) werken ze met een lager voltage van 110V, daar kennen ze ook drie fasen spanning en die is:
https://tweakers.net/ext/f/NSDPGODxDJyJeJmUuaD5pIQA/full.png
Bij het kopen van een spindel zal je moeten kiezen tussen 380V of 220V uitvoering. Als je geluk hebt kan de spindel op beidde voltages werken, als je hem in een ster of driehoek aansluit.


Ster(Y) of driehoek(Δ)
[/]https://upload.wikimedia....driehoektransformatie.png[/]
Grote driefasenmotoren hebben een hoge aanloopstroom. Het moment dat je de motor aanzet komt de rotor langzaam om gang, maar omdat hij nog niet met dezelfde snelheid draait als het magnetisch veld kan de stroom kan ongemoeid door de spoelen, je creëert een soort van kortsluiting. Deze dip kan zichtbaar zijn als je lampen in de buurt hebt aangesloten. Om deze aanloopstroom te verminderen kan je de motor in ster aansluiten, waarin de spanning over de spoelen lager is, en de aanloopstroom dus ook. Als de motor eenmaal op toeren is kan je overschakelen in delta modus en draait de motor op volle kracht.

De draairichting van de motor word bepaald door de volgorde van de fases, draait de motor de verkeerde richting op? Verwissel van 2 fases met elkaar


Ster
https://tweakers.net/ext/f/FENiSEWBLbyiByDMuXWoehiW/full.png
Bij ster schakeling verdeel je de spanning over 2 spoelen. Omdat ze (net als de fasen onderling) 120 graden gedraaid zijn ontvangt elke spoel 220 Volt.

Om de motor zo aan te sluiten moeten dus de uiteindes met elkaar worden verbonden: dus zo:
https://tweakers.net/ext/f/6i6eXnVLTkDldLsustrwbe7n/full.png
Driehoek
https://tweakers.net/ext/f/V5jUjhL4NON8yCnK9EO22J40/full.png
In driehoek modus, krijgt elke spoel de volledige 380V te verduren, de begin en uiteindes zijn met elkaar verbonden dus moet je m zo aansluiten:
https://tweakers.net/ext/f/SOthfg7AARk493q57oWSwVJ4/full.png

De draairichting van de motor word bepaald door de volgorde van de fases, draait de motor de verkeerde richting op? Verwissel van 2 fases met elkaar


Fabrikanten.
Er zijn veel fabrikanten, ik heb hier een lijstje met de bekendste, opvallend veel Italiaanse merken, geen idee hoe dat komt.

Naam fabrikantLand
ELTEItalie
HSDÌtalie
HertzTurkije
IselDuitsland
DatronVerenigde staten
PDS spindlesDuitsland
Giordano ColomboItalie
(Alfred) JägerDuitsland
TeknomotorItalie
PerskeVerenigde staten
KesslerDuitsland
HITECOItalie
changzhou changlongChina


Teknomotor
Voor als je op zoek bent naar Europese kwaliteit maar niet een vermogen wil uitgeven kan je kijken naar spindles van teknomotor, de C41/47 serie is de meest krachtige serie,Beetje verwarrend is dat elk van de genoemde modellen met verschillende opties leverbaar is zoals een aparte ventilator ipv eentje die op de as vastzit. maar dit zijn de specificaties:
https://tweakers.net/ext/f/oZtUluUJLL6oahCKLWqNfKYN/full.jpg
Teknomotor C41/47 serietoerenVermogenSpanningAmperésOpnamediametergewicht
4147-A120000.75KW220/3804.2/2.4ER20lucht4.7
4147-B120001.1KW220/3805.4/3.1ER21lucht5.3
4147-C120001.5KW220/3806.7/3.9ER22lucht6.6
4147-D120001.8KW220/3808.0/4.6ER23lucht7.0
4147-A180001.1KW220/3806.2/3.6ER24lucht4.7
4147-B180001.6KW220/3808.1/4.7ER25lucht5.3
4147-C180002.0KW220/3809.0/5.2ER26lucht6.6
Anderen
Isel en Hertz maken ook betaalbare motoren met manuele gereedschapswissel. Een hertz spindel heb ik nog gevonden op ebay, maar van de isel kan ik geen prijs vinden, die zul je waarschijnlijk moeten opvragen.



"China" spindles.
Als je op ebay en aliexpress kijkt zul je een enorme berg aan verkopers tegenkomen die spindles verkopen, vaak onder eigen naam, terwijl ze qua uiterlijk er allemaal hetzelfde uitzien. Specificaties kloppen niet altijd. Gebruik de formule: :"Vermogen=Volt x Amperes"


De meeste spindles komen bij changzhou changlong motor co. ltd vandaan.
Ze hebben een aardige lineup. ik begin met de vierkante motoren, bedoeld voor hout:
https://tweakers.net/ext/f/rjKWfWoLvKLhMZpihpPjOSpO/full.jpg
Motoren voor houttoerenVermogenSpanningAmperésOpnamekoelinggewichtkoppel
GDZ93x82-1.5(220V) 18000 1.5KW 220V 6.8A ER20lucht6KG0,81Nm
GDZ93x82-1.5(380V) 18000 1.5KW 380V 3.8A ER20lucht6KG0,81Nm
GDZ93x82-2.2(220V) 18000 2.2KW 220V 10A ER25lucht8KG1,21Nm
GDZ93x82-2.2(380V) 18000 2.2KW 380V 5.5A ER25lucht8KG1,21Nm
GDZ93x82-3.5(220V) 18000 3.5KW 220V 15A ER25lucht9KG1,92NM
GDZ93x82-3.5(380V) 18000 3.5KW 380V 8.8A ER25lucht9KG1,92NM
GDZ120x103-4.5 18000 4.5KW 380V 9.5A ER32lucht13KG2,45Nm
GDZ120x103-6 18000 6KW 380V 12.6A ER32lucht15KG3,21Nm
GDZ120x103-7.5 18000 7.5KW 380V 15.5A ER32lucht18KG3.98Nm
GDZ170x150-12 18000 12KW 380V 26A ER32lucht40KG6,4Nm


Vierkanten motoren voor hout, met flens:
https://tweakers.net/ext/f/3tV7whorWhTVWcYEvuMDrUDj/full.jpg
Motoren voor houttoerenVermogenSpanningAmperésOpnamekoelinggewichtkoppel
GDZ80*73-1.5240001,5KW220V5AER11Lucht6KG?
GDZ80*73-2.2240002.2KW220V6AER20Lucht8KG?
GDZ80*73-2.2240002.2KW380V5AER20Lucht8KG?
GDZ105*102-3.5180003.5KW380V7.5AER20Lucht?1,86NM
GDZ120*103-5.5180005,5KW380V9AER32lucht?2,45NM
GDZ120*103-6180006KW380V12AER32Lucht??
GDZ120*103-7.5180007.5KW380V14,5AER32Lucht??


Ronde motoren met luchtkoeling
https://tweakers.net/ext/f/pPymXGQRkKLloHEsveKJJGrN/full.png
Ronde motoren luchtgekoeldtoerenVermogenSpanningAmperésOpnamediametergewichtkoppel
GDZ65-800240000,8KW220V4AEr1165mm2,5KG0,33NM
GDZ80-1.5240001,5KW220V5AEr1180mm3KG0,91Nm
GDZ80F-2.2240002,2KW220V8AER1680mm3,2KG0,91Nm
GDZ80F-2.2B240002,2KW220V8AER2080mm6KG0,95Nm

Ronde motoren met waterkoeling
https://tweakers.net/ext/f/s24G56HyrgInSxuRLZsGDiAy/full.png
Ronde motoren met waterkoelingtoerenVermogenSpanningAmperésOpnameDiametergewichtkoppel
GDZ48-300600000,3KW754,5AER848mm1.5KG0,052Nm
GDZ62-1.2600001,2KW220V4,5AER1162mm4,4KG0,49NM
GDZ65-800240000,8KW220V5AEr1165mm3KG0,33NM
GDZ65-800A240000,8KW220V5AEr1165mm2,6KG0,33NM
GDZ80-1.5240001,5KW220V5AEr1680mm5KG0,91Nm
GDZ80-1.5B240001,5KW220V5AER1180mm4,4KG-
GDZ85-2.2240002,2KW380V6AER2085mm8KG0,88Nm
GDZ80-2.2B240002,2KW220V8AER2080mm5KG0,91Nm
GDZ100-3240003.0kW220V12AER20100mm10KG1,23Nm
GDZ100-3240003.0kW380V7AER20100mm10KG1,23Nm
GDZ100-4.5240004,5KW220V13AER20100mm13KG1,65Nm
GDZ105-3.2240003,2KW220V12AER20105mm11KG1,23Nm
GDZ105-3.2240003,2KW380V7AER20105mm11KG1,23Nm
GDZ125-5.5240005.5KW380V8AEr25125mm24KG1.85Nm

En wat heb ik zelf gekocht?

Tja ik blijf een zuinige Hollander. Ik vertrouwde Chinese frequentieregelaars niet echt qua betrouwbaarheid, en heb dus eentje van marktplaats geplukt. Later zag ik dat er ook een freesspindel te koop werd aangeboden, hij was al oud en ik kon m voor een leuke prijs overnemen.
https://tweakers.net/ext/f/w1AdJAlWePr08aFssaETuv6M/full.jpg
hij komt uit hetzelfde bouwjaar als mij :P

Volgende: Je eigen CNC (frees) machine deel 5 16-03 Je eigen CNC (frees) machine deel 5
Volgende:  Je eigen CNC (frees) machine deel 3 29-01 Je eigen CNC (frees) machine deel 3

Reacties


Door Tweakers user Harrie, zaterdag 10 maart 2018 12:49

Super cool project ben je aan het doen! Ik zou zelf ooit ook wel eens zoiets willen doen.
Leuk ook dat je toch nog de tijd hebt genomen dit allemaal neer te schrijven; het is natuurlijk veel leuker om er lekker aan verder te werken / tweaken :)
Veel nuttige info voor mensen die ook met zoiets aan de slag gaan.

Die spindle motor ziet er redelijk zwaar uit, maar als je gaat verspanen vermoed ik dat feed-rates en versnellingen sowieso niet zo hoog hoeven te zijn.

[Reactie gewijzigd op zaterdag 10 maart 2018 12:52]


Door Tweakers user ybos, zaterdag 10 maart 2018 13:21

Deftige blog! Zoals je zelfs schrijft, word je er beu van en dat is jammer.
Je geeft loads en loads aan informatie die zelfbouwers kunnen gebruiken, echter zal slechts een enkeling van de lezers daar wat aan hebben.
Als ik voor mezelf mag spreken, laat als die datasheets en diepe informatie weg. Hou het algemeen en diep meer het stuk van het bouwen uit, denk dat je daar een hoop tweakers blij(er) mee maakt.
Let op, geen commentaar, keep up the good work!

Door Tweakers user masauri, zaterdag 10 maart 2018 14:57

Mooie blog weer!
"ik ben deze blig een beetje beu aan het worden," :+

Door Tweakers user matroosoft, zaterdag 10 maart 2018 15:32

Je kan volgende keer het stukje ff naar mij sturen, dan haal ik de foutjes er even uit. Scheelt weer misschien? Anyway, leuke blog!

Door Tweakers user mrc4nl, zaterdag 10 maart 2018 19:58

ybos schreef op zaterdag 10 maart 2018 @ 13:21:
Deftige blog! Zoals je zelfs schrijft, word je er beu van en dat is jammer.
Je geeft loads en loads aan informatie die zelfbouwers kunnen gebruiken, echter zal slechts een enkeling van de lezers daar wat aan hebben.
Als ik voor mezelf mag spreken, laat als die datasheets en diepe informatie weg. Hou het algemeen en diep meer het stuk van het bouwen uit, denk dat je daar een hoop tweakers blij(er) mee maakt.
Let op, geen commentaar, keep up the good work!
volgende blogpost (s?) ga ik alleen een update geven van mijn vorderingen en de bouw. ergens komende week zal ik m wel online hebben.

Ik wil nog wel een uitgebreide blogpost schrijven over controllers. GRBL,Arduino,TinyG,Edingcnc,LinuxCNC, chillipeppr.com,UCCNC,Smoothieboard, zelf compileren,wat zijn goede instellingen ed. daar ga ik denk ik een maand of twee de tijd voor nemen :Y)

ik ben namelijk al diverse keren geswitcht en wil dat toelichten.

[Reactie gewijzigd op zaterdag 10 maart 2018 19:59]


Door Tweakers user Pater91, zondag 11 maart 2018 21:53

Ik ga je volgen! Leuk project. Zelf heb ik laatst een mini cnc gemaakt, de cyclone pcb maker ( grotendeels geprint ). Werkt geweldig, met auto leveling,maar het formaat is een grote tekortkoming. Binnenkort ga ik een deftige machine bouwen, en vooral je stukje over de motoren gaat goed van pas komen denk ik :p

Keep it up!

Om te kunnen reageren moet je ingelogd zijn. Via deze link kun je inloggen als je al geregistreerd bent. Indien je nog geen account hebt kun je er hier één aanmaken.