[ne(V)esis]

¡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.











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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

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

[Mortis1000]

Hola:
Y cómo te fue con la nueva fuente??
Saludos

[FrankM]

Saludos Juan

Te quedo muy bien la maquina.

Veo que tienes dos tornillos para el eje X.
¿ Corren los dos con una banda o Tienes dos motores controlando el segundo como esclavo ?

¿ Cuando le aumentas Velocidad a los motores en Mach3 , le estas ajustando la rampa para que los motores incrementen gradualmente la velocidad ?

Antes que te decidas en comprar licencia para una applicacion CAM te recomiendo que pruebes CamBam . Yo la uso regularmente diseñando en Solidworks y generando CodigoG con CamBam

Frank M

[ne(V)esis]

Hola:
Y cómo te fue con la nueva fuente??
Saludos

Mortis,

La verdad es que todo salió de maravilla! Cuando conecté las tres fuentes de poder (3x24V) pude incrementar la velocidad como la "teoría" indicaba. Sólo tuve que aumentar el Kernel a 45Mhz y listo!

El único problema que tuve, fue que humildemente es mi primer equipo CNC y tiene muchos defectos y ajustes, por lo cual, cuando ya estaba haciendo mis trabajos, me daba muchos brincos y saltaba pasos. Comencé con una velocidad de 1100 mm/min en X & Y, 910 mm/min en Z; pero tuve que ir reduciendo gradualmente dichos números hasta que dejó de darme problemas, llegando hasta los 810 mm/min en X & Y, 600 mm/min en Z!

Aún así, sigue siendo el doble de velocidad con la cuál contaba en un inicio. Algo que también noté, es que los motores se calientan un poco más en unas cuantas horas. Los tengo a 2.92 A, pues si les bajo más amperaje para evitar el calentamiento, son menos fuertes y a veces me saltaban pasos también. Por lo que prefiero que se calienten un poco más a echar a perder mis maquinados.

Creo que el siguiente paso, será comprar rieles de patín en vez de los que tengo actualmente, si bien, son caros y no podré comprar los de los 3 ejes, sacando el primer trabajo y teniendo más dinero, compraré al menos el del eje Y, que es el que suele tener más vibración en el mismo cabezal y en el columpio en si.

Algún otro consejo o algo por el que pueda estar perdiendo a veces los pasos en dichos motores? Especialmente en el eje Z!

Saludos Juan

Te quedo muy bien la maquina.

Veo que tienes dos tornillos para el eje X.
¿ Corren los dos con una banda o Tienes dos motores controlando el segundo como esclavo ?

¿ Cuando le aumentas Velocidad a los motores en Mach3 , le estas ajustando la rampa para que los motores incrementen gradualmente la velocidad ?

Antes que te decidas en comprar licencia para una applicacion CAM te recomiendo que pruebes CamBam . Yo la uso regularmente diseñando en Solidworks y generando CodigoG con CamBam

Frank M

Frank,

Gracias por la recomendación sobre el CAM y el uso de CamBam, creo que ya lo había utilizado en un demo, pero lo volveré a instalar para checarlo de nuevo.

Así es, tengo dos tornillos/husillos en el eje Y. Ésto, porque el proveedor chino que me vendió dichos rieles, tornillos de bola y demás accesorios, así tenía el paquete. Lo controlo con una polea, pero siento como que sería mejor colocar un sólo tornillo directamente para mover el eje Y, pues aunque se mantiene bien la alineación, cualquier movimiento o atorón, hace que patine el husillo de banda y tengo que volver a alinearlo, fuera de eso, todo bien (hasta que no se reviente la banda, jejeje)!

Por otra parte, gracias por lo de la máquina! En cuanto a la "rampa", te refieres a la aceleración, cierto? Antes lo tenía un poco bajo, 20 en cada eje, pero ahora creo que está en 50 en Y, 100 en X & 15 en Z, pues cuando el cortador comienza un nuevo corte, así se reduce un poco el impacto y no llega de "golpe" contra el material a cortar!


Saludos y gracias!
Juan Carlos

[Mortis1000]

Nevesis:
Muchas gracias por tu respuesta!!
y disculpa la demora en contestar.
No sé si ya lo has visto, pero en la configuración del MACH 3 en la parte
"MOTOR TUNNING" en las secciones del ancho de los pulsos están al inicio
en 5 micosegundos y muestra un rango de 1 -5. Pon en estos cuadros el valor 15 (te lo acepta como maximo). Por lo menos a mí, si no lo pongo en 15 suelo tener problemas.
Saludos

[izabeel]

Mortis,

La verdad es que todo salió de maravilla! Cuando conecté las tres fuentes de poder (3x24V) pude incrementar la velocidad como la "teoría" indicaba. Sólo tuve que aumentar el Kernel a 45Mhz y listo!

El único problema que tuve, fue que humildemente es mi primer equipo CNC y tiene muchos defectos y ajustes, por lo cual, cuando ya estaba haciendo mis trabajos, me daba muchos brincos y saltaba pasos. Comencé con una velocidad de 1100 mm/min en X & Y, 910 mm/min en Z; pero tuve que ir reduciendo gradualmente dichos números hasta que dejó de darme problemas, llegando hasta los 810 mm/min en X & Y, 600 mm/min en Z!

Aún así, sigue siendo el doble de velocidad con la cuál contaba en un inicio. Algo que también noté, es que los motores se calientan un poco más en unas cuantas horas. Los tengo a 2.92 A, pues si les bajo más amperaje para evitar el calentamiento, son menos fuertes y a veces me saltaban pasos también. Por lo que prefiero que se calienten un poco más a echar a perder mis maquinados.

Creo que el siguiente paso, será comprar rieles de patín en vez de los que tengo actualmente, si bien, son caros y no podré comprar los de los 3 ejes, sacando el primer trabajo y teniendo más dinero, compraré al menos el del eje Y, que es el que suele tener más vibración en el mismo cabezal y en el columpio en si.

Algún otro consejo o algo por el que pueda estar perdiendo a veces los pasos en dichos motores? Especialmente en el eje Z!



Frank,

Gracias por la recomendación sobre el CAM y el uso de CamBam, creo que ya lo había utilizado en un demo, pero lo volveré a instalar para checarlo de nuevo.

Así es, tengo dos tornillos/husillos en el eje Y. Ésto, porque el proveedor chino que me vendió dichos rieles, tornillos de bola y demás accesorios, así tenía el paquete. Lo controlo con una polea, pero siento como que sería mejor colocar un sólo tornillo directamente para mover el eje Y, pues aunque se mantiene bien la alineación, cualquier movimiento o atorón, hace que patine el husillo de banda y tengo que volver a alinearlo, fuera de eso, todo bien (hasta que no se reviente la banda, jejeje)!

Por otra parte, gracias por lo de la máquina! En cuanto a la "rampa", te refieres a la aceleración, cierto? Antes lo tenía un poco bajo, 20 en cada eje, pero ahora creo que está en 50 en Y, 100 en X & 15 en Z, pues cuando el cortador comienza un nuevo corte, así se reduce un poco el impacto y no llega de "golpe" contra el material a cortar!


Saludos y gracias!
Juan Carlos

Hola Juan Carlos que tal, nosotros hicimos también una máquina, para gravar vidrio, para un proyecto escolar.
Estamos utilizando el Lazycam para generar el código G de una imagen y después pasarlo al mach3, pero el mach3 hace el proceso muy lento. No sabes de que manera podemos hacer este proceso más rápido?, me dijeron que a velocidad se define dentro del código G, pero aún no hemos podido hacerlo más rápido.
Ojala puedas ayudarme.

te agradecería mucho!

Saludos

Isabel

[ne(V)esis]

Isabel,

No soy experto en el tema, ojalá otros también lean tu post y puedan ayudarte.
Pero vamos comenzando por el principio, qué motores utilizas, tienes su diagrama, qué fuente de poder utilizas y así mismo, cómo transmites la tracción de los motores a los tornillos de bolas o husillos?

Por otro lado, dentro de Mach3, hay una sección en donde "según yo", puedes aumentar o disminuir la velocidad del Código G, en porcentaje (normalmente está al 100%, puedes subirlo hasta el 200% o bajarlo hasta el 1%); en cuanto a LazyCAM, no te podría decir a ciencia cierta, debido a que el programa que yo utilizo es MeshCAM 5. Pero, supongo que debe de haber una sección en donde manualmente indicas la velocidad de tus motores según su capacidad (normalmente en pulgadas/min ó mm/min)... Para ir descartando posibles errores!

Con esa información, podría ser más fácil ayudarte y otros también te podrían ayudar!

Saludos,

Juan Carlos
ne(V)esis

[FAXed]

Dentro del archivo de salida de tu programa CAM verifica y/o cambia el parámetro F ( "Feed" : Velocidad de alimentacion o avance)
En Mach3 ajusta el Feed Override (aumentar o reduce esta velocidad va del 1% al 300%)

De que marca son tus Drivers que estas utilizando? Recuerda que estos deben poseer algun "damping" digital para eliminar la resonancia a altas velocidades, si no es asi, tendras problemas con la vibracion.

Saludos.

[ne(V)esis]

FAXed,

Gracias por tu respuesta.
Voy a checar lo que me dices sobre Mach3 y el Feed Override; ya que con el programa CAM (MeshCAM), no tengo ningún problema con eso.

En cuanto a mis drivers, desconosco ese término que mencionas (damping) o cómo saber si los tiene o no. Los drivers que estoy usando, son de origen chino modelo SD-2H086MB. Te adjunto un PDF del mismo para que ver si tú puedes checar si tiene dicha función y/o de plano, no me funcionarán como necesito.

Consideras que el hecho de que tenga mis motores directos a los tornillos de bolas/husillos sea mejor que con poleas y/o tenga que ver con la velocidad máxima?

Saludos y gracias!

Dentro del archivo de salida de tu programa CAM verifica y/o cambia el parámetro F ( "Feed" : Velocidad de alimentacion o avance)
En Mach3 ajusta el Feed Override (aumentar o reduce esta velocidad va del 1% al 300%)

De que marca son tus Drivers que estas utilizando? Recuerda que estos deben poseer algun "damping" digital para eliminar la resonancia a altas velocidades, si no es asi, tendras problemas con la vibracion.

Saludos.

[FAXed]

En cuanto a mis drivers, desconosco ese término que mencionas (damping)...

Una desventaja de los motores a pasos es su tendencia a "resonar" con cierta frecuencia. Sin embargo, esta puede ser calculada y amortiguada (damping) con un factor o dato que es ingresado en el algoritmo de control. Esto mejora significativamente su estabilidad y le permite una mayor velocidad al motor asi como un mayor uso de su torque.
Le di una vistazo a tu datasheet y no veo algun comentario al respecto.

... el hecho de que tenga mis motores directos a los tornillos de bolas/husillos sea mejor que con poleas y/o tenga que ver con la velocidad máxima?

De hecho es aconsejable que se encuentren tal como estan (por la naturaleza de tu trabajo), ya que si la conduccion de tus ejes fueran por poleas pudiese darse el caso que al cortar metales "rebotara" debido a la resistencia de las bandas (belts).

Me voy un poco mas con tu configuracion, testea con las velocidades y nos comentas.

Saludos,