Donnerstag, 26. Mai 2016

Status: Z-Achse 95% aufgebaut - Z-Axis 95% finished

Die vorherigen Bilder der Z-Achse mögen den Eindruck erwecken, dass diese bereits lange fertig war. Der Feinschliff und zusätzliche Bohrungen einzubringen dauerte heute den kompletten Tag. Es fehlen noch die Motoren an der Z-Achse und an der X-Achse zu befestigen. Die Kühlung wird weiterhin mit der 3500L/h Chinabilligpumpe und dem Triple Radiator durchgeführt. Rechts is der Spindelhalter mit Fuchsschwanzsäge zu erkennen. Ach ja , die Z-Achse wiegt ohne Schnrittmotor 26,6 kg und ich habe die heute bestimmt 5 x montiert...

Montag, 9. Mai 2016

Große Probleme an der Z-Achse - Big Problems on the z-axis

Gestern Abend habe ich noch eine kurze Vormontage der Z-Achse mit KGT gemacht und festgestellt, dass die Selbsthemmung zu gering ist. Folgendes Video veranschaulicht das Problem:

Sonntag, 8. Mai 2016

Auslegung Wasserkühlung der Chinaspindel - Dimensioning of Watercooling for the chinese spindle

Nachdem die 3,0 kW Spindel angesteuert werden kann, stellt sich die Frage "Wie wird gekühlt?"
Zu beginn müssen wir beantworten, wie viel Verlustwärme wird durch die Spindel erzeugt und muss abgeführt werden. Hierfür wurde ein Testaufbau gemacht: 
Eine Zimmerbrunnenpumpe (Abb. oben rechts) mit 250 ml/min (15 L/h) wird an die Spindel angeschlossen.
In einem Eimer wird 2L Leitungswasser gefüllt. Die Spindel wird nun ohne Last bei 24.000 U/min gestartet und  die Temperaturerhöhungen werden mit der Zeit erfasst. Nach einer bestimmten Zeit lässt sich die eingebrachte bzw. aus der Spindel "entommene" Wärmemenge errechnen. Nach 30 min Messung ergibt sich folgendes Diagramm:

Da die Frässpindel im Zimmer lag und das Kühlwasser aus dem Keller kommt, wurde die Spindel für ca. 7 min. mit dem Kühlwasser konditioniert, somit wurden beinahe gleiche Temperaturen für den Start genommen. (18,4 °C Spindel / 18,0 °C Kühlwasser). Die eingebrachte Wärmemenge in das Wasser kann nun durch die Formel: Q=c x m x delta(T) errechnet werden. Der Wärmestrom bezieht sich auf die Zeit.
Somit ist nun die erforderlich abzuführende Wärmemenge und der Wärmestrom im Leerlauf der Spindel ohne Last bekannt. Die Gerade kann nun extrapoliert werden und ich schätze den realen abzuführenden Wärmestrom im Betrieb auf ca. 300 Watt.
Bemerkung/Feststellung: Die Spindel erreichte eine Maximaltemperatur von 39 °C nach 30 min. Nachdem die Spindel ausgeschaltet wurde, ließ ich alles weiterlaufen, d.h. Temperaturerfassungen und Zimmerbrunnenpumpe. Nach 15 Min. kam ich wieder in den Keller und die Temperatur der Spindel und des Wasserreservoirs sinkte nicht. Da Wasser eine sehr hohe Wärmekapazität aufweist, reicht ein geringer Volumenstrom aus um die Wärmemenge aus der Spindel zu entziehen.Ich habe 1400ml des warmen Wassers aus dem Wasserreservoir entnommen und durch kühles Leitungswasser ersetzt, siehe da die Temperatur fiel bereits nach 1 Minute.
Fazit: Ein hoher Volumenstrom ist absolut nicht notwendig für diesen Zweck. Entscheidend ist der Kühleffekt des Radiators

Da aber die Ein- und Austrittsquerschnitte an der Spindel relativ klein sind, wird ein größerer Druckverlust erwartet. Weiterhin nimmt der Druckverlust mit zunehmender Leitungslänge zu. Die Förderhöhe spielt auch eine Rolle, doch Achtung, wird Wasser in einer Leitung hochgepumpt, so muss die Pumpe die Förderhöhe leisten. Wird jedoch wieder im gleichen geschlossenen System zurück gefördert, so gleicht sich die Förderhöhe beinahe aus und muss nicht berücksichtigt werden. 

Der errechnete Druckvelust einer geraden Leitung beträgt bei glatten gezogenen Kunststoffrohren und den o.g. Parametern - einem Schlauchdurchmesser von 6 mm - Schlauchlänge 6 m - 40 °C warmen Wasser - bei 250 ml/min:

pv=7,78 mbar = 0,01 bar

Folgende Tabelle veranschaulicht die Widerstände bei gleichbleibendem Schlauch und tatsächlichem Volumenstrom der Pumpe:


Die Aquarienpumpen haben meist einen großen Austrittsquerschnitt und einen hohen Volumenstrom. Ich habe mir nun eine 3500 L/H Pumpe (evtl. schafft diese den Druck im langen Schlauch zu  überbrücken) und einen 3x-Radiator besorgt und werde über den Druckverlust berichten.

Nachtrag 27.09.2016:  Nach einem 3h Holzbearbeitungsjob am Stück erreicht die Frässspindel bei einem 6er Fräserdurchmesser und ca. 20000 U/min kritische Temperaturen >60°C. Aus diesem Grund wurde ein Lüfter an den Radiator befestigt.
 



Freitag, 6. Mai 2016

Pokeys57CNC und PoPendant Handrad MPG

polabs.com
Der heutige Tag war sehr von Rückschlägen geprägt. Ich poste hier gleich die notwendigen Einstellungen für das PoKeys Handrad, da ich den halben Tag nur das Handrad eingestellt habe.




Haken raus! Anders als in der Anleitung von Pokeys beschrieben!
 In den Encodereinstellungen nur einen Encoder aktivieren wie abgebildet und DRO101 einstellen.
Wichtig:  Haken unten links raus, bzw. nur rechts "Let Pokeys handle MPG jogging" rein
 Nun muss Mach3 wissen das ein MPG aktiv ist, unter "Konfigur..."->"Ports&Pins"->"Encoder/MPGs"
 Nur einen Haken setzen, der Rest wird von Pokeys ignoriert.
So nachdem das eingestellt ist gehen wir in den Hauptbildschirm und öffnen mit der Taste "TABulator" das Handradmenü auf der rechten Seite des Monitors:

Nun klicken wir auf JOG Modus bis wir auf MPG sind. Das Handrad sollte nun aktiv sein. Wir checken das auf dem Reiter unten "Einstellungen". Die Impulse müssten beim Drehen des Encoders zählen.
Zurück zum eingeblendeten Handradmenü: Das Umschalten der X Y Z und anderen Drehschalter erfordert einen Impuls. D.h. normalerweise könnten 3 Taster genommen werden für X,Y,Z hier wurde jedoch ein Drehschalter genommen und der Impuls wird durch einen seitlichen "Control-Switch" erzeugt. Wir wählen nun eine Achse und drücken den Knopf seitlich am Handrad, damit die Änderung der Achseneinstellungen übernommen wird. Es hat ewig gedauert bis ich das verstanden hatte. Video kommt noch :-)

Dienstag, 3. Mai 2016

Pokeys57CNC Schalttafelaufbau - Pokeys57CNC easy to use

Nun wurde die Elektronik auf einer Holztafel verkabelt.  Das hat den Vorteil, das alles übersichtlich und schnell zu ändern ist. Ein Nachteil: Holz brennt gut. Zu erkennen sind die Netzteile, Frequenzumrichter, 4x DQ542 MA, Schrittmotor Nema23 4,2 A, Pokeys57CNC, MPG, Relaisplatine. Der direkte Vorteil von Pokeys: extrem einfach zu verkabeln, vor allem das Handrad hat bei Polabs nur 140€ gekostet und das Paket war in 3 Tagen über DHL Express hier. Die Relais sind in weniger als 10 sek. angesteckt. Motordatenleitungen sind über Flachbandkabel und gecrimpte Stecker verbunden. So schnell habe ich eine Steuerung noch nie aufgebaut.  Danke hier an die netten Kollegen aus der CNC Fraesengruppe (die wissen wen ich meine).

Nachtrag:  NICHT SO:
Bitte die Stromversorgung für die Treiber/Endstufen nicht durchschleifen wie abgebildet, sondern jede seperat an die Stromquelle anschließen. Es können Interferenzprobleme hervorgerufen werden. 
230 V Leitungen von den Signalen und 5V fern halten! 
Weiterer Nachtrag 29.08.16:
Die Schrittmotortreiber müssen geerdet werden. Die Schrittmotoren müssen ebenfalls geerdet sein, da es eine Betonmaschine ist. Für die Schrittmotorleitungen werden geschirmte und verdrillte Leitungen verwendet. Für die Spindelleitung wird eine geschirmte Leitung verwendet. Dies senkt die Ausfallwahrscheinlichkeit. 
Weiterer Nachtrag 27.09.16: 
Die Verbindung über das Ethernet-Kabel scheint deutlich stabiler zu funktionieren, als über USB.



Sonntag, 1. Mai 2016

Experimente für die Vorschübe - experiments for the feeds and speeds

Am Wochenende wurden einige Test gefahren um ein Gefühl für die Verfahrbarkeit, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Vibrationen und Schwingungen zu bekommen.

Der erste Eindruck ist einfach genial, die folgenden sehr kurzen Videos sagen mehr als 1000 Worte:

Experiments with speeds and ...
Hier gilt es eine extrem hohe Last zu bewegen: 

Hier habe ich den Stepper angeschlossen und geschaut wie sich Alles gegenseitig beeinflusst. 

Hier ist die Nachgiebigkeit des noch nicht fixen X-KGT zu erkennen: