Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Motorauswahl - CNC Fräse


von KoE (Gast)


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Guten Tag,

Kennt jemand eine gute Tabelle / Informationsquelle über Schrittmotoren 
oder Servomotoren. Es geht mir darum um diese zu vergleichen Preis / 
Leistung.

Möchte eine kleine CNC-Fräse für das bearbeiten von Metall bauen.
Drehmoment > Geschwindigkeit.

Falls jemand einen guten Motor kennt aus eigenen Erfahrungen währe ich 
dankbar mir diesen zu nennen.

Weis nicht ob ich mit einem Nema23 glücklich werde.

Besten Dank,
Koe

von Thomas F. (igel)


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KoE schrieb:
> Möchte eine kleine CNC-Fräse für das bearbeiten von Metall bauen.

Was ist nach deiner Vorstellung eine kleine CNC-Fräse?
Für mich ist das z.B. sowas:

http://en.dmgmori.com/blob/123878/7b3fc2e919bbd85735f54ce562861483/dmu-50-m1-jpg-data.jpg

An welche Metalle hast du gedacht? Nur Buntmetalle wie Alu, Kupfer? Oder 
auch Stahl?

von KoE (Gast)


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Thomas F. schrieb:
> An welche Metalle hast du gedacht? Nur Buntmetalle wie Alu, Kupfer? Oder
> auch Stahl?

Stahl. ( Automatenstahl )

Naja was du als klein bezeichnest ist für mich in der Dimension um 50x 
zu gross.

Ich habe an eine Tischfäche von ca 180x180 gedacht. 
Linearkugelumlaufführungen von ca 600mm in X sowie Y, Z ca 400mm 
lang(Hub von ca 200mm).

Möchte darauf eigentlich nur kleine Teile Fräsen können. Hauptsächlich 
wird diese schon für Buntmetalle benutzt. Aber es sollte halt möglich 
sein Stahl mit einem 5-8mm Schaftfräser bearbeiten zu können.

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Hallo KoE,


> Kennt jemand eine gute Tabelle / Informationsquelle über Schrittmotoren
> oder Servomotoren. Es geht mir darum um diese zu vergleichen Preis /
> Leistung.

Einen Preisvergleich a la "guenstiger.de" wirst du für so eine Frage 
nicht finden.

> Möchte eine kleine CNC-Fräse für das bearbeiten von Metall bauen.
> Drehmoment > Geschwindigkeit.

Wenn du wirklich Stahl bearbeiten willst, lautet die Antwort eigentlich 
Servoantriebe. Wenn dir eine echte CNC-Steuerung zu teuer ist und du 
lieber Schrittmotoren einsetzen willst, würde ich Motoren mit großem 
Massenträgheitsmoment wählen, also 86mm Flanschmaß [1]. Als 
Versorgungsspannung mindestens 48V, damit du noch auf brauchbare 
Vorschübe kommst.

> Falls jemand einen guten Motor kennt aus eigenen Erfahrungen währe ich
> dankbar mir diesen zu nennen.

"Den" guten Motor gibt es nicht. Antriebe werden passend zu Anwendung 
ausgelegt. Dazu muss man die mechanischen Gegebenheiten genau kennen. 
Woher sollen wir wissen, wieviel Drehmoment du benötigst und welche 
Drehzahlen, wenn wir nichtmal die Steigung der Spindel und die bewegten 
Massen kennen?

> Weis nicht ob ich mit einem Nema23 glücklich werde.

Siehe oben, eher nicht. Zum Thema Nema siehe [2].

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[1] 
http://www.mechapro.de/shop/Schrittmotoren/86mm-Flansch-Nema34:::21_46.html
[2] 
http://www.schrittmotor-blog.de/nema-schrittmotor-was-ist-das-eigentlich/

von KoE (Gast)


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Thorsten O. schrieb:
> Mit freundlichen Grüßen
> Thorsten Ostermann

Besten Dank für die Antworten.

Ich müsste nochmal was zur klarstellung wissen. Sind Servo-Motoren und 
Schrittmotoren von der Bauweise her identisch ? Oder sind auch schon die 
Wicklungen bei einem Servo-Motor anderst ?

Ich habe mich schon über Servos / Schrittmotoren informiert leider wird 
da nur meist angegeben."Servos verfügen über eine Positionskontrolle ( 
ist/sollwert)".

Dies interessiert mich eigentlich nicht ich möchte wissen woher die 
"Servos" so viel mehr Kraft und Geschwindigkeit herbekommen. Muss ja 
fast ein unterschied in der Bauweise liegen.

Wenn ich einen Schrittmotor mit einem Encoder verwende habe ich ja auch 
diese "Positionsrückmeldung" nur leider hat ein Schrittmotor immer noch 
nicht die Kraft und Geschwindigkeit wie ein Servo.

Freundliche Grüsse

Koe

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Um welchen Motor geht es eigentlich? Um die Servoantriebe der Achsen 
oder für den Hauptspindel- oder Fräsantrieb?

Was die Fähigkeit zum Fräsen von Stahl angeht kommt das eigentlich 
weniger auf die Antriebe an, sondern auf den Grundrahmen der Maschine. 
Der muß für Stahl sehr steif und spielfrei sein, alles andere gibt 
schräge Musik und dann werden die Oberflächen schlecht, schlimmstenfalls 
bricht das Werkzeug.

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Hallo KoE,

> Ich müsste nochmal was zur klarstellung wissen. Sind Servo-Motoren und
> Schrittmotoren von der Bauweise her identisch ? Oder sind auch schon die
> Wicklungen bei einem Servo-Motor anderst ?

"Servo-Motor" sagt erstmal nichts darüber, was das eigentlich für eine 
Motortechnologie ist. In den 1970'ern war ein Servomotor noch ein 
DC-Motor, heute versteht man darunter in industriellen Anwendungen in 
der Regel Synchronmotoren. Servo bezieht sich eher auf das Vorhandensein 
eines Messsystems (Resolver, Encoder) und auf die Laufeigenschaften des 
Motors (Gleichlauf, geringes Rastmoment, hohe Dynamik).

> Ich habe mich schon über Servos / Schrittmotoren informiert leider wird
> da nur meist angegeben."Servos verfügen über eine Positionskontrolle (
> ist/sollwert)".

Genau, s.o.

> Dies interessiert mich eigentlich nicht ich möchte wissen woher die
> "Servos" so viel mehr Kraft und Geschwindigkeit herbekommen. Muss ja
> fast ein unterschied in der Bauweise liegen.
>
> Wenn ich einen Schrittmotor mit einem Encoder verwende habe ich ja auch
> diese "Positionsrückmeldung" nur leider hat ein Schrittmotor immer noch
> nicht die Kraft und Geschwindigkeit wie ein Servo.

Ein Schrittmotor hat (bei gleicher Baugröße) i.A. mehr Haltemoment als 
ein Synchronmotor, weswegen man oft auf ein Getriebe verzichten kann. 
Dafür ist die maximal mögliche Drehzahl niedriger. Das liegt daran, dass 
ein Schrittmotor deutlich mehr Polpaare hat (50 bei einem Motor mit 1,8° 
Vollschritt). Für die gleiche Drehzahl müssen die Spulen also deutlich 
öfter umgepolt werden. Da kommt man schnell an den Punkt, wo die 
Induktivität dem Stromanstieg im Wege steht, dann fällt das Drehmoment 
stark ab. Außerdem werden Schrittmotoren meist bei niedrigeren 
Spannungen betrieben als Servomotoren mit Servoverstärker für 
Netzbetrieb.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von KoE (Gast)


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Ben B. schrieb:
> Um welchen Motor geht es eigentlich? Um die Servoantriebe der Achsen
> oder für den Hauptspindel- oder Fräsantrieb?
>
> Was die Fähigkeit zum Fräsen von Stahl angeht kommt das eigentlich
> weniger auf die Antriebe an, sondern auf den Grundrahmen der Maschine.
> Der muß für Stahl sehr steif und spielfrei sein, alles andere gibt
> schräge Musik und dann werden die Oberflächen schlecht, schlimmstenfalls
> bricht das Werkzeug.

Es geht mir momentan nur um die Achsen, genau aus dem Grund was du unten 
nennst will ich ein sehr Stabiles-Gerüst (Geschweisst aus Stahl). Darauf 
habe ich vor entweder wenn es mein Budget erlaubt gleich mit 
Kugelumlauflinearfühurngen, sonst halt mit unterstützten Wellen zu 
arbeiten.
Natürlich kommt eine Kugelumlaufspindel zur exakten positionierung zum 
Einsatz.

> Was die Fähigkeit zum Fräsen von Stahl angeht kommt das eigentlich
> weniger auf die Antriebe an

Das ist ja der Punkt wo ich Probleme habe. Stahl wird sicherlich mehr 
"Kraft" benötigen um da einen 8mm Fräser hindurchzubekommen. Dies wird 
natürlich sowohl von der Spindel wie auch der Achsen abhängen. Und 
gerade bei den Achsen ist dies sehr schwer einzuschätzen. Ich möchte 
auch einen Eilgang mit dem ich nicht nur 200mm/min fahren kann. 1 m/min 
sollte schon drinnliegen.


Thorsten O. schrieb:
> "Servo-Motor" sagt erstmal nichts darüber, was das eigentlich für eine
> Motortechnologie ist. In den 1970'ern war ein Servomotor noch ein
> DC-Motor, heute versteht man darunter in industriellen Anwendungen in
> der Regel Synchronmotoren.

Vielen dank für die Klarstellung.

von Bergi84 (Gast)


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Schrittmotoren sind prinzipiell nicht schlecht und können auch wie 
permanenterregte Synchronmotoren mit einer Vector Reglung betrieben 
werden wenn ein Positionssensor am Motor vorhanden ist. Das reduziert 
erheblich die Wärme Entwicklung der Motoren und führt zu einem sehr 
ruhigen Lauf und erhöht auch die Präzision der Schrittmotoren. Man muss 
nur aufpassen beim Kauf eines solchen System da nicht jeder 
Schrittmotortreiber auf dem Closed-Loop draufsteht auch solch eine 
Regelung implementiert hat. Zum Beispiel haben Leadshine Treiber solch 
eine Regelung nicht implementiert, sondern diese gleichen nur 
Schrittverluste aus, jmc drives (diese verwende ich selber bei meiner 
Fräse) haben eine echte vectorregelung implementiert.

Ich denke das wäre die beste Lösung für deine Fräse.

Ob du Stahl Fräsen kannst liegt hauptsächlich an der Steifigkeit deiner 
Fräse und der Frässpindel. Um diese Steifigkeit zu erreichen sind schon 
gewaltige Linearführungen, Kugelumlaufsspindeln und eine große 
Hauptsspindel Notwendig. Meist ist für solch eine  Anwendungen besser 
man kauft sich eine Handbetriebene gebrauchte kleine Fräse und baut 
diese mit Schrittmotoren auf eine CNC Fräse um.

von Michael B. (laberkopp)


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KoE schrieb:
> Kennt jemand eine gute Tabelle / Informationsquelle über Schrittmotoren
> oder Servomotoren. Es geht mir darum um diese zu vergleichen Preis /
> Leistung.
>
> Möchte eine kleine CNC-Fräse für das bearbeiten von Metall bauen.
> Drehmoment > Geschwindigkeit.

Du brauchst nicht selber nachdenken. Alle anderen nehmen bei der 
Spezifikation Schrittmotore.
Die wissen, warum. Firmen sind immer geizig und wollen maximale Leistung 
aus minimalem Einsatz. Da wurde probiert und gerechnet wie du es niemals 
selber nachvollziehen wirst.
Der Vorteil des Servomotors wäre: Er ist bei gleicher Leistung baulich 
kleiner. Der Nachteil: Er braucht einen Encoder.

> Weis nicht ob ich mit einem Nema23 glücklich werde.

Man kann aus der Steifigkeit des Aufwaus ausrechnen, welche leistung der 
Motor haben muss und was sich damit bearbeiten lässt (mögliche 
Schnittkraft).

: Bearbeitet durch User
von Peter (Gast)


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http://www.maschinen-werkzeuge.com/CNC-Steuerungstechnik/Schrittmotoren/Motor/Endstufen/Nanotec/ST6018L3008-B::777.html

Also wollte auch mal eine CNC bauen. Hatte mir damals den hier 
rausgesucht.

3Nm x (2xPi) / Steigung × Wirkungsgrad = Kraft

Steigung 10mm = 0.01m
wirkungsgrad 0.8 von Kugelumlaufspindeln (habe ich so irgendwo im Netz 
gelesen)

3Nm × 6.28 / 0.010m x 0.8 = 1884 N =192kg

Das bei 100rpm = 16.6rps

1.6rps x 10mm = 16.6mm/s

Bei 1000rpm = 10m/min noch 25kg

Auflösung 10mm/200= 0.05mm Auflösung

Was du natürlich brauchst und willst,  hängt von deinem Werkzeug und 
Material ab.

Wenn was falsch sein sollte lasse ich mich gerne korrigieren ;)

von nemesis... (Gast)


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KoE schrieb:
> Kennt jemand eine gute Tabelle / Informationsquelle über Schrittmotoren
> oder Servomotoren. Es geht mir darum um diese zu vergleichen Preis /
> Leistung.

Schau doch in die technischen Angaben zu fertigen käuflichen Maschinen
an. Da steht dann alles drin was du benötigst. Das Forum brauchst du
dafür nämlich nicht. Außerdem wird auch hier eine relativ komfortable
Suche angeboten, denn du bist nicht der erste und sicher nicht der
letzte mit so einem Vorhaben. Ist alles schon mal besprochen worden.

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