Hallo， ich bastle seit einiger Zeit an meiner eigenen CNC-Fräse (Eigenbau mit Aluminiumprofilen und Kugelumlaufspindeln) und möchte hier kurz meine Erfahrungen mit Schrittmotoren teilen – vielleicht hilft es ja jemandem, der gerade in der Planungs- oder Aufbauphase steckt. Für meine Achsen habe ich mich nach längerem Überlegen für NEMA 23 Schrittmotoren entschieden. Die Gründe: Guter Kompromiss zwischen Kraft und Kompaktheit Einfache Ansteuerung mit gängigen Treibern wie dem DM542 oder TB6600 Ideal für X/Y/Z-Achsen bei Maschinen mittlerer Größe (z. B. 500x500 mm oder größer) Ich habe mich letztlich für folgende Motoren entschieden: https://www.oyostepper.de/goods-50-Nema-17-Hybrid-Schrittmotor-Bipolar-18%C2%B0-59Ncm-2A-4-Dr%C3%A4hte-mit-1m-Kabel-Stecker-f%C3%BCr-3D-DruckerCNC.html Die Motoren sind bei mir an einer 36V PSU mit DM542-Treibern angeschlossen, und die Steuerung erfolgt über GRBL auf einem Arduino Uno. Ich erreiche saubere, kraftvolle Bewegungen – auch bei hohen Vorschüben. Falls ihr gerade selbst eure CNC plant: Achtet unbedingt auf die Abstimmung zwischen Netzteil, Treibern und Motoren – das hat bei mir anfangs ein paar Probleme gemacht. Habt ihr andere Empfehlungen oder Erfahrungen mit Closed-Loop-Schrittmotoren? Oder nutzt jemand Servos statt Stepper? Bin gespannt auf euer Feedback!
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Hans schrieb: > Für meine Achsen habe ich mich nach längerem Überlegen für NEMA 23 > Schrittmotoren entschieden. Die Gründe: > > Guter Kompromiss zwischen Kraft und Kompaktheit Die Flanschgröße alleine sagt nichts über die "Kraft" i.e. das Drehmoment. Hier geht zusätzlich die Länge ein.
> Uno. Ich erreiche saubere, kraftvolle Bewegungen – auch bei hohen > Vorschüben. > > > Habt ihr andere Empfehlungen oder Erfahrungen mit > Closed-Loop-Schrittmotoren? Oder nutzt jemand Servos statt Stepper? > > Bin gespannt auf euer Feedback! ChatGPT?
Hans schrieb: > NEMA 23 Beschreibt nur die Flanschgröße des Motors. Hans schrieb: > Ich habe mich letztlich für folgende Motoren entschieden: > https://www.oyostepper.de/goods-50-Nema-17-Hybrid-Schrittmotor-Bipolar-18%C2%B0-59Ncm-2A-4-Dr%C3%A4hte-mit-1m-Kabel-Stecker-f%C3%BCr-3D-DruckerCNC.html Doch kein NEMA23?
Hans schrieb: > Achtet unbedingt auf die > Abstimmung zwischen Netzteil, Treibern und Motoren – das hat bei mir > anfangs ein paar Probleme gemacht. Welches Netzteil, welche Treiber und welche Motoren hast du?
Hans schrieb: > Ich habe mich letztlich für folgende Motoren entschieden 59Ncm, also extrem schwach, aber schnell, 30Ncm bis 600upm. 2Arms, können also auch an schwache 2.8Apeak Treiber, deine Treiber sind leistungsfähiger. Nun kommt zum Motor eventuell eine Zahnriemenuntersetzung dazu, vielleicht 1:2 macht es langsamer aber den Kohl auch nicht fett, 1:4 reicht immer noch nicht, und bei 1:10 wird es wirklich schneckig langsam. Hans schrieb: > Oder nutzt jemand Servos statt Stepper? Sicher, bei grossen Fräsen und Bearbeitungszentren. Aber dann braucht man closed loop. Bei Schrittmotoren nicht. Eben gerade dazu sind Schrittmotoren gut. Closed loop hilft bei einer CNC Fräse auch nicht, denn wenn ein Schritt verloren geht, ist die Scharte im Werkstück schon drin, da hilft es nicht dann die andere Achse zu bremsen um beide neu zu beschleunigen. Meist sind Motoren und Spindelleistungen an CNC Hobbykram übertrieben leistungsfähig, weil eben gekauft wird ohne nachzurechnen. Die Treiber sind meist aber zu schwach weil der Faktor 1.4 vergessen wird, das Netzteil ist dafür meist wieder zu stark, weil der step down Effekt übersehen wird. Meine Wabeco F1200 fährt mit 1.8Nm (180Ncm) und 1:4 Untersetzung an TB6560 aber die verschiebt über Schwalbenschwänze und ist eher gemächlich.
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Mit den von Dir gewählten Motörchen baust Du also eine Käsefräse... Für Holz und Kunststoff sicher machbar, Alu mit Glück auch, Stahl usw. Nope! Im Übrigen gibt es seit Jahrzehnten speziellere Foren zum Thema CNC und Metallbearbeitung (Zerspanungsbude, CNC-Ecke...), lies Dich dort mal in die Beiträge der User ein und Dein "Fachbeitrag" im Ausgangspost relativiert sich schnell. Old-Papa
Old P. schrieb: > speziellere Foren oder Unterforen, wie https://www.mikrocontroller.net/forum/mechanik
hallo, ich hab an meiner AnniCNC 4* JMC iHSVC57 180 watt servos (die mit den integrierten treibern, NEMA23 aufnahme) ueber eine 2:1 riemen ueber- setzung an allen achsen (hoehere drehzahl/mehr kraft). ich betreib die mit 42V mit runtergeregelten 48V netzteilen (2 stueck fuer je zwei motoren). komme ganz gut durch alu, aber kann keine riesigen vorschuebe einstellen weil mietswohnung :) uebrigens gibts viele infos zum eigenbau in der cnc ecke, cncwerk forum oder in cnc spaene und chaos discord (https: //discord dot gg/FfvNdvvJ) HTH, -- randy
Randy schrieb: > (hoehere drehzahl/mehr kraft) Was nun? "Kraft" aka Drehmoment oder "Drehzahl" aka Vorschubgeschwindigkeit?
Randy schrieb: > ich betreib die mit 42V mit runtergeregelten 48V netzteilen (2 stueck > fuer je zwei motoren). Wiese regelst du die Spannung runter. Ein moderner Motortreiber stellt doch schon einen Stromregler dar und der ist nicht auf konstante Eingangsspannung angewiesen. Oder vertragen die Motortreiber die 48V nicht, dann könntest du auch gleich mit weniger Spannung rein gehen. Und wieso zwei Netzteile und nicht ein kräftigeres?
Rainer W. schrieb: > Wiese regelst du die Spannung runter. Hättest du einfach nachgeschlagen. Es ist ihm wohl zu risikoreich, die teuren Motoren dernen Elektronik für 50V absolute maximum ausgelegt ist mit 48 zu betreiben, lieber bleibt er etwas drunter. Nominell hätten aber 36V gereicht.
Hallo Michael, Michael B. schrieb: > Hans schrieb: >> Oder nutzt jemand Servos statt Stepper? > > Sicher, bei grossen Fräsen und Bearbeitungszentren. Aber dann braucht > man closed loop. Bei Schrittmotoren nicht. Eben gerade dazu sind > Schrittmotoren gut. Closed loop hilft bei einer CNC Fräse auch nicht, > denn wenn ein Schritt verloren geht, ist die Scharte im Werkstück schon > drin, da hilft es nicht dann die andere Achse zu bremsen um beide neu zu > beschleunigen. Erstens gibt es durchaus Schrittmotoren mit Encoder und Schrittmotor-Controller mit Closed-Loop Regelung. Kostet ein paar Euro mehr, macht den Antrieb aber auch deutlich effizienter. Zweitens "verliert" ein Schrittmotor keine einzelnen Schritte. Wer mit sowas kämpft, hat EMV-Probleme, die seine Takt-/Richtungssignale stören. Ein Schrittmotor kommt bei Überlast aus dem Tritt und bleibt dann komplett stehen bzw. zuckt nur noch erratisch hin- und her. > Meist sind Motoren und Spindelleistungen an CNC Hobbykram übertrieben > leistungsfähig, weil eben gekauft wird ohne nachzurechnen. Die Treiber > sind meist aber zu schwach weil der Faktor 1.4 vergessen wird, das > Netzteil ist dafür meist wieder zu stark, weil der step down Effekt > übersehen wird. Richtig. Im Übrigend habe ich das Gefühl, dass der Ursprungspost mal wieder eine verkappte Werbung für Oyostepper.de ist. Wirklich substantielle Erfahrungswerte wurden ja nicht mitgeteilt. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Thorsten O. schrieb: > Erstens gibt es durchaus Schrittmotoren mit Encoder und > Schrittmotor-Controller mit Closed-Loop Regelung. Natürlich, siehe Randy > Kostet ein paar Euro mehr Durchaus, viele Euro > macht den Antrieb aber auch deutlich effizienter. Kein Stück. > Zweitens > "verliert" ein Schrittmotor keine einzelnen Schritte. Richtig ist, wenn er einen Schritt verloren hat, setzt er meist für viele Schritte aus, aber es heisst nicht, dass er nicht wieder in Gang kommen kann. BTDT. Aber wie gesagt: hat ein Schrittmotor in einer CNC Fräse erst mal einen Schritt verloren, kann man gleich aufhören, das Werkstück hat eine Scharte. Man muss in einer CNC die Schrittmotoren einfach AUSREICHEND auslegen und die Rampen passend definieren damit man keine Schrittverluste erleidet.
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Michael B. schrieb: > Thorsten O. schrieb: >> Erstens gibt es durchaus Schrittmotoren mit Encoder und >> Schrittmotor-Controller mit Closed-Loop Regelung. >> Kostet ein paar Euro mehr > > Durchaus, viele Euro Das ist relativ. Im Vergleich zu "großen" Sevoachsen, für die man zur Anpassung der Drehzahl oft noch ein Getriebe braucht, steht eine Closed-Loop Schrittmotor-Achse ganz gut da. Ich habe einen Kunden, der hat rund 30 solcher Achsen in einer Anlage, vernetzt über ModbusTCP. >> macht den Antrieb aber auch deutlich effizienter. > > Kein Stück. Aber sicher. Echte Closed-Loop Regler machen echte Vektor-Regelung, statt nur eine Überlast zu erkennen. Damit muss der Motor immer nur den Strom bekommen, der für die aktuelle Last erforderlich ist. Das sorgt für weniger Erwärmung der Motoren und entsprechend weniger Verlustleistung. Bei kurzzeitigen Lastspitzen kann man den Strom sogar dynamisch bis ca. 20% über den Nennstrom einprägen. Damit kann man den Motor ggf. eine Nummer kleiner wählen, was sich (siehe oben) bei 30 Achsen durchaus bemerkbar macht. >> Zweitens >> "verliert" ein Schrittmotor keine einzelnen Schritte. > > Richtig ist, wenn er einen Schritt verloren hat, setzt er meist für > viele Schritte aus, aber es heisst nicht, dass er nicht wieder in Gang > kommen kann. BTDT. > > Aber wie gesagt: hat ein Schrittmotor in einer CNC Fräse erst mal einen > Schritt verloren, kann man gleich aufhören, das Werkstück hat eine > Scharte. > > Man muss in einer CNC die Schrittmotoren einfach AUSREICHEND auslegen > und die Rampen passend definieren damit man keine Schrittverluste > erleidet. Da sind wir uns absolut einig. Wobei im Hobby CNC-Bereich meist völlig überdimensioniert wird, sowohl bei den Motoren als auch bei den Netzteilen. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Also ich hab in meiner neuen 4 von denen drin (eine davon mit Bremse): https://www.dold-mechatronik.de/JMC-Schrittmotor-mit-integriertem-Steppertreiber-3Nm
Also ich würde an jeder Art von CNC (inkl 3d-druck) heute keine Schrittmotore mehr verwenden. BLDC-Servomotore sind in vielen punkten überlegen und in allen größen verfügbar. Wer will, baut sich aus Encoder, Brushlessmotor und Controllern wie Odrive, SimpleFOC etc. ein Servosystem zusammen.
Rahul D. schrieb: > Randy schrieb: >> (hoehere drehzahl/mehr kraft) > > Was nun? "Kraft" aka Drehmoment oder "Drehzahl" aka > Vorschubgeschwindigkeit? hallo, ich hatte die aussage am anfang mal erhalten, das mit der aelteren controller firmware die motoren bei niedrige drehzahlen weniger torque gezeigt hatten, daher die verdopplung durch 2:1, damit die servos in "wohlfuehldrehzahlen" laufen. im aktuellen chinesischen datasheet steht einfach jetzt "countinous area" drin :) mir fehlen leider die messmoeglichkeiten, das zu verifizieren. achja, ein nebeneffekt ist natuerlich die theoretisch doppelt so hohe aufloesung der schritte (ich verwende an x/y kugelumlauf 16mm durchmesser mit 10mm steigung, an der z achse 16/05.) aber auch da fehlts an praezisen messmoeglichkeiten. mein erster entwurf (das ist jetzt die dritte version des grunddesigns) hatte noch normale nema 23 schrittmotoren, da merke ich halt schon den unterschied. gruss, -- randy
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Rainer W. schrieb: > Randy schrieb: >> ich betreib die mit 42V mit runtergeregelten 48V netzteilen (2 stueck >> fuer je zwei motoren). > > Wiese regelst du die Spannung runter. Ein moderner Motortreiber stellt > doch schon einen Stromregler dar und der ist nicht auf konstante > Eingangsspannung angewiesen. Oder vertragen die Motortreiber die 48V > nicht, dann könntest du auch gleich mit weniger Spannung rein gehen. > Und wieso zwei Netzteile und nicht ein kräftigeres? hallo, die treiber haben normalerweise 36V als nennspannung, koennen bis 50V eingangsspannung vertragen; allerdings koennen bei schnellen richtungs- wechsel spannungspitzen von den motoren auftreten (back emf), welche die netzteile "abschalten". daher ist die allgemeine praxis, die netzteile etwas runterzuregeln (laut den kollegen von den foren die das schon laenger gebastelt haben). ich selber hatte tatsaechlich noch keinen solchen grenzfall, aber habe halt von anfang an nur 42V an den servos verwendet. bei den "alten" schrittmotoren hatte ich ein dickes 24V netzteil ich verwende zwei getrennte netzteile (48v/10A) aus a) praktischen (raeumlichen) gruenden und b) habe ich diese etwas groesser dimension- iert damit genug bei schnellen vorschueben da ist (je ein motor y+x bzw. y+z, das portal hat aktuell gute 60kg bewegte masse). und: 2 48V netzteil waren in summer guenstiger als ein dickes 36V oder 48V was ich so damals gesehen hatte (chinakracher). ja, ich hab da nicht alles auf die kommastelle ausgerechnet, sondern grosszuegig dimensioniert. und nein, es braucht auch keine 4* 180W servos auf einer 100kg "kaesefraese" :) aber es sieht gut aus :) gruss, -- randy
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> > Da sind wir uns absolut einig. Wobei im Hobby CNC-Bereich meist völlig > überdimensioniert wird, sowohl bei den Motoren als auch bei den > Netzteilen. > exakt. ich bin da ein gutes beispiel :) aber fuer mich ist es letztendlich ein hobby ("eine frase bauen") und ich verdiene damit kein geld. -- randy
Randy schrieb: > ich hab an meiner AnniCNC 4* JMC iHSVC57 180 watt servos Davon steht in deinem github noch nichts (Motoren: TBD). Deine Motoren alleine sind so teuer eine ganze Fräse.
Michael B. schrieb: > Randy schrieb: >> ich hab an meiner AnniCNC 4* JMC iHSVC57 180 watt servos > > Davon steht in deinem github noch nichts (Motoren: TBD). > > Deine Motoren alleine sind so teuer eine ganze Fräse. hallo, guter punkt, dann sollte ich das mal ueberarbeiten :) bilder habe ich auch noch keine im repo liegen. die hatte ich direkt aus china kommen lassen, kostenpunkt ca. 400eur; das verbaute alu ist heutzutage sicher doppelt so teuer im einkauf. ich schaetze aktuell sind etwa 2000eur in die maschine inkl. steuerung geflossen. gruss, -- randy
Randy schrieb: > die treiber haben normalerweise 36V als nennspannung, koennen bis 50V > eingangsspannung vertragen; allerdings koennen bei schnellen richtungs- > wechsel spannungspitzen von den motoren auftreten (back emf), welche die > netzteile "abschalten". > daher ist die allgemeine praxis, die netzteile etwas runterzuregeln > (laut den kollegen von den foren die das schon laenger gebastelt haben). So ungefähr :-) Die saubere Lösung ist aber eine Spannungsüberwachung mit bei Bedarf zuschaltbarem Lastwiderstand. So ist das Ganze hier aufgebaut - und auch nicht wirklich schwierig: ein selbstgebauter simpler Komparator mit Hysterese, der dann per MOSFET den (ausreichnd klein dimensionierten) Lastwiderstand zuschaltet. Sicherheitshalber gibt es aber noch eine Spannungsüberwachung, falls in dem Chopper mal etwas kaputt geht. Gebranntes Kind usw. - ich hatte das mal in meiner Simodrive und das zerlegt zuverlässig die Endstufen. Möchte man nicht ;-) Um da entsprechend "Luft" zu haben, habe ich das (einzelne!) Netzteil (Meanwell 48V/10A) auf 45V eingestellt. Das Ganze funktioniert sehr gut - man kann das auf dem Oszilloskop schön beobachten. > ich verwende zwei getrennte netzteile (48v/10A) aus a) praktischen > (raeumlichen) gruenden und b) habe ich diese etwas groesser dimension- > iert damit genug bei schnellen vorschueben da ist (je ein motor y+x > bzw. y+z, das portal hat aktuell gute 60kg bewegte masse). > > und: 2 48V netzteil waren in summer guenstiger als ein dickes 36V oder > 48V was ich so damals gesehen hatte (chinakracher). Du weisst aber, dass das alles vollkommen überdimensioniert ist? Ich weiß: in Foren wird ja gerne für jeden Motor ein Netzteil mit der aufgedruckten maximalen Motorlast genommen. Aber auf die Idee, vielleicht wirklich mal die realen Motorströme zu messen, kommt offenbar niemand. Ich habe hier mittlerweile alle Achsen mit diesen Servos ausgestattet und fahre schon ordentliche Vorschübe mit bis zu 12m/min bei einer 5kW-Spindel in meist AW7075: das alleinige(!) 480W-Netzteil gelangt selbst bei steilen Rampen nicht ANNÄHERND an seine Maximallast. Viel eher begrenzt die Steifigkeit der Maschine das Ganze. > ja, ich hab da nicht alles auf die kommastelle ausgerechnet, sondern > grosszuegig dimensioniert. Ich würde sagen, auf die zweite Vorkommastelle ;-) > und nein, es braucht auch keine 4* 180W > servos auf einer 100kg "kaesefraese" :) aber es sieht gut aus :) Einmal Servos, immer Servos - die kosten netto 100€ und zwischen denen und Schrittmotorantrieben liegen in diesem Bereich einfach Welten.
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