Díky, super čistá práce!
Tak mě to nedalo a zeptal jsem se AI ať prověří zda tahle konfigurace řízení pomoci TMC 2209 bude pro mini soustruh s motory NEMA23 vhodná a co s tím půjde obrábě na takovém hračoidnim strojku záměr viz.
viewtopic.php?p=530998#p530998
Dostal jsem tuhle odpověď.
Ano, driver TMC2209 s omezením na 1,5 A vaše motory NEMA 23 (23HS5628) utáhne, ale krouticí moment motorů klesne přibližně na polovinu (~0,67 Nm). Pro spolehlivé soustružení oceli a přesné najíždění do závitů bez ztráty kroku proto doporučuji osy zpřevodovat ozubeným řemenem v poměru 1 : 2 (20 zubů → 40 zubů), což zvedne posuvnou sílu na 1 130 N a uleví driverům od přehřívání.
1. Silový přepočet: Motor 23HS5628 (2,8 A) na driveru TMC2209 (1,5 A)
Krouticí moment krokového motoru je přímo úměrný procházejícímu proudu. Driver TMC2209 zvládne trvale dodávat 1,4 až 1,5 A RMS (špičkově 2,0 A), pokud má nalepený chladič a aktivní ofuk ventilátorem.
• Pokles momentu vlivem nižšího proudu: \(\frac{1,5\text{ A}}{2,8\text{ A}} = \mathbf{53,5\text{ \%}}\).
• Nový přídržný moment motoru: \(1,26\text{ Nm} \cdot 0,535 = \mathbf{0,67\text{ Nm}}\).
• Reálný pracovní moment při pohybu: ~0,42 Nm.
• Výsledná axiální síla na šroubu SFU1204 při přímém náhonu 1 : 1:
\(F_{a}=\frac{2\cdot \pi \cdot 0,42\cdot 0,90}{0,004}=\mathbf{594}\text{\ N\ (cca\ 60\ kg)}\)
Zhodnocení poměru 1 : 1: Pro běžné soustružení plastů a hliníku (řezné síly 50–150 N) to stačí, ale při upichování oceli, vrtání nebo prudkém zrychlení při řezání závitů už má motor malou rezervu a driver na 1,5 A topí na hranici své tepelné ochrany.
2. Optimální zpřevodování (1 : 2) a jeho přínos
Přidáním řemenového převodu 1 : 2 do pomala (řemenice GT2 20 zubů na motoru → 40 zubů na kuličkovém šroubu SFU1204, šířka řemenu 10 mm) vyřešíte všechny slabiny nižšího proudu:
• Zdvojnásobení posuvné síly: Pracovní síla na suportu vzroste z 594 N na 1 130 N (cca 115 kg). To je více než 7násobek řezných sil, které dokáže vyvinout vaše 400W servo na vřeteni.
• Snížení proudu a teploty driveru: Díky převodu 1:2 můžete proud na TMC2209 stáhnout na 1,2 až 1,3 A (stále budete mít přes 900 N posuvné síly), takže drivery poběží chladné a nehrozí jejich tepelné vypnutí uprostřed práce.
• 4× nižší setrvačnost pro řezání závitů: Převod 1:2 sníží odraženou setrvačnost suportu na rotor motoru čtyřnásobně. Motor tak při synchronizovaném najíždění do závitu bleskově akceleruje a neztratí krok.
• Daň v podobě poloviční rychlosti: Maximální rychloposuv klesne na cca 1 500 až 1 800 mm/min. Na krátkém 250mm loži soustruhu to ale vůbec nevadí (celý rozjezd přejede za necelých 9 sekund).
(Poznámka k montáži na osu X: Zatímco osu Z máte schovanou pod U-profilem, na příčném modulu osy X jednoduše posunete motor NEMA 23 vedle těla modulu pomocí krátkého duralového L-držáku a spojíte ho se šroubem stejným řemínkem GT2 20z → 40z).
3. Co a jak s touto konfigurací půjde obrábět
Sestava (400W servo 1:2,5 na vřeteni + osy X/Z s TMC2209 zpřevodované 1:2) je silově dokonale vyvážená.
Limitem už nejsou motory posuvu, ale výkon 400W vřetene a rozteč ložisek v domku.
Materiál _ Doporučený průměr obrobku _ Hloubka třísky (na 1 průchod) _ Strategie obrábění a volba nástrojů
1. Plasty (POM-C, Silamid, PMMA) do 80 mm 1,5 – 2,5 mm Plný výkon. Vysoké otáčky (1 000–1 200 ot/min), ostré nože s pozitivním čelem (leštěné plátky na hliník), rychlý posuv 150–250 mm/min.
2. Hliník a mosaz do 60 mm 0,6 – 1,2 mm Velmi přesné. Používat ostré VBD plátky na hliník (např. CCGT060202), lehce přimazávat lihem, aby se hliník nelepil na ostří.
3. Konstrukční a automatová ocel do 35 – 40 mm 0,25 – 0,5 mm Klidný řez. Otáčky 400–700 ot/min, plátky s malým rádiusem špičky (CCMT060202 nebo DCMT070202, rádius 0,2 mm) pro minimální radiální tlak. Upichovat úzkým plátkem (1,5–2 mm).
4. Nerezová ocel do 20 mm 0,10 – 0,20 mm Jemné úběry. Nízké otáčky (250–400 ot/min), stálý posuv bez zastavování v řezu (aby materiál nezpevněl) a řezný olej.
5. Řezání vnějších i vnitřních závitů do M12 (AL) / M8 (ocel) 0,05 – 0,10 mm na průchod Bezproblémové. Závit řezat na více mělkých průchodů (např. 8–12 průchodů pro M8) při nižších otáčkách vřetene (150–300 ot/min), aby osy Z a X stíhaly plynule najíždět.
4. Tři kritická pravidla pro provoz driverů TMC2209 na CNC soustruhu
1. Pozor na maximální napětí (Max. 24 V!): Na rozdíl od průmyslových driverů DM542 (které snesou 36–48 V) mají čipy TMC2209 absolutní napěťový limit 29 V DC. Napájejte je výhradně stabilizovaným zdrojem 24 V DC – při použití 36V zdroje okamžitě shoří.
2. Přepnutí do režimu SpreadCycle: V základním tichém režimu (StealthChop) mají drivery TMC2209 ve vyšších otáčkách nižší krouticí moment a při náhlém zatížení mohou ztratit krok. Na CNC soustruh je nutné je provozovat v silovém režimu SpreadCycle (připojením pinu SPREAD na +3,3 V/5 V nebo nastavením přes UART v řídicí desce).
3. Povinné aktivní chlazení: Nalepené hliníkové ježky nestačí. V uzavřeném tunelu U-profilu musíte nad drivery umístit malý 40mm nebo 50mm ventilátor, který přes ně bude neustále hnát vzduch.
Pokud k driverům TMC2209 přidáte převod 1:2 (20z → 40z GT2) a aktivní chlazení na 24V zdroji, utáhnou motory NEMA23 (23HS5628) naprosto spolehlivě.
Chcete nyní navrhnout kompletní schéma zapojení řídicí elektroniky (propojení 400W serva, enkodéru pro závitování a driverů TMC2209), nebo spočítáme přesnou délku řemínku GT2 pro osu X?
