Dimensionamento de motor em projeto.

[Leonardo Canteri Silva]

1. Boa noite, estou com um projeto de uma fresadora automatizada, irá fresar alumínio e madeira, minha dúvida é sobre o motor q irá fazer os movimentos do eixo X e do eixo Y ( está na foto). Irei fazer a tração do eixo por barra roscada, como se fosse um parafuso e uma porca, o motor irá girar o parafuso e a porca irá pra cima e pra baixo por exemplo do eixo X.

Minha dúvida está na força e na rotação do motor que tenho que usar para fazer esse movimento, agradeço a atenção.

[Visitante]

Bem, minha praia não é mecânica mas não faria o deslocamento do mecanismo com barra roscada, pelo menos não para essa sua aplicação. Talvez seja mais conveniente adaptar os motores no lugar das manivelas, e se preciso usar uma redução para alcançar o torque desejado.

[lucas35]

Boa noite, 
Olha para fazer o calculo correto para esse projeto só engenheiro mesmo, ainda não cheguei neste ponto rs 

Bom, como você irá usar um parafuso com uma porca, isso fará uma redução de velocidade no movimento da fresadora, o torque será considerável (já viu aqueles macacos com esse tipo de eixo que você levanto o carro sem fazer muito esforço? rs); neste caso o motor não executará tanta força, no caso da velocidade terá que fazer teste na execução da maquina, porém eu recomendo não usar eixo com o fio da rosca muito apertadas, nem finas, para esse caso o fio da rosca tem que ser quadrada.  

[Leonardo Canteri Silva]

A imagem é ilustrativa, só para entendimento do deslocamento do eixo X e eixo Y, o projeto que estou fazendo é totalmente do zero, mas estou me batendo exatamente na parte mecânica, pois não entendo muito também, mas a unica ideia que tive foi por barra roscada, certamente seria mais conveniente fazer como você disse, uma redução mecânica para melhorar o torque. Meu projeto não visa a movimentação da bancada onde é presa a peça também, o lugar onde a peça estará presa será imóvel, movimentará somente a parte da broca fresadora.

adicionado 4 minutos depois

@lucas35 Realmente um bom exemplo seria os macacos de carro mesmo kkkk Mas perdão pela minha ignorância, não sei o que significa uma rosca quadrada.

[lucas35]

ai esta os tipos de roscas e para que servem 

[Leonardo Canteri Silva]

@lucas35 Ótimo, uma coisa a mais para agregar ao meu projeto, muito obrigado.

[lucas35]

Como você prevê a parada do movimento e reversão quando chegar no fim do eixo? 

O motor terá que girar para os dois lados. 

adicionado 5 minutos depois

seria uma boa, colocar algumas polias para controlar a velocidade, dependendo do material e da peça que queira fazer, não é mesmo?

[FelipeZ.]

Cara isso ai é uma fresadora manual, ela já tem todo sistema de roscas feitinho internamente nela, e sim, ela opera através de roscas Daniel hehehe. Na realidade quase todas as fresadoras no mercado operam através de roscas, não há nada que garanta esse nível de robustez e precisão com essa simplicidade.

O que acontece é que as fresadoras tem o movimento da fresa (nome da ferramenta que vai ai e gira é fresa, não é uma broca não hehehe) fixo, ou seja, ela não se move, por causa do sistema de transmissão de potencia do motor. A movimentação inteira da peca a ser usinada é na base, e não na fresa, e é justamente a base que você deveria estar pensando em mover, por que não da pra adaptar essa fresadora ai pra mover a fresa, é mais fácil fazer uma fresadora inteira nova.

Esse movimento da base é incrivelmente preciso se a fresadora está nova, da casa de 0.1mm pra menos de erro. A primeira coisa que você precisa fazer é colocar as mãos nelas e ver se tem folga nos eixos, o eixo "y" ou horizontal é a manivela ao lado da mesa que controla, o movimento "z" é a manivela logo a frente do operador, e, no caso dessa fresadora o movimento "x" é subindo ou abaixando a mesa, é aquela manivela maior, mais abaixo e na diagonal que controla. 

Se tiver folga nela não tem muito o que fazer, pra trocar as roscas sem fim de uma fresadora é caro, e naturalmente não vale a pena, você pode contornar o problema da folga usando encoders lineares. Eu tenho uma Natal NU-2 na minha oficina, ela tem folga de quase 1/4 de volta, ou seja, você gira a manivela 1/4 de volta antes da mesa começar a se mover.

O que eu recomendo, na hora de passar uma fresadora dessas pra CNC, é usar o mecanismo original, ou seja, colocar motores no lugar das manivelas, você nunca vai conseguir este nível de robustez e precisão se for querer sair construindo mecanismos de movimentação novos.

Ademais essas manivelas são pesadas, a "z" e "y" são mais leves, mas a "x" é bem pesadinha, principalmente para subir a mesa da fresadora, você vai precisar de motores grandes, ou motores com redução boa, se você decidir por colocar eles girando as manivelas.  Eu diria que precisaria de algo na casa de uma NEMA 34 ou por ai, não tem como fazer calculo disso assim facilmente, teria que medir empiricamente, ou testar mesmo. 

 

 

 

 

[Renato.88]

1 hora atrás, lucas35 disse:

para esse caso o fio da rosca tem que ser quadrada

No caso de máquinas desse tipo é trapezoidal, a rosca quadrada enrosca um pouco. 

adicionado 1 minuto depois

Outra sugestão seria o uso de cremalheira, mas nesse caso é melhor que a mesa se desloque e a fresa fique parada. 

Em todos os casos tem que se usar uma redução mecânica com rosca sem fim. 

adicionado 3 minutos depois

Numa fresadora comum usa-se o mesmo motor para girar a fresa e movimentar a mesa. 

[lucas35]

12 horas atrás, Mestre88 disse:

No caso de máquinas desse tipo é trapezoidal, a rosca quadrada enrosca um pouco. 

Verdade, tinha esquecido, a quadrada é recomendado para pouca velocidade.

[Visitante]

16 horas atrás, Leonardo Canteri Silva disse:

1.  .... Irei fazer a tração do eixo por barra roscada, como se fosse um parafuso e uma porca, o motor irá girar o parafuso e a porca irá pra cima e pra baixo por exemplo do eixo X. ...

 

14 horas atrás, FelipeZ. disse:

Cara isso ai é uma fresadora manual, ela já tem todo sistema de roscas feitinho internamente nela, e sim, ela opera através de roscas Daniel hehehe. Na realidade quase todas as fresadoras no mercado operam através de roscas, não há nada que garanta esse nível de robustez e precisão com essa simplicidade.

...

O que eu recomendo, na hora de passar uma fresadora dessas pra CNC, é usar o mecanismo original, ou seja, colocar motores no lugar das manivelas, você nunca vai conseguir este nível de robustez e precisão se for querer sair construindo mecanismos de movimentação novos.

...

Ademais essas manivelas são pesadas, a "z" e "y" são mais leves, mas a "x" é bem pesadinha, principalmente para subir a mesa da fresadora, você vai precisar de motores grandes, ou motores com redução boa, se você decidir por colocar eles girando as manivelas. ...

 

Bem, acho que houve um equivoco. Em resumo temos a mesma sugestão, a única diferença é a quantidade de palavras e detalhes mencionados.

[FelipeZ.]

Realmente, mesma ideia, só quis salientar que a adaptação da fresadora para movimentar a fresa é bastante inviável.

[Leonardo Canteri Silva]

@lucas35 Eu procuro um motor parecido com o servo motor ou motor de passo, porém multivoltas, traduzindo, um motor preciso e forte, pensei até em usar motor comum e para ter a precisão necessária, usar um encoder.

adicionado 5 minutos depois

@FelipeZ. Então Felipe, o meu projeto é a fabricação de uma fresadora, não automatização da que está na foto, como eu disse a foto foi meramente ilustrativa, para mostrar apenas os eixos de movimentação que irei usar, mas de qualquer maneira agradeço.

adicionado 6 minutos depois

@Mestre88 então... minha ideia foi de rosca sem fim mesmo, mas penso em fazer como as fresadoras CNC que movimentam a fresa, aquelas q fazem todos os tipos de desenhos 3D, tipo isso kkk. Pensei também na tração dos eixo por cremalheira, porém teria que se um motor bem forte e preciso, como servos motores ou motor de passo, porém o angulo de movimentação deles é pouco, preciso de um motor sem limite de voltas por exemplo.

[FelipeZ.]

Ah bom, então realmente, a foto não ajudou nem um pouquinho no entendimento do que você precisava. Tudo depende do que você quer usinar com a CNC que você vai montar, se ela é pra usinar plastico e madeira, se é pra usinar até alumínio, ou se você quer passar um 4340 Chromoly nela.

Vamos lá, cremalheira não vai funcionar, por que cremalheira não tem a precisão necessária pra isso, a precisão de um conjunto de cremalheira pinhão é totalmente dependente no número de dentes que fazem contato entre o pinhão e a cremalheira,  quanto mais dentes maior a precisão do movimento, porém menor os dentes ficam, e ai você acaba comprometendo a robustez do conjunto, a não ser que você faça algo ridiculamente grande. 

O conjunto de rosca sem fim é usado justamente por que a limitação de precisão do movimento não fica no conjunto da rosca sem fim, a precisão do movimento é limitada pela precisão de steps do motor, então quanto mais preciso o motor, mais preciso o eixo com rosca sem fim, uma vez que a rosca sem fim não tem dentes pra ficar "engatando" numa cremalheira, o movimento é liso e continuo. O que não acontece com um conjunto de cremalheira, pelos motivos que eu pincelei acima.

Outro fator a se considerar, a precisão de toda a CNC é tão boa quanto a qualidade de sua estrutura, não adianta nada você ter eixos e motores capazes de usinar Chromoly se no momento que a fresa encostar no aço os suportes dos eixos fletirem, ou empenarem. Então leve em consideração que quanto mais forte ao motor que movimenta a fresa, mais forte tem que ser a estrutura que segura ele no lugar.

Os motores que você usaria seriam os de passo, motores de passo são sem fim (imagino que você tinha a ideia que eles tinham um "fim de curso", certo? Mas não, eles não tem), eles não tem limites de idas, nem de voltas, eles giram pra mesma direção indefinidamente enquanto eles estiverem ligados. A precisão deles é dada em "steps" (passo em inglês, por isso motor de passo rsrs), quanto mais steps, mais preciso eles são, alguns motores de boa qualidade que você pode usar são os NEMAs, tem vários tamanhos, que variam essencialmente no torque que eles são capazes de desenvolver. O NEMA 34 por exemplo é um motor bem grandinho, com um torque considerável, que eu imagino ser capaz de usinar os aços mais comuns, como um 1020 da vida... Esses seriam os motores pra movimentar os eixos.

 O motor pra girar a fresa já é outra história, esse tem que ser de alta rotação, e de preferência com um certo ajuste nessa rotação, motores de passo não servem aqui, você teria que procurar por uma solução pronta, como uma micro retifica pra adaptar na CNC, ou algum motor Brushless de alta capacidade de torque e uma rotação boa, na casa dos 5k RPM no minimo. 

 

[Leonardo Canteri Silva]

@FelipeZ. era exatamente isso que eu queria saber, motor de passo é perfeito pra minha ideia, mas eu achava que ele tinha limites de volta, mas se ele é preciso, sem limites de volta e forte é exatamente o que eu preciso. Eu irei apenas usinar madeira e alumínio. O motor que irá fazer o movimento da fresa ainda estou em dúvida, com certeza não seria o de passo, um comum mesmo, só me resta descobrir a rotação e torque. Mas seu comentário foi muito útil pra mim, tirou minha dúvida principal, muito obrigado.