Abbinamento Motore - Inverter Per Fresatrice Cnc

[Supergiu]

Buongiorno a tutti gli iscritti a PLC Forum.

Sono un nuovo Iscritto ed esordisco con un bel "grattacapo" scusandomi già da ora per la lungaggine del mio “papiro”.

Sto realizzando in proprio una Fresatrice a controllo numerico, la quale differirà da un moderno centro di lavoro, sostanzialmente per il fatto di non disporre (al momento) di cambio utensili automatico.

Il CNC colloquia in modalità “CanOpen” con le rispettive apparecchiature di potenza (azionamenti Brushless – Inverter ecc.) e dispone di tutte le eventuali caratteristiche elettriche necessarie (ingresso encoder per Inverter, ecc.).

Il mio dubbio, come da titolo, risiede sulla scelta della Motorizzazione del Mandrino, quindi inizio con il descrivere i punti fermi dai quali non posso discostarmi:

- Ho deciso sin da subito di utilizzare una unità di Foratura (Foto 2), tra l'altro già in mio possesso. Questa attrezzatura è normalmente utilizzata per eseguire Forature e Fresature su macchine automatiche tipo "Transfert", dispone di un mandrino ISO 30 ben supportato da cuscinetti ad alta velocità, inoltre avendo il Motore disassato rispetto all'asse Mandrino, consente di poter adottare il migliore rapporto meccanico tra Motore e Mandrino con possibilità di poterlo modificare in caso di necessità. Detta trasmissione intermedia, sarà a cinghia dentata (del tipo HTD o similare) di adeguata taglia.

- Questa unità di Foratura, supporta motori Asincroni standard di taglia massima 90 in formato B14, ma potrei eventualmente predisporre un diverso accoppiamento per eventuali altre motorizzazioni.

Ora vengo a quelle che sono le esigenze "prestazionali" essendo ben consapevole che, non potrò mai pretendere le prestazioni di un elettro-mandrino normalmente utilizzato sui centri di lavoro.

- Premetto che la macchina lavorerà prevalentemente alluminio, utilizzando utensili di modeste dimensioni ad alta velocità di rotazione, come è tendenza attuale grazie agli eccellenti utensili oggi disponibili. Occorrerà quindi poter disporre di una buona velocità di rotazione massima, mentre la coppia disponibile non occorre che sia su valori molto alti.

- Al contrario, potrà capitare di utilizzare utensili per Spianatura e Sgrossatura del tipo multi-inserto, quindi con un diametro sicuramente intorno ai 40-50 mm. In questo caso occorre poter contare su un regime di rotazione basso ed una coppia sufficiente alla lavorazione.

- Infine vi sarebbe l’esigenza più spinta e difficoltosa cioè la Filettatura. In questo caso credo che le cose si complichino, in quanto occorre perfetta interpolazione tra i vari assi, quindi compresa la rotazione del mandrino. Sarebbe un capolavoro riuscirci, ma credo che sia difficile utilizzando apparecchiature ad uso standard, come Motore Asincrono Trifase ed Inverter Vettoriale, anche se fossero dotati di sistema di controllo della posizione, con encoder o simile. A tal merito gradirei un vostro parere.

- Da quanto ho descritto, è evidente che occorre poter disporre di una vasta gamma dinamica, all’interno della quale, mi è possibile rinunciare ad una certa “fetta” della coppia disponibile, nell’ultimo terzo del campo di rotazione, cioè in quella gamma che utilizzerò per i piccoli utensili, esempio: Fresa a candela di diametro 12 mm. per lavorazioni di finitura.

- Ora giustamente devo porre dei numeri:

Credo che come regime minimo, sarebbe bene poter scendere sino ai 200 Rpm, mentre come regime massimo vorrei poter arrivare almeno ai 6000 Rpm.

- Si evince che tra i due limiti vi è un rapporto di 1-30, quindi se è vero che, (da come mi è stato detto) un buon gruppo Motore-Inverter lavora con buona regolarità sino a 5 HZ, per poter ottenere quanto descritto, devo poter spingere il sistema sino ai 150 Hz, cosa che sicuramente non desta alcun scalpore, salvo che, io personalmente dubito si possa ottenere con facilità, utilizzando un Motore Asincrono Trifase seppur della migliore marca, ma questa mia perplessità è solo una delle domande che voglio porre a Voi esperti.

Sarebbe il massimo poter trovare un Motore di ottima qualità, soprattutto ben bilanciato e dalle caratteristiche elettriche tali da poter ruotare ad alti regimi. Il problema cuscinetti, appreso sui vs. Forum, non lo vedo un problema, i cuscinetti si sostituiscono con estrema semplicità, con altri adatti al caso.

- Un ulteriore aspetto, è la servoventilazione del motore, cosa ovviamente d’obbligo e scontata.

- Da quello che ho appreso leggendo qua e la, per ottenere una vasta gamma di giri senza perdite eccessive di coppia, occorre collegare il motore a Triangolo (parlando di un classico 230 – 400V) in modo tale che l’inverter (opportunamente parametrizzato) oltre i 50 Hz, possa alimentare il motore con una tensione proporzionalmente crescente, così da sopperire al calo di coppia. Tutto ciò, mi è stato detto sia fattibile sino a circa 90 Hz. Ovviamente questo mi soddisfa alla grande, infatti sarei intorno ai 3600 Rpm a coppia costante, quindi mi chiedo se dai 90 Hz, le successive “perdite di flusso” ed incognite varie, mi permettano di poter arrivare ai 150 Hz, necessari per avere i 6000 Rpm !!

- Se il tutto fosse fattibile, ovviamente acquisterò l’Inverter per taglia di corrente e non di potenza come è classico fare.

- Ulteriore incognita da porVi come quesito, è la polarità più adatta per il tipo di applicazione e di utilizzo, infatti da come precedentemente descritto, il gruppo meccanico dispone di trasmissione intermedia a cinghia, quindi con l’opportunità di poter variare il rapporto Motore-Mandrino, per ottenere al mandrino comunque il regime da me desiderato, sia che utilizzo un 2 Poli che un eventuale 4 Poli. Alla luce di ciò, la mia intuizione mi dice che, essendo la versione 2 Poli nella taglia 90, disponibile sino a 2,2 Kw, mentre sul 4 Poli scende a 1,5 e visto che di potenza è più facile che ne abbia poca piuttosto che troppa, infine il rapporto meccanico poi aggiusterebbe il “tutto”, perché rinunciare a 0,7 Kw?

- Oltre al fattore potenza, credo che questo aspetto vada visto più dal punto di vista dell’adattabilità e della regolarità di rotazione, del 2 piuttosto che del 4 Poli a funzionare con una gamma così vasta di giri ( 5 – 150 Hz) quindi a maggior ragione, chiedo un parere a Voi esperti.

- Ovviamente gradirei consigli anche riguardo la marca delle apparecchiature da acquistare.

Credo di avere detto tutto e ho anche il presentimento che “mi mandiate a quel paese”.

Saluti a tutto lo Staff.

[Livio Orsini]

Ogni costruttore di motori che ha nel suo catalogo motori per macchina utensile ha almeno una serie di motori "mandrino" che rientrano abbondantemente nelle specifiche che hai descritto.

Tutti i principali costruttori di Inverters, converters, etc, hanno a catalogo delle serie di "azionamenti mandrino", ovverro motore più alimentatore regolatore e trasduttore. Ti consiglio vivamente di acquistare un azionamento apposito, alla fine è probabile che senza spendere di più ti risparmi parecchie grane per l'abbinamento motore drive.

Altrimenti segli un motore per mandrini (ce ne sono di ottimi nazionali) ed un inverter con controllo vettoriale.

In quanto alle marche io andrei su complessi Fanuc o Mitsubishi, se vuoi stare sull'azionamento completo; se vuoi fare la composizione, sempre a mio parere, Mitsubishi per il drive e per il motore un motore nazionale. Basta fare una ricerca con google e sceglere un prodotto di un costruttore che è ben rappresentato nella tua zona.

Modificato: 16 settembre 2013 da Livio Orsini

[Supergiu]

Buongiorno Livio, Immaginavo una risposta del genere, del resto ammetto che è la più sensata. Ne tengo conto e faccio una ricerca.

In ogni caso accetto altri pareri,

Saluti e grazie.

Giuseppe Palazzi

[lelos]

per me devi usare un motore specifico per mandrini se vuoi andare sul sicuro, sopratutto se è in presa diretta e se superi i 3000 g/min.

oltre alla parte elettrica devi considerare quella meccanica.

ciao

[omaccio]

Sarebbe interessante conoscere i motivi di tale scelta: costruisci la tua fresatrice cnc per hobby o per lavoro. E se per lavoro quale motivo ti spinge a costruirla e non utilizzarne una già fatta.

Oggi lavoriamo alluminio con frese diametro 80 multinserti con velocità di rotazione di 15000 giri e avanzamenti da 20 m/min, porsi come limite 6000 giri mi sembra limitativo!

[Supergiu]

In effetti sono ben consapevole che costruirsi una Fresatrice CNC in proprio ha dello "strano". I motivi di questa scelta sono diversi.

Il primo dei quali è il fatto che, un anno fa, ho dovuto cedere le quote della mia ex società, che fondai 20 anni orsono. Detta azienda ha sempre basato la sua ricchezza sulle conoscenze interne e la capacità di realizzarsi in proprio le attrezzature necessarie alla propria produzione, nonché praticamente tutta la parte tecnica per lo sviluppo dei prodotti. Questa mia personale attitudine alla lunga mi ha plasmato in un determinato modo, nel senso che, lavorare sulle mie macchine, è stata la soddisfazione più grande della mia carriera, (e non solo della mia). Ora che mi ritrovo forza maggiore a dovermi ricostruire un futuro, (che vista l'esperienza ed i tempi attuali, sarà sicuramente molto più "modesto") non riesco a fare a meno di ricostruirmi, almeno parzialmente, quelle attrezzature che hanno fatto la mia fortuna. In realtà vi sono altri motivi ma ho paura che poi mi accusi di aver "sbagliato Forum".

Scherzi a parte, una volta conclusa la realizzazione, per gli eventuali "curiosi" pubblicherò alcune foto. Preciso infine che la mia macchina sarà destinata ad un solo di prototipazione o piccola serie, ed il suo costo devo riuscire a mantenerlo sui 15.000 euro.

[omaccio]

Bè, così spannometricamente con quella cifra, se devi costruire da 0 ci fai una fresa con un piano ridicolo su guide lineari a ricircolo, un accrocco molto leggere che ci puoi lavorare il legno!

Soprattutto mi chiedo come farai con il controllo, va bene gli azionamenti ma a mio avviso devi acquistare un controllo vero e proprio e non costa 2 euro!

Il mio consiglio è quello di acquistare una fresa cnc dismessa, e magari lavori su quella per un aggiornamento del cn.

A quel punto avrai tutta la meccanica (vera) già funzionante e completa e parte dell'elettronica/elettrmeccanica.

Giorni fa ho visitato un magazzino deposito dalle mie parti e c'erano macchine anche di una certa grandezza ferme lì con i cavi tagliati con l'ascia in attesa di essere rottamate. Alcune frese CNC erano nuove, mai utilizzate(c'era una regiva) proveniente da una scuola con selca 1100... ancora con il grasso sulle guide!

Quindi ritornando al post iniziale io con 15000 euro di buggett, ne spendere la metà per un acquisto di una fresa usata ed il resto per aggiornarla!

Luca

[Livio Orsini]

Quindi ritornando al post iniziale io con 15000 euro di buggett, ne spendere la metà per un acquisto di una fresa usata ed il resto per aggiornarla!

Condivido tutto.

Giorni fa ho visitato un magazzino deposito dalle mie parti...

Ma gari sarebbe interessante per altri conoscere l'indirizzo.....

[omaccio]

Certamente Livio,

a chi servisse, può contattarmi sul forum, il magazzino in questione è sempre chiuso ma viene aperto all'occorrenza da un guardiano previo accordo telefonico.

Sono del centro Italia ed il magazzino in questione è all'uscita della A1 Ceprano.

[Livio Orsini]

Sono del centro Italia ed il magazzino in questione è all'uscita della A1 Ceprano.

A Ceprano c'era la Rotostar che faceva macchine da stampa. Chissà se esiste ancora....

[omaccio]

...conosci proprio tutto dell'Italia!

Sì, il magazzino in questione è sito presso la ex rotostar... Adesso ci sono solamente tante macchine ammucchiate!!!

[Supergiu]

A proposito di accrocco, la macchina in realtà è quasi finita, mi manca appunto l'elettromandrino che l'ho lasciato come ultima "rogna", e la parte elettrica che sto approntando ora.

La macchina è dotata di controllo CNC ISO code e comunica in Canopen. Le corse sono: X 500 Y 330 Z 370.

La tavola a croce X-Y è una vera "tavola a croce" in Ghisa rettificata della ditta Allen, modificata e dotata di viti a ricircolo da 25x5 rullate di precisione e chiocciola precaricata, il tutto è dotato di lubrificazione forzata, per un totale di 15 punti. L'asse Z scorre su guide a ricircolo da 25 con pattini a rulli. I servomotori sono Brushless da 2,4 Nm a 3000 rpm e non sono calettati direttamente sulle viti, ma vi è coppia di pulegge di precisione .Il risultato è che la velocità mi è più che sufficiente, i motori sono collocati al sicuro e la coppia a disposizione e fin troppa.

Per aggiungere un'altra delle motivazioni di questa autocostruzione, di cui spiegavo precedentemente, è che va aggiunto il fatto che, ora rispetto ai precedenti 1500 metri della mia ex attività (venduta) ora lavoro sotto casa, e devo farmi bastare gli attuali 120 mt. Inoltre purtroppo non vi è verso di farci entrare una Fresatrice di grosse dimensioni, nemmeno con il "carrarmato". Salvo che costruirla dentro appunto!!! So bene che tutto ciò non è sufficiente per giustificare questa impresa, ma piano piano ci arrivo.

Un saluto a tutti

[omaccio]

Sicuramente il mio consiglio non mirava a denigrare il tuo lavoro; lavorando nella meccanica di precisione mi rendo conto di cosa sono le misure e soprattutto le tolleranze e quindi consiglio sempre per ciò che il lavoro richiede!

Avrai avuto sicuramente questi e mille altri motivi per scegliere una autocostruzione; i miei consigli purtroppo finiscono qui in quanto non sono un tecnico elettromeccanico o elettronico quindi non saprei cosa consigliarti se non acquistare un elettromandrino revisionato/usato.

Sono sicuro che nel forum ci sono persone più qualificate di me e sappiano darti il consiglio giusto in proposito.

Mi raccomando appena finita la bestia posta le foto che son curioso!!

Luca

[Livio Orsini]

Già l'aver costruito la meccanica è una bella impresa.

Visto cha sai smanettare e conosci cosa ti serve, per l'elettromandrino puoi anche tentare un assemblaggio.

Scegli un drive "buono" (io sono, anche per esperienza personale, per i giapponesi Mitsubishi e Yaskawua); non spenderai di più rispetto ad uno medio, anzi rischi di spender meno e sei tranquillo sull'affidabilità e sulle prestazioni.

Per il motore compra un buon 2 poli, specifico per inverter vettoriali. Scegli un costruttore nazionale (potresti scegliere OEMER, ma è un mio parere personale).

Poi coleghi a "D" con 230 V e parametrizzi 400 V @ 87 Hz, così lavori a coppia costante sino a 87 Hz. Se il motore è di buona qualità, credo che potrai spingerlo sino a 120 Hz, così da raggiungere e superare i 6000 rpm che ti sei prefisso come specifica.

Non sarà un elettromandrino FANUC, ma forse le prestazioni non saranno poi così inferiori.

Il problema più grosso che vedo è il busa CAN Open. Non son sicuro che tutti i drive abbiano l'apposita interfaccia, però ricordo anni fa che per applicazioni su presse l'avevamo usato.

...conosci proprio tutto dell'Italia!

E non solo.

Di lavori miei ce n'erano in almeno mezzo mondo, forse c'è ancora qaulche macchina-impianto funzionante. (Oramai son più di 10 anni che non faccio più automazione industriale).

A quelli della Rotostar avevo fatto alcune macchine con 2 aziende differenti. Le ultime era 4 rotative.

Purtroppo che facesse una brutta fine era facilmente prevedibile, un po' per la situazione generali dei cosrtruttori di macchine da stampa italiani, molto per la conduzione societaria un po' "particolare".

Purtroppo si è perso un discreto patrimonio tecnico ed un centinaio di posti di lavoro in una zona che non è certo in esubero di domanda.

[Supergiu]

A Luca:

Accetto tutti i consigli e semmai ringrazio per il proprio tempo profuso altrui. Riguardo la battuta "accrocco", involontariamente mi ha risvegliato un brutto ricordo riguardo una recente vicenda con protagonista l'ex socio che ho appena lasciato (e che si è quasi "maggnato" tutto il patrimonio tecnico che gli ho lasciato).

Semmai ti chiederò altri consigli riguardo la tua esperienza sulla meccanica di precisione,

A Livio:

Concordo su tutto Livio, ho infatti deciso di avvalermi di un buon motore come tu dici, e visto che l'inverter devo comunque prenderlo, lo acquisterò adatto per tutte le evenienze, in modo tale che se un giorno avrò necessità di un vero e proprio elettro-mandrino dotato di cambio rapido dell'utensile, l'inverter comunque potrò mantenerlo. Ho individuato un moderno Inverter della Bonfiglioli Vectron serie Active 401, oltre che essere "espandibile in lungo ed in largo" ha un manuale in Italiano, molto chiaro ed esaustivo. Il suo costo (al momento senza schede Can Open ecc.) è di circa 350 Euro. sicuramente trattasi di un prodotto Giapponese o giù di li..........

Saluti.

Giuseppe

[Livio Orsini]

Consiglio spassionato: lascia perdere i prodotti dei costruttori di riduttori et similia (ce ne è anche uno tedesco abbastanza popolare in Italia).

Orientati verso un costruttore specializzato in inverter. L'espandibilità è meglio lasciarla stare.

Un inverter di buona qualità ha la sua dotazione standard di funzioni, più altre opzionali attivabili a pagamento. Questa è l'aspandibilità che alcuni vantano, ma è il minimo che si possa avere.

In quanto alla manualistica in italiano è un obbligo di legge, ce l'hanno tutti.

Quello che devi valutare a fondo, oltre alle prestazioni ed all'affidabilità, è l'assistenza pronta e capace.

I due marchi che ti ho suggerito queste "opzioni" ce le hanno ai massimi livelli. Considera inoltre che un produttore come Mitsubishi produce in un mese più inverter di quanti uno come Bonfiglioli riesce a vendere in un anno. Questo significa che in caso di problemi un grande produttore li individua in un tempo che un decimo di quello che impiega un piccolo (che poi non produce ma ritarga).

Se poi ti fai fare offert comparative ti accorgerai che i costi sono molto simili. Inoltre 50€ di differenza non valgono una settimana di fermo per guasto.