Praktický návod z reálného testování – s měřením senzorem TS-32, 4kg závažím a výsledky, které vás možná překvapí
ÚVOD – PROČ VŮBEC TESTOVAT Z-OSU?
Pokud jste si někdy upravili CNC stroj – vyměnili motory, drivery nebo přešli na kvalitnější pohybové šrouby – přirozeně vás zajímá jedna věc: je ta mechanika opravdu stabilní? Neujíždí osa? Nehromadí se drift? Drží stroj přesnost i po hodinách provozu?
Přesně tuto otázku jsme si položili při testování STEPCRAFT M.700 s upravenou sestavou:
- ✅ 4A krokové motory
- ✅ Nové drivery
- ✅ HIWIN® kuličkové pohybové šrouby 12/5
A odpověď jsme hledali velmi jednoduše – 4kg závaží na Z-trámci, půl hodiny jezdění nahoru a dolů, měření senzorem TS-32 a opakováním.
Výsledky? Čtěte dál. 😄
CO VLASTNĚ TESTUJEME – A PROČ TAKHLE?
Test je záměrně jednoduchý a elegantní:
- Změříme výchozí polohu spodního čela Z-trámce od pracovního stolu senzorem TS-32
- Necháme Z-osu jezdit nahoru a dolů se 4kg závažím po dobu ~30 minut
- Zastavíme, vrátíme osu na stejnou referenční souřadnici, počkáme 30–60 sekund
- Znovu změříme
- Opakujeme a porovnáme
Co hledáme?
| Scénář | Co to znamená | Hodnocení |
|---|---|---|
| 📈 Odchylka roste (1. < 2. < 3. měření) | Postupné uvolňování, tepelná dilatace nebo opotřebení | ❌ Problém – je třeba prošetřit |
| 〰️ Odchylka osciluje (2. > 3. nebo 1. > 2. < 3.) | Tepelná roztažnost – stroj se zahřeje a pak ustálí | ✅ Normální chování |
| ✅ Odchylka je konstantní (±0,1 mm) | Mechanika je stabilní, opakovatelnost dobrá | ✅ Výborný výsledek |
💡 Poznámka k orientaci osy u STEPCRAFT: U strojů STEPCRAFT (UCCNC) je Z0 nahoře a směrem dolů jde hodnota do mínusu. Tzn. méně záporné číslo = osa je výš (blíže nule). Na to nezapomeňte při čtení výsledků!
DOPORUČENÉ NASTAVENÍ PRO TEST Z-OSY
Než se pustíte do testu, je důležité správně nastavit rychlost a akceleraci. Tady je přehled:
| Parametr | Konzervativní start | Doporučená hodnota | Poznámka |
|---|---|---|---|
| Rychlost (Feed rate) | 800 mm/min | 1500–2000 mm/min | Nižší rychlost = méně cyklů = méně tepla = méně zatížení. 1800 mm/min je ideální kompromis. |
| Akcelerace | 200 mm/s² | 400 mm/s² | Akcelerace je klíčová – ona vytváří dynamické zatížení, ne samotná rychlost. 400 mm/s² je doporučený strop pro tento test. |
| Zdvih | 50 % rozsahu | 80–90 % rozsahu Z-osy | Větší zdvih = více tepla = realističtější podmínky |
⚠️ Proč je akcelerace důležitější než rychlost? Při každém reverzu (změna směru nahoru/dolů) vytváří akcelerace setrvačnou sílu F = m × a. Při 4 kg závaží a akceleraci 400 mm/s² je to 1,6 N – přesně dvojnásobek oproti 200 mm/s². Tato síla zatěžuje Z-trámec, matici šroubu i uchycení celé sestavy. Vyšší hodnoty akcelerace pro tento test nedoporučujeme – výsledky při 400 mm/s² jsou již jednoznačné a vyšší hodnoty přinášejí zbytečné mechanické rázy bez přidané informační hodnoty.
PRŮBĚH TESTU – KROK ZA KROKEM
🔧 Příprava před testem
Než spustíte 30minutový cyklus, zkontrolujte:
- ✅ Správné steps/unit na Z-ose – typicky 800–1600 steps/mm podle šroubu a mikrosteppingu
- ✅ Softwarové endstopy (Soft Limits) – ať Z-osa nemůže vyjet mimo rozsah
- ✅ Dotažení závaží – 30 minut vibrací může uvolnit šrouby
- ✅ Referenční pozici pro měření – vždy měřte na stejné souřadnici Z-osy!
📏 Jak správně měřit senzorem TS-32
- Vždy pošlete Z-osu na přesně stejnou referenční souřadnici (např. Z = -15 mm)
- Nechte osu 30–60 sekund stát před odečtem – jinak měříte i tepelnou roztažnost šroubu v pohybu
- TS-32 měří na 2 desetinná místa (0,01 mm) – pro tento test vám ale bohatě stačí přesnost na 0,1 mm
VÝSLEDKY TESTU – REÁLNÁ ČÍSLA Z M.700
A teď to nejzajímavější. Tady jsou skutečně naměřené hodnoty ze tří měření:
| Měření | Podmínky | Naměřená hodnota | Odchylka od reference | Závěr |
|---|---|---|---|---|
| 🔵 Výchozí reference | Stroj v klidu, bez testu | -112.3969 mm | — | Referenční bod |
| 1️⃣ Po 1. běhu (28 min) | 1800 mm/min, akcelerace 200 mm/s² | -112.3719 mm | +0,025 mm (osa výš) | ✅ Tepelná dilatace šroubu – normální |
| 2️⃣ Po 2. běhu (30 min) | 1800 mm/min, akcelerace 400 mm/s² | -112.4000 mm | -0,003 mm od reference | ✅ Prakticky nula – mechanika stabilní |
CO NÁM ČÍSLA ŘÍKAJÍ?
📊 Interpretace výsledků
Výchozí reference: Před jakýmkoliv pohybem jsme změřili polohu spodního čela Z-trámce: -112.3969 mm. Toto je náš pevný referenční bod, ke kterému vztahujeme všechna další měření.
1. běh (200 mm/s²): Osa se po testu posunula o +0,025 mm nahoru (hodnota -112.3719 je méně záporná = blíže nule = výš). To je klasická tepelná dilatace – zahřátý ocelový šroub (~300 mm délky) se při změně teploty o 3–4 °C prodlouží o 10–15 µm. Spolu se zahřátím matice a ložisek jsme přesně na těch 25 µm.
2. běh (400 mm/s²): Hodnota -112.4000 je od výchozí reference vzdálena pouhé 3 mikrony. To je prakticky nula.
💡 Klíčové zjištění: Mezi prvním a druhým během se odchylka nejen nezhoršila – vrátila se téměř přesně na výchozí hodnotu. To je přesně to chování, které chcete vidět. Žádný kumulativní drift, žádné mechanické sedání, žádná progresivní deformace.
🧮 Trocha fyziky – co 400 mm/s² reálně znamená?
Setrvačná síla při reverzu Z-osy:
F = m × a = 4 kg × 0,4 m/s² = 1,6 N
Pro představu: 1,6 N odpovídá přibližně 160 gramům váhy. To je síla, která při každé změně směru působí na Z-trámec, matici šroubu a celou sestavu. A výsledek? 3 mikrony odchylky od reference. To je výsledek, který konkuruje strojům za několikanásobně vyšší cenu.
DOPORUČENÁ TESTOVACÍ SEKVENCE – KROK ZA KROKEM
Pokud chcete provést podobný test na svém stroji, doporučujeme přesně tento dvoustupňový postup, který jsme sami ověřili:
| Krok | Rychlost | Akcelerace | Délka testu | Co sledujete |
|---|---|---|---|---|
| 🔵 Reference | — | — | — | Výchozí měření TS-32 před jakýmkoliv pohybem |
| 1️⃣ Konzervativní běh | 1800 mm/min | 200 mm/s² | 28–30 min | Základní tepelný drift, první usazení mechaniky |
| 2️⃣ Pracovní běh – doporučený strop | 1800 mm/min | 400 mm/s² | 30 min | Reálné pracovní podmínky – klíčové a závěrečné měření |
⚠️ Akceleraci nad 400 mm/s² pro tento test nedoporučujeme. Výsledky při 400 mm/s² jsou již jednoznačné a vyšší hodnoty přinášejí zbytečné mechanické rázy bez přidané informační hodnoty. Pokud váš stroj nemá upravené motory, drivery a HIWIN® šrouby jako v našem případě, platí to dvojnásob.
PROČ HIWIN® KULIČKOVÉ ŠROUBY DĚLAJÍ tak zásadní ROZDÍL
Standardní STEPCRAFT M.série používá závitová vřetena igus® dryspin – spolehlivá a prakticky bezúdržbová řešení s opakovatelností ±0,025 mm. Pokud ale přejdete na HIWIN® kuličkové šrouby, dostanete:
- ✅ Eliminaci axiální vůle (backlash) – co naměříte, je čistá deformace konstrukce, ne vůle šroubu
- ✅ Opakovatelnost ±0,015 mm – o 40 % lepší než standardní konfigurace
- ✅ Nižší tření – méně tepla při dlouhodobém provozu
- ✅ Vyšší dynamická tuhost – šroub se při reverzu nechová jako pružina
💡 Praktický důsledek: Při testu s HIWIN® šrouby víte, že měříte skutečnou tuhost konstrukce – ne artefakt vůle pohonu. To je zásadní rozdíl pro jakékoliv seriózní měření.
MÁ SMYSL TESTOVAT I X A Y OSU?
Ano, rozhodně – ale s jiným očekáváním. Každá osa má jiný charakter zatížení:
| Osa | Charakter zatížení | Vliv 4kg závaží | Doporučení |
|---|---|---|---|
| Z | Přímé vertikální zatížení, gravitace, dynamika zdvihu | Přímý – ohyb trámce při akceleraci/deceleraci | ✅ Testujte jako první – základ |
| X | Horizontální pohyb saní se Z-trámcem | Nepřímý – boční síly, kroucení trámce | ✅ Určitě testujte – jiná situace než Z |
| Y | Pohyb portálu nebo stolu | Závisí na konstrukci – může způsobit rezonanci | ✅ Testujte, ale až po Z a X |
💡 Tip pro X a Y osu: Stejný postup – výchozí reference, konzervativní běh při 200 mm/s², pracovní běh při 400 mm/s². Stejná pravidla pro měření, stejný doporučený strop akcelerace.
ZÁVĚR – CO NÁM TEST ŘEKL?
Po dvou 30minutových bězích se 4kg závažím, při rychlosti 1800 mm/min a akceleraci až 400 mm/s², je výsledek jednoznačný:
- ✅ Žádný kumulativní drift
- ✅ Žádné mechanické sedání
- ✅ Žádná progresivní deformace
- ✅ Opakovatelnost v řádu jednotek mikronů
STEPCRAFT M.700 s HIWIN® kuličkovými šrouby, 4A motory a novými drivery je mechanicky zdravý stroj. Drift 25 µm po prvním zahřátí je čistě tepelná dilatace šroubu – fyzikálně naprosto normální jev, který se při druhém běhu sám vykompenzoval a vrátil se na 3 mikrony od výchozí reference.
💬 Upřímné hodnocení: Na portálový CNC stroj v této cenové kategorii jsou to výsledky, které překvapí. Hluboko pod pracovní tolerancí 0,1 mm, stabilní chování při dynamickém zatížení a žádný trend zhoršování. To je přesně to, co chcete vidět před tím, než stroj pustíte do seriózní výroby.
📞 Máte otázky k testování nebo konfiguraci vašeho STEPCRAFT M.série?
Zavolejte na 777 577 819 nebo napište na fojtl@profitek.cz
Jsme tu pro vás – od výběru stroje až po jeho optimální nastavení.
👉 Prohlédněte si celou nabídku CNC systémů STEPCRAFT M.Série:
Související články: