Bruce, bom dia

Tu fez alguns cálculos e isso me mostra que tu não vai fazer "na doida" ... quer ter um certo controle do projeto.
Existem aí algumas coisas que eu não entendi ... primeiro ... com a escolha da engrenagem e da cremalheira para o circuito ... a distância entre o conjunto que vai se movimentar que está preso a cremalheira e o centro do motor (no teu caso o dp da engrenagem) faz com que se crie uma alavanca que com certeza faz com que o motor "perca força", tu fez esse cálculo?
Outra coisa que não entendi ainda ... qual o peso máximo do circuito que irá se movimentar? Pois a inércia deste volume em movimento (os 15m/min) aliado a alavanca criada entre a engrenagem e a cremalheira fará o motor perder mais um pouco .. passos ... torque ...
Como tu fala sobre precisão ... não sei de quanto tu precisa ... quanto tu imagina ... mas dada a folga que deve existir para o movimento entre engrenagem e cremalheira, no final esta folga será na casa de décimos de milímetro.
Quanto a redução ... quando se reduz a rotação se ganha em torque proporcionalmente.
Acredito que seus cálculos não estejam errados .. mas eu partiria para outro lado, por exemplo ... ao invés de usar sistema de cremalheira, eu utilizaria o trivial ... um fuso com um motor preso a ele ... e o produto entre passo do fuso e RPM determinar a velocidade máxima de deslocamento.
por exemplo .. o teu motor deve rodar de acordo com os ensaios do teu professor a 180RPM ... utilizando um fuso com passo de 2mm, então deslocamento = passo x RPM ... deslocamento = 2 x 180, finalizando em 360mm/min ... muito aquem dos seus 15000mm/min, porém a inércia do conjunto será melhor controlada, o peso em cima da mesa poderá ter uma maior variação com uma perda menor de precisão, o torque do motor será muito melhor aproveitado e obtendo uma melhor precisão de usinagem, e acredito que com alguns outros estudos e recursos eletrônicos tu consiga aumentar e muito essa rotação aí, um exemplo se não me engano é de um forista que fez uma controladora de motor de passo baseada na CNC3AX e pelo que me recordo estava conseguindo cerca de 35KHz de frequência em vazio ... (aprox 10500 rpm para um motor de 200ppr).
Recomendo que tu reflita um pouco mais sobre esta escolha, pois pode fazer a diferença no final.

abrax!

Bruce,

Tenho a impressão que você baseou seus testes em alguma eletronica específica, pode estar obtendo resultados muito baixos.

Deveria ser capaz de obter rotações entre 750 a 1000 rpm, que combinadas com reduções entre 4:1 e 8:1 conseguiria as velocidades máximas desejadas só que com mais resolução.

Para obter estas velocidades rotacionais, é imprescindível usar uma eletrônica de qualidade.

Outro aspecto que eu comento é no uso de motores tão pequenos como esses de 15 kgf/cm.
Apesar de usar reduções, lembre-se que são máquinas de potência constante, então quanto mais rápido os fizer rodar, mais torque perdem...

Um motor de 15 kgf acima de 500 rpm terá um torque marginal, mesmo para uma máquina de plasma que não tem tanto peso, mas tem alguma inércia.

Pergunta 1 - ) Mas e a curva de torque indicada no datashet ..?? mostra muita perda de torque ... e vai até 5000pps ( 1500rpm para um motor de 200ppr )  oq seria essa curva ?  ta errada ?? sei lah !  rs

A maioria dos fabricantes dos motores de passo oferecem uma curva de torque que supostamente mostraria o comportamento do torque conforme varia a velocidade - já questionamos a acuidade dessas curvas, mas para todos os efeitos as usamos como referência aproximada.

Um exemplo de curva pode ser visto neste link (apenas ilustrativo)

Pergunta 2 - ) posso ultrapassar a rotação de 1000rpm estipulada pelo fabricante e o torque ? cai muito ??

Sim pode, mas provavelmente não terá aplicação prática nenhuma - com,o comentei anteriormente, o motor de passo por ser uma máquina de potência constante vai perdendo torque quanto mais rápido se faz girar.

Em linhas práticas usamos os motores de passo em torno de 1000 rpm, alguns mais rápidamente outros menos.
Motores grandes tender a ser mais lentos e vice-versa

Pergunta 3 - ) Posso entao utilizar uma eletronica de qualidade para trabalhar na faixa de 1000 rpm sem que o motor perca passos...

Não só pode como deve

Pergunta 4 - ) Oque seria essa eletronica de qualiadde um circuito de controle de motor ... tipo esse CNC3AX? seria um equipamento adicional

A cnc3ax é um driver simples mas funcional - apresenta um desempenho razoável para um circuito simples e barato.
Há placas mais elaboradas como o driver Smile do Mestre Rudolf - muito superior em termos de desempenho.

Um PC : para gerar codigo G-code ( atraves turbo CNC ) e passar as informaçoes para o diver dos motores que assim controlam os motores !???

O caminho é:
1- desenho no CAD - desenho vetorial (2D) ou sólido (3D)
2- transformação desse desenho em linguagem de máquina - o que chamamos de código-G
3- exportação do desenho em código-G para um PC com um programa de controle (turbocnc, Mach3, EMC etc) e execução

O programa de controle interpreta o arquivo em código-G e o transforma em pulsos elétricos que são lidos pelos drivers e estes se encarregar de fazer os motores de passo girar.

As medidas ou deslocamentos corretos são decorrentes de configurações inseridas no programa de controle, que precisa levar em conta o método de acionamento mecanico e eletronico do conjunto máquina.

entao, estou querendo utilizar uma placa proficional ... para obter bons resultados ...

Sim - com certeza é imprescindível usar algo de qualidade.

Nao sei se é o certo mas eu estou fazendo meus calculos levando em consideração a escolha de um melhor RPM maximo para o motor estipulando minha maior velocidade que irei utilizar ...

O caminho é este mesmo

As conclusões estão bem acertadas, só comentaria de novo a minha opinião ref. ao motor, que é muito pequeno mesmo - eu usaria algo com mais torque porque a faixa de rpm será relativamente alta, e não se pode esquecer das acelerações e frenagens, que demandam do motor algo mais.

Ou seja , com 750rpm no motor eu vou conseguir minha velocidade maxima que é 15mts/min com uma redução 4:1

Isso - pense ainda na possibilidade de usar uma redução maior um pouco, talvez 5:1 (12,5 metros/min) ou mesmo de 6:1 (10 metros/min) pois com isso irá melhorar um pouco mais a resolução sem perder tanto assim em velocidade máxima.

Falando em resolução, sugiro que use meio passo ou até mais subdivisões (nada muito exagerado) para obter melhoras não só na resolução mas na diminuição de problemas com ressonâncias naturais dos motores.

oq eu preciso saber eh um valor de rotação no motor para considerar minha maior velocidade de corte e assim dimensionar o sistema .. 750 está bom??  considerando um bom diver para controle ...

Está ótimo, pois como leu acima, apesar de ser possível uma redução maior, tenha certeza que a faixa de rpms será um pouco maior, então um compensa o outro.

... poderia dizer se esse motor AK57H/3-1.8. ( 15kg/f - 200ppr ) consegue movimentar bem os eixos X e Y da maquina ??

Dificil dizer sem conhecer as características mecanicas da máquina, mas eu diria que são muito pequenos apesar da redução.

VELOCIDADE
Velocidade máxima que preciso: 10900mm/min ( encontrei no manual do plasma que irei trabalhar )
...
Resultado:
Motor precisará trabalhar com 578rpm maximo.
considerando meio passo = 3855hz ( está bom ? )

Ótimo

Força x torque
...
Redução 5:1 então: 6,67kg x 5 = 33,33kg

Resultado: irei conseguir uma força de 33,33kgf com o motor em seu pior momento de torque ( maxima rpm) Correto ??

Bem perto disso sim...

com 33kg de força, quanto teria que ser o peso da estutura que vou movimentar ?? menor neh?? quanto??? ( não considerei perca de torque por atrito e de engrenagem , alguem sabe fazer essa conta ?)

Veja - não é simples calcular tudo isso, porque precisaria conhecer coeficientes de atrito de todos os componentes envolvidos nos movimentos, as massas de todos os componentes etc.
Tenho s sensação que este motor trabalhará no limite da carga.

por favor.. estou com essa duvida ... acredito que meu eixo X terá +- 20kg a 25kg ...
Está pesado para o motor??

Pois é - "SE" tiver só este peso menos mal, mas não se esqueça que há as acelerações, frenagens e perdas

O motor de passo inteiro é 2x mais forte ? correto ?? ( cheguei a essa conclusão no grafico de desempenho do fabricante , a 1927hz e 3155hz )
uso passo inteiro ou uso um motor de 32kg em meio passo ??

Não - não é toda essa diferença...

Há uma leve perda de torque quando se subdivide muito a quantidade de passos no acionamento, mas não é esta relação.

Bruce,

Não sei de onde você concluiu isso - o gráfico não mostra nada disso.

Veja - se eu aciono um motor em passo cheio (200 passos/giro) a 2000 Hz, serão 600 rpm
Se eu acionar o mesmo motor em meio passo (400 passos/giro) a 2000 Hz serão 300 rpm.

Se eu pensar só em frequencia eu tenho mais torque porque o motor em meio passo está rodando mais lentamente, e como sabemos quando mais lento, mais torque (generalizando).

Se eu pensar sómente em rpm, no primeiro caso necessito acionar a 2000Hz para que ele tenha 600 rpm e no segundo caso, preciso acionar em 4000 Hz para que ele alcance os mesmos 600 rpm...o torque será aproximadamente o mesmo - um pouco menos em meio passo.

O gráfico mostra apenas uma condição - provavelmente acionamento em passo cheio e em modo bipolar.

... o passo inteiro está 2x mais torque pela posição dos pps no gráfico ...

O torque em modo padrão (passo cheio, duas fases sempre energizadas) é diretamente proporcional à soma vetorial dos campos magnéticos, que dispostos a 90^o, fazem com que a resultante corresponda à √2 = 1,41 vezes o torque relativo à operação wave drive (passo cheio, uma única fase sempre energizada).

Na operação a meio passo temos uma ou duas fases energizadas alternadamente e assim o torque máximo corresponde ao modo padrão e o mínimo a wave drive (este é o chamado torque ripple). Para algumas aplicações (inércia elevada, operação contínua) seria possível considerar o torque médio, mas para nossas máquinas deve-se considerar o torque mínimo.

Aqui está a curva de torque do motor AK57H3-1.8:



Pode-se inferir da tabela "Sequência de fases", que a curva corresponde ao modo padrão, passo cheio com duas fases sempre energizadas. O torque para modo meio passo será então 1 / √2 = 0,707 vezes aquele mostrado no gráfico para 2X a velocidade indicada.

Acho que vale a pena comentar: Esse tipo de curva é pouco confiável, de vez que foi omitido o tipo de acionamento (driver) e tensão de alimentação). A velocidade máxima plotada faz supor um driver chopper e tensão de alimentação superior à nominal.