Bom pessoal,
Gostaria de descrever para vocês o meu projeto de CNC ROUTER, e se possível, gostaria de contar com a ajuda dos senhores nesta etapa de dimensionamento nas peças.
A máquina teria aprox. Y=2000mm; X=1200mm; Z=25mm (ainda não entendi como calcular a altura do Z). E pretendo usinar MDFs, compensados, outros tipos de madeira, talvez alumínio também.
Para isso estou usando guias lineares com cremalheiras nos eixos Y e X; Eixos lineares e fuso de esfera para o eixo Z. Entre os motores e a cremalheira pretendo trabalhar com polias de redução e uma espécie de mola de pressão na fixação do pinhão com a cremalheira.
Disto isso, surgem as dúvidas de dimensionamentos listadas abaixo (e como não sou da área de mecânica, estou com dificuldade nos cálculos).


Considerando que a máquina tenha um rendimento de 8 a 10.000mm/min (seria muito pretensioso?):

Não é muito pretencioso, mas eu vicaria com algo um pouco abaixo disso - talvez algo entre 5 e 7 metros/min

- 4 motores Nema 23/21kgf (é pouco? Já pesquisei maquinas com dimensão parecida como motores variam de 23/15kgf até 34/50kgf) 

Eu diria que um nema 34 entre 30 e 50 kgfxcm já vai bem.

- Polias de redução 2:1 - 40 dentes/20 dentes (seria pouco? Também já vi aqui nos tópicos máquinas com reduções planetárias de até 10:1, do nosso mestre F.Guilli)

Vamos lá:
Para se obter um deslocamento entre 5 e 7 metros/min, eu imagino que os motores estariam rodando em rotações relativamente baixas, o que é bom para o torque.
Como precisamos manter uma relação entre rotações máximas do motor, velocidade de deslocamento linear e resolução, vamos procurar equacionar as coisas...

- Correia HTD 5M

Montar uma redução com correias é bom - basta escolher uma certa largura de correia e ver se há as polias dentadas para ela - eu começaria com algo entre 3:1 e 5:1

- Cremalheiras M1,5 (17mm)

OK

- Pinhão (não sei dimensionar os dentes que precisam ter)

Então vamos lá:
Velocidade máxima desejada: 6 metros/minuto (6000mm/min)
Redução escolhida: 4:1
Engrenagem 30 dentes modulo 1,5
Motor sendo acionado em meio passo (400 passos/giro do motor) = (NOTA: escolhí meio passo apenas para exemplificar - há drivers decentes que podem oferecer micropassos o que ajuda um pouco na resolução, maaaaaas pode trazer problemas nas velocidades altas ou mesmo na capacidade do sistema (computador) conseguir resolver o controle)
Simulação:
Calculo de perímetro dessa engrenagem (30 dentes mod. 1,5) = 2* PI * raio = 282,74mm
Deslocamento de uma volta do pinhão sobre a cremalheira = perímetro/redução = 282,74 /4 = 70,685mm

Velocidade do motor: (estimada) = 340 RPM = NOTA: motores de passo não se dão muito bem em altas rotações - eu diria que está bem no limite caso use um driver decente...

Resolução teórica: ((deslocamento do pinhão/quant. micropassos) = 70,685/400 = 0,176mm
Isso quer dizer que você terá uma "resolução teórica" de quase dois décimos de mm - bastante razoável para o que pretende (trabalhar com madeiras...

Eu não calculei o torque, mas eu creio que já estaria bem razoável usa motores de 50 kgfxcm, redução de 4:1 e pinhão de 30 dentes mod. 1,5 - teria uma máquina bem razoável.

- Guia lineares 20mm (Y/X) (não sei se suportam o cisalhamento, também não sei que especificação seria mais resistente)

Se forem de seção trapezoidal (não aquelas guias redondas) dá e sobra desde que estejam bem apoiadas na estrutura

No eixo Z:
- Eixos lineares retificado 16mm H7
- Pillow Block fechados 16mm
- Fuso de esfera 16mm – Passo 5

Vai bem, mas eu imagino que você irá usar guias lineares de seção trapezoidal - essas redondas irão de desapontar

* A princípio utilizaria uma Tupia, e mais para frente trocar por um Spindle 3cv.

OK

* A parte elétrica/eletrônica acho que depende ainda de definir a mecânica. Mas pelo que tenho visto, deveria usar: Arduino UNO R3 / CNC Shield V3 / Drives compatíveis com o motor escolhido.

Bem, se a intenção é ter um bom desempenho, sugiro uso de drivers decentes (entenda por decentes algo com tensão de alimentação dos motores o mais alta possível, e alguns recursos de micropasso, pois melhora na resolução)
Uma interface boa, que pode ter comunicação por LPT, USB ou Ethernet - estas duas últimas são as mais procuradas pois está cada vez mais difícil encontrar PCs com porta paralela

É isso pessoal, desculpa o textão, e estou aberta a todas as críticas e sugestões.
Abaixo algumas fotos:

Tranquilo

Fiz umas alterações no desenho da máquina acho que pode melhorar a performance. E agora estou estudando o funcionamento da parte elétrica/eletrônica.
Utilizando motores de 52Kgfxcm (5A) como sugeriu F.Gilii pensei em utilizar "Drivers Para Motor de Passo 55VAC / 6.0A - Action".


Estou em dúvida qual interface devo usar.
Vejo que muitos usam Arduino + CNC Shield, mas imagino que não seja compatível com o tipo de drive que preciso usar, visto que o A4988 ou o DRV8825 são bastante inferiores.

Outra opção seria uma dessa segundo o link:
https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-831521621-interface-placa-controladora-usb-mach3-4-eixos-cnc-_JM?source=gps

Vocês saberiam me indicar quais parâmetros devo avaliar para saber se meus drives estão compatíveis com a interface?

Outro ponto que tenho dúvida seria na questão da fonte. Recebi um indicação de que uma 'fonte chaveada 200W 24V 8,3A' seria suficiente para mim. Mas a fonte não deveria ter uma amperagem superior aos meus 4 drives juntos? Ou seja algo superior a 24A? A tensão de 24V também estaria baixa?

(não sei se deveria postar isso em um tópico de elétrica/eletrônica)

Obrigada Fabio.