Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

Gizmoń 29 Wrz 2013 19:19 86247 111
  • Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami


    [Opis zaktualizowany 25.1.2014]
    Prezentuję tu moją drugą frezarkę sterowaną numerycznie, przeznaczoną przede wszystkim do obróbki paneli podłogowych, drewna i tworzyw sztucznych. Przy projektowaniu miałem założenie żeby zrobić ją tanio i za pomocą posiadanych maszyn i narzędzi czyli m.in. wiertarki ze statywem, ręcznej piły do metalu, pilników czy spawarki. Zamierzałem osiągnąć dokładność 100µm na obszarze roboczym około 300x300x100mm i maksymalną prędkość ponad 1m/min.
    Konstrukcja ta charakteryzuje się bardzo dużą odpornością na zanieczyszczenia, łatwością czyszczenia i nie ogranicza długości ani masy obrabianego materiału. Dzięki temu, że wszystkie układy są wbudowane w maszynę, podłącza się ją do komputera jak drukarkę czy skaner, za pomocą jednego przewodu z wtykami DB25.

    MECHANIKA

    Projektowanie zacząłem od pojechania na złomowisko w poszukiwaniu czegoś co nadawałoby się na łożyska liniowe - od tych elementów zależało być albo nie być całej maszyny. Miałem bardzo dużo szczęścia - znalazłem dwumetrowy profil stalowy z 2mm blachy wygięty wzdłuż pod kątem 110°, był tylko jeden taki! Od razu wiedziałem co z niego zrobię - wózki na rolkach z łożysk kulkowych jeżdżące po prowadnicach ze stalowej rury wodociągowej. Dwumetrowy odcinek doskonałej do tego celu półcalowej rury czernionej kupiłem w Castoramie za 30zł. Zastanawiałem się, czy może lepiej użyć rury 3/4" ale za pomocą wagi sprężynowej i czujnika zegarowego przeprowadziłem pomiary ugięć i okazało się, że 1/2" w zupełności wystarczy. Zaprojektowałem więc i złożyłem na próbę jeden wózek.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami





    Okazało się, że był to strzał w dziesiątkę. Wózek jeździł gładko i bez żadnego luzu - mogłem śmiało projektować kolejne elementy maszyny. W ciągu kilku wizyt na złomowisku zebrałem odpowiednie profile stalowe na ramę frezarki: 30x40x1mm oraz 30x30x1,5mm. Wkrótce powstał projekt a niedługo później cała rama i prowadnice osi Y.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Potrzebne były jeszcze 3 wózki z profilu 110°, jeden taki sam jak eksperymentalny - krótki 120mm dla osi X - oraz dwa długie 170mm dla osi Y. Ponieważ potrzebowałem do nich aż 36 dokładnie wyciętych tulejek dystansowych zrobiłem prymitywną tokarkę na której praca poszła bardzo szybko i przyjemnie. Kilka dni później maszyna zaczęła już całkiem nieźle wyglądać.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    W tym momencie postanowiłem zrobić śrubowe napędy osi X i Y a cały zespół Z zostawić na potem. Od początku miałem zamiar wykorzystać jako śruby pociągowe tanie pręty z gwintem metrycznym M10. Akurat M10 ponieważ ma on dość duży skok - 1,5mm - i średnicę pasującą do znalezionych na Allegro łożysk kulkowych o skośnych bieżniach 72008CX. Gniazda dla tych łożysk zrobiłem sam z paneli podłogowych, używając kupionego kiedyś zestawu pił do otworów.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Ze śrubami współpracują specjalne nakrętki przedłużane M10. Niestety nigdzie nie było takich nakrętek z brązu więc użyłem stalowych, dzięki dobremu smarowaniu smarem grafitowym pracują bez większego oporu. Na każdą śrubę X i Y przypadają po dwie nakrętki co umożliwia zmniejszenie i tak małego luzu.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Kolejnym problemem do rozwiązania był dobór silników - przy prędkości 1m/min śruba z gwintem o skoku 1,5mm musi wykonywać ponad 666 obrotów na minutę. Miałem tylko jeden silnik krokowy z drukarki laserowej który może dałby radę i całe pudło różnych porządnych i bardzo mocnych silników prądu stałego wymontowanych z drukarek atramentowych. Przypomniałem sobie wtedy widziany dawno temu projekt ze strony elm-chan.org i postanowiłem zastosować w mojej maszynie napędy serwo. Zacząłem od połączenia silnika DC ze śrubą osi X wykorzystując pasek zębaty i koło pasowe z drukarki HP, następnie umocowałem enkoder, złożyłem eksperymentalny serwokontroler i to wszystko uruchomiłem.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Napęd działał świetnie, szybko i cicho, a koszt części był mniejszy niż samego silnika krokowego. Słaby punkt stanowił jedynie enkoder z myszki kulkowej który nigdy nie działał idealnie i był bardzo trudny do ustawienia względem ruchomej tarczki. Mimo to zabrałem się za oś Y. Tu zadanie było o wiele trudniejsze, bo jeden silnik miał napędzać dwie równoległe śruby po obu stronach frezarki. Sposób przeniesienia napędu miałem wymyślony już od czasu projektowania ramy gdyż to od niego, a dokładniej od gotowych części które zamierzałem wykorzystać, zależały niektóre jej wymiary. Silnik za pomocą identycznego jak w osi X paska i koła miał napędzać poprzeczny wał główny połączony ze śrubami przez dwie przekładnie kątowe i dwa paski zębate. To właśnie długości tych dwóch pasków zębatych, wymontowanych razem z przekładniami kątowymi ze znalezionego przy śmietniku kawałka drukarki Lexmark Optra, brałem pod uwagę już podczas projektowania ramy całej maszyny. Tymczasem, po opracowaniu szczegółów przekładni napędowej zacząłem ją mozolnie składać.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Główny wał musiał mieć średnicę 6mm by pasował do kątowych kół zębatych i łożysk. Nigdzie nie mogłem zdobyć gotowego wałka o takiej średnicy, znalazłem tylko stalowy pręt który jak się później okazało był nierówny i źle się kręcił. Ostatecznie kupiłem aluminiowy wałek 8mm i spróbowałem na mojej "tokarce" wytoczyć z niego to, czego potrzebowałem:
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Udało się i to za pierwszym razem! Szybko zrobiłem drugi enkoder z myszki kulkowej i uruchomiłem oś Y. Pomalowałem też już niektóre elementy maszyny emalią w sprayu.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Dopiero w tym momencie przypomniałem sobie, że w garażu leży całe pudełko enkoderów z drukarek atramentowych które biją na głowę pod każdym względem te marne układziki z myszek - nie ma problemu z ustawianiem, mają znacznie większą rozdzielczosć i nie są wrażliwe na światło z zewnątrz. Czym prędzej je wykorzystałem. Aby dobrze umocować tarczę na wale napędowym Y musiałem wytoczyć specjalną tulejkę z kołnierzem z poxiliny.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Mając gotowe i działające osie poziome postanowiłem zrobić blat maszyny. Wykorzystałem prawie idealnie pasujący kawałek ciężkiej, 30mm płyty wiórowej znalezionej w garażu który umocowałem do ramy za pomocą 4 śrub ławkowych. Jego powierzchnia wyznaczyła poziom 0 co ułatwiło projektowanie osi pionowej - Z. W niej zamiast rur 1/2" są profile stalowe 15x15x1mm i jeden wózek z czterema rolkami w postaci zespawanej klatki. Wózek jest nieruchomy, jeżdżą prowadnice razem ze śrubą i silnikiem. Całość usztywnia ramka w kształcie litery H z nagwintowanymi otworami M4 do mocowania wrzeciona. Zrezygnowałem z drugiej nakrętki na śrubie pociągowej do zmniejszania luzu - tutaj luz bardzo skutecznie likwiduje grawitacja.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Maszyna ożyła pierwszy raz 24.11.2012, 6 miesięcy po rozpoczęciu budowy.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Po zamontowaniu reszty elektroniki zrobiłem i umocowałem osłony a pozostałe elementy dekoracyjne i ochronne widoczne na poniższych zdjęciach maszyna wycięła już sobie sama z tymczasowym wrzecionem Kinzo.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Ostatnim etapem prac związanych z mechaniką było zrobienie właściwego elektrowrzeciona i zastąpienie nim tego tymczasowego.
    Użyty przeze mnie, znaleziony kiedyś gdzieś silnik ma oznaczenie "typ 300" i pochodzi ze starego odkurzacza Zelmer. Od razu wydał mi się dobry do takiego zastosowania ponieważ ma dość długi, gruby wał o średnicy 10mm z gwintem M10x1 na końcu i porządną, rozbieralną konstrukcję (odlew ciśnieniowy z jakiegoś stopu aluminium). Wymieniłem w nim łożyska oraz przednią tarczę łożyskową na nową, zrobioną według mojego projektu (tu dziękuję koledze Marcinowi z koła OSN Politechniki Wrocławskiej za pomoc w jego zrealizowaniu). Na wale umocowałem trójfazową prądnicę tachometryczną - silniczek BLDC wycięty z dysku twardego za pomocą mojej frezarki i tymczasowego wrzeciona.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    W wałku silnika starannie wywierciłem osiowy otwór w który wkłada się tulejkę z narzędziem i dociska nakrętką z gwintem M10x1 znalezioną na złomowisku. Tak zrobiony uchwyt trzyma porządnie i ma pomijalnie małe bicie. Nowe wrzeciono umocowałem w miejscu starego i prowizorycznie podłączyłem (poniższe zdjęcia przedstawiają już połączenia na stałe). W ten sposób wyfrezowało obudowę dla siebie i sterownika PWM.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Wentylator chłodzący sterownik i silnik wdmuchuje powietrze do środka uniemożliwiając tym samym zanieczyszczenie wnętrza wiórkami. Czerwona lampka z przodu ostrzega o włączonym zasilaniu wrzeciona a wystająca dźwigienka po odchyleniu w górę blokuje wał silnika.

    Ponieważ cała ruchoma część osi Z waży aż 4,5kg stwierdziłem, że warto dorobić jakiś odciążacz. Zwykła przeciwwaga to dodatkowe kilka kilogramów, odpowiednią sprężynę trudno dostać i nie tak łatwo ją dobrze wykorzystać... W końcu wymyśliłem "przeciwwagę pneumatyczną".
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Zbiornik to puszka po sprayu do czyszczenia potencjometrów natomiast siłowniczek i zawór zwrotny zrobiłem sam. Brakuje manometru bo nie mam odpowiedniego, jak znajdę kiedyś jakiś malutki to dodam. Instalacja jest szczelna, napompowałem ją do 600kPa co zmniejszyło siłę obciążającą śrubę osi Z o 3kG.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami


    ELEKTRONIKA

    Schemat blokowy maszyny jest następujący:
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Kontroler zasilania to układ połączony z panelem sterowania i działający jako trudny do przypadkowego przełączenia włącznik, generator sygnałów awaryjnego zatrzymania, zasilacz pomocniczy i układ autodiagnostyczny sterujący lampką kontrolną. Włączenie i wyłączenie maszyny następuje po naciśnięciu i przytrzymaniu przycisku na przednim panelu. Samo naciśnięcie zapala jedynie czerwoną lampkę która świeci do zwolnienia przycisku lub zmiany stanu włącznika. Naciśnięcie bakelitowego grzybka awaryjnego zatrzymania "Stiskem vypni!" powoduje miganie czerwonej lampki jeśli maszyna jest włączona i generuje dwa sygnały, jeden bezzwłoczny dla komputera sterującego oraz drugi opóźniony o około 200ms blokujący interfejs międzymaszynowy (zabezpieczenie na wypadek braku reakcji komputera na bezzwłoczny sygnał STOP). Lampka na panelu sterowania służy również do ostrzegania o przeciążeniu serwomotorów, wrzeciona, do sygnalizacji pojawienia się zasilania 230V~ albo awarii. Jak widać ma ona bardzo wiele funkcji - po prostu nie miałem więcej takich ładnych lampek z komputera Odra 1305 a i miejsca na panelach z przodu było bardzo mało. Najważniejsze aby w czasie pracy się ona nie świeciła ani nawet nie migała. Jeśli świeci to znaczy że trzeba uważać.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Zasilacz główny maszyny to stabilizowany zasilacz impulsowy 24V 6A z prostym zabezpieczeniem nadnapięciowym. Zrobiłem go z części komputerowego zasilacza AT.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Zasilacz wrzeciona to układ wytwarzający wszystkie potrzebne napięcia dla całego systemu sterującego wrzecionem. Jego część niskonapięciowa działa cały czas po włączeniu maszyny, zamieniając +24V na +12V, +5V i -12V potrzebne do zasilania analogowego regulatora prędkości oraz układów kontrolnych. Część wysokonapięciowa jest włączana przez sygnał z komputera, wówczas na jej wyjściach pojawia się +15V zasilające "logikę" sterownika PWM oraz wyprostowane napięcie sieciowe do zasilania wrzeciona. Układ zwraca też sygnał kontrolny "Gotowość", oznaczający zakończenie procedury łagodnego startu części WN.
    Wszystkie trzy wyżej opisane moduły są umocowane w lewej burcie maszyny, w przedziale dla układów wysokonapięciowych. Jest on zasłonięty z każdej strony i bez zdjęcia bocznej ścianki nie ma do niego dostępu.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    W prawej burcie znajdują się układy niskonapięciowe czyli kontrolery serwomotorów i wrzeciona. Widać je bez zdejmowania osłon więc można łatwo sprawdzić wszystkie kontrolki serwisowe których jest tam całkiem sporo.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Serwokontrolery to trochę udoskonalone układy z elm-chan.org. Między innymi zrobiłem konwerter do komunikacji przez RS-232 jako osobny odłączalny moduł z układem MAX232, jeden dla wszystkich kontrolerów. Widać go na zdjęciu z próbnego uruchomienia osi X. Dodałem też przerzutniki Schmitta na wejściach z enkodera i wyprowadziłem sygnał przeciążenia lub błędu.
    Instrukcję strojenia regulatorów oraz wsad do mikrokontrolera wraz z instrukcją wgrywania zamieściłem w załączniku "Programy".
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Układy te współpracują z enkoderami z drukarek atramentowych. Są to bardzo fajne elementy gdyż nie wymagają precyzyjnego ustawiania względem tarczy i są bardzo dokładne. Zazwyczaj mają wyjścia w standardzie TTL, ale nie zawsze, stąd dwie wersje schematów. Na płytkach znajdują się proste tranzystorowe nadajniki linii, co w połączeniu z ekranowanymi przewodami YWL-50 zapewnia bardzo dobrą odporność na zakłócenia. Osie X i Z mają enkodery z tarczkami o 892 prążkach natomiast oś Y ma tarczkę z aż 1200 prążkami.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Kontroler wrzeciona to układ złożony z 4 pakietów. Pierwszy z nich to... zegar kwarcowy służący do zliczania minut czasu pracy. Steruje on licznikiem z kserokopiarki znajdującym się w tylnej ściance frezarki. Początkowo mierzył on czas pracy maszyny nawet gdy niczego nie robiła, stąd szybko doszło do 1000 minut. Od początku stycznia 2014 liczony jest tylko czas pracy wrzeciona.
    Drugi pakiet jest dyskryminatorem sygnału PWM oraz przetwornikiem PWM na napięcie z zakresu 0...8V. Dzięki dyskryminatorowi przetwornik zaczyna działać tylko po podaniu sygnału zmiennego o częstotliwości wyższej niż 20Hz więc bardzo trudno o przypadkowe uruchomienie wrzeciona.
    Pakiet trzeci to analogowy regulator proporcjonalny. Początkowo miał być cały PID, ale okazało się, że sam P w zupełności wystarczy. Dodatkowo zawiera on układ wykrywający nadmierną prędkość obrotową wrzeciona.
    Czwarty pakiet to układ nadzorujący. Sprawdza poprawność uruchomienia zasilacza wrzeciona i sygnał informujący o nadmiernej prędkości. Jeśli zasilacz uruchamia się zbyt długo albo wrzeciono kręci zbyt szybko (jedno i drugie możne oznaczać poważną awarię i źle się skończyć) następuje przerwanie obwodu STOP, całkowite zatrzymanie maszyny i zapamiętanie informacji o wykryciu nieprawidłowości w przerzutniku RS. Zerowanie tego przerzutnika następuje dopiero po wyłączeniu frezarki.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Wyjście Y regulatora podłączone jest ekranowanym przewodem do sterownika PWM znajdującego się tuż przy silniku by jak najbardziej ograniczyć emisję zakłóceń.
    Proporcjonalnie do tego napięcia (0...10V) zmienia się wypełnienie sygnału wyjściowego a więc i prędkość obrotowa wrzeciona. Sterownik ma dodatkowo układ pomiaru i ograniczania średniego prądu płynącego przez silnik a także sygnalizacji przeciążenia. Poniżej jest schemat sterownika oraz charakterystyka całego układu regulacji (na osi poziomej wypełnienie sygnału PWM w promilach a na pionowej prędkość obrotowa wrzeciona w obrotach na minutę):
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami



    Instalacje elektryczne położone są w specjalnych do tego korytkach, obwody mocy i sterowania oddzielnie. Napęd Y zakryłem osłonami zrobionymi z komputerowych obudów.
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami


    GOTOWA FREZARKA

    Jeszcze z tymczasowym wrzecionem:
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Oraz wygląd końcowy:
    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami


    Wszystkie założenia projektowe zostały spełnione, a nawet jest lepiej niż miało być - maszyna bez problemu frezuje nawet w aluminium!
    Widoczny na powyższych zdjęciach jasny blat roboczy z 10mm sklejki można łatwo wymienić na nowy w razie uszkodzenia, wystarczy wykręcić 4 śruby.

    DANE TECHNICZNE

    układ osi: XYZ
    maksymalna prędkość: 1320mm/min
    maksymalna siła X, Y, Z: >10kG
    obszar roboczy: 308x320x110mm
    pozycjonowanie: 10µm/impuls KROK na wszystkich osiach (ustawiane programowo)
    największa teoretyczna precyzja: 312nm/impuls KROK dla osi Y, 420nm/impuls KROK dla osi X, Z
    zasilanie: 230V~ 50Hz
    moc w stanie czuwania: 4W
    moc w czasie postoju: 20W
    moc przy największym obciążeniu napędów liniowych: 130W
    moc wrzeciona: 750W
    zakres regulacji prędkości wrzeciona: 800 - 20000obr/min
    masa: około 32kg
    wymiary: około 640x630x650mm
    czas budowy: jakieś 4 miesiące nie licząc przerw; od rozpoczęcia budowy do pierwszego frezowania minęło 14 miesięcy.
    Maszyna składa się z mniej więcej 2000 elementów i 50m przewodów. Kosztowała niecałe 400zł oraz dużo czasu :D

    W załączniku "Mozaiki_1" są wzory ścieżek z opisami i schematy dla modułów zasilania oraz napędów posuwu (zasilacz główny, węzeł zasilania, serwokontrolery, płytki enkoderów, interfejsy).
    W załączniku "Mozaiki_2" jest taka sama dokumentacja układów sterujących wrzecionem (zasilacz wrzeciona, sterownik PWM, 4 pakiety i płyta bazowa).
    Załącznik "Programy" zawiera instrukcję wgrywania wsadów do mikrokontrolerów oraz same wsady. Dodatkowo jest tam instrukcja strojenia regulatora PID w serwokontrolerze.


    Fajne!
  • Ups
  • #3 29 Wrz 2013 22:46
    actin
    Poziom 32  

    Prosiłbym jeśli można oczywiście o film w trakcie pracy. Szacunek !

  • #4 29 Wrz 2013 22:57
    leonow32

    Poziom 29  

    Zrobiłeś sprzęt warty kilkanaście tysięcy złotych :) podziwiam te rysunki robione ołówkiem. Myślałem, że sztuka ręcznego rysowania ołówkiem przy linijce już zanikła, tak jak liczenie na suwaku logarytmicznym :)

    W jaki sposób programujesz frezarkę? Sterownik ma jakiś interpreter HPGL czy G-code?

  • Ups
  • #5 30 Wrz 2013 00:28
    Herp
    Poziom 11  

    Fajna frezareczka i te rysunki szacun! też zrobiłem na tych szpilkach gwintwanych i nakrętkach stalowych i efekt był taki, że co ileś przejazdów musiałem kasować luzy na śrubach pociągowych ,aktualnie mam z brązu i się troszki polepszyło.

    W jakim języku programujesz? próbowałem napisać w bascomie taki sterownik serwomotoru, ale coś mi nie wychodziło ,mógłbyś mi podać jakieś źródło według którego się kierowałeś? bo moja maszynka pyka na krokówkach a chciałbym to zmienić.

  • #6 30 Wrz 2013 07:24
    KJ
    Poziom 31  

    Nooo nareszcie ktoś zrobił coś lepszego niż oklepane silniki krokowe !! Moje gratulacje. Rozwiązanie o tyle fajne że zmieniając nieco stopień mocy można teoretycznie wysterować nawet duże silniki DC jako serwa.

  • #7 30 Wrz 2013 08:45
    submariner
    Poziom 32  

    Gratuluję pracowitości napracowałeś się szczególnie nad elektroniką i podziwiam za to , pewno nie omieszkam też skorzystać z tych rozwiązań. Co do samej mechaniki to trochę wyważyłeś otwarte drzwi nie korzystając z łożysk liniowych . Pytanie bardziej dla kolegów widzących wyższość serva nad krokowcem - jaka? :) przynajmniej w zastosowaniu frezarki.

    "Herp" dlaczego używasz metalowych nakrętek one szybko się wyrabiają i dostają luzy, ponad 800 godzin pracy tj. 3 lata temu zastosowałem nakrętki poliamidowe i dalej są dobre bez widocznych luzów (nie piszę , że bez luzów bo ktoś powie niemożliwe)

  • #8 30 Wrz 2013 09:37
    KJ
    Poziom 31  

    Wyższość serwa nad krokowcem to przede wszystkim lepsza zależność momentu od obrotów, generalnie większy moment dynamiczny i większa prędkość maksymalna (tym samym oszczędzanie czasu na przejazdach nie obrabiających) - nie wiem jak to się akurat ma do tego projektu ale na pewno to sprawdzę. Wady to na pewno znacznie bardziej skomplikowane sterowanie i potencjalnie gorsza powtarzalność. Większość profesjonalnych maszyn budowana jest jednak na serwach.

  • #9 30 Wrz 2013 09:56
    Neverhood
    Poziom 16  

    W jaki sposób pospawałeś ramę, tak aby się nie powykręcała od spawów? Masz na to jakąś sztuczkę?
    Ścianki profili 1 , 1.5mm to pewnie spawałeś migomatem?
    W jaki sposób udało Ci się spasować wózki do prowadnicy z rury? Tak się patrze na to i nie dowierzam. Podobny efekt z osią Z, bo tam jest przyspawane ... Jak naśladować taką precyzję? Mi się nie udaje.
    Mógłbyś troszeczkę jaśniej opisać tą tokarkę?

    Z takich uwag, to radziłbym przesmarować prowadnice w celu ... ochrony antykorozyjnej. Może być nawet wosk. Zrób osłonkę na enkodery oraz na elektronikę w konstrukcji. Wtedy to już nie da się podnieść szczęki z podłogi.

  • #10 30 Wrz 2013 10:20
    adversus
    Poziom 15  

    Wielki szacun dla kolegi za pomysłowość i wytrwałość w budowie, efekt końcowy robi wrażenie...

    Pytanie dlaczego na wózkach elementy maja 110 stopni a nie 3x po 120 stopni ????
    Rozumiem że miałeś taki profil ale potrzeba było jeszcze uzyskać 140 stopni i to jest problemem...

    Mam nadzieje że niebawem zaprezentujesz filmik z działaniem maszynki, jeszcze raz wyrazy uznania.

  • Ups
  • #11 30 Wrz 2013 11:47
    set6666
    Poziom 18  

    Witam. Fajnie wygląda Twoja frezarka ale jak wygląda dokładność obróbki ? Pracuje w fabryce Toyoty w Wałbrzychu i na codzień naprawiam obrabiarki CNC które wytwarzają części do skrzyń biegów w związku z czym mam kilka uwag. Jak udało Ci się spiąć łożyska skośne ? powinny mieć luz nie większy niż 0,01mm. Śruba pociągowa z gwintu metrycznego też według mnie nie jest dobrym pomysłem, po pierwsze ma spory luz a po drugi opór który będzie powodował jej ścieranie. Zamiast kombinacji z kątownikami zastosował był łożyska liniowe.

  • #12 30 Wrz 2013 11:50
    Herp
    Poziom 11  

    Chciałem dać poliamidowe , ale widzałem te szpilki z ostrym gwintem to mi się odechcialo
    w zasadzie teraz mógłbym już je dać bo gwint mi się nieco przytępił ale olać to

  • #13 30 Wrz 2013 12:38
    noel200
    Poziom 22  

    Hej, fajna konstrukcja. Widać, że się napracowałeś. Jeżeli wyszła cię rzeczywiście 400zł to śmiało można powiedzieć, że to udana konstrukcja.
    Niestety ma swoje wady.
    Moja pierwsza też była na szpilkach metrycznych i nakrętkach stalowych przedłużanych. Luz tam był taki, że to po prostu przemilczę. A miałem M6x1. Na twoim jest na pewno większy. Jeżeli go nie ma to będzie. Ja swoje śruby też smarowałem smarem grafitowym, ale bądźmy poważni. Nie ma to szans stabilne bez luzów działać dłużej niż kilka dni. Po kilku miesiącach wymieniłem nakrętki na dorobione z poliamidu i smarowałem smarem teflonowym. Było zdecydowanie lepiej, ale i tak po miesiącu pojawił się luz.
    Gwint trapezowy kosztuje teraz już grosze, a zapewnia w porównaniu do szpilek zdecydowanie większą dokładność i trwałość.
    Podoba mi się zastosowanie silniczków dc jako serw. Tylko coś wolno to chodzi. Ja miałem jak wspomniałem skok śrub 1mm i przejazdy na silnikach krokowych 1000mm/min, a stabilną obróbkę 600mm/min.
    Ktoś tu wyżej napisał, że na krokowcach będzie lepsze pozycjonowanie. Nie prawda. U ciebie będzie lepsze i do tego masz pewność że nie zgubi maszyna pozycji.
    Prowadnice to też rozwiązanie mało dokładne i nie zbyt trwałe, ale jak to zawsze bywa. Albo dobrze, albo tanio.
    No i pozwolę sobie na koniec skomentować tego dremelka. Ja też miałem podobnego na początku. Frez w trakcie pracy się odchyla pod obciążeniem, bo wygina się plastikowa obudowa w której siedzą łożyska. Nie wspominając, że te obudowy lubią się topić, bo łożyska chinole wstawiają zwykłe. Do tego na niższych obrotach praktycznie brak momentu i straszne bicie na uchwycie.
    Wszystko to łącząc to przy normalnych parametrach obróbki jak uzyskasz dokładność 0,2mm to będzie super, ale widzę, że dużo robisz w panelach podłogowych więc powinno wystarczyć.
    Życzę więc przyjemności z użytkowania.
    Pozdrawiam

  • #14 30 Wrz 2013 15:33
    Patrycjusz93
    Poziom 12  

    Świetny sprzęt. Naprawdę pełny podziw za robienie dokumentacji. Kwota niska a maszynka warta dużo:)

    Życzę następnych świetnych projektów;)

  • #15 30 Wrz 2013 15:38
    sznajder_wroc
    Poziom 12  

    Ja wydałem na swoją konstrukcję frezarki cnc ok 3000 zł i nie robi ona takiego wrażenia jak ta twoja :)
    Gratuluję, ponieważ popisałeś się umiejętnościami a nie tylko grubością portfela.
    Dla przyszłych konstruktorów tego typu konstrukcji przestrzegam, że lepiej kupić śruby trapezowe które kosztują ok 10 zł/0,5 m śruby.

  • #16 30 Wrz 2013 15:50
    Hoptymista
    Poziom 13  

    Piękna maszyna! Czym spawane? Było wyżarzane?

  • #17 30 Wrz 2013 16:19
    pikarel
    Poziom 28  

    Czytałem wiele opisów urządzeń/projektów w DIY, ale ten jest pierwszy, który od początku do końca zrobiony jest rzetelnie.
    Czytam go, jak artykuł projektanta z kilkudziesięcioletnim doświadczeniem; rzeczowy, napisany piękną, bezbłędną polszczyzną i zawiera wszystko, co taki opis powinien zawierać.
    Urządzenie i jego zastosowanie zostało opisane na początku, a dalsza część jest już tylko konsekwentnym rozwinięciem - precyzyjna dokumentacja kolejnych kroków w realizacji projektu.

    Nie czepiam się niczego, bo frezarek nigdy nie robiłem i ich nie używam.
    Poza tym wiem na pewno, że jeśli chciałbyś zrobić coś inaczej - po prostu byś zrobił inaczej :)

  • #18 30 Wrz 2013 18:14
    H3nry
    Poziom 27  

    Gizmoń napisał:
    Miałem bardzo dużo szczęścia - znalazłem dwumetrowy profil stalowy z 2mm blachy wygięty wzdłuż pod kątem 110°, był tylko jeden taki!

    W dokumentacji jest 120 st ,był rozginany przed obróbką i instalacja łożysk ?

  • #19 30 Wrz 2013 22:46
    karol17
    Poziom 15  

    Podziwiam, że udało się Panu tak tanio zrobić maszynę.

    leonow32
    Myślę ,że "kilkanaście tysięcy" to przesada ,za 5tys. mogę wykonać frezarkę o większym polu , metalowej ramie z profili , śrubach trapezowych, i silnikach 2Nm co jest wystarczająco, razem ze sterownikiem.

    Pozdrawiam

  • #20 01 Paź 2013 00:04
    Gizmoń
    Poziom 28  

    Cieszę się, że maszyna się podoba. Już odpowiadam na pytania:

    Ruchy maszyny programuję "z palca" w G-kodzie albo przy bardziej złożonych kształtach korzystam z programów CAD i CAM.
    Napisałem też własny program w którym ruchy zaznacza się myszą na tle obrazka, używam go gdy na przykład chcę odtworzyć jakiś obiekt na podstawie zdjęcia.

    Frezarka z powtarzalnością nie ma najmniejszego problemu, przeprowadziłem kiedyś taki test:


    Link

    Po każdym z 50 cykli wracała dokładnie w to samo miejsce. Ta maszyna może zgubić pozycję tylko w skutek zakłóceń pracy układów elektronicznych, a jest na nie bardzo odporna.

    Wszystko spawałem zwykłą elektrodą 2mm. Do spawania zrobiłem sobie taki stoliczek z zaciskami który jest jednocześnie żaroodpornym wzorcem płaskiej powierzchni (płaską ramę znalazłem już gotową i dorobiłem tylko nóżki):

    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami
    Końce spawanych elementów dopasowywałem by przylegały do siebie bez żadnych szpar, mocowałem je w odpowiedniej pozycji do stoliczka, sprawdzałem kąty i gdy wszystko było dobrze, spawałem z jednej strony. Ponownie sprawdzałem kąty, w razie potrzeby poprawiałem i wykonywałem resztę spawów. Rama nie była wyżarzana, nie wiedziałem gdzie można to zrobić a do tego użyte profile były pokryte farbą która zapewne by przeszkadzała. Z resztą w takiej konstrukcji wyżarzanie ramy to chyba lekka przesada :D

    W teoretycznym projekcie wózków są kąty 120° bo na początku myślałem, że znaleziony profil ma tyle. Dopiero gdy 3 odcięte kawałki po złożeniu razem nie zeszły się, wyszło, że profil jednak ma 110°. Rozginanie w imadle wąskich pasków do 140° nie stanowiło żadnego problemu, trudniejsze było wyznaczenie położeń otworów w tak wygiętych elementach.

    Dokładność obróbki jest taka jak zakładałem, wycięte trapezy widoczne na końcu opisu mechaniki miały mieć wysokość 46,5mm a wyszły 46,4mm. Ręcznie tak dokładnie bym nie zrobił a już na pewno nie 4 jednakowe elementy w kilka minut. Zapewne duży udział w tym ma luz na obecnie używanym tymczasowym wrzecionie.

    Śruby są lekko naciągnięte między łożyskami opartymi na konstrukcji, do regulacji naciągu służą zakontrowane nakrętki na ich końcach. Gwinty kiedyś na pewno się zużyją, ale kiedy? To nie jest maszyna do pracy 24/7 w fabryce tylko do użytku domowego na potrzeby własne. Z tego też powodu prędkość 1320mm/min mi w zupełności wystarczy, swoją drogą niczego jeszcze nie frezowałem szybciej niż 500mm/min.

  • #21 01 Paź 2013 16:15
    KJ
    Poziom 31  

    Od jakich konkretnie modeli/producentów drukarek pochodzą te enkodery tarczowe ? W obu drukarkach jakie mam w domu rozwiązanie jest inne :/ na całej długości toru karetki z tuszami znajduje się enkoder liniowy + transoptor szczelinowy na karetce. To się niestety nie nada do tego układu :( Przy okazji pytanie. Czy da radę na tym frezować aluminium ?

  • #22 01 Paź 2013 16:35
    Franio_56
    Poziom 10  

    Bardzo ładna maszynka, sam właśnie kończę swoją pierwszą fezareczkę cnc i też sam robiłem prowadnice na zwykłych łożyskach, nie liniowych. Trochę inaczej to rozwiązałem, sam nie wiem czy lepiej. Swoją maszynkę muszę nauczyć się obsługiwać, nagrać kilka filmików i myślę, że w przeciągu kilku tygodni też pojawi się na elektrodzie, więc będzie można porównywać nasze rozwiązania.
    Dla mnie wielki plus za serwomotory, o takich prędkościach mogę tylko pomażrzyć :D
    Mam pytanie odnoście linuxa. Maszynka na Mach'u 3 mi działa poprawnie, ale nie mam kasy na licencję i chyba będę zmuszony przerzucić się na linuxcnc. Ile Ci zajęła instalacja systemu, programu i ustawień maszyny? No i czy wcześniej próbowałeś programy na windowsa, jeśli tak to czy posuwy były dużo wolniejsze niż na linuxcnc?

  • #23 01 Paź 2013 16:51
    Gizmoń
    Poziom 28  

    Te enkodery z tarczami były przy silnikach przesuwu papieru ale liniał od karetki też się nada do takiego układu o ile nie będzie za krótki. Element odczytujący pozycję to nie jest zwykły transoptor szczelinowy tylko skomplikowany układ scalony podobny do tych współpracujących z tarczami, pod mikroskopem wygląda tak:

    Kompaktowa frezarka CNC z serwomotorami

    Enkodery są z drukarek Lexmark i Hewlett Packard. Z HP to było chyba coś podobnego do urządzenia wielofunkcyjnego DeskJet F380 albo F2280 (bardzo podobna mechanika) w którym jest właśnie enkoder z 1200 prążkami. Te z 892 prążkami są jakichś Lexmarków, może X3330 albo Z615. Model nie ma większego znaczenia, niedawno demontowałem HP 959c i była tam tarcza o 1600 prążkach, mam też na części albo do naprawy jakąś drukarkę Canon i urządzenie wielofunkcyjne Brother MFC-215C w których również znajdują się enkodery z tarczkami.

    Co do Linuxa - nagrałem sobie gotowe LiveCD zawierające Ubuntu 10.04LTS i LinuxCNC, obraz można ściągnąć ze strony http://www.linuxcnc.org/index.php/english/download . Po trwającej około 10 minut instalacji na komputerze jest wszystko czego trzeba, włącznie z bardzo przyjaznym programem do konfiguracji LinuxCNC.

  • #24 01 Paź 2013 16:57
    KJ
    Poziom 31  

    Hmmm drukarek nie rozbierałem tylko zerknąłem do środka w poszukiwaniu tarczki ;) ale widzę że szukałem w złym miejscu ;)

  • #25 01 Paź 2013 17:35
    c4r0
    Poziom 36  

    W atramentówkach które rozbierałem były zawsze dwa enkodery optyczne: jeden liniowy do głowicy drukarki (długi na szerokość kartki) i drugi obrotowy do wałka papieru - taki jak zastosowany tutaj.

  • #26 01 Paź 2013 18:58
    Hoptymista
    Poziom 13  

    A gdzie w kontrolerach silników DC wprowadzić informację o ilości impulsów enkodera na obrót? W terminalu czy bezpośrednio w kodzie?

  • #27 01 Paź 2013 23:17
    Gizmoń
    Poziom 28  

    Wszystkie nastawy zmienia się poprzez terminal. Oto lista parametrów sterownika, ta na stronie źródłowej dotyczy starszej wersji.

    P0 - Ograniczenie prędkości obrotowej
    P1 - Wzmocnienie sygnału z członu różniczkującego, 256=1x
    P2 - Wzmocnienie sygnału z członu proporcjonalnego, 256=1x
    P3 - Wzmocnienie sygnału z członu całkującego, 256=1x
    P4 - Ograniczenie momentu obrotowego
    P5 - Parametr dla pomiaru momentu obrotowego
    P6 - Mnożnik impulsów STEP, 256=1:1

    M - Wybór trybu pracy: M0 - stabilizacja napięcia, M1 - stabilizacja momentu obrotowego, M2 - stabilizacja prędkości, M3 - kontrola pozycji (ten tryb należy włączyć).

    Nastawy należy zapisać w banku 0 nieulotnej pamięci skąd są automatycznie odczytywane po każdym włączeniu zasilania, służy do tego komenda W0. Komendy W1, W2, ..., W7 umożliwiają zapisanie 7 innych konfiguracji, jednak aby z nich korzystać należy po każdym włączeniu układu wysłać z terminala komendę odczytu R1, R2, ..., R7. Dobre do eksperymentów.
    Nastawy bardzo dobrze też zapisać na karteczce przyklejonej gdzieś w maszynie żeby w razie awarii mikrokontrolera ich nie stracić.

  • #28 01 Paź 2013 23:45
    Szopler
    Poziom 21  

    Osłony do tarcz enkoderów mam nadzieję będą, bo inaczej nie wróżę im długiego życia.

  • #29 02 Paź 2013 20:06
    tank_driver
    Poziom 16  

    Panie i Panowie: Tak oto wygląda prawdziwe DIY!
    Aż chce się powiedzieć: że też się chciało... Gratuluję samozaparcia, wiedzy, talentu i cierpliwości. Co jak co, ale tak wykonane urządzenie pewnie stymuluje wydzielanie sporej dawki serotoniny przy każdym obrocie śrub napędowych.
    Żeby działało jak najdłużej to przy najbliższej wymianie łożysk można się skusić na wersję 2RS lub ZZ, lub (co podejrzewam będzie lepszym rozwiązaniem dla Autora) samemu wykonać odpowiednie osłony.
    Pozdrawiam!

  • #30 06 Paź 2013 11:34
    Hoptymista
    Poziom 13  

    Ja mam jeszcze jedno pytanie: gdzie wpisać ilość impulsów enkodera na obrót tarczy?

 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME