Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Frezarka CNC domowej roboty - prezentacja

boguslavik 21 Kwi 2016 10:25 13197 16
  • Frezarka CNC domowej roboty - prezentacja
    Poniżej przedstawiam swój projekt frezarki cnc domowej roboty. Frezarka została zbudowana z używanych elementów (np stare blaty meblowe, które zostały po remoncie kuchni) oraz tanich komponentów chińskich. Konstrukcja frezarki ewoluowała podczas budowy. Po wykonaniu pierwszych testów obróbczych wykonane zostały niewielkie poprawki. Projekt maszyny nigdy nie został również zamodelowany ani narysowany. Cała koncepcja rozwijała się podczas budowy. W przypadku tak prostego projektu skróciło to czas budowy maszyny. Nie jest to projekt komercyjny. W chwili obecnej pracuję już nad kolejną wersją maszyny, która będzie bardziej kompaktowa i sterowana z Arduino Uno. Celem projektu było wykonanie maszyny, która może być pomocna przy prostych pracach konstrukcyjnych. Okazało się jednak, że praca na maszynie daje wiele radości i szczerze polecam każdemu składanie własnej maszyny cnc. Ze względu na to, że w Internecie jest bardzo dużo projektów maszyn cnc, skupię się głównie na najważniejszych problemach jakie mogą wystąpić podczas składania własnej maszyny oraz demonstracji możliwości obróbczych mojej maszyny.

    1. Koncepcja

    Celem projektu była budowa frezarki cnc, która będzie wstanie efektywnie obrabiać materiały miękkie ( sformułowanie efektywnie odnosi się tu jedynie do konstrukcji amatorskich). Budując taką maszynę trzeba być świadomym, że nie może się ona równać maszynom komercyjnym, których wartość zaczyna się od 100000$. W moim przypadku zdecydowałem się na sterowanie MACH3. Zaletą tego sterowania jest niska cena przy bardzo dużych możliwościach. Jedynym ograniczeniem jest tu jednak komputer, który musi być wyposażony w przestarzały system operacyjny (Windows XP). W moim przypadku użyłem starego laptopa, który posiadał złącze równoległe LPT. Sercem maszyny są: tani sterownik 3 osiowy oparty na układzie TB6560 oraz 3 silniki krokowe bezfirmowe ( Oś X - 3A 3Nm, Oś Y - 2,8A 2Nm, Oś Z - 2,8A 2Nm). Do zasilania układu został użyty zasilacz impulsowy 24V 12A. Wrzeciono 12 000 obr/min 48V 300W początkowo miało być zasilane z zasilacza 24V. Docelowo jednak zasilacz ten połączyłem szeregowo z zasilaczem od laptopa 19V 4A. W ten sposób do zasilania wrzeciona uzyskałem napięcie 43V. W ten sposób uzyskałem prędkość obrotową ok 10000 obr/min.
    Frezarka CNC domowej roboty - prezentacja Frezarka CNC domowej roboty - prezentacja Frezarka CNC domowej roboty - prezentacja
    Konstrukcja mechaniczna oparta jest o koncepcję stołu krzyżowego (XY). Oś Z zamontowana jest na stelażu z płyt meblowych. Dosyć istotne okazało się aby użyć stosunkowo grubych prowadnic. W osi X zostały użyte prowadnice wałkowe fi 20 ( stół podparty jest na 4 wózkach). W osi Y w pierwszej wersji użyłem prowadnic wałkowych fi 10. Jak później się okazało wymieniłem je na prowadnice wałkowe podparte fi 16. Sztywność konstrukcji ma tutaj bardzo duży wpływ na funkcjonalność maszyny i jej możliwości obróbcze. W osi Z w pierwszej wersji użyłem prowadnic fi 20 lecz kolumna wrzeciona poruszała się tylko na 2 wózkach. Bardzo szybko okazało się jednak, że konieczne było dołożenie 2 kolejnych wózków aby zapewnić większą sztywność maszyny. Do posuwu w osi X została użyta śruba kulowo-toczna Rexroth fi 32. W osi Y i Z użyłem śrub trapezowych fi 10. Użycie profesjonalnej śruby w osi X wynikało z tego, że posiadałem ją na stanie. Z pewnością nie montowałbym tej śruby gdybym musiał ją kupić w sklepie.

    2. Montaż

    Montaż mechaniczny rozpocząłem od osi X. Wałki prowadnic podparte są na standardowych wspornikach. Upraszcza to konstrukcję maszyny a koszt wsporników aluminiowych też jest niewielki. Należy jednak zwrócić uwagę żeby cały stół poruszał się płynnie w cały zakresie. Po montażu prowadnic możemy przystąpić do montażu śruby. Należy zwrócić tu uwagę by śrubę ustawić możliwie równolegle do prowadnic w danej osi. Po zmontowaniu osi X możemy przystąpić do montażu stołu osi Y. Zasada jest podobna. W pierwszej kolejności istotne jest ustawienie prostopadłości prowadnic osi Y do X. Oś Z montowana jest niezależnie. W tym przypadku konieczne jest jednak ustawienie prostopadłości XZ i YZ. Następnie możemy zamontować silniki osi oraz wrzeciono.
    Montaż elektryczny jest w przypadku sterownika TB6560 banalny. Warto dokładnie przeczytać instrukcję od sterownika oraz korzystać z doświadczeń ludzi, którzy uruchomili maszynę na tym lub innym sterowniku. Dosyć istotne jest tutaj aby nie przywiązywać się do jednego rozwiązania tylko wybrać dla siebie najbardziej korzystne.
    Wszystkie ustawienia geometrii maszyny przy tego typu konstrukcji mogą być później korygowane. Warto jest jednak zrobić to najlepiej jak się potrafi.

    3. Uruchomienie

    Uruchomienie maszyny polega na konfiguracji środowiska MACH3. Trzeba pamiętać aby określić w sterowaniu skok śruby i odpowiednio zestroić silniki. Uruchomienie najlepiej podzielić na etapy. W moim przypadku rozpocząłem od osi X. Należy znaleźć maksymalną prędkość przy której silniki nie gubią kroków. Istotna jest tutaj również aby podczas przejazdu nie występowały wibracje. W mojej maszynie nie zastosowałem wyłączników krańcowych. Jest to stosunkowo niebezpieczne. Konstruując takie urządzenie należy pamiętać że silniki krokowe mimo małych rozmiarów mają stosunkowo duże momenty obrotowe. W przypadku gdy przejedziemy poza zakres może nastąpić poważne uszkodzenie maszyny nie wspominając już o możliwości zmiażdżenia palca czy ręki itp. Uważam jednak, że każdy kto składa taką maszynę musi posiadać trochę wyobraźni ;-)

    Poniżej link do mojego kanału na youtube.
    https://www.youtube.com/channel/UCtcFdQ6YiL2st-web6plFeQ

    Fajne! Ranking DIY
    [3.12.2020, webinar] Zagadnienia pomiarowe w nowoczesnej inżynierii materiałowej. Zarejestruj się
    O autorze
    boguslavik
    Poziom 7  
    Offline 
    Specjalizuje się w: automatyk
    boguslavik napisał 10 postów o ocenie 5, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2015 roku.
  • #2
    mikolaj77
    Poziom 12  
    Świetne wykonanie jak na sprzęt domowej produkcji.
    Mam jednak pytanie jaki był szacunkowy koszt wykonania maszyny gdyż w opisie nie znalazłem.
    Czy da się też na niej frezować w takich metalach miękkich jak aluminium, miedź itp
  • #3
    PawełS1717
    Poziom 17  
    Witam, czy konieczne było stosowanie fabrycznych sprzegieł przy silnikach? Często spotyka się w tej roli wężyk gumowy zacisniety opaskami na ślubie i osi silnika. Pozdrawiam
  • #4
    avaster12
    Poziom 12  
    próbowałeś robić pcb z pomocą tego cacuszka bardziej chodzi mi o smd.
  • #5
    atom1477
    Poziom 43  
    PawełS1717 napisał:
    Witam, czy konieczne było stosowanie fabrycznych sprzegieł przy silnikach? Często spotyka się w tej roli wężyk gumowy zacisniety opaskami na ślubie i osi silnika. Pozdrawiam

    Dokładnie odpowie boguslavik, ale ja myślę że przy tak rozwiązanym mocowaniu silników nie jest konieczne. W takim przypadku silnik można trochę przesuwać (a jeżeli nie to łatwo zrobić żeby się dało).
    Sprzęgła kłowe dobrze kompensują małe przesunięcia promieniowe, małe kątowe i duże przesunięcia osiowe.
    Niestety już niewielki kąt pomiędzy osiami powoduje znaczne zwiększenie oporów ruchu sprzęgła.
    Lepszy był by inny typ sprzęgła. Np. giubo w wykonaniu DIY:
    Frezarka CNC domowej roboty - prezentacja
    Ono akurat za dobrze nie kompensuje przesunięć osiowych, ale jest praktycznie bezluzowe i kompensuje duże kąty pomiędzy osiami.
    I jest dość tanie w wykonaniu.
    Ale trzeba przyznać że wbrew pozorom takie gotowe sprzęgła kłowe też są tanim rozwiązaniem.
    Próbowałem w swojej maszynie dorobić własne i wychodzi to dużo drożej.
    W małej maszynie problemem jest mocowanie sprzęgła do osi silnika. Która to jest cienka. Zwykle 5 albo 6.35mm. Trzeba dobrze spasować otwór w sprzęgle. To już lepiej kupić gotowe sprzęgło z gotowym otworem w tolerancji H7.
    Opłaca się dopiero w większej skali jak na zdjęciu wyżej (też moja maszyna, ale dużo większa i tam osie miały po 25mm i były na wpusty).
    W małej skali tylko te wężyki są tanim rozwiązaniem.
    Mam chwilowo założone u siebie w mojej małej maszynie ale słabo to działa. Mam z 5..10° histerezy przez te wężyki (silniki muszą naprężyć wężyki zanim śruby zaczną się obracać).
    Dodatkowo ciężko zamontować wężyki na osiach żeby się nie ślizgały (oczywiście wężyki ściskałem opaskami zaciskowymi, ale bez zadowalającego efektu).
    Mi się udało zablokować ślizganie dopiero po wklejeniu na osie silników tulejek plastikowych (zwiększają średnicę osi z 5mm na 10mm, i mają chropowatą powierzchnię na zewnątrz).
    Silniki mam też po jakieś 2Nm. I takiego momentu sam wężyk ściśnięty opaską nie był w stanie przenieść.
    Jeszcze może sprecyzuję. Nie chodzi o ślizganie widoczne gołym okiem (że silnik się kręci a wężyk stoi). Tylko o płynięcie pod obciążeniem.
    Po wykonaniu równo 100 obrotów silnika okazuje się że śruba wykonała np. 98.
    Czyli nie ma synchronizmu pomiędzy silnikiem a śrubą. A to podstawa w maszynie nie mającej enkoderów na osiach X/Y/Z (czyli zwykle takiej napędzanej silnikami krokowymi).
    Więc odradzam takie rozwiązanie.
  • #6
    boguslavik
    Poziom 7  
    mikolaj77 napisał:
    Świetne wykonanie jak na sprzęt domowej produkcji.
    Mam jednak pytanie jaki był szacunkowy koszt wykonania maszyny gdyż w opisie nie znalazłem.
    Czy da się też na niej frezować w takich metalach miękkich jak aluminium, miedź itp


    Witam,

    Minimalny koszt to jakieś 2000zł , w aluminium udało mi się frezować. Zamieściłem filmiki na youtube ale niestety nie mogłem ich dołączyć do prezentacji.
    https://www.youtube.com/watch?v=LmCRTeYM5Co

    Dodano po 7 [minuty]:

    PawełS1717 napisał:
    Witam, czy konieczne było stosowanie fabrycznych sprzegieł przy silnikach? Często spotyka się w tej roli wężyk gumowy zacisniety opaskami na ślubie i osi silnika. Pozdrawiam


    Sprzęgiełka są wygodniejsze w montażu a ich koszt w cale nie jest aż taki duży. Ogólnie nie mam nic do wężyków gumowych ale nigdy nie sprawdzałem takiego rozwiązania. Pozdrawiam

    Dodano po 4 [minuty]:

    avaster12 napisał:
    próbowałeś robić pcb z pomocą tego cacuszka bardziej chodzi mi o smd.


    Jedyne co robiłem to wycinałem płytki pcb i frezowałem profile w pcb. Myślę ,że kiedyś sprawdzę jak wychodzi płytka po frezowaniu. Pozdrawiam
  • #7
    hawryszka
    Poziom 11  
    Mam pytanie , w galerii filmów na Twoim kanale YT, film 12 i 13 , śruba trapezowa oparta jest na łożyskach w obudowie samonastawnej ? Jakie to obudowy i jakie łożyska ? Bo widzę, że są dosyć małe.
  • #8
    Prosectorium
    Poziom 12  
    Autor użył śrub fi 10mm więc można by wnioskować, że łożyska również tej średnicy. Ale 10mm nie widziałem jeszcze w sprzedaży, najbliżej to 12mm (UCP201). Na popularnym serwisie aukcyjnym pełno tego, tu ma kolega opis http://www.akcesoria.cnc.info.pl/lozyska_zeliwne.htm
  • #9
    boguslavik
    Poziom 7  
    Zgadza się, zastosowałem łożyska samonastawne w obudowach. Łożyska te nabyłem bezpośrednio w Chinach na chińskim portalu typu ebay (www.aliexpress.com) Oznaczenie tych łożysk to "KP000". Szczerze mówiąc miałem wiele wątpliwości żeby użyć takich łożysk. Przy montażu starałem się je napiąć tak aby pracowały lekko i nie miały zbyt dużych luzów. Koszt jednego łożyska w obudowie to około 2$ i do tej pory jestem z nich zadowolony.
    Obecnie składam drugą mniejszą maszynkę i tam zastosowałem UCP201. W chwili obecnej jest tylko jedna oś sterowana z arduino uno. Poniżej filmik :
    https://www.youtube.com/watch?v=LBNX_HlXG3g
  • #10
    miroskop
    Poziom 23  
    A jak radzi sobie to wrzeciono, szczególnie przy pracy w aluminium? Jaką ma moc? Noszę się z zamiarem kupienia takowego na aliexpressie. Obecnie mam założoną frezarkę Parksaida z Lidla i pomimo wielu zalet ma poważną wadę: uchwyt freza o średnicy 4,8mm.
  • #11
    boguslavik
    Poziom 7  
    Wrzeciono ma podobno 300W przy 48V zasilania. Do moich zastosowań się sprawdza i przy ostrym freziku można obrabiać aluminium. Nie należy jednak przybierać zbyt mocno i zwiększyć posuw. Frezy montuje się w koszyczku ER11 (ja korzystam z koszyka 3.175 i 6mm)

    Ogólnie do aluminium chyba jednak jest lepszy KRESS 1kW. (ale droższy od chińczyka). Zaletą KRESSA jest również zasilanie bezpośrednio z sieci i regulacja obrotów.

    Dodano po 17 [minuty]:

    http://www.aliexpress.com/item/NEW-Spindle-th..._2&btsid=2e759c2b-9e05-43ef-bb0d-14ea65f521a0

    Dodano po 1 [minuty]:

    Powyżej link do chińczyka 500W razem z zasilaczem ,uchwytem i tulejkami.
  • #12
    miroskop
    Poziom 23  
    Dzięki za odpowiedź. Ja rzeźbię głównie w balsie, sklejce, laminacie itp. Rzadziej w mosiądzu i aluminium. Czysto modelarskie zastosowanie. Może skuszę się na to wrzeciono.
  • #14
    miroskop
    Poziom 23  
    Nie publikowałem bo to żadna odkrywcza konstrukcja. U mnie stół jest stały a frezarka jeździ na ruchomej bramie po wałkach 20mm. Wybrałem stały stół bo wtedy całość zajmuje mniej miejsca i wystarczą krótsze wałki, u mnie oś Y to prawie 500mm a myślę o wydłużeniu do ponad 550mm.
  • #15
    hawryszka
    Poziom 11  
    Cytat:
    Autor użył śrub fi 10mm więc można by wnioskować, że łożyska również tej średnicy. Ale 10mm nie widziałem jeszcze w sprzedaży, najbliżej to 12mm (UCP201). Na popularnym serwisie aukcyjnym pełno tego, tu ma kolega opis http://www.akcesoria.cnc.info.pl/lozyska zeliwne.htm

    To nie są UCP201 , bo sam mam takie a te użyte przez boguslavik widać, że są zdecydowanie mniejsze.
    boguslavik napisał:
    Zgadza się, zastosowałem łożyska samonastawne w obudowach. Łożyska te nabyłem bezpośrednio w Chinach na chińskim portalu typu ebay (www.aliexpress.com) Oznaczenie tych łożysk to "KP000". Szczerze mówiąc miałem wiele wątpliwości żeby użyć takich łożysk. Przy montażu starałem się je napiąć tak aby pracowały lekko i nie miały zbyt dużych luzów. Koszt jednego łożyska w obudowie to około 2$ i do tej pory jestem z nich zadowolony.
    Obecnie składam drugą mniejszą maszynkę i tam zastosowałem UCP201. W chwili obecnej jest tylko jedna oś sterowana z arduino uno. Poniżej filmik :
    https://www.youtube.com/watch?v=LBNX_HlXG3g

    Dziękuję :) A masz może nadmiar takich ?

    Tak też sprawdziłem
    USP201: High-62mm, Lenght-127mm
    KP000: High-34,5mm, Lenght-67mm