Frezarka CNC DIY , kolejna malinowa ..

Witam
przedstawiam swoją kolejną frezarkę CNC która nie dawno skończyłem .

Przeznaczenie to głównie : frezowanie ,grawerowanie , cięcie w materiałach takich jak :
- drewno
- mdf
- pleksi

Założenia główne to : duże pole robocze połączone z sztywnością konstrukcji oraz dobrymi parametrami obróbki materiału .
i tak się stało , pole robocze to :

X = 1000mm
Y = 1500mm
Z = 190mm

Wymiary zewnętrzne
szerokość 1400mm
długość 1850mm
wysokość 620mm

Pracę nad projektem rozpoczeły się w sierpniu 2018 ,budowę oraz gromadzenie elementów okolicę początku października 2018

A więc tak

Konstrukcja zbudowana z profili aluminiowych 60x60x30 (kształt litery L) dodatkowo profile pionowe 60x30 .
Dodatkowo zastosowałem wzmocnienia pod kątem prostym wykonanym z aluminium 10mm co ułatwiło montaż całośc ,
w tylnej części tylko zastowsowałem bęlę dodatkową wzmacniającą .
W przedniej zrezygnowałem co nie wplyneło na sztywność konstrukcji, dzięki temu jest łatwiejszy transport materiału na blat roboczy.

Blat roboczy to płyta wiórowa 22mm od spodu dodatkowo usztywniona i przykręcona do profili 60x30 zapobiegając ugięciu blatu .
Mocowanie materiału do blatu odbywa się za pomocą uchwytów oraz śrub M8 do 176 muf w wcześniej nawierconych otworach w blacie oraz dodatkowo klejonych.

Od wewnątrz samocowana jest pleksa 5mm jako osłona anty pyłowa .
Po prawej cześci maszyny zamocowałem elektronikę za pomocą blachy aluminiowej 4mm + amortyzatory gumowe pod śruby do profili aluminiowych .

Rama oparta jest również o profile aluminiowe oraz boki 20mm aluminium
oś X
wałki podparte na całej długości 20mm + łożyska liniowe
napęd : śruba kulowa 2010 + wałki podparte 20mm + łożyska liniowe : silnik 4Nm
oś Y
napęd : 2x śruba kulowa 2010 + 2x silnik krokowy 4Nm
oś Z
Wałek podparty 16mm śruba kulowa 1605 oraz blacha aluminiowa 15mm , silnik 3Nm
Na dolnym profilu zamontowałem 15 Led do oświetlenia .

Elektronika :
Sterowanie za pomocą raspberrypi bez pośrednio z GPIO ,wszystkie osie posiadają sterowniki TB6600 (orginalne) ustawione na podział kroku 1/8
zasilanie : transformator 800VA 30V AC (DC ~42V)
Sterowniki silników TB6600
Wrzeciono 1.5kW chłodzone powietrzem , + falownik Sanyu z którym odbywa się sterowanie za pomocą RS485 z raspberrypi protokołem modbus
Dzięki temu mam podgląd na parametry takie jak :

Napięcie na szynie DC
Napięcie wyjściowe
Prąd wyjściowy z dokładnością 0.1A
Zadaną częstotliwość
Temperature falownika
oraz pełną konfigurację parametrów falownika z poziomu oprogramowania którę napisałem na raspberrypi do sterowania całością

Program do obsługi napisałem w delphi 7 a komunikacja z rPi odbywa się za pomocą TCP IP

PCB sterownika zawiera :
16 wejść optoizolowanych
16 wyjść OC 0.5A
1 przekaźnik
2 x Mosfet z PWM , 1 kanał dla sterowników TB6600,2 dla wrzeciona gdzie nie długo zdemontuję górną część montując w to miejsce wentylator + czujnik temperatury dla samego wrzeciona

Maszyna osiąga przejazdy ok 6m/min co jest w pełni dla mnie wystarczające
Poniżej zdjęcia (przepraszam że część słabo widoczna ,pracowałem głównie po nocach a aparat cieżko uchwycił to)

Nie napisałeś nic o kosztach, zdjęcia w lepszym świetle też by się przydały

Szacun za samodzielny soft do kontroli cnc. A w malinie co siedzi ?

Pokombinuj z większymi przyspieszeniami silników bo strasznie zamulają.

Ten filmik gdzie maszyna robi otwory. Optymalizacja kodu i mogłoby to pojechać zdecydowanie szybciej -przyspieszenia i prędkości przejazdu.
Testowo zrób sobie konfiguracje linuxcnc tam można pobawić się rampami od prędkości, przyspieszeń i hamowania znajdziesz wymagane optimum.

Wszystko ogarnięte samodzielnie. Wielkie brawa.
Opisz jak wygląda przygotowanie projektu, od rysunku do wczytania go do twojego programu i wysłania na maszynę.

Napisałeś, że "Sterowanie za pomocą raspberrypi bez pośrednio z GPIO".
Moje pytanie - jaki soft siedzi w tym Raspberry że masz pewność że silniki krokowe nie będą gubiły kroków?
Jeśli jakiś realtime linux - jest na tyle pewny że można sobie przy jego pomocy sterowac krytycznymi czasowo rzeczami jakimi są impulsy sterujące silnikami krokowymi? Czy może coś innego?

Janusz_kk wrote:

Nie napisałeś nic o kosztach, zdjęcia w lepszym świetle też by się przydały

koszty to już tajemnica , niech 2 połówka o niczym nie wie ,lepsze zdjęcia wrzucę na dniach , po przeniesieniu maszyny w docelowe miejsce

rs6000 wrote:

Szacun za samodzielny soft do kontroli cnc. A w malinie co siedzi ?

raspbian z kernel RT

locos1 wrote:

Pokombinuj z większymi przyspieszeniami silników bo strasznie zamulają.

Już to zrobiłem , źle wygenerowałem Ścieszke narzędzia w aspire :/

hawryszka wrote:

Ten filmik gdzie maszyna robi otwory. Optymalizacja kodu i mogłoby to pojechać zdecydowanie szybciej -przyspieszenia i prędkości przejazdu.
Testowo zrób sobie konfiguracje linuxcnc tam można pobawić się rampami od prędkości, przyspieszeń i hamowania znajdziesz wymagane optimum.

j.w.

pitsa wrote:

Wszystko ogarnięte samodzielnie. Wielkie brawa.
Opisz jak wygląda przygotowanie projektu, od rysunku do wczytania go do twojego programu i wysłania na maszynę.

na początku operuję w verctric aspire => generowanie gcodu a potem upload na rpi na SD

szczepan999 wrote:

Napisałeś, że "Sterowanie za pomocą raspberrypi bez pośrednio z GPIO".
Moje pytanie - jaki soft siedzi w tym Raspberry że masz pewność że silniki krokowe nie będą gubiły kroków?
Jeśli jakiś realtime linux - jest na tyle pewny że można sobie przy jego pomocy sterowac krytycznymi czasowo rzeczami jakimi są impulsy sterujące silnikami krokowymi? Czy może coś innego?

raspbian + kernel RT
impulsy generowane są przez timer z dokładnością 1ns ( ale po niżej 250ns już gorzej z jego dokładnością )
Program pracuję na threads każdy z SCHED_FIFO , z tym że ten od sterowania silnikami ma najwyższe prio , server TCP ma najniższy i daje rade aby go odpytywać co 10mS o dane dalej dane z plannera lecą do wątku sterowania silnikami krokowymi za pomocą GPIO+DMA.

To że nie gubią jestem pewien w 100% , ustawiłem osie w pozycji 0 (roboczej , nie maszynowej ) ustawiłem czujnik zegarowy do tulei wrzeciona zerując go,zapuściłem program do przejazdu po stole w losowe pozycje na koniec powrót na pozycje 0,0,0 .

Odchyłka ok 0.018mm (luz nakrętek śrubowych)

w następny weekend maszynka zmienia swoje miejsce pracy z poddasza gdzie teraz stoi oraz kończyłem soft dla niej , do garażu .

Całość udokumentuje tutaj z nowszymi fotkami

Zrobiłeś to sam?

Poleciłbym teensy 4.1 z ide pod arduino. Tak samo się programuje ale mamy do dyspozycji 600Mhz zegar, który przy jednym takcie wykonuje 2 polecenia. Dodam, że można go podkręcić do nawet 1Ghz koszt to 150zł.
Aktualnie piszę własny kontroler cnc do obsługi gcode.
Fajna sprawa, bo skomplikowane obliczenia, które musi maszyna obliczyć przy profilu prędkości s-curve wykonane są w ciągu 7us gdzie interpolacja systemowa, ktora odpowiada miedzy innymi za odczyt z serial portu czy też sterowanie silnikami wykonuje się w pętli 10us.
Dzięki czemu można wykręcić naprawdę szybkie ruchy osiami przy ustawieniu pulsów 1/16.

Obecnie pracuje nad projektem sterownika na STM32F407 więcej info pojawi się tutaj :

https://github.com/rafik84/xcore407i-CNC

STM32F4 podkręcony do 240MHz pracuje stabilnie ,po za tym mocy obliczeniowej mam w nim aż nad to

Aby nie było że się lenie : kolejne 2 maszyny CNC
większa pole robocze 800mm x 1250mm x 240mm(X , Y , Z )

mniejsza 600 x 900mm x 280mm (X , Y , Z )

W moim przypadku 240Mhz to za mało.
Poniżej zdjęcie mojego projektu , który ukończyłem.
Niestety oprogramowania ,które mam na githubie nie udostępniam

jako grawerka fajne , bo do frezowania raczej Ci się nie nada to (co tam widzę wałki nie podparte 8 -10 mm ? , brama za daleko pociągnieta do tyłu na wspornikach ) , 240Mhz do s-curve ? za mało ??

xmega 32Mhz w tiny2 https://github.com/synthetos/TinyG ogarnia 7 stopniowy S-curve bez problemu z peryferiami

A patrzyłeś w kod jak wygląda s curve profil na tym co piszesz? To nie jest prawidłowy sposób implementacji trajektorii tylko zwykła trapezoidalna kalkulacja i wstawione w odpowiednich miejscach kilka funkcji ,które imitują trajektorie w czasach t1 t3 t5 i t7. Na moim 800 MHZ mcu obliczenie całej trajektorii trwa 6us. Wiec taki TinyG liczyłby to pewnie w kilkadziesiąt ms. co uniemożliwiłoby płynne przejścia kolejnych ruchów. Co do mojego projektu os y jest na prowadnicach liniowych podpartych profilami 20x10 oraz na walkach fi20 i łożyskach sma20guuL. Oś x jest na walkach bez podparcia ale i tez na prowadnicy liniowej oraz oparta jest na tylnej ścianie kołem na łożysku. Może proste rozwiązanie ale skuteczne bo oś x oraz z jest sztywna.
Oś z jest na 4 łożyskach czego nie zobaczysz na zdjęciu i również jest bardzo sztywna. Bez problemu mogę wycinać w aluminium z dokładnością do 0.00350 mm. Na plecach mógłbyś usiąść i byś jej nie wygiął bo dodatkowo mam dodane kątowniki żeliwne które łączą ściany boczne osi y z dolna płytą.

Na początku bez poprawek oś x oraz y nie była tak sztywna..