CNC stroj za rezanje stiropora

[2R]

Šele danes, ko sem želel odpreti novo temo, sem opazil, da je bila podobna tema že enkrat odprta. Ampak, ni panike, tukaj bom poskusil čim bolj podrobno opisati gradnjo in zaplete med gradnjo.
Skratka.
Več let sem razmišljal o takem stroju, vendar ni bilo nobene prave izbire na tržišču, vsaj za neko solidno ceno. Največji problem mi je predstavljala elektronika, sama mehanika pa se mi ni zdela nek hud problem. Naneslo je, da sem preko malih oglasov kupil delujočo elektroniko in se veselo podal na pot izgradnje stroja.
Na začetku se je pojavilo veliko težav, ki jih je bilo treba rešiti preden je elektronika začela delovati.
Ker sem uporabil močnejše koračne motorje serije Nemo 23, je bilo treba spremeniti močnostni del krmiljenja motorjev. Integrirana vezja sem zamenjal s FET tranzistorji in dogradil rele za vklop in izklop motorjev. Ker elektronika omogoča tudi ročno nastavljanje temperature žice sem dogradil tudi kazalčni instrument, ki mi lepo kaže temperaturo oziroma moč gretja od 1 do 99%. Dokler nisem usposobil elektronike do te mere, da je stvar začela funkcionirati se niti nisem upal pomisliti o mehaniki.
Za krmiljenje sem najprej uporabil LPT port, nato pa sem prešel na USB izhod. Žal program GMFC ne omogoča USB krmiljenja brez njihovega originalnega USB/LPT porta. Mogoče kasneje dokupim ta vmesnik. S programom Jedicut stvar dela na obeh izhodih. Žal pa je program Jedicut dokaj okrnjen in mi ne zadošča za moje potrebe sem se raje osredotočil na GMFC.

LP2R

[2R]

Temu koraku je sledilo risanje in konstruiranje mehanike. Želel sem narediti kompaktno, togo in vzdržljivo konstrukcijo in obenem ne predrago. Po dolgem tuhtanju in izbiri različnih variant vodil sem se končno odločil za okrogla drsna vodila s potujočimi kroglicami.
Največji problem pa se je pojavil pri obdelavi aluminijastih blokov, saj sem želel vse dele izdelati sam doma na svojih strojih. Temu primerno je bilo treba prilagoditi dele. Ker nikakor nisem uspel najti ustrezne rešitve o natančnem vrtanju lukenj za ležaje, sem se odločil narediti pripravo, ki bi mi to omogočala na stružnici. Najlažje in natančno se lahko luknje postruži.
Iz stare odslužene jermenice sem postružil kolut z vratom, ter nanj privil dva jeklena bloka, ki mi služita kot čeljusti za vpenjanje aluminijastih blokov. Vzelo mi je cel dan struženja, rezkanja ter vrtanja in zvečer je glava končno zagledala luč sveta.

LP2R

[2R]

Ker nisem imel izkušenj s temi drsnimi vodili, sem najprej nabavil le 4 kose za eno stran. Za X os sem predvidel vodila premera 16 mm, za Y os pa premer 12 mm. Za vodila sem za poskus uporabil kar svetlo vlečeno jeklo. Za pogon pa sem nabavil navojne palice M14, ki imajo korak 2 mm. Primoran sem bil uporabiti nerjaveče navojne palice, saj so edino te imele navoj enak po celi dolžini. Navadnim palicam se je navoj križal že na dolžini 10 cm.
Ko sem prvič nataknil te drsne ležaje na vodila sem bil zelo razočaran, saj so ležaji dobesedno plavali po palicah. Čeprav je bil premer vodil natančen, so ležaji imeli zračnost. Po dveh dneh slabe volje sem se odločil narediti en prototip in vse skupaj dobro preizkusiti. Mostičke, v katerih so ležaji pa sem skonstruiral tako, da se lahko zračnost ležajev regulira s stiskanjem ležišča.

LP2R

[2R]

Najprej je sledila izdelava podnožja. Na obeh straneh sem predvidel dva aluminijasta kotnika, na katera so privita vodila. Aluminij sem nažagal kar s krožno žago namenjeno rezanju aluminija na zajeralni žagi. Da ne bo zadeva izgledala preveč špartansko sem nekoliko obdelal tudi robove.
Za struženje večje luknje v steni kotnika sem preizkusil svojo novo glavo in ugotovil, da se zelo dobro obnese.

LP2R

[2R]

Sledila so vodila. Najprej sem jih na stružnici poravnal na točno dolžino 70 cm, nato pa ob straneh zvrtal luknje in vanje vrezal navoj M6. Za začetek vrezovanja navojev sem prvi navojni sveder vpel v konjička v stružnici in počasi ročno vrtel glavo stružnice. Na ta način sem dosegel, da je navoj popolnoma vsporeden z vodilom. To delo je zelo mukotrpno. Četrt obrata v desno in prav toliko nazaj in to se je ponavljalo dokler nisem vrezal vseh navojev.

LP2R

[2R]

Deli za eno podnožje so gotovi in treba je bilo hitro sestaviti skupaj da vidim kako stvar stoji.
Prvi občutki so bili dobri. Tudi sistem pritrditve vodil se je dobro obnesel, zato sem izdelal še drugo stran.

LP2R

[rc-ryder]

Ker nisem imel izkušenj s temi drsnimi vodili, sem najprej nabavil le 4 kose za eno stran. Za X os sem predvidel vodila premera 16 mm, za Y os pa premer 12 mm. Za vodila sem za poskus uporabil kar svetlo vlečeno jeklo. Za pogon pa sem nabavil navojne palice M14, ki imajo korak 2 mm. Primoran sem bil uporabiti nerjaveče navojne palice, saj so edino te imele navoj enak po celi dolžini. Navadnim palicam se je navoj križal že na dolžini 10 cm.
Ko sem prvič nataknil te drsne ležaje na vodila sem bil zelo razočaran, saj so ležaji dobesedno plavali po palicah. Čeprav je bil premer vodil natančen, so ležaji imeli zračnost. Po dveh dneh slabe volje sem se odločil narediti en prototip in vse skupaj dobro preizkusiti. Mostičke, v katerih so ležaji pa sem skonstruiral tako, da se lahko zračnost ležajev regulira s stiskanjem ležišča.

LP2R

Svetlo vlečeno jeklo je nekaj stotink pod imensko mero, ravno dovolj da vse opleta...
Nerjavne palice so bolj točne. Vzami ležaj s sabo v štacuno in probaj.

Druga možnost pa je uporaba ležajev z zarezo, po tri na palico oz. po šest na eno stran...
Npr: http://www.ebay.com/sch/i.html?_odkw=de ... g&_sacat=0

[2R]

Po celem popoldnevu za stružnico je končno nastal tudi prvi most X osi. V ležišča sem vtisnil ležaje ter vse skupaj preizkusil kako se zadeva vozi po vodilih. Bolj kot sem zategoval vijake in s tem stiskal ležaje manj se je poznalo na zračnosti. Na koncu sem ugotovil, da je reža, ki jo naredi žaga za kovino preozka. Spet je bilo treba vse razstavit, izvlečt ležaje, nato pa sem v žago vstavil kar dva lista za kovino in z obema naenkrat zarezal žirši utor. Po testiranju pa se je ta način dobro obnesel in mostiček se zelo lepo vozi po vodilih.

LP2R

[2R]

Svetlo vlečeno jeklo je nekaj stotink pod imensko mero, ravno dovolj da vse opleta...
Nerjavne palice so bolj točne. Vzami ležaj s sabo v štacuno in probaj.

Druga možnost pa je uporaba ležajev z zarezo, po tri na palico oz. po šest na eno stran...
Npr: http://www.ebay.com/sch/i.html?_odkw=de ... g&_sacat=0

Res je, da premer malo niha za kakšno stotinko. Ampak s stiskanjem ležajev dobim kar zadovoljive rezultate.
Tole z ležaji sem imel najprej v mislih, vendar sem se premislil ker mi zadeva ni všeč. Tak sistem je občutljiv na prah in ga je treba stalno nastavljat. Najbolj me je motilo to, da bi moral delati ekscentre za nastavljanje zračnosti.

LP2R

[2R]

Mika me da čim prej preizkusim kako ta pogon poganja motor. Na zadnji stranici sem naredil nosilec z ležiščem za kroglični ležaj in ga privil na zadnjo steno. Navojno palico sem odžagal pa primerno dolžino in jo na eni strani postružil na premer 8 mm, da gre lepo v ležaj, vanjo pa vrezal navoj M5 za vijak, ki drži navojno palico na svojem mestu.
Na strani motorja pa nisem želel krajšati osi na motorju, zato sem v navojno palico kar zvrtal luknjo in jo nataknil na os motorja.

LP2R

[2R]

Tole okoli vpetja motorja bo treba še malo pretuhtat. Za enkrat sem motor le odmaknil za 10 mm, da lažje najdem najbolj pametno rešitev.

LP2R

[2R]

Začel sem sestavljati zudi Y os. Dva pokončna vodila fi 12 mm in na vrhu nosilec za koračni motor. Nosilca ležita v 2 cm globokih luknjah na spodnjem nosilcu in iz spodnje strani privijačena. Za poglobitev sem se odločil zaradi večje togosti. Moram pa priznati, da je zelo težko zvrtati luknji točno v pravem razmaku.

LP2R

[2R]

Nosilca za koračne motorje sta na vodila privita z dvema vijakoma M6. Ta sistem pritrditve omogoča nastavljanje razmaka vodil za kakšno stotinko kar je čisto dovolj, da se doseže tekoče gibanje mostička Y.

LP2R

[2R]

Rešil sem mehko sklopko med motorjem in navojno palico. Na os koračnega motorja sem nataknil pušo z zunanjim premerom 14 mm ter jo fiksiral s stebelnim vijakom M4 na os motorja. Navojna palica ima 3 mm zračnosti do te puše. Preko puše in navojne palice sem nataknil plastično mehko cev z debelino stene 2 mm. Za poskus sem jo na obeh straneh fiksiral kar z vezico. Kasneje bo treba narediti nekakšne objemke, da bo stvar brezhibna.
Za poskus sem naredil kar aluminijasto matico in jo fiksiral v spodnji most ter preizkusil delovanje. Aluminijasto matico bom kasneje zamenjal z dvema plastičnima, da lahko nastavljam zračnost, plastika pa ne bo prenašala tresljajev na ostalo konstrukcijo.
Kljub aluminijasti matici ni zračnosti in motor veselo poganja X os.

LP2R

[2R]

Privil sem zgornji koračni motor ter opasal navojno palico. Na enak način sem naredil mehko sklopko, saj se je v praksi dobro obnesla. Na spodnji strani navojne palice nisem nikjer fiksiral, pač pa prosto visi. Bomo videli kako se bo obneslo.

LP2R

[2R]

Še nekaj detajlov trenutno izgotovljene platforme. Moram narediti še most za Y os, da se zadeva lahko preizkusi v praksi.

LP2R

[rc-ryder]

Koračni motorji imajo rotor pod mehko vzmetjo, ki omogoča lego v enem položaju in hkrati temperaturne dilatacije brez škode za ležaje.

Torej - previdno z vgradnjo oz vgrajeno naj bo tako, da bo sila delovala vedno v isto smer.

V nasprtnem primeru moraš motor vpeti na elastične čepke, stran vretena, ki pa je sedaj prosta pa v ležja z ohišjem, trdno vpeto na nosilec.

Sicer se ti lahko zgodi, da bo pri debeleših kosih upor žice premagal nosilnost vzmeti v motorju, tu pa so pomiki v rangu kakega mm.

LP

[2R]

Sem preveril motorje, vendar osi ne premaknem niti za desetinko.
Sicer pa je os na X strani oležajena, tako da fiksno stoji na enem mestu. Motor mora praktično premagovati le vrtilno količino. Razlika je Y os, kjer vse skupaj visi na motorju, vendar pa tukaj sila deluje le navzdol.
Ne vem na kaj bi vplivala velikost kosa za rezanje. Žica se praktično ne dotika stirena, ampak sproti topi material. Če temu ne bi bilo tako, potem bi žica med rezanjem na sredini zaostajala in ni možno odrezat utorov za levice. Če je vse pravilno nastavljeno motor premaguje enako silo med rezanjem in v prostem teku.
Največji problem pri vsej stvari predstavlja navojna palica, ki je sicer "ravna", vendar vseeno niha med vrtenjem. To nihanje pa vpliva na navor motorja, zato je obvezno treba narediti mehko sklopko, ki ta nihanja ne prenese na motor. Na začetku sem tudi jaz računal vpeti motor na mehko, vendar ta sistem nikakor ne deluje. Motor mora biti vpet fiksno.

Hitim delat most za Y os in zvečer računam, da sprobam celotno delovanje obeh osi.

LP2R

[sihu]

Nestrpno čakam na nadaljevanje. Sicer pa čestitke za zamisel in izvedbo.

[Zvone]

Kako boš imel upeto žico?

[2R]

Za enkrat je ideja, na obeh straneh uporabit dve vzmeti, ki napenjata žico preko dveh škripcev.
S tem pridobim na raztezku in se ne pozna preveč na podajanju žice. Sem pa zasledil, da je potreba sila 40N. Tiste 4 kile bosta pa že vzmeti držali.

LP2R

[2R]

Most za Y os je gotova in zmontirana na konstrukcijo. Vodila so nastavljena na najmanjšo zračnost. Za Y koračni motor sem moral še scinit začasni podaljšek za priklop na vezje. Tudi za to os sem začasno naredil aluminijasto matico, le toliko da vidim kako zadeva deluje.

LP2R

[2R]

Tudi koračni motor za Y os sem podložil 10 mm, da imam rezervo dolžine navojne palice, če se mi med gradnjo slučajno utrne kakšna nova ideja. Na sliki se lepo vidi mehka sklopka iz plastične cevi. Ker sem jo zelo na trdo nataknil niti nisem uporabil vezic za utrditev. Itak bo treba kasneje narediti prave objemke.

LP2R

[2R]

Prišel je trenutek resnice, da vidim kako zadeva deluje v praksi.
Motorja lepo tekoče vrtita navojne palice, le Y os mi pri veliki hitrosti pride v resonanco. Problem je aluminijasta matica, ki ima kar občutno zračnost. To zdaj ni problem, ker je le začasna. Naredil sem en prototip profila z vsemi možnimi utori v programu in pognal koordinate. Rezultat - odlično.
Ker pa je to le prototip in ne končni izdelek se mi že porajajo nove ideje in rešitve. En ležaj na vsaki strani X osi je sicer dovolj, toda ne verjamem, da bi zadeva tako delala dolgoročno. Odločil sem se uporabiti po dva ležaja na eni osi, da bo zadeva bolj kvalitetna. Konec koncev pri takem stroju ne smem škrtarit. Togost Y osi je sicer zadovoljiva. Rešitev, da sta vodili Y osi postavljeni vsporedno z žico je odlična rešitev, saj se s tem reši podajanje osi pri napeti žici. Vendar pa na vrhu zadeva le malo niha in sem se odločil, da namesto dveh vodil uporabim 3 vodila postavljena v trikotniku. S tem elegantno povečam togost in obenem po tej palici speljem kabel za napajanje Y koračnega motorja. Seveda se s temi spremembami spremeni cel koncept in bo treba vse dele na novo skonstruirati. Ker bo most na X osi širši bom sicer zmanjšal hod X osi za 3 cm, ampak itak ne bom rabil več kot 60 cm hoda žice. Nekaj idej je padlo tudi okoli sklopke, ki se lahko pomakne iz nosilca motorja in se skrije v X most.
Jutri zadeve dokončno narišem, da vidim kako bom najlažje in najbolje rešil vse težave.

LP2R

[2R]

Rišem in vključujem nove ideje v projekt.
Nekako se vsi detajli lepo poklapajo in zato sem na risbi dorekel vse detajle. Upošteval sem tudi kable in predvidel njihovo mesto, omislil sem si tudi mizo/ohišje. Na začetku sem imel idejo da bo zadeva narejena modularno, da jo lahko pritrdim na vsako mizo, toda kar nekaj težav se pojavi s tem. Najbolje je, da je celotna konstrukcija narejena kot celota. Predvidel sem priključne konektorje, home pozicijo žice, ki se bo nahajala v U profilu, da ne bo ožigala mize. Okoli mize sem predvidel milimetrske merke. Odločil sem se, da bodo aluminijasti kosi eluksirani na črno, merki pa na aluminij zgravirani z laserjem. Celotna miza bo sestavljena iz sivega iverala. Notranjost škatle bom napolnil s stiroporom, da ne bom dobil resonančne škatle, obenem pa pridobim prostor za kable in priključke.
Še skotiram vse dele in začnem delati nove kose.

LP2R