Gradimo CNC stroj
I dio
Uvod
CNC, akronim od Computer Numerical Control pojam je koji se veže uz računalno upravljanje strojevima za obradu drveta, metala, i drugih materijala od plastičnih masa, stakla itd. Za razliku od klasičnih glodalica, tokarilica i ostalih strojeva koji se koriste u obradi različitih materijala i kojima čovjek upravlja ručno, mijenjajući iz faze u fazu udaljenost alata od materijala koji se obrađuje, CNC strojem upravlja računalni program, kojeg je napisao čovjek, i kojim se automatizira obrada raznih materijala.
Postoje 2D i 3D obradni strojevi, sa 2, 3, 4 ili više pogonskih osi. Mi ćemo graditi 3D obradni stroj, sa 3 pogonske osi: X, Y i Z. Za one koji o CNC strojevima čitaju prvi puta, X-os je obično os sa najdužim hodom (duža strana stroja), Y-os je os na kraćoj strani stroja i obje su horizontalne, dok je Z-os obično u vertikalnom položaju u odnosu na radnu ploču stroja, i služi kao nosač glavnog motora za prihvat obradnog alata. Z-os se miče gore-dolje, ulazeći u obrađivani materijal određenom brzinom, vrtnjom i vrstom alata, ovisno o vrsti materijala koji se obrađuje.
Primjena
U svim granama današnje industrije, CNC strojevi su nezamjenjivi, i imaju veliku važnost. Svojom preciznošću i sposobnošću da nebrojeno puta ponove iste nizove obradnih postupaka zamjenjuju mnogo ljudi u proizvodnom procesu, skraćuju vrijeme obrade i pridonose smanjenju cijene finalnog proizvoda. Naravno, upravljanje CNC strojem zahtjeva i specijalizirane stručnjake, koji pored poznavanja tehnologije obrade materijala moraju biti i stručnjaci za CNC programsku potporu i programiranje CNC strojeva.
CNC stroj koji ćemo zajedno graditi, predstavlja minijaturnu kopiju velikih industrijskih CNC strojeva, i nije za profesionalnu uporabu, iako će preciznost našeg CNC stroja biti na granici profesionalnih zahtjeva. Naš CNC stroj biti će apsolutno za hobby primjenu, kao što je:
– izrada PCB prototipa (pločice sa tiskanim vodovima za hobby elektroniku)
– izrezivanje stranica za različite kutije, za različite prototipe elektroničkih uređaja
– bušenje rupa za razne elemente na prednjim pločama raznih prototipa elektroničkih uređaja
– graviranje natpisa na prednjim pločama raznih prototipa elektroničkih uređaja
– izrada dijelova za razne modele aviona, brodova i ostale modelarske zahtjeve
– ostala obrada raznih materijala za hobby namjenu.
Potrebna znanja za sastavljanje i korištenje CNC stroja
Moj prvi hobby CNC stroj kupio sam 2006. godine neispravan, na ebay-u. Znao sam da će mi biti potrebno dosta muke, truda i znanja da bih ga popravio i pokrenuo. Znanje koje sam tada imao obuhvaćalo je slijedeća područja:
– strojarstvo: razumijevanje rada strojnih dijelova i sila koje se javljaju u radu
– elektronika: razumijevanje srednje složenih elektroničkih sklopova te dijagnostika i popravak istih
– računalna tehnologija: instalacija operativnog sustava, instalacija CNC programske potpore, poznavanje barem osnova G-koda.
– razumijevanje tehnologije obrade raznih materijala
Ono što tada nisam znao, učio sam u hodu. Najviše sam morao raditi na upoznavanju tehnologije obrade raznih materijala i uporabe samog CNC stroja, vrste i namjene alata, angažirane snage motora, broja okretaja, brzine obrade materijala po osima itd. Puno je vremena utrošeno na čitanje stručne literature te primjene ili modifikacije novo naučene teorije u praksi. Sve se može, kad je čovjek motiviran, a tko sada ne odustane, taj je sigurno motiviran da izgradi ovakav (ili sličan) CNC stroj.
Kupiti novi CNC stroj ili graditi iz pojedinačnih dijelova?
Postoje najmanje tri motivacijske poluge, odlučujuće u donošenju odluke da li kupiti novi CNC stroj ili graditi svoj, iz pojedinačnih dijelova:
– financijski moment
– zadovoljstvo nakon završene gradnje stroja
– konfiguracija novog CNC stroja, koja je obično fiksna, i koja možda ne zadovoljava
Ako financijski moment nije bitan, a zadovoljstvo kupovinom nove “igračke” može nadomjestiti veliko zadovoljstvo samogradnje, onda ovdje možete prekinuti čitanje ovog članka. Vi ste kandidat za kupnju nove, gotove CNC igračke.
U mojem slučaju, sva tri momenta bila su važna i odlučujuća. Kad sam zbrojio dva i dva, bilo je jasno da ću financijski proći dosta jeftinije u konfiguraciji stroja koja daleko nadmašuje ponuđenu, a o zadovoljstvu što ću stroj graditi sam, da ne pričam.
CNC stroj u željenoj konfiguraciji:
– radna (obradna) površina 380 x 280 mm, pričvrsna površina 510 x 390 mm
– raspon pomicanja Z-osi od najmanje 55 mm
– mogućnost jedostavnog dodavanja 4. rotacione pogonske osi
– pogonske navojne osovine sa kugličnim ležajevima (tzv. “ball-screw”, SFU1204) i s auto-backlash korekcijom, umjesto trapezoidalnih navojnih pogonskih osovina smještenih u kliznim ležajevima od mesinga
– kromirane klizne vodilice sa linearnim kugličnim ležajevima (tvrdoća 61HRC) umjesto istih u kliznim ležajevima od mesinga
– Nema 23 pogonski motori od 425 oz. po inchu (model Longs 23HS9430B), umjesto slabijih 160 ili 270 oz. po inchu, kakvi su bili u fiksnoj konfiguraciji CNC stroja
– 128-mikrostep kontroleri za pogonske motore umjesto 16-mikrostep kontrolera
– razdvojeni kontroleri za koračne motore umjesto jednog kontrolera za 3 osi, na istoj pločici
– željena preciznost ponavljanja radnji i vraćanja na početnu poziciju (Repeat positioning Accuracy) od najmanje 0.05mm
Nabava dijelova
Dijelovi kupljeni na ebay-u:
– mehanički dijelovi CNC stroja sa glavnim motorom (48V 300W) za pogon alata, držačima koračnih motora i plastičnim lancima za pogonske kablove
– 3 komada Nema 23, dual-shaft (dvije osovine) koračnih motora 425 oz. po inchu sa 3 komada 128-mikrostep kontrolera i napajanjem za 3 motora 36V/10A.
– 3 komada rigidnih aluminijskih spojnica koračnih motora sa navojnom pogonskom osovinom, provrt 8 mm na obje strane
– Tool senzor, naprava za određivanje nulte točke alata
– Emergency Stop dugme sa mikrosklopkama za X i Z osi
– alati, tj. glodala
– stezne čeljusti ER11 za glavni pogonski motor, set od 13 dimenzija
Preduvjeti za kupnju na ebay-u:
– otvoren ebay korisnički račun
– otvoren PayPal korisnički račun sa verificiranom adresom dostave
– dobra informiranost o pravilima kupnje/prodaje na ebay-u
– dobra informiranost o korištenju PayPal korisničkog računa
Dijelovi kupljeni kod nas (ili pribavljeni od poznatih):
– Mini-tower kučište za pogonsku elektroniku, od starog PC-a
– konektori za priključak koračnih motora, mikrosklopki i glavnog pogonskog motora
– minijaturne mikrosklopke za Z-os
– pogonski (spojni) kablovi
– prekidači, kučišta osigurača i osigurači
– PC + 17″ TFT LCD monitor, (ukupna cijena 400 kn), konfiguracija Pentium D@2.8 GHz, 4 MB RAM, 80GB HDD, integrirana Intel grafika, paralelni ECP+EPP port.
U namjeri da ne reklamiram tvrtke ili pojedince kod kojih sam kupio dijelove za ovaj CNC stroj, izvore neću navoditi, ali ću svakom zainteresiranom poslati mailom linkove na ebay stranice i podatke o tome gdje nabaviti sve dijelove. Kontakt: emu.9a2gb(at)gmail.com
Ivan, 9A2GB
Views: (1775)