DIY - budujemy własną mini wycinarkę CNC cz.1

Prawie przy każdym projekcie muszę przygotowywać jakiś układ elektroniczny. Zazwyczaj kupuję płytkę uniwersalną i łączę elementy kabelkami. Nie jest to może zbyt profesjonalnie zrobione, ale działa. Jednak, jeśli chcemy używać układ przez dłuższy czas lub wykonać kilka takich układów na raz, to warto byłoby wyprodukować sobie płytkę PCB. Można taką płytkę przygotować wytrawiając sobie ścieżki albo użyć do tego celu wycinarkę CNC. Bardziej spodobał mi się pomysł wycinarki CNC. Dlatego postanowiłem rozglądnąć się za takimi urządzeniami i projektami.

Tutaj znowu dużą rolę odegrał kolega Michał, który znalazł bardzo ciekawy projekt wycinarki Cyclone PCB Factory. I znowu zaproponował pomoc przy budowie :)

Zakupy i kompletowanie

Zaczęliśmy od przeglądnięcia projektu oraz znalezienia listy potrzebnych części do budowy. W pierwszym rzucie ruszyła drukarka 3D, za pomocą której wydrukowaliśmy potrzebne elementy mocowań.

Samą powierzchnię roboczą stołu w porównaniu do oryginalnego projektu zwiększyliśmy dwukrotnie (podwójna wysokość). Głównie dlatego, aby można było również wycinać różne większe elementy w drewnie czy sklejkach. Podstawa została wycięta z płyty meblowej 18mm zaś sam stół ze sklejki drewnianej 10mm, zakupione i wycięte na wymiar w Castoramie.

Następnie zamówiłem części mechaniczne i mocowania, tj. prowadnice, śruby, wyłączniki krańcowe itp. Część elementów już posiadaliśmy, m.in. silniki krokowe i prowadnice 12mm.

Układ sterujący

Wg informacji ze strony projektu do sterowania urządzeniem można wykorzystać Sanguinololu jak również sheld RAMPS 1.4 dla Arduino Mega. A wszystko sterowane za pomocą firmware Marlin -a.

Co do wyboru układu sterującego mieliśmy dylemat. Do dyspozycji posiadaliśmy układ Sanguinololu z drukarki Michała, ale musieliśmy wybrać jeden z układów. Cenowo wychodzi, że RAMPS jest o połowę tańszy a ja już posiadam Arduino Mega, więc wybór jednak padł na ten układ.

Wrzeciono

Wybór wrzeciona był też dylematem. Można było użyć ręcznej frezarki, ale ze względu na dość słabą moc wybór padł na silnik z wrzecionem 200W z dość wysokimi obrotami 12000obr/min (również zastanawialiśmy się nad modelem 400W, ale uznałem, że taka mała wycinarka nie potrzebuje aż takiej mocy). Wrzeciono jest dedykowane do wycinarek CNC i można również nim frezować w aluminium, czego nie dałoby się zrobić w ręcznej frezarce, przynajmniej w modelach do 300zł.

Specyfikacja wrzeciona:

• napięcie zasilania 12 - 48 VDC
• moc 200W
• moment obrotowy 0.3 Nm
• prędkości obrotowe 3000 - 12000 rpm
• 12VDC - 3000rpm, 24VDC - 6000rpm, 36VDC - 9000rpm, 48VDC - 12000rpm
• średnica wrzeciona 52 mm
• długość całkowita 140 mm
• mocowanie ER11-A
• max średnica narzędzia 7 mm
• dokładność do 0.03 mm
• chłodzone powietrzem

Zasilacz

Do zasilenia wrzeciona potrzebny jest wydajny zasilacz. Ja wybrałem zasilacz przemysłowy 48V 400W, aby był zapas mocy.

Parametry zasilacza S-400-48:

• Napięcie wyjściowe DC 48V
• Moc 400W
• Napięcie zasilania AC 110-230V
• Spełnia normy IEC950, UL1950, UL1012, TUV, EN60950
• Temperatura pracy -20C + 80C
• IP20 do użytku wewnętrznego
• Zasilacz impulsowy opcje regulacji napięcia +-10%.
• Wyłączenie przeciążeniowe
• Waga 1050g
• Wymiary 215 mm x 115 mm x 49 mm

Składamy elementy mechaniczne

Składanie rozpocząłem oczywiście od podstawy stołu. Wpierw przykleiłem gumowe nóżki, aby całość się nie ślizgała i była stabilna.

Następnie wydrukowany układ montażu elementów łączeniowych przykleiłem za pomocą taśmy, aby wywiercić otwory do przykręcenia plastikowych elementów.

[join][img=sch2][join][img=sch3]

Po wywierceniu otworów przystąpiłem do przykręcania elementów montażowych, które zostały wydrukowane na drukarce 3D.

[join][img=montaz3][join][img=montaz4]

Gdy są już przykręcone elementy montażowe pora na prowadnice do stołu. Do elementów montażowych stołu wsunąłem łożyska liniowe (12mm) w taki sposób jak zaprezentowane jest to na zdjęciach poniżej. Można oczywiście za pomocą kleju usztywnić łożyska. Ja użyłem kleju na gorąco.

Po wyschnięciu kleju wsunąłem do łożysk prowadnice (12mm) i nałożyłem na uchwyty na podstawę i od góry przykręciłem dociski.

Stół już jest na prowadnicach. Teraz pora na prowadnice po których będzie jeździć wrzeciono w osi X (8mm). W pierwszej kolejności wciskam prowadnice do elementu montażowego i oczywiście kleję.

Gdy klej już wyschnie wsuwam prowadnice do łożysk a następnie przykręcam prowadnice do ramion montażowych.

[join][img=osx5][join][img=osx4]

W kolejnym kroku wkładam łożyska do uchwytu na wrzeciono. O dalszych pracach napiszę w kolejnym wpisie. Poniżej zdjęcia po zakończeniu tego etapu budowy.

[join][img=etap3][join][img=etap4][join][img=etap5][join][img=etap6]

W następnym wpisie opiszę montaż wrzeciona na prowadnicach i podłączenie elementów elektronicznych oraz opiszę sposób kalibracji, komunikacji i wykorzystanych aplikacji. Poniżej krótki filmik z budowy.

I jak zwykle wielkie podziękowania za pomoc i zaangażowanie przy projekcie dla Michała, bez którego nie byłoby tego projektu jak i tego wpisu :)