CNC sekač za stirodur (još jedan)

[mikula]

Ne tako davno priveo sam kraju ovaj dugi projekat, pa da podelim iskustvo sa članovima foruma.
Za početak jedna fotka iz završne faze izrade, tek da se vidi koncepcija mašine.

Sve linearne vođice su 750mm, horizontalne su ø16mm, vertikalne ø12mm.
Levi ram je fiksiran uz noge stola. Desni je slobodan i može se postaviti na bilo kom odstojanju od levog, do maksimalnih 1250mm koliko dozvoljava širina stola, tako da se mogu seći table stirodura po dužini.
Računar i monitor su naknadno dobili prikladnije mesto u radionici.

[mikula]

Gledao sam da prođem što jeftinije, a da na kraju ipak dobijem solidnu mašinu.
Veći deo gvožđa i sav aluminijum su stigli sa otpada. Računar i monitor su za ovu priliku doživeli reinkarnaciju.
Srećna okolnost je da u suterenu imam elektroničarsku radionicu. Napajanja za motore i žicu za sečenje su uglavnom od delova koji su se tu zatekli. Četiri identična step motora su kupljena preko kupinda.


U onoj aluminijumskoj kutiji ispod njih je elektronika koja vozi stepere.
Kupljena je preko ebaya. Lako ćete je pronaći ako potražite 4Axis stepper driver sa integralcima TB6560.
Ja sam konkretno pazario ploču v4.3.

[banbo]

Ovo sodlicno izgleda, i ja planiram da napravim slicnu masinu ali tek kad zavrsim prostor Evo primera kako za relativno male pare moze da se dobije lepa masina 

[Vaci]

Koji je softver zaduzen za rezanje?

[mikula]

Za rezanje je zaduzen Mach3, a za pripremu Profili2Pro, devFusFoam i devFoamPro.
Tu sam valjda utukao sve sto sam ustedeo prilikom izrade masine.
Autor potonja tri programa je prilicno predusretljiv i spreman da spusti cenu ako pazarite u paketu.
Verujem da sam dobro odabrao iz ponude.

[Vaci]

Posto koristim Mach3 za glodalicu, reci mi kako se povezuje sekac pene na mach3, gde ima neko uputstvo za setap? Jel ovi tvoji programi prave neki kod koji cita Mach3?

[mikula]

Sve ide relativno jednostavno, stepper driver elektroniku kačimo na printerski port računara.
Programi su namenski tako da olakšavaju izradu crteža za četvoroosnu mašinu, a zatim generišu g-kod koji Mach3 interpretira.
Odavde (http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1167734) sam preuzeo screen za Mach3 koji vozi četveroosnu mašinu.
Sledeći (ne baš sjajna) uputstva proizvođača elektronike za pogon stepera konfiguriše se Mach3 tako da vozi 4 motora, recimo X,Y A i B koristeći printerski port (port address 0x378), kako sledi:

X osa: pin2 za step i pin3 za smer,
Y osa: pin4 za step i pin5 za smer,
A osa: pin6 za step i pin7 za smer,
B osa: pin8 za step i pin9 za smer.

Ovo naravno važi za TB6560 4v3 stepper driver.

[mikula]

Ventilator u aluminijumskoj kutiji gore se pokazao suvišnim. Postavio sam ga zaplašen pričama o grejanju elektronike sa nekih foruma.
Napajanja za motore i žicu za sečenje sam napravio odvojeno.

Transformatore su donirali stari punjač za akumulatore od 24V (za pogon motora) i niški radio receiver HSR140 (za grejanje žice).


Ukupna potrošnja svih step motora u radu ne prelazi 5A. Prosečnu potrošnju procenjujem ispod 3A. Stabilizator koji ih napaja drži konstantnih 20V na izlazu.
Napajanje žice radi u "strujnom režimu" tj. podešenu struju održava konstantnom. Željena vrednost podešava se manuelno.
Kantal žica ø0.3mm koju koristim najlepše radi sa 1.2A - 1.3A.

[mikula]

Zbog nedostatka prostora odustao sam od rama za zatezanje žice. Zatezanje žice vrše španeri sa oprugom u obliku arhimedove spirale (donatori opruga su rashodovane motorne kosilice za travu - to su one opruge što namotavaju kanap za startovanje).


Spirala je unutar onog velikog (ø85) aluminijumskog diska - kalema za namotavanje.
Pošto sila zatezanja žice u tom slučaju počiva na pokretnim tornjevima, mislio sam da je bolje da izbegnem standardno rešenje sa dve horizontalne šine na stolu i podigao sam jednu šinu visoko iznad druge.

Galanterija mora da se kupi (kolica sa linearnim ležajevima, vođice, oslonci za iste, ležajevi ...)



Prava navojna vretena su mi se činila kao preteran izdatak, pa sam pažljivo odabrao u gvožđarskoj radnji četiri ravne navojne šipke sa običnim milimetarskim navojem. Izabrao sam M16 zato što ima korak tačno 2mm pa se posle lako računa: 1 korak motora = 0.01mm posmaka.
Plastične navrtke za njih mi je pravio prijatelj na strugu, kao i ove metalne čaure za ležajeve i montažu step motora.

[mikula]

Čaure - distanceri za montažu motora ujedno obezbeđuju saosnost motora i navojnog vretena.

Jeftin i elastičan način spajanja motora i navojnog vretena pomoću armiranog gumenog creva

i još malo doterivanja da sve bude savršeno na meru i u vinklu

i konačno namontiran motor

[tibeteagle]

Mikula, sve si dobro uradio.  Možda i previše za hobi potrebe što je ujedno i najveća mana. Mislim pre svega na neporebno složenu i jaku mehaniku. Da si malo bolje proguglao u temi, video bi da ima barem 5, ako ne i 10 puta jednostavnije i jeftinije rešenje, a koje u isto vreme zauzima i manje mesto. Sa ovoliko dobrih mehaničkih delova se može napraviti solidno i jako hobi CNC glodalo (router).
Svejedno. Počni da radiš sa njim, jer ne vredi ti ništa ako ga ne iskoristiš dobro.
 

[mikula]

Slažem se u potpunosti da je moglo i jednostavnije.
Da se delimično opravdam, kako je izrada potrajala prilično dugo,
bilo je dovoljno vremena da me savetodavci koje sam smatrao za kompetentne (obzirom da se bave izradom CNC routera sa plazmom) zaplaše kako mi je cela koncepcija "kilava" i da će se cela njihati pri određenim brzinama stepera.
Konačno, zadovoljan sam rezultatom.
Zanimljivo je i pitanje izbora step motora za CNC router koji može da seče balzu i šper za naše potrebe.
Spomenuo sam da se elektronika ne greje, međutim motori već nakon cca 30 minuta rada postaju prilično vrući ( možda 50°C).
Kakva su vaša iskustva po tom pitanju?
Da nastavim...
Za vođenje žice iskoristio sam dvostrano pobakreni virtoplast za elektronske pločice (PCB).
Sa jedne strane zalemljen je mesingani disk od oko 3mm i izbušena rupica ø0.5mm.
Sa suprotne strana je zalemljen kontakt iz releja, zamišljen kao klizni kontakt za napajanje žice za sečenje.
Za svaki slučaj dodao sam i krokodil (još jedan overkill).



Na gornjim fotkama se vidi i kako je navrtka za vertikalno pomeranje stegnuta u sendvič pomoću 4 brezona sa navojem M4.
Pogon po horizontalnoj osi sam takođe želeo da izvedem "simetrično", tj. da se navrtka nalazi tačno između gornjih i donjih ležajeva.

[tibeteagle]

Vrlo rado ću odgovoriti, a šteta što pre nisi pitao. 

Pre svega, oni koji prave CNC vođice (rutere) za razne potrebe, ne znači da to rade sa utemeljenim teoretskim znanjem. Koračni motori ne njišu ništa sa ovim prenosom, pogotovo sa malim promenama brzina (ubrzanjem). Pored toga, Mash ima parametre ubrzanja, koje ne daju da se išta ljuja u konstrukciji pri pokretanju i zaustavljanju...
Koračni motori proizvode ne željenu rezonanciju, koja se na razne jednostavne načine može ukrotiti, absorbovati.

Zanimljivo je i pitanje izbora step motora za CNC router koji može da seče balzu i šper za naše potrebe.

Za balzu i šper treba veoma mala sila rezanja pa su ovi motori sasvim dovoljni, pa i za deblje i tvrđe materiajale. Sila rezanja ne zavisi samo od motora već i od prenosa. Vreteno sa gustim navojem daje veliku silu rezanja sa malim krajnjim brzinama posmaka, i soprotno.
Izmeri otpor u jednom od kalema motora. Ako je vrednost ispod 5 oma, onda je motor sposoban za veće obrtaje, što je potrebno kod rutera glodalice, ako se koristi vreteno sa malim korakom. U suprotnom, treba će ti vreteno sa većim korakom od barem 3mm.

Spomenuo sam da se elektronika ne greje, međutim motori već nakon cca 30 minuta rada postaju prilično vrući ( možda 50°C).
Kakva su vaša iskustva po tom pitanju?

Normalno je da se greju, pogotovo ako se kalemovi napajaju sa većom strujom. Dok možeš da držiš prste na motoru, to još nije velika temperatura. Metalni lim na koji su motori pričvršćeni, ujedno služe kao hladnjaci za njih. To je ok.
Imaš odličnu upravljačku elektroniku za motore, na kojem možeš da regulišeš struju prema svakom motoru posevno. Pošto nemaš potrebe za velikom silom, probaj da smanjuješ struju. Sa smanjenjem struje, motori će se manje grejati, kao i napajanje, ali treba paziti jer smanjuje se i mogućnost krajnjeg broja obrtaja motora. Pa ti izaberi onu minimalnu struju, na kojem još motori rade sasvim stabilno. Predlažem 1.5A po kalemu, ali to zavisi još i od kvaliteta motora, odnosno jačine permanentnog magneta u njemu.

Da nastavim...
Za vođenje žice iskoristio sam dvostrano pobakreni virtoplast za elektronske pločice (PCB).
Sa jedne strane zalemljen je mesingani disk od oko 3mm i izbušena rupica ø0.5mm.
Sa suprotne strana je zalemljen kontakt iz releja, zamišljen kao klizni kontakt za napajanje žice za sečenje.
Za svaki slučaj dodao sam i krokodil (još jedan overkill).

Kontaktiranje žice si prekomplikovao. Sasvim je dovoljna samo krokodil klemna, ali sa debljom žicom, kao i za ceo dovod, da nemaš pad napona zbog njh. Kontaktiranje žice je dobro ako je galvanski odvojeno od tela mašine, pa tako i od kućišta motora. Po snimcima ne vidim da je taj uslov zadovoljen.

Vođice i vreteno je dobro izvedeno, ali mislim da ne zatežeš žicu pravilno. Treba poći od toga da zatezanje treba da bude sa konstantnom silom o svakom slučaju. Postoji slučaj, kada se tornjevi različiro kreću, a kada udaljenost između njih raste. Ako ne daješ žici mogućnost da se izduži zbog toga, pući će. Kako vidim ti imaš jednu račnu na točkiću, koja zabravljuje zatezanje, što nije dobro.
Rešenje, ću dati ako je tako kako sam gore napisao. U suprotnom opiši kako radi. 

Koju debljinu žice koristiš i sa kojim unutrašnjim otporom [ohm/m]?

[Vaci]

Jao brate al je moja masina prosta... mene moja kostala 120e, a tebe?

[mikula]

Koliko mogu sad na brzinu da se sračunam... oko 350-400EUR je otišlo u kešu na elektroniku, motore, vođice, kolica, ležajeve, navojna vretena, gvožđe i aluminijum, ivericu...
Osim toga dosta toga je sklepano iz radioničke furde, pa se ne može baš izraziti u novcu - PC, napajanja, ostala sitna galanterija...

Što se tiče ljuljanja, imao sam priliku da vidim kako to izgleda kod navedenih iskusnijih kolega mašinaca. Radi se o plazma sekaču. Ne događa se pri startu/zaustavljanju, već samo povremeno u toku rada. Ne mogu sa sigurnošću da tvrdim da znam uzrok, ali bih uz rezonansu uzrokovanu sumom koračnih pokreta motora okrivio i neravnomerno trenje kotrljanja (štednja na kvalitetnim šinama) i pre svega konstrukcijske nesavršenosti. Naime, težište pokretnog dela njihove mašine je dosta udaljeno od ravni u kojoj su klizači, tako da sačinjavaju jedno "klatno" koje samo čeka odgovarajuću pobudu... No da se vratim na sečenje stirodura...

Koristim kantal žicu ø0.3mm, podužne otpornosti 19.3Ω/m. Elektronika za napajanje rezne žice obezbeđuje konstantnu struju, tako da promene u dužini žice usled nejednakog kretanja tornjeva ne utiču na zagrevanje. Španeri uspešno održavaju konstantnu zategnutost žice, bez obzira na promene njene dužine tokom rada. Nažalost, uspeo sam da zagubim fotke nastale tokom sklapanja španera. Imam samo fotke sklopljenih.



 Unutar svakog od dva španera je opruga, koja se može zatezati punih osam krugova. Kada su opruge navijene tačno do pola, obezbeđuju silu zatezanja od oko 2kg.  Uslikana račna samo zadržava oprugu da se ne odvije. Žica dalje slobodno klizi kroz one mesingane špijunke. Prvobitno rešenje kontakata sa žicom nije sadržalo krokodile. Radi sve i bez njih, ali sam ih dodao za svaki slučaj. Da se ne desi gubitak kontakta usred posla. Žica i sve što je u kontaktu sa njom je potpuno izolovano od ostatka mašine.