CNC sekač penastih materijala

[Johann]

Predstaviću moj CNC sekač penastih materijala koji sam napravio ručno (uz pomoć štapa i kanapa).
Cela priča vezana za cnc počela je na idejnom nivou još davno, ali su se tek u poslednje dve godine
stekli neki uslovi da bih sve ovo realizovao.

Prvobitno sam razmišljao o cnc glodalici i gledajući kako je, sada već poznati modelar Ultralajt (SLO)
napravio svoju cnc mašinu, krenuo sam tim putem ali ne dodjoh na isti cilj.
Odlučio sam ipak da mi je trenutno u modelarstvu mnogo potrebniji foam cutter nego glodalica.
I vreme mi je već bilo da malo napredujem od ručnog sečenja sa običnim ramom sa žicom...
Neke stvari sam potpuno kopirao od Ultralajt-a( X klizači: skejt lageri+alu kutija),
a neke od drugih varijanti cnc koje se mogu videti u ogromnom broju home made različitih izvedbi.
Veliku pomoć mi je pružio i član ovog foruma Tibeteagle, kako savetima tako i izradom pojedinih delova,
te mu se ovom prilikom zahvaljujem

Sve je naravno prvo isprojektovano i nacrtano u AutoCAD-u.





...

[Johann]

Mašina ima 4 nezavisne ose tako da se može potpuno odvojeno upravljati sa levom i desnom polovinom,
što je u principu bitno za sečenje suženih krila ali i drugih oblika.
Glavno sečivo je naravno vruća žica (koristim najtanje žice od gitare, ali i tanje cekas žice).

Cela konstrukcija je napravljena od aluminijumskih profila(kutije 30x30mm i cevi fi20) i alu limova 2mm.
Svi radovi na sečenju, bušenju, turpijanju,itd. su vršeni u mojoj sobi (nesto malo i u podrumu) tako da je bilo sačuvaj Bože...












Ovo je sav alat koji sam koristio tokom izrade.
Najosnovnije  što ima svako: bonsek, testerica, turpija, bušilica,itd...



Sve alu cevi i profile sam sekao bonsekom pomoću ručno pravljenog držača pravca (neka vrsta gera).


Za sečenje limova sam koristio zlatarske testerice( mislim da je pisalo swiss made), milina je raditi
sa takvim testericama, kada se samo setim koliko me namuči onaj otpad od testerica što sam kupovao
po buvljacima i knjizarama...




Bušilica je Iskra VS106(made in Yugoslavia)


...

[Johann]

Mehanički deo

X kolica se kotrljaju na kugličnim ležajevima koji se koriste za skejt ili za rolere.
Koristio sam kvalitetne češke Bauer ležajeve Abec1 608zz.




Step motor koji pogoni X osu je montiran na lim preko gumenih podloški i preko navojne šipke
horizontalno se pokreću X kolica.


Po vertikali ili po Y osi prvobitno sam zamislio jedno rešenje koje  se pokazalo problematično jer
nisam sagledao celu sliku...
Zato sam se odlučio da iskoristim već postojeće rešenje koje su koristili francuski
modelari konstruktori, ali sam modifikovao i prilagodio za moju mašinu a to je Y klizač koji se
kotrlja vertikalno po Y cevima.

Cevi za Y osu

 
Y klizač izgleda vrlo čudno ali funkcioniše bez problema. Na njega je zakačena žica
za sečenje, koja je razapeta izmedju dve polovine mašine.






Kako se pravio Y klizač









...

[Johann]

Hvala TE.
Nije kraj prezentovanju ima još 

Mehanički deo - drugi deo

Step motor za Y osu je montiran u jedan "kavez" koji je učvršćen za donji L profil.












X i Y klizači:



Korisni hod mašine po X osi je 65cm, a po Y osi je 40cm.
Za sve četiri ose korišćena je klasična milimetarska navojna šipka M8 ali ne obična već prohromska.

Spajanje step motora sa navojnom šipkom sam izveo najprostije moguće, koristeći
armirano crevo i kvalitetne Tork šelne (turski proizvodjač).


Imao sam i opciju da koristim i druge spojnice kao sto su "helix beam" spojnica i precizna
plastična spojnica, medjutim ispostavilo se da neko odstupanje koje postoji
jedino crevo moze da proguta i istrpi, tako da se odlučih za crevo...
To odstupanje je vezano za tzv. "parallel misalignment" - bočno pomerene ose
navojne šipke i osovine motora koje se javilo na jednoj osi (ostale tri ose su bile OK).



Posebni delovi koje sam koristio su izradjeni od polietilen plastike.
Njih je fenomenalno izradio na strugu i glodalici Tibeteagle.
U pitanju su matice,kućišta za ležaj, fiksatori za krajeve cevi,
i spojnica koju nažalost ne ugradih.




Sledi elektro deo i softver...stay tuned...

[saxpg]

   Hvala ti na ovakvom predstavljanju onoga sto si uradio. Na netu se moze naci ovih stvari, ali ti ovo bas detaljno uslikao i prikazao. Svaka cast!

[mtesa]

Jako lijepo, precizno.
Steta sto mi nisi komsija....)

[mikula]

Bravo.
Pre nego predješ na elektro deo, prikaži molim i način zatezanja žice.
Pravim i ja mašinu sličnih gabarita. Planiram da dužina žice bude do 1200mm.
Ram za zatezanje je verujem najbolje rešenje, utoliko što se sila zatezanja žice zatvara kroz sam ram.
Zbog ograničenog prostora u radionici morao sam ili da smanjim korisne dimenzije mašine, ili da odustanem
od rama i rešim zatezanje na drugi način. Dobra ideja mogla bi da mi uštedi truda i vremena.
Upravo pokušavam nešto sa oprugom (koja sakuplja kanap za startovanje) od benzinske kosačice...
Sa opaskom o kvalitetu testerica se slažem 102%. Da li si negde kod nas našao kvalitetne testerice u prodaji?

[Vaci]

Bravo.
Pre nego predješ na elektro deo, prikaži molim i način zatezanja žice.
Pravim i ja mašinu sličnih gabarita. Planiram da dužina žice bude do 1200mm.
Ram za zatezanje je verujem najbolje rešenje, utoliko što se sila zatezanja žice zatvara kroz sam ram.
Zbog ograničenog prostora u radionici morao sam ili da smanjim korisne dimenzije mašine, ili da odustanem
od rama i rešim zatezanje na drugi način. Dobra ideja mogla bi da mi uštedi truda i vremena.
Upravo pokušavam nešto sa oprugom (koja sakuplja kanap za startovanje) od benzinske kosačice...
Sa opaskom o kvalitetu testerica se slažem 102%. Da li si negde kod nas našao kvalitetne testerice u prodaji?

Ja koristim bezkontaktno rezanje, i savetujem to i drugima. To eliminise potrebu za velikim natezanjem zice i mnogo olaksava zivot masini.

[GILE]

Svaka cast, iznenadjen sam sa koliko malo alta moze da nikne ovakva masina   
U ime foruma zahvaljujem se za ovako lep post

[Johann]

Bravo.
Pre nego predješ na elektro deo, prikaži molim i način zatezanja žice.
Pravim i ja mašinu sličnih gabarita. Planiram da dužina žice bude do 1200mm.
Ram za zatezanje je verujem najbolje rešenje, utoliko što se sila zatezanja žice zatvara kroz sam ram.
Zbog ograničenog prostora u radionici morao sam ili da smanjim korisne dimenzije mašine, ili da odustanem
od rama i rešim zatezanje na drugi način. Dobra ideja mogla bi da mi uštedi truda i vremena.
Upravo pokušavam nešto sa oprugom (koja sakuplja kanap za startovanje) od benzinske kosačice...

Mikula potpuno si u pravu za ram, treba napraviti mašinu koja nosi ceo ram, jer onda ram trpi naprezanje.
Pogledaj kako je Tibeteagle napravio mašinu i drži se toga jer tu nema greške.
Moja mašina nije tako uradjena i to je možda glavni konstruktivni propust, ali ja sam
toga bio svestan i pre početka gradnje a sve zarad jednostavnije izrade.
Mada uvek imam mogućnost da nadogradim mašinu i ugradim taj nosač rama,
ali to će biti verovatno zanimacija za sledeću sezonu.

Kod mene je žica razapeta izmedju Y klizača preko natezne opruge i ništa više, ali ne koristim toliki raspon kao kod tebe.
Nemam trenutno sliku ali izgleda otprilike ovako

Ne zatežem žicu previše jer se trudim da kombinacijom brzine kretanja i temperature žicu teram kroz materijal
skoro bez kontakta, baš kako Vaci reče.
U tvom slučaju raspon je prilično veliki , javlja se i ugib pa treba jače zatezati.   

Što se tiče prostora ista priča i kod mene, tragično je to da konstruišem mašinu na osnovu prostora u sobi ili
na terasi gde ću je najverovatnije trajno instalirati...
Ali to je "prilagodjavanje situaciji na terenu".

Sa opaskom o kvalitetu testerica se slažem 102%. Da li si negde kod nas našao kvalitetne testerice u prodaji?

Testerice su kupljene u BG u jednoj firmi koja uvozi juvelirske alate i mašine iz Italije.
Ne prodaju na komad već celo pakovanje od 144 komada (12 paketića sa 12 komada).
Pogledaj na sajtu italijanske firme.
 

[SDmodelar]

Koji software si planirao da koristiš za rezanje?

Pozdrav

[Johann]

Elektro deo

Glavni pogon svake ose čine 4 step motora NEMA23
(1.8deg;1Nm; univerzalni sa 8 izvoda).

 
Kontroler je projektovan i proizveden od strane madjarske firme
M&V Elektronika iz Miškolca.




Nažalost izgleda da je kriza i njih žestoko pogodila jer se više ne bave time...
Kontroler omogućava bipolarno upravljanje, kao i rad motora u mikrostep režimu.
Rezolucija mikrostepa se može podešavati na samom kontroleru (spajanjem izvoda na ploči pomoću dzampera)
i to maksimalno 3200 mikro koraka za jedan pun obrtaj.
Na kontroleru je ugradjen i relej za uključenje/isključenje alata, a takodje i port za 5 input signala.

Veza izmedju računara i kontrolera je preko paralelnog porta i LPT kabla.
Ovo je mana, jer paralelni port već nestaje sa scene i na novijim računarima(matičnim pločama)
se ne ugradjuje...
Ulazni napon za kontroler može da bude u opsegu od 12-35Vdc, tako da kao izvor dc napona
koristim PC napajanje izlaz sa 12V, nije baš najsrećnije rešenje ali za sada radi bez problema.
Naravno i napajanje i kontroler  bi trebalo upakovati u jednu kutiju (imam jedno prazno PC kućište može da posluži).

Vrlo bitna stvar na mašini nije još uradjena, a to je ugradnja krajnjih prekidača(limit switch),
koji prvenstveno služe da spreče havariju ako u toku rada nešto podje naopako pa mašina
pokuša da izadje van svog "radnog prostora".
Mašina funkcioniše i bez tih krajnjih prekidača ali to je nešto što mora biti ugradjeno,
jer je jednom u toku testiranja malo falilo da nastupi havarijski režim rada.
Za tu svrhu sam nabavio mikroprekidače sa ebay, i koliko sam bio zadovoljan cenom
toliko nisam zadovoljan kvalitetom, pa ću potražiti neke bolje odnosno skuplje.


Softver za upravljanje

Program za upravljanje je dobro poznati Mach3.



U početku sam ručno programirao-pisao G kod, ali to nema smisla raditi jer G kod može da se izvuče iz DXF fajla.
Ono što hoću da isečem prvo nacrtam u AutoCAD-u ili u Corel-u kao DXF fajl, pa prebacujem DXF u Gcode.
 



U medjuvremenu sam nabavio i programe Kcam i MasterCAM za upravljanje,
ali za sada stoje u fioci, jer Mach3 završava posao.

...

[tibeteagle]

Verovatno si sve pokazao, pa onda pohvale i od mene. Sve si uradio na zavidno visokom nivou. Čestiram ti! 
Verovao ili ne, čak i u nekim visokim tehničkim školama u svetu ovakav kompleksan rad mehatronike se smatra odličnim (ocena 10) diplomskim radom. Sam si konstruisao sa savremenim CAD alatima, napravio si od solidnih materijala i skromnim alatima, dokumentovao i predstavio ceo projekat kako treba. Ništa ne umanjuje vrednost tvog rada što si imao osnovu u vidu ultralajtovog sistema. To je sasvim uobičajeno u tehnici da učimo jedni od drugih. Važno je da si shvatio princip rada i da si imao viziju kako to da iskoristiš za tvoju konstrukciju. S obzirom na tvoje skromne mogućnosti uslova obrade metala, ipak si uzeo alate u ruke i dobro zagrejao stolici. Za ovo ti ide posebna pohvala, kao dobar primer da se sa malo alata ali mnogo volje i strpljenja može  mnogo postoći. Nisi žalio ni novac, da ostvariš ovaj tvoj projekat, što je isto za pohvalu. 

Mehanika ima nakoliko mana, ali pošto se radi o malim radnim silama, one se kod ove namene mogu zanemariti. Ako budeš pravio drugu, na vreme posaveruj nekoga, kako da napraviš jednostavnije i kruće.
Torziona i kruta spojnica koje imaš odgovaraju za ovaj spoj, kada se vreteno oslanja na osovinu motora. Ali je dobra i ona koju sada imaš. Krajeve vretena odseci jer se možeš ozlediti.

Upravljačka elektronika je odličan profesionalni proizvod i dobar izbor, kao i motori. LPT port jeste izlazi iz PC upotrebe, ali i dalje ostaje kao prihvatljiv industrijski standard za ovako poluprofesionalne potrebe. Postoje USB - LPT aktivni adapteri, tako da se ovakve elektronike mogu upravljati sa računara koje nemaju LPT port već samo USB. 12V napajanja je dovoljno, jer nemaš potrebe za obrtajima. Motorima je dovoljno dati 1.75A snage,  tako da možeš sa jumper-ima podesiti na ploči na tu vrednost da se sistem ne greje previše. Onda je dovoljno napajanje koje daje 12V 7A. Naravno sve upakuj u kutiju.

Moja pomoć je bila neznatna i bilo bi mi draže da si malo ranije podelio neke tvoje dileme u vezi konstrukcije. Neke manje ali važne greške bi ranije odklonio.

 

[Johann]

Hvala na čestitkama Laslo.
Da, svestan sam da mehanika nije idealno konstruisana, šta reći osim neiskustvo jer je meni
ovo prvi projekat ovakve vrste. Biće bolje sledeći put

Evo još nekoliko informacija i slika:

Prvobitno je zamišljeno da mi mašina služi isključivo za modelarsku upotrebu, ali sve odlazi nekim drugim pravcem
jer sam počeo da sečem 3D slova za razne natpise i druge nemodelarske stvari.
Materijali koje sečem su stiropor i stirodur.

Probno sečenje profila sa žlebovima za ramenjače i bez napadne ivice.



Sečenje slova za natpise:




Planiram da napravim i posebni radni sto samo za mašinu, sve to opet zahteva prostor gde bi sve to stajalo
i naravno da bude dobro ventilisano zbog po zdravlje stetnih isparenja...


Ukupni troškovi izrade mašine

Kontroler i motori(sve novo) su naručeni iz Madjarske pre dve godine (jul 2011) kada sam imao pristojnu platu, pa se moglo...
-kontroler 110eur
-4 step motora 137eur
-troškovi slanja 24eur
-carina 30 eur
 sve zajedno: 271 eur 

Što se materijala i delova tiče kupovalo se svaki put po malo kad god nešto zatreba i zafali
(alu cevi,profili,limovi, šrafovi,lageri, navojne šipke, izrada delova na strugu, poneki alat, burgije...)
Znači na materijal, alat, čokoladu i koka-kolu (što pojedoh i popih u toku gradnje ) je otišlo još oko 200 eur.
Ukupno računam da je sve koštalo ~500 eur što meni zvuči strašno skupo.

Da li je moglo jednostavnije i jeftinije da se uradi?
Verovatno jeste, npr. jeftiniji kontroler sa ebay, polovni motori, zatim manje pogrešnih poteza koje sam napravio,
manje čokolade i koka-kole i račun je mogao da se umanji verovatno za 100-150 eur, možda i više...

Zaključak cele priče je da sam generalno zadovoljan sa mašinom koja lepo radi i sasvim zadovoljava moje potrebe.
 


Pozdrav

[djbojan]

Druze, svaka ti cast ! 

 Voleo bih da mogu da napravim ovako nesto, ali nisam dovoljno potkovan znanjem oko  cnc mashina, nazalost.