Kolejny drewniak, moja druga konstrukcja

Trochę czasu minęło od mojej pierwszej konstrukcji. W związku z zakupem mieszkania i związanym z tym bajzlem, stara maszynka leżała w piwnicy, a później rozebrałem ją. Teraz, mieszkając w nowym miejscu, wróciły stare myśli o frezarce CNC. Bogaty o zdobyte doświadczenie, zestaw narzędzi zakupiony pod pretekstem wykańczania mieszkania (sam wykańczałem) no i części z pierwszego podejścia do tematu, stworzyłem taką oto konstrukcję (stojącą w przedpokoju wśród innych moich gratów na które nie znalazłem jeszcze miejsca).



Ramę wykonałem głównie z płyt stolarskich, a sam projekt, na podstawie mojego wcześniejszego doświadczenia i identyfikacji największych problemów, oparłem na kilku założeniach:

1. Aby była jak najprostsza do wykonania z zachowaniem kątów prostych.
-w całości składa się z prostokątów
-do mierzenia kątów po za jakimiś ekierkami, używałem arkuszy blachy, polecam

2. Dokładna (oczywiście jak na drewno)
-deski kupowałem już pocięte u stolarza na odpowiednie wymiary, deklarowany margines błędu (1mm) w praktyce okazał się mniejszy niż 0.5mm

3. Wszystkie elementy jak silnik, śruby napędowe i wałki podparte powinny być łatwe do ustawienia w linii prostej
-dlatego każda oś w całości znajduje się na jednej płaszczyźnie, żadnych wystających po za konstrukcje silników, łożysk osadzonych w ścianach, wszystko przymocowane jest do tej samej płaszczyzny/deski


Oczywiście największym minusem takiego podejścia, są wymiary, przy polu roboczym wynoszącym mniej więcej 300x350x13, całość zajmuje 740x700x500. Z mojej strony był to świadomy wybór. Akurat tyle miejsca znalazłem w mieszkaniu, a brak problemów z ustawieniem wszystkiego równo (co uważam że przy amatorskim drewniaku jest największym problemem) nadrabia wszelkie niedogodności.
Zaletą takich wymiarów jest możliwość wprowadzania poprawek lub przesunięć. Rezultatem jest to że jestem w stanie zamknąć skrzynie z trzech stron i ograniczyć przyszłe roznoszenie się resztek z frezowania po mieszkaniu, czego nie planowałem na początku. Również mógłbym zakryć przód, ale tego na razie nie przewiduje.

Jako prowadnice użyłem wałki podparte fi16 z poprzedniej konstrukcji. Z śrubami napędowymi wiąże się dłuższa historia. Postanowiłem i tym razem pójść w śruby trapezowe 12x3. Zarobiłem ich końce własnoręcznie. Użyłem dwóch łożysk 12mm przymocowanych do stołu i wsadzonymi w nie śrubą (zacisnąłem nakrętkami). Jako napęd do obracania śrubą posłużyła mi wiertka w uchwytach na rury kanalizacyjne. Tak obracającą się śrubę potraktowałem szlifierką kątowa z tarczą do metalu. Powoli, z suwmiarką zredukowałem śruby do około 8mm, a później gwintownikiem zrobiłem gwint M8. Samą końcówkę zmniejszyłem do 5mm aby sprzęgłem 5x5 połączyć później z wałem silnika krokowego. Rezultat fajny, satysfakcja ogromna. Wiem u tokarza lepiej, szybciej itp., ale po pierwsze, lubię jak najwięcej robić sam. Całą tą frezarkę robię w duchu powiedzenia: "nie chodzi o dotarcie do celu, ale o samą podróż". Po drugie, ostatnim razem jak dałem tokarzowi śrubę do przetoczenia to zgniótł gwint lekko uchwytem w tokarce i śrubę jeszcze bardziej pogiął (chyba nie jest możliwe dostać prostej śruby trapezowej 12mm). No i mam teraz w osi X i Y własnoręcznie "obrobione" śruby trapezowe. W osi Z mam już chińską śrubę kulową. Pewnego dnia, nudząc się w pracy, przeglądałem aliexpress, znalazłem ofertę na cały komplet elementów (śruba, łożyska, nakrętka itp.) z darmową dostawą, jeszcze z magazynu w Niemczech (brak vatu i cła). Kupiłem na próbę i jestem bardzo zadowolony, wiem że w przyszłości w ramach ulepszania, zamienię X i Y również na kulowe, ale to kiedyś.

Sterowanie mam realizowane tak jak poprzednio na Arduino z zasilaczem komputerowym, silniki krokowe również z poprzedniej konstrukcji.

I to tyle z tego co widać. Teraz czekam już tylko na uchwyt wrzeciona który na przyjść z chin, samo wrzeciono jakie chcę użyć do tej konstrukcji to mokry chińczyk 1.5kW który czeka w pudełku na uchwyt aby zostać zamocowanym.

Jeśli chodzi o to co chciałbym obrabiać w tej maszynie to na pewno drewno, no i spróbować z aluminium. Liczę że rama i wrzeciono na to pozwolą, no ale zobaczymy jak z tym będzie. Teraz czekając na uchwyt myślę nad redukcją hałasu. Taka rama działa jak pudło rezonansowe, szczególnie dokuczliwe przy niskich prędkościach silników krokowych. Jakieś rady z waszej strony?

Na koniec mały bonus, dokumentacja zdjęciowa kierownika robót który musi wszędzie wściubiać swój nos, a odgłos elektronarzędzi tylko go bardziej intryguje. No i każdą nową deskę najpierw musi obwąchać, a później 2min się o nią ocierać, Magister roznoszenia wszędzie futra, Inżynier miauczenia do kotek, Bekon.

Konstrukcja mi się podoba ale aż muszę sobie zażartować:

Skoro stoi w domu i wygląda jak wygląda to aż się prosi zrobić z tego fotel. Zetka będzie pracowała wewnątrz oparcia a siedzisko będzie ponad obrabianym materiałem. Będziesz miał pełną zabudowę, pianki z oparcia i siedziska wytłumią hałasy i będziesz mógł powiedzieć, że "siedzisz nad projektem" .

Pomysł zacny, aczkolwiek pewnie skończył by się całkowita aneksją nowej, miękkiej powierzchni w mieszkaniu jak czwarte legowisko do wieczornych drzemek przez futrzaka xD

Mała aktualizacja.
Po testach z aluminium, wyszła niedoskonałość mocowania nakrętki trapezowej w osi X. Postanowiłem wymienić obudowę nakrętki i przy okazji strzeliłem fotki ożebrowania konstrukcji.




Takie ułożenie pozwoliło mi przykręcić wałki podparte nie tylko do powierzchni na której się znajdują, ale również śruby wchodzą w te żebra. W przypadku osi Y wszystkie mają takie mocowania, dla osi X udało mi się dla 50% otworów przeprowadzić śrubę aby weszła głębiej. Gdy pojawi się zastrzyk gotówki, zafunduję sobie śruby kulowe dla X i Y jak i małe formatki aluminiowe lub stalowe które wykorzystam do mocowania między osiami Y-Z i Z-wrzeciono. Dotychczas te miejsca zidentyfikowałem jako najsłabsze punkty konstrukcji.

W tym miejscu też mam pytanie. Dostrzegacie jeszcze jakieś punkty na które powinienem zwrócić uwagę? Wydaje mi się że konstrukcja jest dość sztywna, oczywiście jak na drewno. Nie wiem czy bez zmiany materiałów lub przebudowania wszystkiego jestem w stanie uzyskać znacząco lepsze rezultaty.

Podsumowując, została mi wymiana wspomnianych wcześniej elementów napędowych, no ale to czeka na kasę. W międzyczasie mam pomysł schować elektronikę i przewody wewnątrz konstrukcji, może z jakimś estetyczniejszym panelem z przyciskami, gniazdkami na zasilanie i USB itp. Jak to zrobię również przykręcę plecy (dodatkowe usztywnienie). Gdy to wszystko uda mi się skończyć, myślę że ogłoszę zakończenie projektu. Fajnie było by zmienić silniki krokowe na silniejsze (łącznie z sterowaniem), ale to co mam chyba mi starczy na razie, więc jeśli nic nie zmieni mojego zdania (np. zaczną niedomagać) to zostawię to na następną maszynę.

Takie jedno pytanie, wynikające z braku jakiegokolwiek doświadczenia z metalami. Jakiej grubości stal lub aluminium (chętnie poznał bym wasze propozycje dla obu materiałów) polecacie użyć jako płaszczyzny łączące między wrzecionem, a osią Z i między osią Z, a osią X? Oczywiście biorąc pod uwagę że to drewniak czyli dodatkowych 7.5kg stali nie chciałbym wieszać na wałka osi X, a tyle mi wyszło gdybym chciał użyć grubości 8mm. Pierwsze co mi przyszło do głowy to 4mm, będzie wystarczające?

Mała, ale wielka aktualizacja.

Jakiś czas temu dorobiłem się śrub kulowych na wszystkie osie i w związku z tym doszedłem do wniosku że można powoli kończyć konstrukcje. Rezultat tego jest widoczny na zdjęciu (sory za znak wodny, mam nowy telefon i jeszcze nie ogarnąłem go gdy robiłem zdjęcie).

Skoro już nie będę nic dodawać czy zmieniać, pozwoliłem sobie pomalować i pokryć wszystko lakierem akrylowym. Potrzebowałem powierzchni której nie będę się bać przetrzeć mokrą szmatką lub psiknąć ordynarnym WD40. Zarazem lakier musiał być nieuciążliwy (akcja dzieje się na 60m2 mieszkania w bloku).
Z efektu jestem bardzo zadowolony, śruby bardzo dobrze się spisują, a maszyna przyciąga oko kolorystyką.

Pozostaje tylko pogratulować

Słowem wstępu, post będzie o odbiorze parametrów pracy w kontekście maszyny ukazanej w tym temacie. W związku z tym postanowiłem pisać w tym wątku niż zakładać nowy w dziale Obróbka materiałów. Jeśli powinienem był jednak napisać to gdzie indziej, to przepraszam, mogę przenieść.


W wolnych chwilach (czyli średnio 4 godziny w miesiącu [head desk]), staram się bawić moją maszynką. Na razie parametry dobierałem "z głowy", bardzo bezpiecznie. Na przykład gdy skrobałem aluminium (chyba to PA6 ale sprzedawca nie dawał za to głowy) używałem następujących parametrów przy chińskim frezie VHM D=6mm i z=2:

n=18000-24000
Vf=300-400 mm/min
ap=1-1.5mm
ae=6mm (głównie kontury i rowki rampą lub wejściem w materiał z boku)

co daje:
Vc= 350-450m/min
fz=<0.1

I nie było źle, chłodziłem/smarowałem za pomocą WD40, zamocowany wiatraczek z drukarki 3D na ER11 pomagał rozwiać wióry i schłodzić materiał (kompresora nie mam więc pomyślałem że to lepsze niż nic). Frezu nie połamałem, tylko raz zakleiłem lekko z powodu zbyt dużego prądu i stepstick A4988 po około 10-15 minutach pracy zaczynał gubić kroki z powodu przegrzania. W pewnym momencie wparował nagle w materiał z ap=13mm. Teraz zastanawiam się nad zwiększeniem parametrów i sprawdzeniu limitów maszyny. Patrząc na katalogi to raczej piszą o Vc w zakresie 350-500m/min i fz=0.08-0.1. To zakładając że nie odważę się wchodzić głębiej w materiał i zostanę przy maksymalnie ap=1/4D (1.5mm) to lepiej zwiększyć od razu Vc na maksymalny dla maszyny, tj. 450mm/min i powoli zwiększać fz? Przy 24000 (maksymalne obroty) zaczynało się robić już głośno (zdaje się że drgania + pudło rezonansowe) i nie wiem czy takie obroty są zdrowe.

Na zakończenie, mam nadzieje ze nie napisałem zbyt wielkich głupot. Staram się samodzielnie nauczyć i zrozumieć wzory na parametry obróbki, ale nadal brakuje mi doświadczenia aby wyczuć jak w praktyce wpływają na siebie dane parametry i ich zmiany.

Edit do poprzedniego postu (niemogę go edytować): Oczywiści wyszła tam pomyłka, bo podałem że:

OlmerPL pisze: ↑

14 lis 2019, 21:40

fz=<0.1

Powinno być
fz<=0.01


Aby nie było że tylko zadaje pytania, najnowsze zdjęcie maszynki:



Trwa jej dopieszczanie. Największa zmiana to zamknięcie w tym co widać, wszystkiego co potrzeba do działania. Do wystartowania wymaga tylko podłączenia do kontaktu kablem zasilającym i do komputera kablem USB. "Pudełko" z przodu to prototyp panelu do sterowania przyklejonego taśmą dwustronną . Na razie sprawdzam w praktyce to rozwiązanie. W takiej konfiguracji tnę płytę stolarską, plexiglas i aluminium ale bez zawrotnych prędkości, zanim będę je zwiększał i w ogóle odpalał znowu maszynę, chcę skończyć osłony na śruby i wałki liniowe. Własnoręcznie robię takie "harmonijki":



Po prawej pierwszy, pełnowymiarowy prototyp, a po lewej drugi, który wyszedł znacznie lepiej. Robić będę je z brystolu o gradacji 170 g, tkaniny 100% poliestrowej i kleju w spreju. Większej gradacji nie polecam, użyłem 250 g przy pierwszym dużym prototypie i wyszło tak jak widać. Jak będą gotowe, zajmę się krańcówkami.

Kolejnym krokiem myślę że będą testy osiągów konstrukcji (tak jak wspominałem post wcześniej), a później zobaczymy. Cały czas chodzi mi po głowie by zalać większości przestrzeni jakąś mieszanką epoksydową dla wytłumienia, ale muszę jeszcze pomyśleć.