Mój pierwszy projekt Frezarki CNC - 3 osie

[mateo_psv]

Witam serdecznie wszystkich użytkowników forum.

Jest to mój pierwszy post na forum, jednak od pewnego czasu jestem jego gościem...

Pragnę przedstawić mój pierwszy projekt frezarki sterowanej w 3 osiach, która będzie początkowo służyła do nauki programowania tego typu maszyn, a docelowo do wykonywania prostych prac modelarskich, cięcia sklejki, cienkiego aluminium, grawerowania itp. ale to daleka droga.

Zakres roboczy maszyny na początku będzie miał w osi x~600 mm, y~450, z~200. Stół planuję wykonać na początek z płyty MDF 25 mm w konstrukcji skrzynkowej, a po zebraniu dodatkowych środków z aluminium 30 mm lub stali 25 mm. (dlatego post znalazł się w dziale poświęconym maszynom z metalu).

Brama wykonana z aluminium grubości 12 mm przesuwać się będzie po podpartych wałkach fi20. Śruba pociągowa trapezowa Tr 16x4 zamontowana będzie poniżej stołu roboczego w jego osi.

Na bramie będą zamontowane wałki fi 20 oraz śruba pociągowa trapezowa Tr16x4. Oś z wykonana zostanie w identyczny sposób jak oś y. (brak na rysunku). Wszystkie elementy bramy wykonane zostaną z aluminium grubości 12 mm.

Posuwy ze śrub pociągowych przenoszone będą na wózki za pomocą nakrętek brązowych zamontowanych w podporach końcowych wałka SK35 rozwierconymi do średnicy nakrętek (wydaje mi się że będzie to dość tani i dobry sposób. Jeśli jednak się mylę proszę o podpowiedź). Na osi x i y będą po dwie nakrętki dzięki czemu będzie można wykasować luzy. Oś z będzie miała tylko 1 nakrętkę.

Silniki: tutaj mam dylemat ale na dobry początek myślę o kupnie 3 sztuk 2 Nm, co do sterowania to jeszcze nie bardzo wiem na co zwracać uwagę ale na początek interesuje mnie wyłącznie cena... w przyszłości zawsze można coś dokupić i przerobić...

Poniżej zamieszczę listę materiałów które chcę zakupić aby wykonać całą maszynę.

oś x + stół:
Wełek z podporą PW20/1500 1szt
Łożysko liniowe SME20OP 4szt
Blat 750x700 z MDF 25mm 1szt
Śruba pociągowa Tr16x4x1000 1szt
Nakrętka trapezowa Tr16x4 Brązowa 2szt
Wspornik wałka SK35 2szt
Łożysko napędowe FK10 1szt
Łożysko podtrzymujące FF10 1szt

oś y + brama:
Aluminium 20 kg
Wałek PRFI20-1500 1szt
Łożysko liniowe SMAG20UU 4szt
Śruba pociągowa Tr16x4x1000 1szt
Nakrętka trapezowa Tr16x4 Brązowa 2szt
Wspornik wałka SK35 2szt
Wspornik wałka SHF20 4szt
Łożysko napędowe FK10 1szt
Łożysko podtrzymujące FF10 1szt

oś z:
Wałek PRFI20-1000 1szt
Łożysko liniowe SMAG20UU 4szt
Wspornik wałka SK20 4szt
Wspornik wałka SK35 1szt
Śruba pociągowa Tr16x4 500 1szt
Nakrętka trapezowa Tr16x4 Brązowa 1szt
Łożysko napędowe FK10 1szt
Łożysko podtrzymujące FF10 1szt

elektronika:
Silnik krokowy SM 57/76-3008B - 1.9Nm 3szt
Sterownik Profi CNC SM3 1szt
Zasilacz impulsowy 36 V 350W 1szt

Proszę Was drodzy forumowicze o opinie co do projektu jak i rady lub rozwiązania, które było by warto uwzględnić przed zakupem wszystkiego.

Na chwile obecną moje wyliczenia to około 3500 zł, a nie ukrywam że jest to już znaczna kwota w moim budżecie.

[LordOfTheDeath]

Brama wygląda coś wiotko, tymbardziej że będzie przemieszczana jedną śrubą. Ten żółty element, a w zasadzie jego mocowanie do "słupków" raczej nie wytrzyma sił które będą przekaszać bramę. Bałbym się frezować drewno na głębokości wiekszej niż 1mm. Nie podoba mi się też kombinacja z tymi "zielonymi" elementami na przewężeniu bramy.

Skoro wałki mają być podparte, to po co końcowe wsporniki wałka ?

Konstrukcja IMO przekombinowana, za dużo zbędnych bajerów. Da się to zrobić taniej - poszukaj zdjęć na forum

ED: Osobiście do Twoich celów polecam wykonanie frezarki z drewna. Nawet szczerze zachęcam. Może to i wydaje się głupie, ale koszt jest dużo niższy, a praca z drewnem to przyjemność. Jeśli byłbyś zainteresowany, to wyślij priva to Ci pokażę co robiła moja pierwsza drewniana frezarka na prowadnicach szufladowych i prętach gwintowanych M10 .

[ursus_arctos]

Niech kolega nie bierze tego osobiście - ale powiem, że konstrukcja mocno zalatuje co najmniej brakiem doświadczenia i jest nieprzemyślana.
Przykłady:
Plecy bramy - bardzo wątła konstrukcja.
Boki bramy - skoro już są te "skrzynki", to dlaczego nie sięgają do samej góry? Gdyby tak było, to nawet płaska formatka odpowiedniej grubości (alu 20-30mm) na plecy bramy miała by rację bytu.
Prowadnice - dlaczego nie pod stołem, skoro brama schodzi aż pod podstawę? Będą tylko zbierać brud i uniemożliwią położenie na stole szerszych detali. Przy łożyskach otwartych osłony gumowe wszystkiego nie zbiorą. Lepiej dać prowadnice niżej i elegancko schowane przed pyłem, wiórami i chłodziwem.
Rozstaw łożysk dla ruchu bramy - strasznie mały.

Dlaczego na bramie wałki wiszące? Z podporami końcowymi wyjdą drożej od podpartych; bez podpór trudno będzie zapewnić równoległość montażu (zarówno do siebie, jak i do stołu).

Co do sterownika Profi CNC SM3 - to nie jest czasem "czerwony chińczyk" w ładnej obudowie? Lepiej kupić ZELRP
http://allegro.pl/sterownik-silnika-kro ... 50933.html
Wszyscy użytkownicy tegoż chwalą go za bardzo kulturalną pracę silników.
Zasilacz do tego na 48V, chociaż producent sterownika się chwali, że można zasilić gołym transformatorem - reszta zasilania jest na płytce.

[Zbych07]

Niech kolega nie bierze tego osobiście - ale powiem, że konstrukcja mocno zalatuje co najmniej brakiem doświadczenia i jest nieprzemyślana.
....
.

Bardzo trafne uwagi.

Wiem, że samodzielnie zaprojektowana mszanka to fajna sprawa,
myślę jednak, że na początek lepiej jest "zmałpować" coś co się sprawdziło
a takich konstrukcji jest na tym forum sporo. Wtedy możemy mieć pewność,
że kaska nie zostanie zmarnowana.

Po zbudowani pierwszej można myśleć o własnym projekcie, plusem jest to że
lepiej wiemy czego naprawdę potrzebujemy, mamy doświadczenie z budowy pierwszej i ... mamy na czy wystrugać podzespoły.
Pierwszą możemy sprzedać, lub użyć jej "organy' do nowej.

[wojtek30]

Jesteś na etapie projektowania, więc robiąc projekt, próbuj sobie od razu wyobrazić jak to potem składasz i następnie popraw projekt. W CADzie składa się wszystko bardzo ładnie i wszystko do siebie pasuje, łatwo więc ulec przekonaniu, że potem też tak będzie. Niestety nie jest to prawda. Jak na etapie projektowania nie przemyślisz przykręcenia każdej śrubki, to potem w realu zaczyna się rzeźba i prowizorki co może łatwo zniechęcić.

[mateo_psv]

Dziękuje wszystkim za trafne uwagi co do projektu...

Wiem że można na forum znaleźć już gotowce do budowy zrobione przez innych ale nie o to chodzi. Zabawa zaczyna się kiedy robi się coś od początku.

Zamieszczając projekt liczyłam na fachowe rady od ludzi którzy mają już za sobą nie jedną zbudowaną maszynę. Ja sam dopiero zapoznaje się z tematem maszyn cnc.

Mam do Was jeszcze kilka pytań:

Czy śruby trapezowe 16x4 sprzedawane w sklepie ebmia.pl są obrobione? tzn. czy zakończenia są już zrobione czy trzeba zadbać o to samemu?

Czy istnieje jakiś gotowy produkt za pomocą którego połączymy nakrętkę trapezową np. ze stołem? Chodzi mi o pewien rodzaj obudowy nakrętki. Sam wymyśliłem żeby zrobić z bloku aluminiowego coś takiego:


Każda z nakrętek osadzona będzie luźno w otworze i zabezpieczana będzie 2 śrubami tak aby można było wykasować luz i zabezpieczyć nakrętki przed obracaniem. Czy to się sprawdzi?

Czy rozsądne jest zamontowanie śruby trapezowej na blokach łożyskowych FF12 (wymieniając łożysko na stożkowe) zarówno po stronie napędu jak i wolnego końca? Wydaje mi się że dzięki temu będzie możliwość "wykasować" luz poosiowy śruby.
Chyba że są lepsze metody i tańsze, to proszę o podpowiedź (czytam wiele wątków na forum ale jest ich po prostu za dużo i ciężko jest się zorientować w rozwiązaniach już istniejących).

Ostatnie pytanie co możecie powiedzieć o materiale MDF 25mm ? czy to się nada na taką maszynę? Nie stać mnie teraz na wykonanie całości z Al, a jeśli MDF da radę (z jednej płyty dało by się zrobić całość, a koszt to max 300zł) to bym się pokusił o przeniesienie wątku do maszyn drewnianych i skupił na razie na uruchomieniu maszyny.

Pozdrawiam

[ursus_arctos]

MDF to trochę słaby materiał - jedyną jego zaletą jest niezła stabilność - ale wytrzymałość i sztywność pozostawiają wiele do życzenia. Lepiej chyba pójść w stronę sklejki wodoodpornej 18-25mm.
Zresztą - wystarczy wziąć małą deseczkę z MDF 12mm - można ją złamać w rękach; ze sklejką tak łatwo nie pójdzie.

Moja rada:
1. Zastosuj wałki podparte (fi16 lub fi20) we wszystkich osiach (może być 16 w osi Z, w pozostałych fi20).
2. Rób konstrukcję skrzynkową - tzn. nie może być w maszynie żadnej dłuższej/większej deski, która nie opiera się na innej desce postawionej na sztorc (u mnie tak nie jest i ubolewam nad tym). Najlepiej dążyć zawsze do profilu zamkniętego.
3. Zastanów się nad składaniem konstrukcji - powinno być tak, aby możliwie najłatwiej dało się elementy złożyć prosto. Zastanów się też, które wymiary są bardziej ważne, a które mniej i zrobić konstrukcję tak, aby ważne wymiary były praktycznie pewne.
4. Elementy drewniane należy skleić i ścisnąć śrubami - taki montaż zapewnia wytrzymałość (śruby) oraz stabilność i sztywność (klej przeciwdziała przesuwaniu się elementów).

Przykład do punktu 3:
Mamy dół bramy i boki bramy. Zależy nam bardziej na równej wysokości boków, niż rozstawie - dlatego powinny one być nastawione na dół, a nie dokręcone z boku - wówczas wysokość będzie na pewno zachowana.

[LordOfTheDeath]

Końce nie są obrobione. Najlepiej mieć pod ręką dobrego tokarza który akurat jest coś Ci winien W swoich maszynie mam takie połączenie i działa. Lepiej mieć nakrętkę brązową z kołnierzem, bo takie to ciężko dobrze zamontować ( moje jest bez kołnierza, trzyma się na 2 śruby M6, a otwór w bloku był wiercony ).

Osobiście wolę kupić łożysko kulkowe SKFu i osadzić je w nieruchomym gnieździe niż bawić się w bloki łożyskowe...

Jeżeli pytasz o materiał na maszynę przedstawioną w projekcie - po małych przeróbkach projektu się nada. Spójrz na ten żółty element. Zamiast "płaskownika" zrób z trzech kawałków płyty "ceownik" poniżej i powyżej prowadnic liniowych. Ale jak silnik przypadkiem zgubi krok i coś się przemieści nie tak jak powinno, to istnieje duże prawdopodobieństwo zniszczenia maszyny

[mateo_psv]

Po pewnych przemyśleniach oraz Waszych podpowiedziach zrobiłem małe "prze meblowanie" i wyszło coś takiego: (na rys brakuje bebechów osi z, ale zasada identyczna jak przy y tylko że ok. 400 mm długości.


Tak wyglądają bebechy pod blatem stołu roboczego:


A tak planuję obrobić śruby pociągowe oraz łożyskowanie:


Po pewnych przemyśleniach materiałem będzie sklejka wodoodporna 24mm.
Żeby nie robić bałaganu nie rozpoczynam nowego wątku w dziale z maszynami z drewna, ale proszę moderatora o przeniesienie wątku.

Założenia są takie:
zakres roboczy w osi x~550, y~650, z~250
Wszystkie osie oparte o wałek z podporą fi 16
Śruba pociągowa Tr16x4 dla x i y 1000mm a dla z zrobiona z 500mm.
Silniki tak jak wcześniej pisałem 1,9 Nm a sterownik się jeszcze zobaczy, ale na pewno wezmę pod uwagę propozycję kolegi ursus_arctos.

Cała konstrukcja oparta jest o założenie że wszystkie wymiary formatek mają być łatwe do wykonania. Jedynie boki bramy są bardziej skomplikowane.

Koszty jeśli dobrze pójdzie uda się ograniczyć do max 3000 zł.

Jeśli ktoś z Was widzi jeszcze jakieś mankamenty w konstrukcji to proszę o podpowiedzi i sugestie.

Pozdrawiam.

Dodano: Dla chętnych podam że długość śrub po obróbce to 997 mm dla osi x i y (dla z jeszcze nie policzone)

[ursus_arctos]

Brama na środku -> ŹLE! Wrzeciono ma być na środku, co oznacza, że bramę trzeba odsunąć do tyłu.
Łożyska stołu -> zdecydowanie za blisko siebie!!!!
Dlaczego kolega zrezygnował z ruchomej bramy? Ruchomy stół w drewniaku ma istotną wadę - wygina się, jeżeli nie zawiera dodatkowych wzmocnień. A w prezentowanej konstrukcji nie ma gdzie ich zmieścić.
Boki bramy z jednej deski - będzie się bujać.
Ukośne cięcia - po co? Najlepiej zaprojektować tak, aby wszystko dało się poskładać z samych prostokątów, które wytną w pierwzsym lepszym markecie budowlanym (castorama na przykład ma sklejkę i przycina na wymiar).

Ogólnie, znowu konstrukcja cieniutka