Masz więc wycinarkę laserową CNC, ale chcesz frezarkę CNC? Problem rozwiązany.

Ten projekt to mały młyn CNC, który można zmontować z części zakupionych w sklepie i wyciętych laserowo za około 800 USD bez obrabiarek. (Jeśli masz dostęp do sklepu z pilarką i wiertarką, która będzie pomocna, ale możesz sobie poradzić z piłką do metalu i kilkoma kluczami.) Jak pokazano na rysunku, ma on działanie o wymiarach 4 "x 6" x 1,5 " wolumen, ale można go łatwo rozszerzyć i zmodyfikować.

Zabójczą aplikacją do tego celu są niestandardowe płytki drukowane. Ale może również produkować części maszyn z tworzyw sztucznych i drewna (w tym wszystkie własne części), frezować niestandardowe aluminiowe tablice przyrządów, tworzyć szablony i tworzyć artystyczne akwaforty do drukowania.

Dołączyłem zarówno pliki Adobe Illustrator, jak i Autocad DXF do części niestandardowych, a także szkic Arduino do sterowania silnikiem bezszczotkowym.

Kroki:

(1) Ustalanie oczekiwań i słów ostrożności

(2) Kup części i znajdź narzędzia

(3) Laserowe cięcie części niestandardowych

(4) Zmontuj oś Z i wrzeciono

(5) Zmontuj wózek osi X.

(6) Zmontuj oś Y i łoże

(7) Zmontuj ramę

(8) Podpisz to

(9) Wskazówki dotyczące strojenia, ulepszania i frezowania

(10) Oprogramowanie, które może okazać się przydatne

Kieszonkowe dzieci:

Krok 1: Ustawianie oczekiwań i słów ostrzegawczych

Stan techniki:

openMill jest naprawdę fajny, ale nie jest to pierwszy lub najlepszy młyn stołowy. Jesteśmy wielkimi fanami projektów MTM w MIT (szczególnie prac Jonathana Warda, Ilana Moyera i Nadyi Peek) oraz Othermill, które były świetnymi źródłami inspiracji i pomysłów, z których wiele bezwstydnie powielałem. Kolejnym świetnym przykładem jest Shapeoko, a mnóstwo innych osób robi fajne projekty DIY CNC, każdy z własnymi mocnymi i słabymi stronami.

Oczekiwania:

Skupiliśmy się na tym, aby openMill był łatwy do pozyskiwania części, budowania i modyfikowania - nawet kosztem elegancji i wydajności. Prawie na pewno zobaczysz części tego projektu, które chcesz zmienić - o to chodzi! Staraliśmy się ułatwić wprowadzanie zmian.

Jak dobrze będzie działać openMill? To zależy od tego, jak dobrze go zbudujesz i jak dobrze go używasz. Jeśli jest dobrze zbudowany, nasmarowany i wyrównany, a materiały są utrzymywane na niskim poziomie, powinieneś być w stanie uzyskać precyzję w zakresie.001 ”. Jeśli jednak nie upewnisz się, że rama i szyny są kwadratowe i próbujesz frezować twarde materiały za szybko dostaniesz luz i paplaninę.

Mówiąc bardziej ogólnie, chociaż montaż młyna może zająć tylko kilka godzin, projekt ten nie jest tak naprawdę plug and play. Obróbka jest trudna, więc przed przejściem od funkcjonującego młyna do szybkiego tworzenia użytecznych części należy się spodziewać krzywej uczenia. Prawdopodobnie złamiesz trochę bitów, próbując uruchomić zły kod G. Nie możesz dobrze ustawić osi przy pierwszej próbie. openMill nie może powstrzymać Cię od robienia rzeczy źle (w tym rzeczy, które zniszczą młyn). Ale fakt, że części są tanie, sprawia, że ​​jest to świetny sposób na naukę i eksperymentowanie.

Budżet:

Pracowaliśmy także ciężko, aby utrzymać niskie koszty i solidną konstrukcję, dzięki czemu można zrobić openMill za około 800 USD. Ale powinieneś przeznaczyć trochę dodatkowych pieniędzy na duplikaty części na wypadek, gdybyś popełnił błąd lub coś złamał. A kiedy to zadziała, przekonasz się, że chcesz kupić kilka dodatkowych końcówek i trochę surowca do eksperymentowania. Staraliśmy się ułatwić aktualizację. Na przykład, jeśli chcesz dodać fantazyjną śrubę ołowiową i nakrętkę kompensującą zużycie (i zwiększyć koszt projektu o około 200 USD), części zawierają już otwory montażowe.

Bezpieczeństwo:

openMill jest bardzo szybkim super ostrym obrotowym narzędziem tnącym, które porusza się samoczynnie bez względu na obecność wartościowych przedmiotów (czytaj: palce) na swojej drodze. Z łatwością można włożyć otwór przez iPhone'a i trzymającą go dłoń, wyrzucić metalowy goleń (lub złamany kawałek) w oczy przez oczy lub zapalić materiał z tarciem. Nie ma też osłon ani blokad bezpieczeństwa. Dlatego szanuj potencjał obrażeń i niebezpieczeństwa, nie pozwól, aby działał bez nadzoru, zakładaj okulary ochronne i trzymaj ręce z dala od niego, gdy wrzeciono jest włączone. Szukaj nadzoru dorosłych, jeśli masz poniżej 40 lat.

Krok 2: Kup części i znajdź narzędzia

Pozyskałem części z:

McMaster-Carr (obramowanie z rowkiem T, akryl, wały liniowe, łożyska, elementy złączne)

SDP-SI (wał obrotowy, koła pasowe paska rozrządu, sprzęgło sztywne)

Inventables (sprzęgła śrubowe, silniki krokowe, Arduino, tarcza GRBL)

Hobby King (Bezszczotkowy silnik i kontroler)

Digikey (zasilacze)

MSC Direct (frezy i wiertła)

Pełna lista części jest dołączona jako plik CSV.

Możesz wyciąć laserowo wycięte części lub wysłać je do usługi online. Mam dobre doświadczenia z

Potrzebne narzędzia:

Piła do ram aluminiowych (lub piła do metalu i smar do łokci)

Wiertarka lub młyn pionowy do wytaczania wału obrotowego (opcjonalnie, ale pomocny)

Imadło ławkowe do tulei pasowanych na wcisk (ale można to zrobić za pomocą śruby 1 / 4-20 i niektórych kluczy)

Imperialne i metryczne zestawy kluczy sześciokątnych

Śrubokręt Philipsa

7/32 klucz sierpowy

Lutownica, nożyce do drutu

Linijka metryczna

Krok 3: Laserowe cięcie części niestandardowych

Teraz musisz wyprodukować niestandardowe części z akrylu 1/4 "(6 mm). Akryl jest fantastycznym materiałem, ponieważ jest tani, laser świetnie tnie i jest bardzo sztywny. Większość otworów w częściach niestandardowych jest luzem dziury, więc tak naprawdę nie ma znaczenia, czy wychodzą trochę za duże, czy za małe, ale wiele tulei pasuje na wcisk, więc te otwory muszą mieć odpowiedni rozmiar. jest większy, nieostry lub po prostu bardzo gorący dostaniesz nieco większy otwór, a następnie wkładam otwory do wciskania na oddzielnej warstwie w każdym pliku, dzięki czemu możesz dostosować ich rozmiar (po wycięciu otworów testowych), aż do momentu uzyskania ładne mocne pasowanie na wcisk (upewnij się, że centra otworów pozostają w tym samym miejscu!) Jeśli wysyłasz pliki, błąd rozmiaru otworów jest zbyt mały. niż ich zmniejszenie. (Jednak podszywanie ich żywicą epoksydową zadziała w tym celu.) Zauważysz, że górna część wyciętego otworu jest zazwyczaj trochę większy niż spód. Może to pełnić rolę klina, ułatwiając osadzenie części pasowanych na prasie.

Wszystkie części o grubości 1/4 cala można wyciąć z dwóch arkuszy akrylu o wymiarach 12 cali x 24 cale. Biały akryl jest łatwy do uzyskania i wygląda świetnie, ale można użyć przezroczystego lub innego koloru, aby uzyskać niestandardowy wygląd. niewielka liczba części o grubości 1/8 "(są to uchwyty na teflonowe nakrętki w warstwie„ Cienki "). Wszystkie będą łatwo pasować na arkusz 6 "x6".

Jeśli chcesz wypróbować swoje części z innego materiału (MDF, aluminium, delrin), idź do niego. Ale akryl działa całkiem dobrze …

Krok 4: Złóż oś Z i wrzeciono

Teraz zaczniesz montować! Zaczniemy od osi Z.

(1) Użyj 4 tulei kołnierzowych i 2 mosiężnych tulei 1-calowych do połączenia górnej i dolnej płyty osi Z. Za pomocą imadła dociskowego wcisnąć tuleję kołnierzową w tuleje, aby zacisnąć akryl na miejscu. (Jest to bardzo mocna prasa, ale jest niezbędna, aby stawy nie grzechotały z powodu wibracji frezowania.) Jeśli nie masz imadła, możesz zrobić jedno z użyciem podkładek, śruby 1 / 4-20, 1 / 4-20 nakrętek i niektóre klucze. Nie naciskaj zbyt mocno, bo pękniesz akryl. Gdy tuleje i tuleje zostaną zamontowane na płytkach, upewnij się, że trzpień 3/8 "przesunie się płynnie przez każdy zespół. Jeśli nie twoje tuleje są prawdopodobnie źle wyrównane. Trochę więcej nacisku wyprostuje je. Jeśli nie dostaniesz płynny ruch ślizgowy oś Z nie porusza się dobrze, więc baw się z tym, aż się uda.

Pro Tip: Jeśli masz pasowanie na wcisk, które nie wchodzi do środka, schłódź wewnętrzną część lodu, aby ją zmniejszyć.

(2) Teraz dodaj tuleję wrzeciona. Jest on mocowany za pomocą tulei kołnierzowej w górnej płycie, ale rozciąga się przez dolną płytę. Ponownie użyj imadła stołowego do osadzenia tulei w tulei.

(3) Zamontuj osadzony nakrętkę teflonową.

(4) Dodaj odstępy 1 ”(i 4-40 śrub, które przytrzymują je na miejscu).

(5) Wywiercić wał obrotowy. Jest to opcjonalne, ale pomocne - jeśli wywiercisz wał, będziesz mógł zadławić się dalej na frezach i wiertłach, co zmniejszy elastyczność i wibracje. Ale żeby to zrobić, potrzebujesz wiertarki i imadła, aby utrzymać wał. Użyj # 29 bit i dużo płynu do cięcia. Uruchamianie otworu wiertłem centralnym jest również bardzo pomocne.

(6) Dodaj łożyska kulkowe, wał obrotowy 1/4 ", podkładki oporowe, sztywny łącznik wału i koło pasowe paska rozrządu. Po dokręceniu koła pasowego paska rozrządu na wale dociśnij koło pasowe, aby wytworzyć obciążenie wstępne na wale. Powinieneś mieć wystarczające obciążenie wstępne, aby wał nie mógł się przesuwać w górę iw dół przez łożyska, ale powinien nadal swobodnie się obracać.

(7) Zamontuj silnik na dolnej płycie za pomocą śrub M3, ale nie dokręcaj ich do końca. Następnie dodaj drugie koło pasowe paska rozrządu i pasek. Teraz możesz naciągnąć pasek, odciągając silnik od wału wrzeciona i dokręcając śruby M3. Pas nie musi być ciasny - po prostu przytulny. Powinieneś teraz móc obracać wał wrzeciona, obracając silnik. W przypadku odczuwania oporu przy obciążeniu wstępnym wału lub naprężeniu paska.

Krok 5: Złóż wózek X-axis

Ten X carraige trzyma zespół osi Z i pozwala mu poruszać się w górę iw dół, a także ślizga się po szynach osi X.

(1) Zacznij od wciśnięcia pasujących tulei kołnierzowych w otwory szynowe i zaciśnij je wciskając je w tuleje mosiężne 1/2 ". Ponownie, śruba 1 / 4-20 może funkcjonować jako imadło, aby docisnąć je ciasno.

(2) Zamocuj wsporniki kątowe 20 mm do płyt bocznych (za pomocą śrub M5 i przeciwnakrętek) i jednego silnika krokowego NEMA17 (ze złączem śrubowym) do płyty górnej (za pomocą śrub M3). Dodaj również zestaw nakrętek teflonowych do płyt bocznych (4-40 śrub i nakrętek). Naprawdę potrzebujesz tylko jednej niewzruszonej nakrętki teflonowej. Ale jeśli jesteś sprytny, możesz prawdopodobnie dowiedzieć się, jak wstępnie załadować dwa z nich, aby zmniejszyć luz.

(3) Zamontuj 4-calowe szyny i części osi Z, które się na nich znajdują. Nie zapomnij o łożysku oporowym i kołnierzach wału!

(4) Użyj śrub M5 i nakrętek zabezpieczających, aby skręcić boczne i górne płyty razem. Ale zanim je dokręcisz, przesuń trzpienie 3/8 "przez łożyska osi X. Zapewni to, że nie dokręcisz zespołu w sposób nierównomierny. Jeśli łożyska po obu stronach nie są ustawione w linii, karetka nie przesunie się płynnie. Może zajść potrzeba odkręcenia i ponownego dokręcenia śrub mocujących karetkę, aż do uzyskania gładkiego zsunięcia z obu szyn. Upewnij się również, że zespół Z przesunie się płynnie wzdłuż pionowych szyn. ma zasadnicze znaczenie dla uzyskania płynnego ruchu - silniki będą w stanie popchnąć źle ustawioną karetkę wzdłuż szyny, ale będą się trzymać i ślizgać, powodując luz, a nie ślizgać się płynnie.

Krok 6: Złóż oś Y i łóżko

Ta część jest łatwa, ale znowu nie dokręcaj wszystkiego, dopóki szyny nie zostaną umieszczone w tulejach, aby zapewnić wyrównanie.

(1) Wcisnąć tuleje kołnierzowe w tuleje 1/2 ”na płytach czołowych łóżka.

(2) Zamontuj nakrętki teflonowe na płytach czołowych łóżka.

(3) Wkręć każdą płytę czołową łóżka w 3 ”dystanse za pomocą 4-40 śrub.

(4) Przeciągnij pręty 3/8 ”przez płyty czołowe i zaciśnij wszystko.

(5) Łóżko młyńskie składa się z dwóch warstw akrylu 1/4 ". Dolna warstwa ma małe otwory, które są przeznaczone do gwintowania dla gwintów 8-32. Są one bardzo przydatne do mocowania do łóżka, więc dotknij ich dziury (jest to mały projekt z kranem ręcznym - będziesz obolały później.) Gdy otwory zostaną spuszczone, załóż łóżko na kołki w górnej części płyt czołowych i zabezpiecz je cementem akrylowym lub warstwa epoksydowa Górna warstwa jest płytą odpadową i posiada 8-32 otwory prześwitujące, dzięki czemu 8-32 śruby mogą dosięgnąć gwintowanych otworów w łóżku.

Krok 7: Złóż ramę

Aluminiowa ramka z rowkiem w kształcie litery T jest trochę droga, ale jest bardzo łatwa do modyfikacji i ponownego użycia, a także jest dość sztywna po prawidłowym złożeniu.

(1) Najpierw odetnij ramy o długości 4 stóp na wymiar. Będziesz chciał kawałki, które są: długości kawałków. Do tego doskonale nadaje się pilarka, ale można wykonać tę samą pracę ręcznie za pomocą piły.

(2) Teraz użyj 20 mm podkładek dystansowych (za pomocą śrub M3), aby zmontować mocowania szynowe, i zamontuj je do ramy z rowkiem T (za pomocą śrub M5). (Okazuje się, że jest to o wiele łatwiejsze do wykonania, zanim rama zostanie zmontowana niż po.) Nie musisz dokręcać śrub - będziesz mógł przesuwać mocowania, aby je wyrównać. Zamontuj również płyty podnóżków i gumowe nóżki.

(3) Teraz należy zmontować ramę za pomocą łączników i wsporników narożnych.Jednak podczas budowania będziesz chciał zamontować szyny, kołnierze wałów i zespoły karetki.

(4) Gdy już wszystko zostanie w zasadzie połączone, będziesz chciał upewnić się, że zespoły X i Y przesuwają się płynnie po szynach i są do siebie prostopadłe. Jeśli nie, poluzuj uchwyty szyn i traktuj je trochę, zanim je dokręcisz. To jest krytyczny etap - twój młyn będzie tylko tak dobry, jak gładkość podróży i prostopadłość szyn. Upewnij się również, że szyny Z są skierowane w górę, a nie przechylone do przodu lub do tyłu.

(5) Gdy wszystko przesunie się gładko i prosto, dodaj gwintowane szyny i połącz je z silnikami za pomocą sprzęgieł śrubowych.

(6) Użyj wsporników, aby zamontować Arduino na płycie montażowej, a elementy mocujące na końcu, aby zamontować go na szynie.

Krok 8: Podpisz

Teraz nadszedł czas, aby wszystko uporządkować! Wrzuć tarczę GRBL do Arduino, a następnie:

(1) Podłącz silniki do tarczy GRBL. Jeśli twoje silniki nie mają na nich złączy, możesz po prostu zabrać je prosto do śrub. Jeśli mają już na sobie złącze Mate-N-Lok (lub podobne), warto poświęcić czas na wykonanie adaptera. (Mate-N-Lok do gołego drutu.) Sprawdź dokumentację tarczy GRBL, aby upewnić się, że przewody są prawidłowo podłączone.

(2) Podłącz zasilacz do tarczy GRBL. Ponownie warto zrobić adapter, aby łatwo odłączyć zasilanie od tarczy. Użyłem złącza lufy 2,1 mm.

(3) Podłącz silnik bezszczotkowy do elektronicznego regulatora prędkości (ESC) za pomocą 3 wtyczek. (Nie przejmuj się poprawnym odwzorowaniem elektrody - jeśli silnik obróci się w złym kierunku, gdy w końcu go zasilimy, po prostu musisz zamienić dwie z tych wtyczek.)

(4) Zaprogramuj 2 Arduino, aby sterowało ESC za pomocą dostarczonego szkicu autoSpindleDriver.ino. Ten szkic przesyła sygnały PWM, aby zainicjować ESC (który wyda dźwięk), a następnie powoli zwiększa przepustnicę, aby przyspieszyć silnik. Możesz ustawić zarówno szybkość, jak i prędkość maksymalną, zmieniając zmienne w szkicu. Nie podłączaj Arduino do komputera (np. Do programowania) i ESC jednocześnie. ESC może przeciążyć prąd z portu USB i zranić komputer lub Arduino. Po zaprogramowaniu Arduino odłącz go od komputera i podłącz do ESC. Na moim ESC czarny przewód przechodzi do „Ground”, czerwony przewód do „Vin” Arduino, a biały do ​​pin PWM, pin 10. Arduino pobierze moc z ESC, gdy ESC zostanie zasilony.

(5) Uruchom ESC, podłączając zasilacz. Powinieneś usłyszeć kilka sygnałów dźwiękowych z silnika, a następnie zacznie się on obracać. Jeśli silnik się uruchomi, nagle zatrzymuje się, prawdopodobnie dlatego, że uruchomiłeś go zbyt szybko i pobrałeś zbyt dużo prądu dla układu ESC lub zasilania. Przeprogramuj Arduino, aby sterować nim z mniejszą prędkością i spróbuj ponownie. Aby zatrzymać wrzeciono, odłącz ESC od zasilania. Jeśli zauważysz, że wrzeciono obraca się w złym kierunku, wyłącz wszystko, zamień dwa przewody z ESC na silnik, a następnie spróbuj ponownie.

(6) Włącz tarczę GRBL. Szczegółowe instrukcje dotyczące ustawiania prądu silnika i konfigurowania GRBL dla twojego projektu znajdują się na stronie: http://www.synthetos.com/project/grblshield/ Musisz podać tarczy pewne informacje o swoim młynie, takie jak ilość podróży każdego krok produkuje. Z 200 krokami / obr. silniki, 20 śrubowe wkręty i 8-krotny mikropaskowanie osłony będą musiały wytworzyć 1259,8 kroków, aby przesunąć 1 mm.

Krok 9: Wskazówki dotyczące dostrajania, ulepszania i frezowania

Nauka mielenia to wielka praca, ale kilka specjalistycznych wskazówek dotyczących openMill pomoże Ci zacząć.

(1) Naprawdę upewnij się, że osie poruszają się płynnie i są równoległe. Użyj kwadratu maszynowego (lub innego niezawodnego kąta prostego), aby się upewnić.

(2) Jeśli masz zbyt duże wibracje i hałas z wrzeciona przy włączonym silniku, spróbuj zmienić prędkość silnika (w górę lub w dół), a także sprawdź obciążenie wstępne wału wrzeciona. Jeśli wał jest zbyt mocno zaciśnięty na kole pasowym, nie będzie się obracał gładko - zbyt luźno i nie będzie grzechotał.

(3) Często powierzchnia łóżka nie jest całkowicie płaska w stosunku do ruchu narzędzia. Ale możesz to naprawić, używając dużego frezu do frezowania płaskiego łóżka (lub jego części). Jest to szczególnie przydatne przy robieniu dokładnego trawienia, podobnie jak w przypadku płytek drukowanych.

Krok 10: Oprogramowanie, które możesz znaleźć przydatne

Wszystkie te narzędzia są naprawdę fajne, ale czasami popełniają błędy. Zawsze sprawdzam generowany kod G w symulatorze, aby upewnić się, że nie robią niczego szalonego. Pamiętaj, że GRBL nie zawsze może zinterpretować cały kod G generowany przez programy CAM, co może również powodować problemy. Używaj na własne ryzyko i uświadom sobie, że możesz złamać niektóre narzędzia.

Universal G-code Sender - Wieloplatformowe oprogramowanie kompatybilne z GRBL do wysyłania kodu G do młyna.

github.com/winder/Universal-G-Code-Sender

PCBgCode - Ten Eagle ULP generuje kod G do izolacji obwodów PCB z EagleCAD.

pcbgcode.org/read.php?12,803

Inkscape - rysunek grafiki wektorowej o otwartym kodzie źródłowym.

www.inkscape.org/

MakerCAM - Darmowe generowanie kodu G z otwartego źródła z przesłanych plików SVG.

www.makercam.com/

OtherPlan - bezpłatne oprogramowanie CAM do generowania kodu G.

othermachine.co/products/otherplan/