Při tvorbě plošných spojů, předních panelů přístrojů a další jemné mechaniky jsem stále častěji narážel na problém kde sehnat dostatečně přesnou vrtačku, jak ji uchytit atd…měření nebo automatický pohyb byl jen sen. Pomocí 3D tiskárny jsem si začal stavět support pro modelářskou mikrovrtačku. To bylo v září 2014.
Během stavby jsem našel na youtube nějaká videa kde je použito malé CNC pro frézování PCB, nebo jako souřadnicová vrtačka. A přešel jsem k druhému konceptu:) Mikro CNC.
Počáteční rozpočet byl stanoven na cca 16tis korun. Výsledkem potom CNC stroj schopný frézovat PCB, čela přístrojů a dalsí jemné díly z hliníku, mosazi a měkčích. Přesost polohování by měla být lepší než 0,05 mm
Částky budu specifikovat průběžně v textu…
Základní konstrukce vychází z potrálových strojů a Rebel II. Hliníkové profily jsou díky rozšíření 3D tisku relativně levné. Bohužel však jen základní typ 40x40mm. Podstava je vyztuzena hliníkovým plechem tloušťky 3mm.
Pro pojezd osy y jsem použil podepřené tyče 2x ø16mm délka 500mm (SBR-16) s otevřeným lineárním ložiskovým setem SMA-16.
Důležitá je také volba pohonů os, v 3D tiskárnách se kvůli vysolé dynamice pohybů používají ozubené řemeny, ty se však pro CNC určitě nehodí (pominu-li pick&place mašinky). Klasické metrické závitové tyče se stopáním 1mm nemají potřebnou přesnost ani dynamiku. Trapézové šrouby zase trpí vůlí a při malých rožměrech a malých silách jsou také neperspektivní. Volba nakonec padla na kuličkové šrouby, nemají vůli (backlash) a mají naopak vysokou účinnost. Cena 700kč (kuličkový šroub 1605 + matice) je snesitelná. K fixování závitů používám lepidlo CEYS.
Řídící elektroniku jsem sehnal na ebay za 50,- USD. Elektronika používá obvod TB6560, jená se o speciání driver pro dvoufázové krokové motory. Maximální zatěžovcí proud je 3,5A, může krokovat až 1/16 standardního kroku. Takže celkový počet mikrokroků dvojfáz. motoru(200×16) je 3200. Při stoupání kuličkových šroubů 5mm/závit vychází teoreticky jeden mikrokrok posuvu na 1,5625mm. Řídící SW (v mém případe MACH3) stejně kroky zaokrouhluje, pevnost konstrukce vnese také chybu. Můj odhad na počátku bylo užitečné krokování po 0,02mm (128 mikrokroků). TB6560 je ovládán třemi bity: Enable, Dir, Step (Zapni, Směr, Krok). Další parametry jako je výstupní proud, mikro-krokování a decay se nastaví pomocí switchů na desce. Krokové motory jsou typu Nema23.
Začátkem ledna 2015 vypadá stavba takto:
Osy x,y jsou poháněny kul. šrouby 16x5mm.
Detail pojezdu osy Z
Detail koncového spínače
Pohled na dokončenou frézku – 16.2.2015
Frézka splnila očekávání, nicméně má také řadu nedokonalostí. Ty sice pro můj účel použití až tak nevadí ale v budoucnu je budu muset řešit.
Jako největší nedostatek hodnotím tuhost osy X, měl jsem použít vodící tyče ∅16mm a ne 8mm. Takže to bude první upgrade. Nesmíme ale zapomenout že se stále bavíme o stroji s náklady pod 15.000,- Kč a že vodících tyčí ∅8mm mám dostatek ze stavby předchozích 3D tiskáren.
Teď zbývá dořešit výškové mapování (osa Z) při frézování DPS…
Hezká práce mohu poprosit o vysvětlení ichycení kuličkových šroubů. Máte je v obyčejných domcích jak jsou zaaretované do ložiska? Ten domeček je průměr jako kuličkový šroub? Děkuji s pozdravem V.Urban
Zdravím,
V těle ložiska (vnitřní průměr 12mm) je červ a ten aretuje tělo kuličkového šroubu 1605.