Frezarka CNC czyli uniwersalne centrum obróbcze. Część druga – Stawiamy pierwsze kroki w mechanice urządzenia.

Gdy opanowaliśmy wiedzę z poprzedniego artykułu "Frezarka CNC, czyli uniwersalne centrum obróbcze. Część pierwsza" i jesteśmy zdecydowani na budowę, możemy przejść krok dalej i zapoznać się dokładniej z mechaniką całej maszyny. Urządzenie musi być stabilne i to właśnie przyjąłem za cel podczas tworzenia samego projektu. Odpowiednio stabilne urządzenie pozwoli na łatwą obróbkę wielu materiałów i oszczędzi nam czasu, który musielibyśmy spędzić na kalibrowaniu urządzenia. Zamontujemy dzisiaj do frezarki pierwsze elementy, aby sprawdzić, czy całość działa stabilnie.

Praca według projektu fundamentem do sukcesu!

Wklejony niżej projekt będzie naszym wzorcem, zostały w nim uwzględnione wszystkie elementy i atrybuty, które założyliśmy w poprzednim artykule, jeśli jesteśmy gotowi, to do dzieła!

Frezarka CNC wydaje się być bardzo masywna i taka właśnie jest. Zwarta obudowa pomaga w stabilizacji podczas pracy. Aby wykonać wszystkie kroki pokazane w tym poradniku będzie potrzebnych kilka rzeczy. Zaczniemy od tych trudniejszych, czyli wałków liniowych, które musimy pociąć na odpowiednie wymiary, potrzebujemy dwóch odcinków od długości 31 cm. Wałki tnie się dosyć ciężko, ze względu na twardość materiału, z jakiego są zrobione. Tutaj potrzebujemy co najmniej szlifierki kątowej. Jednak najlepszym wyborem jest ukośnica z tarczą do cięcia metalu, ponieważ pozwoli nam na wygodne, czyste i równe cięcie wałków na żądane długości. Jeśli przychodzi nam na myśl Dremel lub inne mikro narzędzie, to możemy szybko o nim zapomnieć, ponieważ w tym starciu wygra wałek liniowy.

Gdy nasze wałki są gotowe, potrzebujemy śrub trapezowych o długości 30 cm. Jeśli mamy dłuższe odcinki to również musimy je dociąć. Tutaj materiał jest łatwiejszy w obróbce niż wałki liniowe, jednak nadal szlifierka kątowa to minimum. Po przygotowaniu wałków i trapezów przychodzi kolej na silniki krokowe. Potrzebujemy dwa identyczne (najlepiej jeśli wszystkie silniki w urządzeniu będą identyczne) modele NEMA17, do każdego silnika potrzebujemy 4 śruby M3, czyli łącznie 8. Potrzebne nam będą także dwa sprzęgła elastyczne do połączenia wału silnika do śruby trapezowej. Aby sama śruba podała napęd na element, potrzebujemy nakrętki na śrubę oraz 8 śrub M3 do przykręcenia nakrętek do elementów. Niezbędne będą także dwa łożyska w obudowie o średnicy wewnętrznej 10 mm.

Elementy potrzebne do ramy

Do budowy samej ramy będą nam potrzebne formatki ze sklejki o grubości 12 mm, potrzebujemy formatki o rozmiarach 2x 5 cm x 15 cm, 2x 8 cm x 30 cm, 2x 8 cm x 17,5 cm i jedną formatkę o wymiarach 17,5 cm x  27,5 cm. Przyda się także 16 wkrętów do drewna oraz 4 śruby M2 z nakrętkami. Teraz pora przejść do elementów, które musimy wydrukować w technologii druku 3D, ja wykonałem je z czarnego materiału PLA. Jest on wystarczająco twardy, aby podołać wyzwaniom, które stawia mu frezarka CNC, są to elementy o nazwie my1, my2, my3, my4 oraz drukowany 4 razy element o nazwie łącznik środkowy. Nazwy plików łatwo można odszyfrować, ponieważ litera m oznacza mocowanie, a litera następna to nazwa osi, cyfra to liczba porządkowa.

Frezarka CNC - budowa ramy urządzenia

Gdy mamy zgromadzone wszystkie potrzebne elementy możemy przejść do połączenia formatek, jednocześnie budując podstawę urządzenia wraz ze stołem roboczym. Układ formatek ma wyglądać jak na grafice poniżej.

Oczywiście, aby połączyć formatki od środka niezbędne będą śruby do drewna oraz nasze łączniki środkowe, które wydrukujesz w 3D. Łączenie ramy od środka jest trochę trudne, ale daje nam możliwość przymocowania na zewnątrz wielu elementów. Musimy postarać się, aby rama była jak najbardziej zwarta. Każda niedoskonałość popełniona przy jej łączeniu będzie skutkować drganiami w czasie pracy urządzenia. Gdy przykręciliśmy do siebie wszystkie ścianki boczne, odwracamy ramę, przykładamy największą formatkę, która będzie naszym stołem roboczym, zaznaczamy miejsca, w których musimy wykonać otwory, zdejmujemy stół i wiercimy.

Po wykonaniu otworów przykręcamy stół do podstawy za pomocą 4 śrub M3 wraz z nakrętkami, tutaj warto skorzystać z dłuższych śrub, tak aby można było wygodnie odkręcić stół w razie potrzeby, jednocześnie unikając siłowania się z małymi śrubami za pomocą kombinerek. Po połączeniu podstawy możemy przejść do budowy dwóch wózków, które będą poruszały się po osi Y.

Gdy mamy przed sobą wydrukowany element musimy przygotować także formatkę o wymiarach 150 mm x 50 mm i umocować ją w wózku. W moim przypadku formatki musiałem dociskać siłą, jednak sprawiło to, że nie musiałem używać śrub, aby pozbyć się drgań. Jeśli między elementem drukowanym a formatką będą  luzy, to należy wkręcić śruby do drewna w przygotowane otwory. Po zamocowaniu formatki wciskamy w wózek nakrętkę trapezową. W moim przypadku wszystko trzymało się bez luzów, inaczej należy wkręcić śruby w przygotowane otwory. Czynności te powtarzamy przy drugim wózku. Całość powinna wyglądać tak:

Łożyska i montaż

Gdy mamy przygotowane wózki należy przygotować łożyska w obudowie i przykręcić je do formatki w wózku. Będziemy potrzebować tutaj 8 śrub do drewna, po 4 na jeden wózek. Operacja ta przebiega bardzo szybko, więc myślę, że nie potrzebne są do niej instrukcje. Teraz możemy przejść do mocowań. Na początku potrzebujemy my1 i my2, dwóch silników NEMA17 oraz 8 śrub M3. Do przykręcenia mocowań potrzebne będzie także 6 śrub do drewna. Silniki przykręcamy do mocowania za pomocą śrub m3, a mocowanie do ramy, tak aby przyszła frezarka CNC wyglądała jak poniżej.

Kiedy przykręciliśmy mocowania silników do ramy, możemy zamocować sprzęgła. Ta operacja jest również bardzo łatwa, ponieważ sprzęgła nasuwamy na wał silnika mniejszym otworem i przykręcamy kluczem imbusowym. Po przykręceniu sprzęgieł do silników możemy przymocować śruby trapezowe, tutaj podobnie śruby wsuwamy w otwór i dokręcamy imbusem. Teraz możemy przejść do kolejnych mocowań, czyli elementów my3 i my4. Będziemy oprócz nich potrzebowali kolejnych 6 śrub i dwóch łożysk. Łożyska montujemy w otwory, otwory są takich rozmiarów, że musimy łożysko docisnąć, dzięki czemu eliminujemy możliwość luzów i wypadania łożyska. Na śrubę trapezową z jednej i drugiej strony zakładamy wózek osi Y. Teraz możemy przykręcić mocowania my3 i my4 do ramy. Śrubę trapezową wsuwamy w łożysko, a w otwory powyżej łożysk wkładamy wałek liniowy, który przeciągnęliśmy wcześniej przez wałek. Dokręcamy elementy do ramy, tak aby cała konstrukcja wyglądała jak na grafice poniżej.

Gdy złączyliśmy całość, możemy cieszyć się z działającej podstawy naszej frezarki CNC. Teraz zostało tylko kilka kroków do ukończenia samej mechaniki, ale przejdziemy do tego w następnym artykule.