[Projekt] Frezarka CNC

[miklo (Miłosz)]

Frezarka CNC, która przyszła razem ze mną osiągnęła gotowość do pracy na poziomie ~0.95 i zakładam ten wątek m.in. aby:

• zebrać do kupy wszystkie “todo”, które pozwolą przejść z tą gotowością na poziom 1.0 i zacząć robić rzeczy
• zbierać/zgłaszać tu inne pomysły i potrzeby, które pozwolą w pełni wykorzystać to narzędzie.

Na szczegółowe instrukcje hardware’u i software’u do frezarki będzie osobny wątek w kategorii “Dokumentacja” ale póki co podstawowe informacje i parametry dla osób, które mają zamiar działać w temacie CNC:

1. Mechanika i elektronika sterownika ( poza samą płytka kontrolera) jest produkcji polskiej firmy ErgWind.

2. Płytka kontrolera i program cncGraF produkcji niemieckiej firmy BOENIGK-electronics

3. Pole pracy X/Y/Z 400x250x140mm

4. Silniki krokowe 3Nm

5. Rozdzielczość programowa w każdej osi 0.005mm, maksymalny posuw 10m/min

6. Wrzeciono 2.2kW zasilane z falownika, z płynną regulacja (ręcznie lub przez G-kody) obrotów do 24tyś/min, z tuleją ER25

7. Stół T-owy z rowkami na śruby M8

8. Czujnik wysokości narzędzia

9. Stół pod maszyną polskiej produkcji @tomeczek

10. Laptop z winXP i programem cncGraF przygotowany przez @kosma

Frezarka ma stalową, spawaną ramę i wystarczającą sztywność, żeby frezować w metalu, nawet stali , po spełnieniu dodatkowych warunków (m.in dostarczeniu odpowiedniego chłodzenia).
Stół ma opuszczane kółka, więc mimo dużej masy całości (pewnie co najmniej ~180kg) maszyna jest mobilna i ma dobry dostęp ze wszystkich stron.

Podstawowa dokumentacja uruchomieniowa, tzw DTR , wraz z zasadami BHP (obowiązkowe do przeczytania i stosowania ), podstawą używania programu cncGraF jest tutaj: https://cloud.citizen4.eu/s/cnc-mfg4025p-dtr

Do frezowania wyłącznie 2D (np wycinanie) z plików dxf/hpgl wystarczy sam program cncGraF natomiast frezowanie 3D wymaga przygotowania plików g-code z systemu CAD/CAM - dostępne są odpowiednie preprocesory do najpopularniejszych cad’ów.

Wspomniana na początku gotowość ~0.95 oznacza, że maszyna stoi na stole, w obudowie, wypoziomowana, przygotowana do pracy i w zasadzie wystarczy tylko podłączyć kable i frezować, ale… wcześniej przydałoby się jeszcze jeszcze odhaczyć przynajmniej poniższe punkty:

zamontować wewnątrz obudowy oświetlenie: są dwie listwy led i zasilacz 15W/12v, odpowiednie mocowania do ledów (wy)drukuje w 3D @kosma
zamontować pod stołem półkę na laptopa: półka jest docięta (dzieki @Krzychu ), są prowadnice, potrzeba przykręcić/przynitować prowadnice do stołu, kątowniki które będą mocować półkę do prowadnic tez są ucięte
znaleźć/zaprojektować (druk 3d? +magnesy?) jakieś mocowania, żeby przednie i boczne drzwi obudowy dokładnie się zamykały (tzn, żeby w ogóle się domykały bo teraz sobie luźno latają)
zrobić jakieś prowadzenie zasilania - żeby wszystko co jest na stole (sterownik, falownik, komputer i co tam jeszcze będzie, było podłączone do jednej listwy przymocowanej na stałe do stołu i podłączanej do ściany jednym kablem.
naprawić czujnik długości narzędzia (rozjechany kiedyś pracującym frezem) - nie jest niezbędny do pracy ale ułatwia operacje, które wymagają kilku różnych frezów - chyba wystarczy dokleić na górze metalową płytkę - jest nawet wycięta.
wgrać na laptopa pliki konfiguracyjne dla programu cncGraF do tej konkretnej maszyny i skalibrować pozycje: parkowania, czujnika narzędzia itp.

Jak widać lista dość krótka, i nie wymaga już żadnych (finansowych) kosztów.
Natomiast poniżej druga lista, którą można traktować jako otwartą a dotyczy dodatków, usprawnień , modyfikacji, które albo pozwolą robić coś lepiej łatwiej albo robić w ogóle pewne operacje.

jakiś system odciągania wiórów. Wprawdzie zamknięta obudowa ogranicza do minimum zapylenie/zaśmiecenie hardroomu ale frezowanie większych kawałków niektórych materiałów (np drewna/tworzyw) produkuje taką ilość wiórów, że muszą być usuwane na bieżąco w trakcie pracy. Robienie tego ręcznie z odkurzaczem w ręce oznacza pracę przy otwartych drzwiach co niweluje największą zaletę zamkniętej obudowy.
jakiś system chłodzenia. W przypadku obrabiania metalu podawanie płynu chłodzącego, w przypadku innych materiałów chłodzeniu frezu np zimnym powietrzem. W obu przypadkach potrzebny kompresor.
oś obrotowa. Sterownik ma możliwość sterowania osią obrotową zamiast osi X lub Y. Generalnie takie osie są do kupienia jako gotowce gdzie silnik krokowy napędza uchwyt tokarski przez przekładnię paskiem zębatym. W komplecie może być konik żeby zamocować coś dłuższego. Z osia obrotową można wykonywać niektóre operacje tak jak na tokarce, np gwintować. Albo robić rzeczy niewykonalne nawet na tokarce czyli grawerować jakieś cylindryczne powierzchnie.
zupełnie nowy sterownik. Sterownik , który jest z maszyną i software do niego są w pełni funkcjonalne ale technologicznie stare, z zamkniętym kodem i działają tylko pod windows i tylko XP. Zupełnie nie rozwojowe. Dlatego mam kupioną płytkę sterownika (GitHub - phil-barrett/PicoCNC: Raspberry Pi Pico based grblHAL Controller) do pracy z popularnym firmware opensource Grbl-HAL. Oraz zgromadzone prawie wszystkie potrzebne elementy (poza obudową), żeby zrobić sterowanie w nowej osobnej obudowie, które zastąpi 1:1 oryginalne i które można ew. również użyć do jakiś innych urządzeń typu CNC.
mając nowy sterownik można dodać takie użyteczne rzeczy jak czujnik wysokości materiału (oszczędza upierdliwej roboty precyzyjnego ustalania punktu “zero” w osi Z) albo manipulator z enkoderem do precyzyjnej ręcznej jazdy ( w tej chwili program obsługuje tylko typowego cyfrowego pada do gier albo jazdę mpowaną do klawiszy)

Generalnie mając powyższe informacje można już sobie powoli planować jakieś prace na CNC z zastrzeżeniem, że im większa praca i twardszy materiał tym bardziej trzeba brać pod uwagę realizację punktów z drugiej listy.

[tomeczek (Tomasz Olszewski)]

Nie uważasz @miklo że stół na którym jest frezarka za bardzo wibruje na krótszej krawędzi ? jeżeli to będzie problem to będzie można przykręcić zastrzał albo takimi linkami to usztywnić:

[miklo (Miłosz)]

Uważam że za bardzo wibruje na krótszej krawędzi…
Oczywiście mówimy o sytuacji kiedy stoi na nogach a nie na kółkach.
I się bardzo zastanawiam czemu bo np stół spawalniczy jest jak skała chociaż przy podobnej wielkości masy i położenia środka ciężkości jego nogi trzymają się tylko na górze a cnc ma usztywnione na dole w dwie strony (pólką) i na górze w jedną stronę.
Ale zanim zaczniemy coś kombinować to może poczekajmy czy to w ogóle będzie przeszkadzać w czasie pracy tzn czy frezarka swoimi ruchami wygeneruje takie wibracje bo jednak wydaje mi się że to będzie dużo mniejsze niż jesteśmy w stanie “rozbujać” ręcznie.

[tomeczek (Tomasz Olszewski)]

@miklo

Ale zanim zaczniemy coś kombinować to może poczekajmy czy to w ogóle będzie przeszkadzać w czasie pracy tzn czy frezarka swoimi ruchami wygeneruje takie wibracje bo jednak wydaje mi się że to będzie dużo mniejsze niż jesteśmy w stanie “rozbujać” ręcznie.

• zgadzam się w 100%

@miklo

I się bardzo zastanawiam czemu bo np stół spawalniczy jest jak skała chociaż przy podobnej wielkości masy i położenia środka ciężkości jego nogi trzymają się tylko na górze a cnc ma usztywnione na dole w dwie strony (pólką) i na górze w jedną stronę.

• stół spawalniczy ma żebra pod blatem i jest usztywniany perforacją na bokach to nu daje niesamowitą sztywność. Taka jest moja teoria.

[miklo (Miłosz)]

Z praktycznych uwag, które się mogą przydać na już bo dotyczą przemieszczania stołu (np żeby dostać chwilowo więcej miejsca w hardroomie) to:

• przesuwając stół ciągnać/pchać wyłącznie za stalową podstawę - górna część z aluminowych profili jest zbyt delikatna, żeby to wytrzymała
• przesuwając stół uważać na wiązki kabli z tyłu maszyny - one niestety wychodzą poza obrys stołu
• podnosic/opuszczać kółka w pozycji kiedy są obrócone do środka/do siebie (jak na zdjęciu) - w innej pozycji kółko po podniesieniu nadal będzie niżej niż noga stołu

[miklo (Miłosz)]

Sprawa zamknięcia zamknięta.
Ale rozmiar ma znaczenie. Dopiero dwie pary magnesów 15x10x1 na każde drzwi wystarczająco trzymają.

[miklo (Miłosz)]

Nastrojowe oświetlenie z tylną projekcją zrobione:

[miklo (Miłosz)]

I takie płytki dociskowe są do dyspozycji:

[miklo (Miłosz)]

I mamy nowe miejsce do pracy:

Z dobrym oświetleniem:

[miklo (Miłosz)]

Gdyby ktoś miał/a niepotrzebną rurę (tę elastyczną, nie sztywną!) od odkurzacza to by się przydała żeby przedłużyć tę od warsztatowego i zrobić odciąg do wiórów.

Kupiłem taką szczotę na wrzeciono i tylko brakuje kawałka rury, żeby to złozyć w całość.

[dozzie (Stanisław Klekot)]

Ta elastyczna to jest wąż, nie rura. Ja mam (z jakiegoś domowego odkurzacza, który zresztą czeka na rozebranie), ale nie zmierzyłem średnicy ani długości.

[wtyczek]

Mam wąż elastyczny z drutem o średnicy 100mm do odciągu wiórów, w różnych odcinkach. Takie od odkurzacza (32mm) można tanio dostać na olx, tylko wtedy jest kwestia dodrukowania mufy, jeżeli taka jest potrzebna. Nypli o średnicy 32 mam kilka, chętnie się podzielę.

[zhohoff (Oleksii)]

Do HSu został dostarczony taki kompresor. W kolejnym tygodniu mam nadzieję zacząć planowanie jego wyposażenia w zbiornik i system dystrybucji, żeby można było używać jak do frezera tak i do ręcznego korzystania. W tej chwili on znajduję się w magazynie w moim pudełku.

[miklo (Miłosz)]

Szczotka ma wyjście na odciąg o średnicy 100mm:

Ale zakładanie tam bezpośrednio węża 100mm wydaje mi się trochę problematyczne bo on i tak w którymś momencie będzie zredukowany do węża 32mm więc lepiej od razu na wyjściu z tej szczotki - wtedy będzie zajmować mniej miejsca w obudowie frezarki.
Myślałem raczej o takim układzie: Odkurzacz warsztatowy → rura od niego (32mm) → mufa 32mm na drugą standardową rurę od odkurzacza → na końcu redukcja z tej rury na 100mm (dokładna średnica zależy co ta rura będzie mieć na końcu bo to już od odkurzacza zależy z którego ona będzie wzięta ). Czyli jakieś połaczenie dwóch rur 32mm by się przydało - tylko w moim rozumieniu to powinna być mufa a nie nypel żeby nie redukować średnicy tego połaczenia.

PS. Bo wyjśćie tej rury z obudowy CNC to sobie wyobrażam, że będzie górą.

[franek]

@miklo

Czyli jakieś połaczenie dwóch rur 32mm by się przydało - tylko w moim rozumieniu to powinna być mufa a nie nypel żeby nie redukować średnicy tego połaczenia.

Mufę na 32mm z uszczelnieniami można kupić od ręki w marketach budowlanych :)

Mufa kanalizacyjna Pipelife 32 mm biała | Majsterkowanie w Castoramie

[miklo (Miłosz)]

To jak możesz to przynieś i zostaw gdzieś w okolicach frezarki (pod, w środku) . Pewnie będzie typowa średnica a długość w sumie nie ma większego znaczenia - nawet jakiś 1.5 metra by wystarczyło. Na upartego to nawet sam wąż od warsztatowego tez by wystarczył ale trzeba by go postawić na wysokości ok metra żeby dosięgło a poza tym lepiej mieć na stałe ten odcinek do frezarki zamocowany.

[wtyczek]

Przy redukcji ze 100 na 32mm przepływ powietrza zmniejszy się prawie 10-krotnie (9.76).
Odkurzacze warsztatowe generują przepływ średnio 250-300m^3/h. Dodatkowo dochodzą straty z tytułu użycia rury elastycznej. Obawiam się, że ~25m3/h nie wystarczy do tranportowania jakichkolwiek wiórów, metalowych lub drewnianych.

[miklo (Miłosz)]

Chciałem dzisiaj dogadać laptopa “DRILLCAT” z CNC ale coś nie wyszło.
Tzn. po podłaczeniu sterownika (znaczy pudła z elektroniką sterującą) przez usb zapytał o pliki sterownika, pokazałem mu, zainstalował. Przeniosłem na niego ze swojego XP wszystkie pliki konfiguracyjne i ustawienia maszyny w programie cncgraf ale jak się próbuje wykonać jazdę referencyjną albo jakikolwiek przejazd to krzyczy, że nie ma kontaktu z elektroniką sterującą.
Natomiast, jak odpalę tego drillcata z ssd-pendriva na którym powinno być niby wszystko to samo ( jest tam mój XP odpalany wewnątrz VM w linuxie) to wszystko działa bez problemu.
Czyli coś jest nie tak z instalacją albo samego cncgraf albo tego sterownika USB.

A tymczasem… jeszcze taki uchwyt do filmowania/monitorowania dodałem :

[kosma (Kosma Moczek)]

Update:

• Uruchomiliśmy laptopa z Windowem XP, zainstalowaliśmy drivery.
• Miłosz podłączył sterownik, wszystko jeździ, aż miło.
• Na moim laptopie trzeba podłączyć kontroler frezarki przez huba USB - inaczej nie jest wykrywany… w sumie trudno się dziwić, patrząc na to, jak bardzo stary to sprzęt.
• Były pewne problemy z wybijającymi bezpiecznikami - wychodzi na to, że frezarkę najlepiej podłączać do gniazda 3-fazowego, bo tam jest większy bezpiecznik, i nie ma żadnych innych obciążeń.
• Zostawiłem za maszyną płytę ze styroduru - można śmiało korzystać, bardzo fajny materiał do “ćwiczenia” pracy na CNC albo testowania programów. (może z wyjątkiem sprzątania - zostawia elektryzujące się wióry)
• Rozparcelowałem frezy itp. od Franka i Kamila - wszystko jest w nowej czerwonej szafce od Franka. Do szafki trzeba by dokupić jakieś tacki, np. takie tanie z ikei.
• Zrobiłem dziś Baby’s First Milling, efekty jak widać pomyślne :)
• Przygotowuję maszynę wirtualną z Windowsem XP do obsługi frezarki, z zainstalowanym wszelkim potrzebnym softem. Udostępnię, jak będzie gotowa.

Pierwsze frezowanie w tym sezonie:

Element jest termoizolatorem do preheatera - jaram się, bo wszystko pasuje - teraz pozostaje tylko jakoś wyfrezować go z wermikulitu.