2. CNC frézka – návrh

Na začátku je potřeba si určit požadavky na CNC. Ty se samozřejmě můžou během vývoje měnit.

Základní požadavky jsou (v závorkách mé):

  • obráběný materiál (dřevo, plexi)
  • max velikost obrobku (500x300x50 mm)
  • předpokládaná cena (začínal jsem na 6 000,- po nastudování informací jsem ho zvýšil na 12 000,-) Více v rozpočtu.

Jednotlivé požadavky můžou jít proti sobě, takže jako v životě budeme muset dělat kompromisy. Při konstrukci CNC může být potřeba rozličné dílenské vybaveni (od vrtačky až po frézku), proto je potřeba design upravit našim podmínkám.

Návrh jsem kreslil v programu SketchUp 2016, který umožňuje kreslit přímo v 3D, což velmi usnadňuje konstrukční návrh. Další výhodou je, že mnoho částí je již připraveno jako model, stačí použít.

2.1 CNC v 1.0

Základní koncept – nepodepřené tyče.

První koncept vychází z diplomové práce Jiřího Pospíšila, která pro konstrukci používá hliníkové díly a součásti tisknuté na 3D tiskárně. Hliníkové konstrukční prvkoy jsou z produkce Pardubické společnosti A + A Pardubice, která provozuje i Internetový obchod www.ehlinik.cz. Velká výhoda je přesné nařezání jednotlivých dílů a jejich zaslání k Vám domu.

CNC používá 16mm nepodepřené tyče a trapézové šrouby.

Autora jsem kontaktoval a konzultoval s ním praktické zkušenosti.

Problémy:

  • prohýbání se na tyčích osy Y
  • křivost závitových tyčí
  • těsnost odlévané matice
  • drhnutí osy Z
  • “nepřesnost” 3D tisku
  • slabé vřeteno
  • nízké napájecí napětí motorů

Doporučení:

  • použít kolejnice a vozíčky místo tyčí
  • extrémně rovné závitové tyče
  • do dřevěné podložky navrtát díry pro uchycení obrobku
  • vřeteno alespoň 500W
  • napájení motorů směřovat k 50V

2.2 CNC v 2.0

koncept s podepřenými tyčemi.

Druhá verze se snaží zvýšit tuhost lineárního vedení použitím podepřených tyčí, které jsou o něco dražší, ale stále jsou cenově dostupné. Nutno dodat, že největší achylovou patou podepřených tyčí je otevřený linearset a jeho tuhost.

Díký větší výšce a potřebě širší základny pro uchycení se komplikuje celková konstrukce rámu a jeho tuhost.

2.3 CNC v 3.0

Miniaturní lineární vedeni.

Dalším milníkem, bylo nalezení příspěvku o miniaturním lineárním vedení použitém pri stavbě Levné MiniCNC. Jedná se o čínské provedení Hiwin MGN12, které cenově vychází asi o 500,- Kč dráž na osu, než podepřené tyče.

Takže verze 3.0 je už na lineárním vedení (výhoda kolejnic, nízké konstrukční výšky) a kuličkových šroubech (odstranění problémů zmiňovaných ve verzi 1.0).

Převzato bylo i řešení osy Z s uchycením kuličkového šroubu pouze na straně motoru.

Celá koncepce počítá s použitím hliníkových částí z ehlinik.cz.

2.4 CNC v 3.1

Ohýbané součásti místo šroubovaných.

Během vytváření konstrukce jsem se potýkal s otázkou, jakým způsobem budu řešit vrtání děr, abych dodržel co největší přesnost sestrojení CNC.

Jako na zavolanou jsem narazil na příspěvek týkajicí se řezání laserem a přibližné ceny. Na portálu firmy Plehaso iDilna je možné si nechat spočítat přibližnou cenu. Byl jsem velmi překvapen cenovou dostupností. Tudíž nebylo potřeba dále přemýšlet, díly si nechám vyřezat na laseru.

Při procházení nabídky firmy Plehaso jsem narazil i na možnost ohýbání plechu za cca 20,- Kč za ohyb. Bočnice jsou v této verzi již ohýbané z jednoho kusu plechu o tloušťce 6mm (maximum co ohýbají).

Dle vyjádření jsou schopni ohýbat s přesností 0.5mm s vnitřním poloměrem R6.

2.5 CNC v 3.2

Finální návrh CNC.

Finalizovaný návrh obsahuje snad všechny potřebné díry. Červeně označené jsou připraveny k vyříznutí závitů. Přibyla výztuha osy X a výřezy pro najetí nad ložiska pohonů. Na zkoušku je přidán koncový spinač na ose Y.

2.6 CNC v 3.3

Při objednávání hliníkových profilů, jsem se dostal přez 3m, takže musím odebrat i zbylé tři, které jsem si nechal rozřezat na 600mm (případné výztuhy stolu) a 150 mm (variabilni stůl). Diky tomu do čel přibylo několik děr.

Přidané výztuhy na spodku.
Přidané výztuhy pro stůl.
Příčné výztuhy pro stůl nebo variabilní stůl.

2.7 CNC v 3.4

Po zkušební montáži jsem zjistil, že provázanost os X a Z zbytečně komplikuje sestavování a seřízování. Proto jsem zkusil navrhnout jednoduší řešení, kdy osa Z je nezávislá na ose X.

Alternativní osa Z.

Je možné ji odladit samostatně a pak jen nasadit na desku osy X.

One thought on “2. CNC frézka – návrh”

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *