CNC Tekijän kokemuksia omavalmisteisten jyrsien rakentelussa ja käyttöönottossa

Transkriptio

1 CNC Tekijän kokemuksia omavalmisteisten jyrsien rakentelussa ja käyttöönottossa SISÄLTÖ: 1. Mekaaninen rakenne Jyrsinrunko Moottorien kiinnitys Liukupinnat 2. Sähköiset komponentit Moottorit Ohjauskorttien rakenne Muuntaja 3. käyttöönotto POLKU: suunnittelusta lopulliseen tuotteeseen. Tarvittavat ohjelma ja niiden roolit 3D kuvion piirto Spaceclaim Rhinoceros 5 Muunnos G-koodiksi Cut3D Aspire Asetukset ja jyrsintä Mach3 Malliesimerkki: vaiheittainen eteneminen, käytännön toteutus 4.Mikä on G-code 5. Neljäs akseli A 4. akselisuunta syntyy siten, että X-akselilla liikkuvan terä kohdistetaan ylhäältä päin kohti vaakassa pyörivää työstettävää kappaletta.

2 1. CNC jyrsin runko. Tavoitteena on rakentaa puutyöstöön soveltuva jyrsi, jolla voi työstää max. 1000x1000x300 mm kokoinen kappale. Aiempien kokemuksien perusteella olen oppinut, että rakennelma tulee saada mahdollisimman värinättömäksi. Runkomateriaali Materiaaliksi on valittu 50x50 mm teräs. Y johteet ovat 25 mm vedettyä akselia. 50x50 mm vahvuinen ohjauspalkki liukuu 300 mm pituisten teflonpintaisen holkkien varassa. 16 milliset trapetzi akselien Y- ja A mootorien ohjausliike välittyy kelkan päätyihin kiinitettyjen mutterien kautta Y-kelkkaan, Trapeziruuville ominainen pituussuuntainen "klappi"on ongelma,jatkossa sitä pyritään minimoimaan sorvattujen nailon mutterien avulla.

3 Askelmoottorit X, Y ja A, Z Y-suuntaista liikettä ohjaa kelkan raskaudesta johtuen kaksi ohjainkortin tahdistamaa moottoria Y ja A, jotka pyörittävät 1300 mm pitkiä trapezi-ruuveja. X- ja Z suuntaista liikettä ohjataan samalla periaatteella trapeziruuvien avulla. Tosin käytetyt liut ovat kevyempi rakenteisia ja X:n osalta alhaalta ja ylhäältä 45 asteen kulmaan viistetyn radan ja v-laakerien ohjaamana ja Z:n osalta samoin 45:n asteen kulmaan viistettynä Trapeziruuvien päät ovat sorvatut 10 milliin päätylaakerointia varten. Moottorien puoleiset akselien päät ovat edelleen kavennetut 15 mm matkalta 8 millimetriin, koska myös moottorien akselisovitteet ovat kooltaan 8 mm. Jos laitteen käyttötarkoitusta halutaan toimimaan 3D printterinä, asennetaan jyrsin paikalle muovia syöttävä extruder ja neljäs moottori langansyötöönjamach3 ohjausohjelmaan ladataan 3D-pirnter.xml. Moottorin kiinnitys Moottorin tuet on tehty 5 mm levystä ja kiinnitetään perusrunkoon 10 mm pulteilla.

4 Vastaava moottorin kiinnitysratkaisua on käytetty soveltaen X- ja Z moottorien runkokiinnityksessä, soveltaen Joustava akseliliitos Pitkien akselin aiheuttamia vapinoita salliva liitos edelytti alumiinisten sahattujen liittimien tai sormiliittimien käyttöä Kaikki vaateriin Rungon molemmissa päädyissä on 30 mm L-palkit, jonka ala-osassa on pultit pystykierteessä. Pulttien ja heittokellon avulla säädetään X:n ohjausakselien korkeudet niin, että ne tulevat kummaltakin puolelta ja koko pituudeltaan tarkasti samaan korkeuteen. Y- ja Z-akselit jo on rakenteensa vuoksi valmiiksi säädetyt Liukupinnat Trapezimutterien löysyyden lisäksi rakenteeseen syntyy helposti muitakin väljyyksiä kuten laakereiden ja liukupintojen välinen jousto. Tämän välttämiseksi X-suuntainen jyrsimen kulkua ohjaava ohjauskisko on 60x100 mm terästä, joka on viistetty 45 asteen kulmaan ala- ja yläpuolelta. Ohjain liukuu 4 ylä- ja alapuolisten v-laakerien varassa. Vanttiruuveilla varmistetaan, että laakerien ja liukupinnan välissä ei jää väljyyttä. 45 asteen kulman ansiosta myöskään pinnalle ei jää jäystettä tai muuta roskaa. Rakenteen raskaus johtuu siitä, että yksin jyrsi painaa yli 2 kg ja Z akselin tuki- ja laakerirakenteet painavat saman verran, joten tiettyä lujuutta tarvitaan joka osalta.

5 V-laakerien Liukupinnat, V-laakerointi, huom.vanttiruuvi kiristys Sähköiset komponentit Päämoottorit ovat vahvat Nema 23/450 oz-in moottorit 2 kpl Y akseleille 1 kpl X ja 1 kpl Z akselille ja 1 kpl pienempi Nema 23 moottoria A-akselille. Neljäs akseli pyörii vaakassa 360 astetta ja siinä on iso alennusvaihde A moottoria tarvitaan myös 3D printterin filanmentin ohjauksessa Mootorien tarvitsema 45 v jännite saadaan aikaan kahdella 306 tyyppisen muuntajan avulla, Toinen tarjoaa jännitteen X-aksein ohjaukseen ja toinen Y ja Z akselien ohjaukseen.

6 Moottorien ohjauskomennot Kaikkien viiden moottorin perusohjaus toimii keskitetysti yhdellä ohjailukortilla, jonka tarkka nimi on: 5 AXIS BREAKOUT BOARD FOR STEPPERMOTOR DRIVER CNC. Kortin perusidea on yksinkertainen. Tarvitsemansa 5 v perusjännitteen kortti saa tietokoneen USB-liitännästä, Tietokoneen antamat moottorien ohjailukäskyt se ottaa vastaan tavallisen LPT 24- napaisen printteriportin kautta ja ohjaa ohjailukäskyt erikseen kullekin moottorille Esimerkki X-moottorille menevästä ohjauksesta. katso kortin oikean sivun alinta liitintä (pin 1,2,14,GND) -käsky1. moottorin pöyrimissuunta, pyörii myötäpäivään + - pyörii vastapäivään - + pinni 14

7 -käsky2. pulssi tulon ajankohta (hetki): pulssi tulee + - ei tule - + pinni 2 - käsky3 pulssin sisääntulo sallinta(enabled) sallitaan + - ei sallita - + pinni 1 - kortin maadoitus Ground G Vastaavat moottoriohjaukset (kuvassa oikealla ja alla) Y, Z,A ja B-moottoreille siirtyvät ohjauspinneille g g g g Moottoriohjain Yksittäistä moottoria ohjaa erillinen moottoriohjain (5 kpl) CNC One Axis TB6600 0,2-5a Two Phase Hybrid Stepper Motor Driver Kuvan mukaan kytkentä oikealta lukien on seuraava Dir- Dir+ = pyörimissuunta, Pul- Pul+ = pulssin tulo, En- En+ = enabled Moottorin ohjauksen kytkentä: musta a+ vihreä a- sininen b+ punainen b- tulojännite nastoille D D+ +45 Moottoriohjaimen dippaus (katso kuva) on on off - off on off - nopeus 1/8 2,5 amppeeria virtaa

8 Elektroniikan kotelointi ja kaapelointi Ylläkuvattu laitteisto ja sen kaapelointi on sijoitettu jyrsin päätyyn niitä varten rakennettuun pölytiiviiseen ja hyvin tuuletettuun laatikostoon. Komponenttien sijoitus ja kaapeliasennus on Kalevi Sippolan käsialaa. Tuotteen matka ideasta lopulliseen toteutukseen 1) Ensimmäiseksi haluttu kappale tulee piirtää kolmiulotteisena esim. Spaceclaimilla tai jollakin muulla 3D-ojelmalla tai skannataan 3D ohjelmalla ja tallennetaan.stl formaatissa. 2) Tästä tallenteesta luodaan g-koodi esim. Cut3D tai Aspire ohjelmilla.

9 3) G-code avataan työstön ohjausohjelmalle Mach3 ja kun se käynnistetään. CNC ohjausyksikkö alkaa ohjata jyrsiä 4) Jyrsin terä liikkuu ohjauksessa 4 askelmoottorilla (X+A, Y ja Z) 5. Neljäs akseli Tähän asti artikkelissa on puhuttu 3 akselista jyrsintä, jyrsinterää on ohjattu kulkemaan joko Y-suunnassa (lähemmäs tai kauemmas itsestä ), käytössä on rakenteen raskaudesta johtuenkaksi moottoria, Y ja ja orjamoottori B X-suunnassa liikettä oikealle tai vasemmalle ohjaa X-moottori ja Z-suunnassa ylös- tai alaspäin, ohjaa Z-moottori. Mikäli Breakout boardilla on ohjaus viidelle moottorille, mukaan voidaan ottaa A moottori ja jyrsintään voidaan lisätä neljäs kappaletta vaakasuunnassa 360 astetta pyörittävä aksell

10 A-akselin kara on sorvin tapaan vaakasuunnassa. Työstettävä kappale sijoitetaan kärkien väliin. Karan hidas kiertyminen saadaan aikaanvoimakkaalla ja alennusvaihteella varustetulla askelmoottorilla.a. Yksi A kierros = 360 asetta Jyrsintä tulos syntyy siten, että ja leikkaava terä Z laskeutuu työstettävää kodetta kohti 3D mallin märäämät millimetrit. X-moottori puolestaan kuljettaa terää kappaleen pituussuunnassa vasemalta oikealle spiraalimaisesti, esim. 20 kierosta 20 mm matkalla, joka tarkoittaa arvoja X=20 ja A:n arvoina A20x360 astetta A=7200. Y-akselilla ei tämäntyyppisessä jyrsinnässä ole mitään roolia. Porissa 2.toukokuuta 2015 Tapio Nummi tapio.nummi@edupori.fi Liitteet: Mikä on g-koodi