Suzie Model One - Mesin CNC

Tentang proyek ini

Pendahuluan

SUZIE MODEL ONE dibuat untuk memotong PCB. Tujuannya adalah untuk menciptakan mesin yang kaku, akurat dan otomatis sebanyak mungkin. Saat ini satu-satunya proses manual yang diperlukan adalah mengganti mata potong dan menempatkan probe-Z di tempat yang tepat.

Mesin ini merupakan hasil dari proses trial and error dimana beberapa bagian didesain ulang dan dibangun kembali untuk mendapatkan hasil yang sebaik mungkin. Masalah utamanya adalah kekakuan:ketika mesin tidak cukup keras, mesin akan bengkok saat memotong dan hasilnya akan gagal. Jitter saat menikung adalah masalah utama lainnya. Dimungkinkan untuk mengurangi kecepatan untuk menghindarinya, tetapi waktu adalah uang, dan beberapa jenis pemotongan bekerja lebih baik pada kecepatan yang tepat, bukan lebih lambat.

Untuk melihat lebih banyak cek #suziecnc di Instagram.

Bab-bab berikutnya akan menunjukkan dan menjelaskan mengapa beberapa keputusan dibuat dalam konstruksi dan bila dapat diterapkan, masalah apa yang ada untuk dipecahkan.

Dimensi

Ukuran eksternal:

• lebar 46cm

• panjang 62cm (43cm tidak berfungsi)

• Tinggi 58cm (dihitung dengan tabung kabel)

Area kerja kira-kira:

• lebar 20cm (X)

• panjang 20cm (Y)

• tinggi 6cm (Z)

Pandangan Suzie

Sumbu XY, Pemasangan Stepper, dan Serangan Balik

SUZIE tidak memiliki backlash pada sumbu X dan Y.

Tidak ada kompensasi yang dibuat dalam firmware dan selalu memotong dengan dimensi yang tepat. Ini dimungkinkan dengan menggunakan sabuk alih-alih sekrup timah. Sekrup timah membutuhkan celah kecil itu untuk berjalan di dalam mur tanpa gesekan dan itu perlu dikompensasi. Tidak masalah dalam hal itu tetapi seiring waktu, jika mur aus yang akan menyebabkan reaksi konstan yang perlu dikonfigurasi dalam firmware, tetapi jika ulir timah aus masalahnya lebih besar hanya karena operasi normal mesin CNC menggunakan segmen yang berbeda dari sekrup timah dengan kecepatan dan kekuatan yang berbeda; ini berarti bahwa keausan tidak akan merata dan tidak mungkin untuk dikompensasi.

Sabuk cukup kuat untuk menerapkan gaya bahkan untuk memotong logam dan jika diregangkan dengan benar tanpa elastisitas yang nyata.

Kedua sumbu pada SUZIE menggunakan teknik yang sama untuk mentransfer gaya dari stepper ke bagian yang bergerak tetapi dengan perbedaan besar pada bagaimana sabuk dan stepper dipasang. Di kedua sabuk jangan membuat lingkaran seperti di printer 3d misalnya; mekanisme untuk itu lebih besar dan pinggang lebih banyak ruang. Di sini sabuk terbuka, dipasang di kedua ujungnya dan stepper berjalan di atasnya sebagai roda rak.

Mobil X memiliki stepper terpasang dan sabuk dipasang pada mesin. Stepper bergerak dengan mobil.

Baki Y

Baki Y menggunakan konsep yang sama tetapi dengan stepper tetap dan sabuk bergerak. Adalah kebalikan dari sumbu X. Dengan solusi ini kemungkinan lain tersedia:panjang maksimum baki Y hampir tak terbatas dan dapat diubah sesuai permintaan tanpa mengubah desain mesin. Itu juga dimungkinkan karena rel berada di baki bergerak dan bantalan dipasang di bagian bawah struktur mesin.

Gambar ini menunjukkan bagian pendukung bantalan Y. Yang ini (sisi kiri) dan yang lainnya yang hanya terlihat bantalan atas, sejajar dengan gerakan mobil X dan tepat di bawah dan dipusatkan dengan poros. Ini berarti bahwa semua gaya ke bawah dan ke samping akan ditransmisikan ke pangkalan dengan cara kompresi. Hal ini memungkinkan dukungan untuk bertindak sangat kaku dan untuk mempertahankan banyak kekuatan. Seperti yang dapat kita bayangkan dengan gambar ini, panjang baki tidak penting untuk mekanik dan tidak perlu memiliki batasan yang dipaksakan (tidak sepenuhnya benar) - batas tersebut dapat berupa perangkat lunak, fabrikasi baki atau panjang maksimum sabuk - tetapi misalnya, sangat mungkin untuk menambahkan baki sepanjang 1 meter untuk pekerjaan khusus.

Sumbu Z dan Kru Utama

Menggunakan konfigurasi sabuk di sumbu ini memiliki masalah besar. Stepper harus dalam beban konstan dan dalam situasi kegagalan daya spindel hanya akan terjun ke pekerjaan, mungkin merusak bit, motor atau bahkan pekerjaan dan baki. Solusinya di sini jelas:sekrup timah.

Sekrup dan mur timah ini dibuat khusus untuk mesin ini. Sekrup memiliki panjang yang diperlukan, ruang untuk bantalan, mur pengunci, dan sambungan ke stepper. Itu dibuat pada mesin bubut kekaisaran manual lama dalam konfigurasi metrik. Satu-satunya masalah adalah bahwa roda sinkronisasi tidak bekerja dalam metrik, sehingga cara yang sangat khusus menggunakan mesin bubut diperlukan untuk membuat sekrup ini. Kacang itu dicetak 3D.

Sistem ini tidak memiliki reaksi balik karena mur yang dicetak 3D dibuat tanpa celah (hanya berjalan karena banyak oli) tetapi konfigurasi semua mobil XZ sangat fleksibel. Apa yang mempertahankan poros pada posisinya adalah beratnya. Jika kita mendorongnya ke atas dengan tangan, kita dapat memindahkannya 2 hingga 3 milimeter hanya dengan sedikit menekuk semua rel. Satu-satunya cara mekanis untuk mengatasi ini adalah dengan meningkatkan kekakuan mesin. Solusi lainnya adalah memperlambat kecepatan terjun. Jangan lupa bahwa proses pemotongan dilakukan secara lateral pada sumbu X dan Y, sehingga jika kecepatan terjunnya tidak terlalu cepat, bobot mobil Z dan spindel akan memaksa pemotongan ke posisi yang benar. Dalam kasus SUZIE, kecepatan maksimum mesin terjun tidak apa-apa untuk memotong bahan lunak, jadi tidak perlu memperlambat dan saya hanya perlu memperlambatnya saat memotong logam (kuningan).

Bagian Cetakan 3D

Mesin ini hanya mungkin menggunakan komponen cetak 3D. Alat yang saya akses untuk membuat mesin tidak cocok untuk membuat bagian rumit dengan tangan seperti penyangga stepper, misalnya. Semua bagian dirancang dan dicetak lebih dari satu kali untuk mengakomodasi fungsi khusus atau perbaikan struktural. Bagian-bagian ini mengurangi kekakuan alat berat tetapi memungkinkan untuk menjadi lebih kompak.

Arduino, GRBL, Perisai, Spindel, dan Probe

Otak SUZIE adalah Arduino Uno, menjalankan firmware GRBL.

Ada beberapa perisai komersial untuk GRBL tetapi dalam kasus ini lebih merupakan kasus tantangan. Perisai pertama yang saya buat, saya menggunakan kombinasi L298N dan L297 untuk menggerakkan stepper. Itu panas dan keras. Kemudian dengan driver Pololu A4988, sistem didesain ulang untuk ditingkatkan.

Sirkuit dibuat pada papan prototipe dan memiliki hampir semua koneksi GRBL yang tersedia. Sejak penambahan papan ini, dibandingkan dengan versi kombinasi L298N dan L297, mesin dapat bekerja lebih lama tanpa panas berlebih dan kebisingan yang lebih sedikit karena driver ini memiliki microstepping. Saat ini firmware diperbarui ke GRBL 1.1f dan berjalan sangat lancar.

Tambahan terbaru lainnya adalah motor tanpa sikat spindel yang tepat (dmw57314). Ini sekarang dikendalikan oleh Arduino dan jauh lebih senyap dibandingkan dengan bor seperti dremel yang saya miliki di iterasi pertama.

Probe ini dibuat untuk mengukur hanya sumbu Z. Jenis probe X dan Y lebih kompleks untuk dibuat dengan tangan dan ini akan menjadi tantangan di lain waktu. Dengan probe, SUZIE bisa sangat tepat dalam menemukan ujung mata potong yang sangat penting untuk penggilingan PCB. Ini adalah tombol selalu ON dan ketika bit menariknya ke bawah, lepaskan kedua kabel dan beri sinyal GRBL posisinya. Pengulangannya sangat akurat.

Kesimpulan

SUZIE MODEL ONE adalah cara terbaik untuk mempelajari cara membuat mesin CNC. Banyak masalah diselesaikan, banyak karakteristik ditingkatkan dan saya dapat mengatakan dengan pasti:selesai!

Apa pun yang perlu diperbaiki tidak lagi masuk akal dengan struktur ini.

SUZIE MODEL DUA akan dirancang untuk meningkatkan apa yang baik dalam desain ini dan secara radikal memperbaiki masalah model seseorang. Satu hal yang pasti:itu akan menjadi logam!