SUZIE MODEL ONE dibuat untuk memotong PCB. Tujuan utamanya adalah menciptakan mesin yang kaku, akurat, dan seotomatis mungkin. Saat ini proses manual yang diperlukan hanya mengganti potong pemotong dan menempatkan Z-probe di posisi yang tepat.
Mesin ini adalah hasil dari proses coba dan error di mana beberapa bagian diredesain dan dibangun ulang untuk mendapatkan hasil terbaik. Masalah utama adalah kekakuan: jika mesin tidak cukup kaku, ia akan meredam saat memotong dan hasilnya akan gagal. Getaran saat memotong sudut adalah masalah utama lainnya. Memperlambat kecepatan dapat menghindarinya, tetapi waktu adalah uang, dan beberapa jenis pemotongan bekerja lebih baik pada kecepatan yang tepat, bukan lebih lambat.
Untuk melihat lebih banyak, kunjungi #suziecnc di Instagram.
Bab-bab berikut akan menunjukkan dan menjelaskan mengapa beberapa keputusan dibuat dalam konstruksi dan, jika berlaku, masalah-masalah yang perlu diatasi.
Dimensi
Ukuran eksternal:
lebar: 46 cm
panjang: 62 cm (43 cm tidak berfungsi)
tinggi: 58 cm (termasuk tabung kabel)
Area kerja sekitar:
lebar (X): 20 cm
panjang (Y): 20 cm
tinggi (Z): 6 cm
Tampilan Suzie
Sumbu X dan Y, Pemasangan Stepper, dan Backlash
SUZIE memiliki backlash nol pada sumbu X dan Y.
Tidak ada kompensasi yang dibuat dalam firmware dan selalu memotong dengan dimensi yang benar. Hal ini mungkin dengan menggunakan sabuk alihkan sekrup baut. Sekrup baut membutuhkan sedikit celah untuk berjalan di dalam dadu tanpa gesekan dan itu perlu dikompensasi. Tidak masalah, tetapi seiring waktu, jika dadu aus akan menyebabkan backlash konstan yang perlu dikonfigurasikan dalam firmware, tetapi jika sekrup baut aus, masalahnya lebih besar karena operasi normal mesin CNC menggunakan segmen-segenap dari sekrup baut dengan kecepatan dan gaya yang berbeda; ini berarti ausnya tidak merata dan tidak dapat dikompensasi.
Sabuk cukup kuat untuk memberikan gaya bahkan untuk memotong logam dan jika direntangkan dengan benar tidak memiliki elasticitas yang terlihat.
Kedua sumbu pada SUZIE menggunakan teknik yang sama untuk mentransfer gaya dari stepper ke bagian yang bergerak tetapi dengan perbedaan besar dalam cara pemasangan sabuk dan stepper. Di keduanya sabuk tidak membuat lingkaran seperti di printer 3D misalnya; mekanisme untuk itu lebih besar dan membuang lebih banyak ruang. Di sini sabuk terbuka, dipasang di kedua ujung dan stepper berjalan di atasnya seperti roda gigi.
Kereta X memiliki stepper yang terpasang dan sabuk dipasang pada mesin. Stepper bergerak bersama kereta.
Tray Y
Tray Y menggunakan konsep yang sama tetapi dengan stepper tetap dan sabuk yang bergerak. Ini sama persis dengan kebalikan dari sumbu X. Dengan solusi ini kemungkinan lain tersedia: panjang maksimal tray Y secara virtual tak terbatas dan dapat diubah sesuai kebutuhan tanpa mengubah desain mesin. Ini juga mungkin karena rel berada pada tray yang bergerak dan bearing dipasang pada bagian bawah struktur mesin.
Gambar ini menunjukkan bagian pendukung bearing Y. Salah satu (sisi kiri) dan yang lain yang hanya bearing atasnya terlihat, selaras dengan gerakan kereta X dan langsung di bawah serta berpusat dengan spindle. Ini berarti semua gaya ke bawah dan ke samping akan ditransmisikan ke dasar dalam cara kompresi. Ini memungkinkan pendukung untuk bertindak sangat kaku dan menahan banyak gaya. Seperti yang dapat kita bayangkan dengan gambar ini, panjang tray tidak penting untuk mekanika dan tidak perlu memiliki batasan yang dipaksakan (tidak sepenuhnya benar) - batasan bisa berupa software, pembuatan tray, atau panjang maksimal sabuk - tetapi misalnya, sangat mungkin untuk menambahkan tray sepanjang 1 meter untuk pekerjaan khusus.
Sumbu Z dan Sekrup Baut
Menggunakan konfigurasi sabuk pada sumbu ini memiliki masalah besar. Stepper perlu berada dalam beban konstan dan dalam situasi gagal listrik, spindle akan langsung menyelam ke dalam pekerjaan, mungkin merusak potong, motor, atau bahkan pekerjaan dan tray. Solusinya jelas: sekrup baut.
Sekrup baut dan dadu ini dibuat khusus untuk mesin ini. Sekrup memiliki panjang yang diperlukan, ruang untuk bearing, dadu kunci, dan koneksi ke stepper. Dibuat pada bubut manual imperial lama dalam konfigurasi metrik. Satu-satunya masalah adalah roda sinkronisasi tidak bekerja dalam metrik, jadi cara yang sangat khusus dalam menggunakan bubut diperlukan untuk membuat sekrup ini. Dadu dicetak 3D.
Sistem ini tidak memiliki backlash karena dadu cetak 3D dibuat tanpa celah (ia hanya berjalan karena banyak minyak) tetapi konfigurasi kereta XZ secara keseluruhan sangat fleksibel. Hal yang mempertahankan spindle dalam posisinya adalah bobotnya. Jika kita mendorongnya ke atas dengan tangan kita dapat menggerakkannya 2 hingga 3 milimeter hanya dengan meregangkan semua rel sedikit. Satu-satunya cara mekanis untuk mengatasi ini adalah dengan meningkatkan kekakuan mesin. Solusi lainnya adalah memperlambat kecepatan menyelam. Jangan lupa bahwa proses pemotongan bersifat lateral pada sumbu X dan Y, jadi jika kecepatan menyelam tidak sangat cepat, bobot kereta Z dan spindle akan memaksa pemotongan ke posisi yang benar. Dalam kasus SUZIE, kecepatan menyelam maksimal mesin cukup baik untuk memotong bahan lunak, jadi tidak perlu memperlambat dan saya hanya perlu memperlambat saat memotong logam (kuningan).
Bagian Cetak 3D
Mesin ini hanya mungkin menggunakan bagian cetak 3D. Alat yang saya miliki untuk membuat mesin tidak cocok untuk membangun bagian kompleks secara tangan seperti pendukung stepper, misalnya. Semua bagian dirancang dan dicetak lebih dari satu kali untuk menyesuaikan fungsi khusus atau peningkatan struktural. Bagian-bagian ini mengurangi kekakuan mesin tetapi memungkinkan untuk lebih kompak.
Arduino, GRBL, Shield, Spindle, dan Probe
Otak SUZIE adalah Arduino Uno yang menjalankan firmware GRBL.
Ada beberapa shield komersial untuk GRBL tetapi dalam kasus ini lebih menjadi tantangan. Shield pertama yang saya buat saya menggunakan kombinasi L298N dan L297 untuk menggerakkan stepper. Panas dan bising. Nanti dengan driver Pololu A4988, sistem diredesain untuk diperbaiki.
Rangkaian 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 selama waktu yang lebih lama tanpa overheat dan membuat lebih sedikit bising karena driver ini memiliki microstepping. Saat ini firmware diperbarui ke GRBL 1.1f dan berjalan sangat lancar.
Penambahan terbaru lainnya adalah motor spindle brushless yang tepat (dmw57314). Ini sekarang dikontrol oleh Arduino dan jauh lebih diam dibandingkan dengan bor seperti dremel yang saya miliki pada iterasi pertama.
Probe ini dibuat untuk mengukur hanya sumbu Z. Probe jenis X dan Y lebih kompleks untuk dibuat secara tangan dan akan menjadi tantangan untuk waktu lain. Dengan probe, SUZIE dapat sangat akurat dalam menentukan ujung potong pemotong yang krusial untuk milling PCB. Ini adalah tombol selalu ON dan ketika potong menariknya ke bawah, memutuskan dua kabel dan memberikan sinyal ke GRBL posisi. Keulangannya sangat akurat.
Kesimpulan
SUZIE MODEL ONE adalah cara yang luar biasa untuk belajar cara membuat mesin CNC. Banyak masalah telah diatasi, banyak karakteristik telah ditingkatkan dan saya dapat mengatakan dengan yakin: selesai!
Apa pun yang perlu ditingkatkan tidak lagi masuk akal dengan struktur ini.
SUZIE MODEL TWO akan dirancang untuk meningkatkan yang baik dalam desain ini dan untuk meningkatkan secara radikal masalah model satu. Satu hal yang pasti: akan terbuat dari logam!
