Membuat Router CNC Cetak 3D:Akurasi 0,05mm pada Logam &Kayu – Panduan Langkah demi Langkah
Dalam tutorial ini kita akan mempelajari cara membuat mesin CNC dengan panduan langkah demi langkah sehingga Anda dapat membuatnya sendiri dengan mudah.
Ini adalah mesin CNC Cetak 3D Sepenuhnya atau router CNC yang saya rancang dengan dua tujuan tertentu, agar dibuat sekuat mungkin, dan dibuat sesederhana mungkin.
Ikhtisar
Sifatnya yang kaku secara langsung memengaruhi kinerja mesin dan selain mengukir dan memotong kayu, saya ingin router CNC ini mampu mengukir dan memotong aluminium. Ternyata ia bisa melakukannya dengan cukup percaya diri.
Berikut ini contoh pengerjaan mesin baling-baling dari aluminium. Hanya dengan sedikit pengamplasan, permukaan baling-baling menjadi sangat halus.
Saya juga melakukan beberapa uji akurasi dengan memotong berbagai bentuk dari aluminium. Jika kami menggunakan pengumpanan dan kecepatan yang sesuai, kami dapat mendapatkan bagian-bagian aluminium dengan akurasi 0,05 mm.
Menurut saya, itu adalah akurasi penurunan mengingat ini adalah mesin CNC cetak 3D, menggunakan router pemangkas, dan Arduino UNO dan GRBL untuk kontrol gerakan.
Mengukir aluminium sangatlah mudah. Saya membuat beberapa ukiran gantungan kunci dengan detail yang sangat kecil di bawah 1 mm, dan hasilnya bagus.
Saya juga mencoba mengukir kuningan yang ternyata juga bagus.
Model dari Etsy
Router CNC cetakan 3D ini bahkan mampu memotong baja.
Sasaran saya yang kedua untuk mesin CNC ini adalah membuat mesin tersebut sesederhana mungkin, yang berarti saya tidak ingin menggunakan perkakas listrik apa pun untuk membuat mesin tersebut, tanpa memotong aluminium ekstrusi dengan gergaji, tanpa mengebor, tanpa mengetuk…. Tidak ada.
Secara sastra, Anda dapat membuat mesin CNC ini hanya dengan satu set kunci Allen, karena saya secara khusus merancangnya untuk hanya menggunakan komponen standar yang dapat dengan mudah diperoleh dari situs seperti Amazon, AliExpress, atau toko lain pilihan Anda. Jadi, ini hampir seperti peralatan DIY yang Anda hanya perlu merakitnya. Di bawah ini Anda dapat menemukan daftar lengkap komponen yang diperlukan untuk pembuatan CNC ini.
Meskipun (ada perhatian tentunya), Anda membutuhkan printer 3D untuk membuat mesin CNC ini, namun saya rasa itu bukan masalah besar, seolah-olah Anda tidak memilikinya, saat ini ada begitu banyak layanan pencetakan 3D yang dapat Anda gunakan dengan mudah untuk mendapatkan komponen cetakan 3D.
Saya menyebutnya sebagai mesin CNC yang sepenuhnya dicetak 3D, karena seluruh struktur CNC didasarkan pada bagian-bagian yang dicetak 3D, termasuk pelat sumbu X dan Z, dudukan router, dan bahkan blok bantalan sekrup bola, dicetak 3D.
Desainnya dioptimalkan untuk memaksimalkan fakta bahwa kita dapat dengan mudah mencetak bagian-bagian rumit dengan printer 3D. Dengan kombinasi beberapa ekstrusi aluminium berukuran 20x40 mm, rel linier 15 mm, dan sekrup bola 16 mm, saya rasa saya berhasil mendapatkan performa yang layak. Alat ini mampu mengukir dan bahkan membuat bagian presisi dari aluminium, dan proyek kayunya sangat mudah; dapat dengan mudah memotong kayu keras apa pun, dan ukiran kayunya sempurna. Lihat saja relief 3D berukuran 340x340mm yang terbuat dari kayu keras beech. Kelihatannya menakjubkan.
Area kerjanya berukuran 450x350x110mm, namun yang paling keren adalah kami dapat dengan mudah menskalakan mesin CNC ini.
Kami cukup menggunakan komponen yang lebih panjang untuk beberapa ekstrusi aluminium, rel linier, dan sekrup bola, dan kami segera mendapatkan area kerja yang lebih besar sementara semua komponen lainnya dan proses perakitannya sendiri tetap sama.
Di bawah ini terdapat detail tentang komponen mana yang menentukan area kerja mesin, sehingga Anda bisa mendapatkan area kerja yang diinginkan dengan memilih komponen yang tepat.
Proyek terkait:
File Unduhan Model 3D dan STL
Anda dapat melihat model 3D Mesin CNC DIY ini langsung di browser web Anda dengan Onshape.
Anda bisa mendapatkan model 3D Mesin CNC DIY ini, serta file STL untuk Pencetakan 3D dari Cults3D.
Bill of Material
Di bawah ini adalah daftar lengkap komponen yang dibutuhkan untuk pembuatan CNC DIY ini.
Dimensi yang diberikan adalah untuk ukuran yang sama persis dengan bangunan yang ditunjukkan oleh CNC I dengan area kerja 450x350mm.
Komponen | Kuantitas | Tautan Pembelian | Ekstrusi Aluminium 2080 – 600mm
(Sumbu Y, Panjang Khusus)2Amazon | AliExpress Ekstrusi Aluminium 2040 – 600mm
(Dasar sumbu X, Panjang Khusus)3Amazon | AliExpress Ekstrusi Aluminium 2040 – 700mm
(Gantry sumbu X, Panjang Khusus)2Amazon | AliExpress Ekstrusi Aluminium 2040 – 200mm2Amazon | AliExpress Ekstrusi Aluminium 2040 – 100mm2Amazon | AliExpress Rel Linier HGR15 – 600mm
(Sumbu Y, Panjang Khusus) &(Sumbu X, Panjang Khusus)4Amazon | AliExpress Rel Linier HGR15 – 300mm (sumbu Z)2Amazon | AliExpress Sekrup Bola SFU1605 – 500mm
(Sumbu Y, Panjang Khusus)2Amazon | AliExpress Sekrup Bola SFU1605 – 600mm
(Sumbu X, Panjang Khusus)1Amazon | AliExpress Sekrup Bola SFU1605 – 300mm (sumbu Z)1Amazon | AliExpress Penggandeng Poros 8mm hingga 10mm4Amazon |AliExpress Bantalan Kontak Sudut – 7001 P5-DB A-Pair(4 pasang)Amazon | AliExpress Mur Pengunci M12x1mm4Amazon | AliExpress Bantalan Bola Radial – 6000 – 2RS 4Amazon | AliExpress Braket Sudut 28x20x28mm
(dengan mur slot T dan Baut M5 yang sesuai)18Amazon | AliExpress Braket Sudut 20x20x20mm
(dengan mur slot T dan Baut M5 yang sesuai)8Amazon | AliExpress M5 Mur T Geser100Amazon | AliExpress Kacang T Kepala Palu M5100Amazon | AliExpress Mur T geser M450Amazon | AliExpress Mur T Kepala Palu M450Amazon | AliExpress Motor Stepper NEMA23 4Amazon | AliExpress Kepala Soket Baut
M3x12mm – 10
M3x16mm – 5
M3x30mm – 5
M4x10mm – 5
M4x12mm – 5
M4x14mm – 60
M4x25mm – 10
M5x12mm – 50
M5x16mm – 40
M5x20mm – 40
M5x30mm – 40
M5x50mm – 25
M5x60mm – 35
M5x70mm – 5 /Amazon | AliExpress
Pengungkapan:Ini adalah tautan afiliasi. Sebagai Rekanan Amazon, saya memperoleh penghasilan dari pembelian yang memenuhi syarat.
Menskalakan CNC – Ukuran Area Kerja Khusus
Jika Anda ingin menambah area kerja CNC, Anda cukup menambah ukuran ekstrusi aluminium, rel linier, dan sekrup bola untuk sumbu tertentu.
Misalnya, untuk menambah area kerja pada sumbu Y, dari 450x350mm menjadi 450x750mm, kita perlu menambah panjang ekstrusi aluminium sumbu Y, rel linier, dan sekrup bola. Perbedaannya adalah 750-350=400mm, jadi kita perlu menambahkan 300mm pada panjang dasar mesin CNC ini untuk bagian sumbu Y. Itu akan menjadi:
- Ekstrusi Aluminium 2080 – 600mm + 400mm =1000mm
- Rel Linier HGR15 – 600mm + 400mm =1000mm
- Sekrup Bola SFU1605 – 500mm + 400mm =900mm
Prinsip yang sama digunakan untuk menskalakan area kerja mesin pada sumbu X. Meskipun demikian, ada satu perbedaan di sini karena kita akan menambah ukuran gantry, kita perlu menambahkan elemen struktur rangka lainnya.
Penskalaan area kerja mesin CNC pada sumbu Y
Perlu diketahui bahwa memperbesar ukuran mesin pada sumbu X atau gantry akan mengakibatkan berkurangnya kekakuan seluruh mesin, dibandingkan dengan bertambahnya ukuran pada sumbu Y yang hampir tidak mempengaruhi kekakuan seluruh mesin.
Perakitan
Anda dapat mengikuti video berikut untuk panduan langkah demi langkah lengkap tentang cara membuat mesin CNC Cetak 3D DIY ini.
Ikhtisar Elektronik
Saya memutuskan untuk membagi panduan pembuatan CNC ini, dan menjelaskan peralatan elektronik dan cara membuat pengkabelan dan kotak kontrol mesin CNC ini, serta cara menyiapkan mesin dan melakukan pemotongan pertama dengannya, di video saya berikutnya.
Dengan sangat cepat, mesin CNC ini didasarkan pada Arduino dan GRBL. Saya menggunakan Arduino UNO yang dikombinasikan dengan pelindung CNC untuk menghubungkan semuanya dengan mudah dan untuk menggerakkan motor stepper NEMA23, saya menggunakan driver stepper DM542.
Firmware kontrol gerakan adalah GRBL, dan untuk mengendalikan mesin serta mengirimkan kode G ke mesin tersebut, saya menggunakan pengirim kode G Universal, keduanya merupakan sumber terbuka.
Maksud saya, tidak harus Arduino dan GRBL; kita dapat menggunakan pengontrol CNC lain dengan build CNC ini seperti misalnya, LinuxCNC, grblHAL, Mach 3 atau Mach 4 dan lainnya. Kombinasi Arduino dan GRBL ini adalah opsi paling sederhana dan termurah untuk pengontrol CNC, namun tentu saja, ia tidak memiliki beberapa fitur lanjutan seperti kontrol real-time dan kemampuan konfigurasi yang lebih baik. Jika Anda merasa tidak nyaman membuat kotak kontrol sendiri, tersedia kotak kontrol CNC siap pakai meskipun sudah dilengkapi dengan kabel untuk motor stepper.
Bagaimanapun, untuk panduan mendetail tentang cara saya membuat kotak kontrol untuk router CNC cetak 3D ini dan cara menyiapkan GRBL serta mengontrol mesin, lihat video berikutnya. Juga akan ada video terpisah di mana saya akan menunjukkan kepada Anda cara membuat papan limbah dan sepatu debu untuk mesin CNC ini, serta menjelaskan secara detail cara memulai dan melakukan pemotongan pertama pada mesin CNC dan bagaimana saya membuat proyek demo ini yang kita lihat di sini.
Sebelum mengakhiri tutorial ini, saya ingin menunjukkan kepada Anda beberapa hal lagi, atau seberapa kaku dan akurat mesin ini, dan berapa biaya pembuatannya.
Kekakuan dan Akurasi
Untuk mendemonstrasikan kekakuan mesin CNC ini, saya memasukkan poros 6mm pada router dan menggunakan indikator dial untuk mengukur seberapa besar defleksi mesin ketika ada gaya yang diterapkan padanya. Saya menggunakan pengukur gaya dan indikator dial untuk tujuan itu.
Alat ukurnya:
Pengukur gaya:Amazon | AliExpress
Indikator dial digital:Amazon | AliExpress
Pertama, saya menguji kekakuan sumbu X. Pada gaya 50N, end mill menyimpang sekitar 0,16 mm, atau 0,24 mm pada gaya 70N. Sebaliknya, defleksi pada sumbu Y adalah sekitar 0,22 mm pada gaya 50N, dan sekitar 0,32 mm pada gaya 70N.
Hasilnya sedikit lebih buruk, namun hal ini sudah diharapkan karena ini adalah mesin CNC bergaya gantri yang biasanya memiliki kekakuan yang lebih rendah pada sumbu Y dibandingkan dengan sumbu X.
Sedangkan untuk kekakuan sumbu Z, saya mengukur defleksi sekitar 0,18 mm pada gaya 50N, dan 0,25 mm pada gaya 70N.
Kekakuan router CNC ini menghasilkan akurasi dalam kisaran 0,06 mm saat memotong aluminium menggunakan pengumpanan dan kecepatan yang sesuai.
Saya membuat bagian tes ini dari aluminium dengan pengaturan sebagai berikut. Untuk roughing, DOC 4 mm, WOD 1,2 mm, dan laju pengumpanan 1200 mm/mnt. Offsetnya adalah 0,3 mm. Kemudian untuk lintasan kontur terakhir, DOC 2 mm dengan laju umpan 500 mm/mnt. Saya mengukur bagian tersebut dengan indikator dial digital dan semua bentuk di segala arah memiliki akurasi 0,06 mm.
Saya akan mengatakannya lagi; Menurut saya, ini adalah hasil yang cukup baik mengingat ini adalah router CNC yang sepenuhnya dicetak 3D, menggunakan router pemangkas, serta Arduino dan GRBL untuk kontrol gerakan.
Pameran
Berikut beberapa proyek yang saya buat dengan mesin CNC DIY ini.
Model dari Etsy – Ram Head - Pengukiran dan pengerjaan kasar V-bit
Model dari Etsy – Kotak Hati
Model dari Etsy – Kepala Naga - Membuat baling-baling dari aluminium
Namun demikian, pantau terus karena akan ada lebih banyak konten terkait CNC yang akan hadir. Saya juga akan membuat Discord atau sejenisnya agar semua orang dapat berbagi pengalaman mereka dalam membuat mesin CNC ini dan membentuk komunitas di sekitarnya untuk memecahkan masalah dan meningkatkan mesin tersebut.
