Top
Brand

Τα Νέα μας

goTHESS Age 3 - Δοκιμαστική Λειτουργία - Δελτία Τύπου στο email: go@gothess.gr
Hobby
22/6/2012

Κατασκευή CNC router

Πως κατασκευάζεις ένα οικιακό CNC router;;



Ενα οικιακό CNC router δεν είναι τίποτα άλλο από ένα μηχανικό σύστημα που έχει τη δυνατότητα να κινείται σε τρεις άξονες, Χ,Υ,Ζ, το οποίο κουβαλάει κάποιο εργαλείο με το οποίο μπορούμε να πραγματοποιήσουμε κάποιες εργασίες, συνήθως κοπές κάποιων υλικών. Με αυτό τον τρόπο μπορούμε να τους δώσουμε το επιθυμητό σχήμα. Ο όρος CNC έχει να κάνει με το γεγονός ότι το σύστημα όλο ελέγχεται από κάποιον υπολογιστή. Θα προσπαθήσω να περιγράψω στη συνέχεια πως μπορούμε να φτιάξουμε ένα τέτοιο σύστημα ανάλογα με τις δυνατότητες που θέλουμε να έχει.



Η όλη προσπάθεια ξεκίνησε από την φιλόδοξη ιδέα να κατασκευάσω μόνος μου έναν τόρνο! Αν ήξερα τις δυσκολίες που θα αντιμετώπιζα, δεν θα το επιχειρούσα, αλλά τελικά από μια τέτοια διαδικασία μαθαίνεις αρκετά πράγματα. Το βασικότερο, ότι οι δυνάμεις κοπής ενός υλικού είναι ο σημαντικότερος παράγοντας για να καθορίσεις την κατασκευή σου. Οι δυνάμεις που αναπτύσσονται κατά την επεξεργασία ενός υλικού μπορεί να καταστήσουν τελικά μια κατασκευή εντελώς αποτυχημένη και ανίκανη να επιτύχει το σκοπό της. Δεν αρκεί μόνο να κόβει. Πρέπει να κόβει καλά και με ακρίβεια!



Εν αρχή είναι η ασφάλεια! Οταν έχεις να κάνεις με πράγματα που κινούνται και κόβουν, θα πρέπει εξ αρχής να προσδιορίσεις τους κινδύνους και να τους αντιμετωπίσεις. Ανάλογα με το μέγεθος της κατασκευής, τις ταχύτητες που αναπτύσσει και το υλικό που εκσφενδονίζει όταν κόβει, θα πρέπει να λάβεις τα απαραίτητα μέτρα ώστε να μην τραυματιστείς. Οπωσδήποτε, θα πρέπει να εξοπλίσεις την κατασκευή με έναν διακόπτη Emergency, αυτούς τους κόκκινους push button που ενεργοποιούνται άμεσα. Ο διακόπτης αυτός θα πρέπει να σταματάει κάθε παροχή ρεύματος στην κατασκευή.



Αυτό που έχουμε να κατασκευάσουμε αρχικά, είναι το σύστημα μετακίνησης του άξονα Z. Ο άξονας Z είναι αυτός που θα κουβαλάει το εργαλείο με το οποίο θα κατεργαζόμαστε το υλικό. Ο άξονας Z θα καθορίσει και τους άλλους δύο άξονες X,Y ανάλογα με το μέγεθος του εργαλείου που θα τοποθετήσουμε επάνω του. Ενα βαρύ εργαλείο ασφαλώς χρειάζεται ποιο κόμπακτ κατασκευή από ένα ελαφρύ. Οταν θα έχουμε κατασκευάσει τον άξονα Z και θα έχουμε τοποθετήσει επάνω το εργαλείο, θα μπορούμε να υπολογίσουμε και την υπόλοιπη κατασκευή.



Η επόμενη επιλογή μας έχει να κάνει με τους κινητήρες τους οποίους θα χρησιμοποιήσουμε προκειμένου να κινήσουμε τους άξονές μας. Οι επιλογές είναι δύο: είτε θα χρησιμοποιήσουμε βηματικούς κινητήρες είτε σερβοκινητήρες. Οι βηματικοί που είναι και οι ποιο φτηνοί, λειτουργούν με παλμούς, δηλαδή, σε κάθε παλμό που δέχονται κάνουν και μια στροφή του άξονά τους. Με τον ίδιο τρόπο λειτουργούν και οι σερβοκινητήρες αλλά σε αυτούς μπορούμε να έχουμε καλύτερο έλεγχο λόγω της ανάδρασης που προσφέρουν. Εν πάσει περιπτώσει, για μια φτηνή ερασιτεχνική κατασκευή, οι βηματικοί είναι η καλύτερη επιλογή.



Μετάδοση κίνησης. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι όπως ιμάντες, βίδες, ποιο ακριβές βίδες, ακόμη ποιο ακριβές βίδες.. Για την ακρίβεια, όσο μεγαλύτερη ανάλυση θέλουμε να έχει η μηχανή μας, τόσο καλύτερες βίδες πρέπει να χρησιμοποιήσουμε. Ο ιμάντας έχει νόημα σε μεγάλες μηχανές όπου οι ανοχές στην κίνηση των αξόνων είναι επίσης μεγάλες. Οσον αφορά τις βίδες, στον κόσμο των CNC έχουν κάπως διαφορετικές ονομασίες όπως ball screws τα οποία είναι κατ' ουσίαν βίδες αλλά ειδικά επεξεργασμένες και φινιρισμένες ώστε να παρέχουν μεγάλη ακρίβεια, ομαλή ολίσθηση και μηδενικό θόρυβο. Αλλωστε, αν σκεφτούμε ότι ο θόρυβος είναι παράγωγο της τριβής, αυτό γίνεται αυτονόητο. Τέλος, υπάρχει και η λύση της κρεμαργιέρας (οδοντοτή κλίμακα), αλλά και πάλι για μεγαλύτερες κατασκευές.



Drivers και άλλα κυκλώματα. Οι drivers είναι το κύκλωμα το οποίο ελέγχει σε πρώτο επίπεδο την λειτουργία των κινητήρων. Υπάρχει πληθώρα έτοιμων αλλά μπορεί κανείς να κατασκευάσει μόνος του τους δικούς του. Γενικά θα χρειαστεί ένας driver για κάθε άξονα κίνησης. Και πάλι, οι ποιο φτηνοί είναι αυτοί των βηματικών κινητήρων και έπονται αυτοί των σερβοκινητήρων. Υπάρχουν διάφορα χαρακτηριστικά για κάποιον driver, όπως η ανάλυση σε βήματα (steps), η λειτουργία ful step half step, η ικανότητα σε ισχύ, τάση λειτουργίας κλπ. Η σωστή επιλογή έχει να κάνει με τον τύπο και τις απαιτήσεις του εκάστοτε κινητήρα. Για όποιον αποφασίσει να κάνει την κατασκευή, υπάρχουν έτοιμα κιτ με συνδυασμούς κινητήρων - driver οπότε δεν χρειάζεται να ασχοληθεί περαιτέρω.



Αξονες, βίδες, ηλεκτρονικά, ουσιαστικά έχουμε να κατασκευάσουμε ένα πράγμα σε τρία αντίγραφα, όσοι και οι άξονες X,Y και Z. Οι άξονες Χ και Υ θα τέμνονται κάθετα ενώ ο άξονας Ζ θα αναλάβει να μεταφέρει το εργαλείο κοπής πάνω και κάτω. Ολα αυτά κινούνται με τους κινητήρες οι οποίοι ελέγχονται από τους drivers οι οποίοι ελέγχονται από ένα πρόγραμμα υπολογιστή. Αν και η κατασκευή δεν είναι εύκολη, δεν είναι και τόσο δύσκολη αρκεί κανείς να δώσει ιδιαίτερη προσοχή στη σωστή τοποθέτηση των αξόνων κίνησης. Ο άξονας Χ θα πρέπει να τέμνει τον άξονα Υ κάθετα. Ο άξονας Ζ θα πρέπει να τέμνει στη νοητή του προέκταση τους άλλους δυο άξονες επίσης κάθετα. Η καθετότητα των αξόνων είναι μια επίπονη διαδικασία για να την επιτύχει κανείς αλλά είναι σημαντικής σπουδαιότητας. Φυσικά υπάρχουν και άλλες λεπτομέρειες οι οποίες έχουν να κάνουν με τις δυνάμεις πρόωσης και κοπής οι οποίες έχουν την τάση να συστρέφουν τους άξονες με αποτέλεσμα να αλλάζει η γεωμετρία τους κατά την κοπή. Εάν θέλει κάποιος να υπολογίσει και αυτές τις δυνάμεις τότε η κατασκευή γίνεται ιδιαίτερα περίπλοκη.



Θέματα Κατηγορίας

Κατασκευή CNC router