Házilag készült 3D CNC marógép

Végre használható a CNC marógépem. Alapvetően NYÁK fúráshoz építettem, de készülék előlapokat szoktam vele marni. A megmunkálható terület nagysága 504×340×120 mm. Először egy egyszerű 135W-os hobbi fúró volt a marómotor, később egy 300W teljesítményű marómotort szereztem be.

NYÁK fúrás 0,8 mm átmérőjű csigafúróval:

Az eredmény:

CNC-vel kifúrt
NYÁK{width="100" height="75"} CNC-vel kifúrt
NYÁK
hátoldala{width="100" height="75"}

Zárt szelvényből, szögvasból, M12-es menetes szárból, csapágyakból és léptetőmotorokból készült a gép. A léptetőmotor vezérlő eredetileg L297 és L298 IC-kből épült L297-8 vezérlő, ezt később az ún. "kínai vezérlőre" cseréltem (lásd lentebb). A gépet a szabadon letölthető LinuxCNC szoftver vezérli.

NYÁK fúrás 1,5 mm átmérőjű csigafúróval: itt látható.

Fa fúrás, kezdő pozíció keresés (homing), LinuxCNC vezérlőszoftver: itt.

Fa fúrás: itt.

Mechanika


Először egy négylábú képződményt építettem 40×40×2-es zártszelvényből és szögvasból, amin majd az Y tengely mentén mozog az asztal. Mivel nem az állvány (gantry), hanem az asztal mozog, ezért a megmunkálható terület felét ,,elvesztjük''. Cserébe (szerintem) egyszerűbb mechanikát kell építeni. A zártszelvényeket és szögvasakat ívhegesztéssel rögzítettem egymáshoz. Érdemes beszerezni egy derékszög szorítót a pontosabb hegesztés érdekében.

CNC
alap{width="75" height="100"} CNC
asztal{width="100" height="75"} CNC Y
tengely{width="100" height="75"}

Majd az állványon mozog egy kocsi az X tengely mentén vízszintesen és ezen a kocsin függőlegesen a Z tengely mentén egy másik kocsi. Ezeket 40×40×2-es, 40×20×2-es és 20×20×2-es zártszelvényből építettem. Az alábbi képeken látható a szögvasból és csapágyból készült szán (lineáris sín) is:

CNC Z
kocsi{width="100" height="75"} CNC Z
sín{width="100" height="75"} CNC
csapágyház{width="100" height="75"} CNC csapágyház
és poliamid
anya{width="100" height="75"} CNC Z tengely
készen{width="75" height="100"} CNC X
tengely{width="100" height="75"} CNC mechanika
majdnem teljesen
készen{width="100" height="75"}

A menetes szárak rögzítéséhez tengelyenként kettő (összesen 6) 6301 2RS csapágy van. Csapágy választó itt található.

A ,,vonóorsó'' M12-es menetes szár, amit természetesen nem mozgatóorsónak szántak, de szinte minden vasboltban kapható és olcsó, körülbelül 500-1000 Ft métere. A métermenet élesmenet, menetemelkedése (angolul pitch) 1,75 mm/fordulat. Ez elég kevés, emiatt igencsak lomha lesz a CNC. Az én CNC-m X és Y irányú csúcssebessége 360 mm/perc vagyis az X tengely távolságát másfél perc alatt teszi meg. (Ezt a új vezérlővel 900 mm/perc-re sikerült feltornázni.) Tr12x3-as trapézmenet sokkal jobb lenne (Tr12x3 = 12 mm-es névleges átmérő, 3 mm-es menetemelkedés), de a trapézmenetű orsó nehezebben beszerezhető és nem olyan egyszerű a rögzítése a csapágyhoz, mint a métermeneté. A legjobb golyósorsó és golyósanya lenne, de az túl drága.

A menesztéshez az Y tengelynél hagyományos M12-es anyát, a többi tengelynél poliamid műanyagból készített anyát használtam. A poliamid anyát sugárirányban el kell vágni, hogy csavarral meg lehessen húzni vagy két anyát kell használni és kottyanásmentesre meghúzni. A poliamid műanyag pontos típusa: PA66 + Molibdén-diszulfid (DOCAMID 66 MO). Ebből egy 32 mm átmérőjű és 1000 mm hosszú rudat vettem kb. 6000 Ft-ért a Quattroplast Kft.-től.

Kocsinként 8 darab (tehát összesen 24) 626 2RS csapágy van, ezeken gurulnak. Ezek M6-os csavarral vannak rögzítve a szögvashoz. (A csapágyakat a Kobell-Ker Kft.-től vettem.)

Elektronika


A legfontosabbak és legdrágábbak a léptetőmotorok. Végül, a Z tengely meghajtására egy darab 23LC051-025-8W-F8-1.0 (max. 1 Nm nyomaték) motort az X és Y tengelyre egy-egy 23LC064-025-8W-F10-1.5 (max. 1.5 Nm nyomaték) motort építettem be. Ezeket a motorokat a Klavio Kft.-től vettem. (Az előző képeken használt léptetőmotorok látszódnak nem az utóbbiak.) Egy lépéssel 1,8 fokot mozdul el a tengely, vagyis 200 lépés egy teljes fordulat.

A léptetőmotorok 8 kivezetésűek, tehát mind a négy tekercsének minden kivezetése használható. Emiatt sokféleképpen lehet használni:

- két-két tekercset sorosan kötve bipoláris módban (én így használom); - két-két tekercset párhuzamosan kötve bipoláris módban; - unipoláris módban.

Először egy L297-8 léptetőmotor vezérlőt gyártottam, ami bipoláris motorokat tud vezérelni. Ebből azt a változatot építettem meg, amelyik XYZ vezérlő, három motort tud meghajtani. Először 12V-ról működtettem, majd 36V-ról próbáltam. Érdemes minél nagyobb feszültséggel meghajtani a motorokat. (Az alábbi képeken nincs rajta a 36V-os tápegység.)

Léptetőmotor-vezérlő és
tápegység{width="100" height="75"} CNC
tápegység{width="100" height="75"} CNC
léptetőmotor-vezérlő{width="100" height="75"}

Ez egy ún. STEP/DIR vezérlő, ezért két bemenete van:

- DIR (direction), magyarul irány. A bemenet szintje határozza meg, hogy balra vagy jobbra léptessen a vezérlő.

- STEP, vagyis lépés. Felfutó él hatására a léptetőmotor lép egyet balra vagy jobbra.

L297 és L298 IC-ket a Lomex Kft.-nél lehet kapni 1697 Ft + ÁFA és 1136 Ft + ÁFA áron. Ez összesen körülbelül bruttó 10700 Ft. Ezen kívül persze le kell gyártani a NYÁK-ot és kell egy pár ellenállás, kondenzátor illetve LM317-es és 74HC14-es IC. Mivel 36V-ról működtetve nagyon melegedett a vezérlő, ezért egy ún. kínai vezérlőt vettem, ami TB6560-as IC-vel működik (kereséshez "tb6560 3-axis controller" a varázsige).

Vezérlés


A CNC gépet egy 1,5 GiB RAM-mal rendelkező 3,2 GHz-es P4-es számítógép vezérli, amin LinuxCNC fut. A számítógép párhuzamos portjának bekötése:

Kimenetek:

2. láb: Z lépés

3. láb: léptetőmotor vezérlő engedélyezés

4. láb: nem használt

5. láb: X lépés

6. láb: X irány

7. láb: Y lépés

8. láb: Y irány

9. láb: Z irány

(A marómotor bekapcsolására és fordulatszám-szabályozására még egy-egy kimenet szükséges.)

Bemenetek:

10. láb: X tengely limit kapcsolók

11. láb: Y tengely limit kapcsolók

12. láb: Z tengely limit kapcsolók

Bemenetből alapesetben a LinuxCNC ötöt kezel, de a végállás kapcsolók tengelyenkénti sorbakötésével felezhetjük a szükséges bemenetek számát. Ha az összes kapcsolót sorba kötjük, csak egy bemenet kell.

A párhuzamos port kimenetei egy 74HCT244-es IC-s illesztőn keresztül vannak a léptetőmotor-vezérlőbe bekötve.

Ha elfogynak a ki- vagy bemenetek egy PCI-os párhuzamos port kártyát tehetünk a gépbe. Jó tudni, hogy az új PC alaplapokon általában nincs párhuzamos port csatlakozó.

Lefestett CNC képei


Lefestett CNC
marógép{width="75" height="100"} CNC marómotor
és az X tengely
motorja{width="75" height="100"} CNC X és Z
tengelyének
motorja{width="75" height="100"} CNC Z
tengely{width="75" height="100"} CNC vezérlés
nélkül{width="75" height="100"} CNC Z
tengely{width="75" height="100"} CNC marómotor
rögzítő{width="75" height="100"} CNC végállás
kapcsolók{width="75" height="100"} CNC Z
motor{width="75" height="100"}

Oldalak