CNC Router DIY
Het project:
Tegenwoordig zijn er verschillende CNC-routers beschikbaar en tegen prijzen die betaalbaar genoemd kunnen worden. In 2004 kostte een CNC-router, zoals hierboven afgebeeld, gemaakt van aluminium ruim € 1300,- en mijn budget liet destijds niet toe om er één te kopen. De principes van CNC-routers of soortgelijke apparatuur zijn bekend; op de Chinese markt kun je bijna alle mechanische componenten tegen lage prijzen vinden. Dus besloot ik mijn eigen router te maken. In Duitsland waren er verschillende bedrijven die rechtstreeks uit China importeerden, en die ook tegen lage kosten naar Italië verscheepten. Maar voordat ik iets kocht, moest ik eerst de machine tekenen.
Rechts ziet u de volledige montage van de bovenfrees getekend in Solidworks. Om alle afmetingen correct te krijgen, heb ik een aantal gegevensbladen gedownload van de verschillende onderdelen, zoals geleiders, kogelomloopspindels, lagers, enz. Het was mijn bedoeling om een werkgebied van minimaal 300 x 400 mm te hebben. Omdat ik geen machines heb om metaal te bewerken, maar wel enkele houtbewerkingsmachines, ben ik overgegaan tot het maken van de structuur uit multiplex van de beste kwaliteit.
Op basis van de foto's op internet zocht ik naar een mooi ontwerp dat goed genoeg was voor mijn behoeften en niet in de laatste plaats eenvoudig te bouwen. Zoals alle houtbewerkers weten, zal het plaatsen van schroeven aan de kopse kant van deze platen de duurzaamheid en mechanische sterkte in gevaar brengen. Gelukkig zijn er een aantal aardige ingenieurs die metalen inzetstukken hebben "uitgevonden" om dit probleem op te lossen; je kunt ze gemakkelijk kopen op Amazon, Alibaba of elders.
Ik begon met het ontwerpen van alle houten onderdelen, waarbij ik zorgde voor de dikte en de mogelijkheid om ze te maken met mijn machines in de hobbykelder. Op eBay.de vond ik iemand die zijn gebruikte T-Slot aluminium profielen verkocht voor een goede prijs inclusief verzendkosten. Dat was erg leuk en zou ook wat professionaliteit aan het ontwerp toevoegen. Dit was de beste keuze die ik had kunnen maken, door het platform zo te maken, waar ik de stukken op kon zetten en ze gemakkelijk vast kon klemmen.
Toen alle houten onderdelen eenmaal waren gemaakt (sommige waren erg moeilijk en complex om te maken met alleen handgereedschap), begon ik stap voor stap met het in elkaar zetten van de machine. Ondertussen zijn ook alle mechanische onderdelen uit Duitsland gearriveerd. Ik heb voor kogelschroeven gekozen voor de beweging van de X-, Y- en Z-as vanwege de herhaalbaarheid van de beweging zelf, die in elke richting nauwkeurig is op 0,05 mm.
Voor sommige complexe onderdelen heb ik een handfrees gebruikt om enkele vormen uit te snijden die nodig zijn om in de lagers en andere mechanische dingen te passen. De diepteprecisie doet er niet zo precies toe, omdat een van de lagers van de kogelomloopspindel zweeft en enige axiale aanpassing mogelijk maakt.
Het moeilijkste deel van de montage was de parallelliteit van de geleiders en kogelomloopspindels. Ik heb een aantal aanpassingsschroeven gemaakt om een van de geleiders in de X- en Y-as te verplaatsen. Wat de kogelomloopspindel en de lagers betreft, heb ik de X-as naar beide uiteinden van de geleiders verplaatst, vervolgens het lager gecentreerd en met de bouten vastgezet.
Voor het uitlijnen van de onderdelen heb ik een set pinnen gebruikt, zodat ik er zeker van kon zijn dat de onderdelen bij montage op de juiste manier zouden worden uitgelijnd. Het multiplex was echter van echt goede kwaliteit, het oppervlak was nogal zwak. Dus moest ik voldoende ringen onder elke bout en schroef plaatsen. Het uiteindelijke resultaat was best bevredigend.
De montage verliep redelijk goed, maar zo nu en dan ontdekte ik enkele tekortkomingen in het ontwerp en moest ik daarmee omgaan, waarbij ik het onderdeel op de best mogelijke manier aanpaste. Maar zoals je kunt zien, kreeg de router met de dag vorm. Ik gebruikte een KRESS 1150 W / 220V AC-routermotor. Deze motor past heel goed in de constructie en is sterk genoeg voor de "klus" die ik in gedachten had te doen nadat de machine klaar was.
De montage verliep redelijk goed en ik ging door met het op het frame plaatsen van de elektrische onderdelen zoals kabelkettingen, stappenmotoren en bedrading om het uiteindelijke beeld te krijgen zoals de Solidworks-weergave werd getoond. Ik heb een aantal beugels gemaakt om de eindschakelaars op de X-, Y- en Z-as te bevestigen voor een veilige werking, om botsingen met de constructie te voorkomen en om de mechanica te beschermen.
Daarna begon ik met de stappencontroller en de elektrische kast, waarbij ik kant-en-klare componenten gebruikte die in China waren besteld en binnen twee weken geleverd waren. De stappencontroller is een unit met 48V= voeding en 4 A stroomcapaciteit. Deze drivers werden aangesloten op een zogenaamd breakout-board, dat bediend zal worden op een PC met de bekende CNC-software MACH-3 op de parallelle poort.
.jpg)
Er was enige fijnafstelling nodig om de prestaties van de stappenmotoren op maximale snelheid te brengen zonder koppel of stappen te verliezen tijdens bedrijf. De MACH-3-software heeft een mooie mogelijkheid om dit zonder enige moeite te doen en is behoorlijk efficiënt.
Tijdens deze tests kreeg ik de gelegenheid om de parallelliteit te controleren en de loodrechte beweging van alle drie de assen te corrigeren met behulp van een micrometerguts. De nauwkeurigheid lag bij alle bewegingen binnen 0,03 mm. Redelijk genoeg voor het werk dat ik op deze router wil uitvoeren. Nu heb ik een aantal leuke accessoires toegevoegd, zoals een verlichting door LED's van het werkstuk dat direct op de motorstandaard is gemonteerd.
En dat was eigenlijk alles wat ik destijds deed. Tijdens het gebruik en om wat meer ervaring op te doen met de bovenfrees, heb ik wat meer accessoires toegevoegd, zoals een stofafscheider, en enkele andere functies, zodat ik zelfs een lasermodule kon monteren in plaats van een bovenfreesmotor om hout te graveren of zelfs te snijden. Hier is een foto van hoe de router er een jaar na voltooiing uitzag. Ik heb ook een 4e as toegevoegd, zodat ik nu aan ronde onderdelen kan werken, snijden, graveren of een laser kan gebruiken.
Voor handmatig gebruik en het afstellen van de bovenfrees/werkstuk en gereedschappen heb ik een DRO display met afstandsbediening toegevoegd, zodat ik ook zonder PC of MACH3 de bovenfrees gemakkelijk kan verplaatsen en afstemmen.
In de loop van de tijd heb ik veel kleine hobbyprojecten gerealiseerd met behulp van deze kleine maar efficiënte routeropstelling. Omdat de motor slechts 1150 watt heeft, is het graveren en snijden van metaal enigszins tijdrovend, maar met een beetje geduld zijn alle klussen keurig geklaard. Ik gebruikte de router voor het maken van PCB's en memorabilia, reserveonderdelen voor teleprinters en nog veel meer. Ik heb er geen spijt van dat ik deze router zelf heb gebouwd, want behalve dat ik minder geld uitgaf, heb ik veel geleerd (met vallen en opstaan) over hoe je dingen wel en niet moet doen.