CNC Jyrsimen hankinta ja kasaus (Artikkelisarjan osa 1)

[size=150]Johdanto[/size]

Olen konetekniikan korkeakouluopiskelija ja erityisen kiinnostunut sähköisistä ilmiöistä, ohjelmoinnista, autotekniikasta ja mekaniikasta yleensä.

Vuonna 2013 p√§√§tin hankkivani pienen, 3+1 akselisen CNC jyrsimen. Netti auki ja tutkimaan! Hyvin pian selvisi ett√§ toimintavarman laitteen kustannukset ovat selv√§sti budjetoitua suuremmat (budjetti 1200e). T√§st√§ masentuneena ry√∂mein kolooni sy√∂m√§√§n n√§kkileip√§√§ ja makaroonia. Tammikuussa 2014 koitti se hetki jolloin pistin eurot jonoon ja painoin ‚Äúbuy‚ÄĚ nappia. T√§ss√§ v√§liss√§ kerkesin tutkia laitteiden eri ominaisuuksia ja sudenkuoppia.

[size=150]Mallin variaatiot[/size]

Pieniä, pöytämallisia CNC jyrsimiä myydään esimerkiksi ebayssä, alibabassa ja Amazonissa usean eri myyjän toimesta. Variaatioita on vähintään yhtä paljon kuin myyjiäkin. Mallit varioituvat seuraavissa asioissa:

  • Ty√∂st√∂p√∂yd√§n koko ja materiaali
  • Karan teho ja j√§√§hdytystapa
  • Stepperien malli
  • S√§hk√∂johdinten materiaali
  • Ohjainkortin valmistaja ja toiminnot
  • Virtal√§hde ja karan py√∂rimiesnopeuden s√§√§t√∂
  • Johdinten ja trapetsien materiaali ja koko

Työstöpöytää myydään eri alumiinilaaduista tehtynä. Pöydän mallimerkintä on joko 3020 tai 6040. Mallimerkinnässä kaksi ensimmäistä numeroa kertovat X liikkeen senttimetreitä ja kaksi seuraavaa Y liikkeen, myöskin senttimetreinä.

Karaa on saatavilla ainakin 200, 250, 500, 800 ja 1500 watin tehoisena. Kevyin kara on Dremeli pultattuna runkoon. 800 ja 1500 watin versiot ovat nestejäähdytteisiä, muut ilmajäähdytteisiä.

Steppereitä on myöskin saatavilla eri virrankestoilla. Pääsääntöisesti asia on niin että mitä enemmän stepperille saadaan syötettyä virtaa, sitä vakaampia liikkeet ovat kuormituksen alla.

Sähköjohdinten materiaali on tärkeää, erityisesti jos karan nopeutta ohjataan taajuusmuuttajalla koska tällöin stepperit ovat erityisen alttiina pulssituksesta johtuvalle häiriölle. CNCZone.com sivuston keskusteluosiossa on raportoitu useita ongelmia tilattaessa tiettyä (edullisimman pään) mallia, jossa sähköjohdinten eristeet ovat alkaneet halkeilemaan jolloin stepperit ovat alkaneet hukata steppejä. Ilmiö on erityisen vaarallinen koska silloin menetetään mittatarkkuus ja törmäyksen mahdollisuus kasvaa.

Ohjainkortit eroavat toisistaan seuraavin ominaisuuksin: vesipumpun ohjaus, karan ohjaus ja ohjattavien akselien lukumäärä (3 + A). Käyttäjäkokemuksiin viitaten steppien häviäminen on joissain tapauksissa johtunut myös ohjainkortista.

Johtimia laitteeseen on saatavilla ainakin 12, 14 ja 16 mm halkaisijamitalla. Kuularuuvien nousussa ja paksuudessa on myös variaatiota.

[size=150]Mallin valinta[/size]

CNCZone.com verkkosivuston keskustelualueella on monikymmensivuinen keskustelu koskien 6040 mallista laitetta. Kahlattuani topicin l√§pi, p√§√§tin tilaavani laitteen carving-cnc.com sivustolta. K√§ytt√§j√§kokemuksien mukaan t√§ll√§ sivustolla myyt√§v√§ laite oli paras 6040 myyntinimen omaava ‚Äď eik√§ edes kallein. Valitsin malliksi CNC 6040Z-S80 jonka tiedot ovat seuraavat:

  • Koneen ulkomitat 870 x 670 x 520
  • Rungon materiaali 6061 ja 6063 ruiskupuristettua alumiinia
  • Ty√∂st√∂alue 580 x 400
  • Z ‚Äďakselin liike 60
  • Kromip√§√§llysteiset lineaarijohteet
  • Kuularuuvi 5 mm nousulla
  • 1500 w harjattomalla moottorilla oleva kara, kierrostens√§√§t√∂ 3000 ‚Äď 24 000 rpm
  • Kaksivaiheiset hybridi stepperit, 3 amperria / vaihe, v√§√§nt√∂ 150 N cm
  • Pikaliike 5000 mm/min
  • Toistettava paikoitustarkkuus 0.05 mm
  • Kommunikaatio LPT portin kautta
  • Mach3, Emc2 ja Kcam yhteensopivuus
  • G koodi, .nc, .ncc, .tab ja .txt tiedostojen yhteensopivuus
  • Paino 57 kg

Kuva koneesta:

[size=150]Maksaminen[/size]

Maksoin Paypal palvelun kautta, vaikka halvempaa olisi ollut maksaa luottokortilla. Käytin Paypal:ia koska olen siinä käsityksessä että sen kautta maksaessa ostajan turva on parempi jollei paketti saavukkaan tai paketissa on tiiliskiviä.

[size=150]Kasaaminen[/size]

Laitteen mukana ei tullut minkäänlaisia kasausohjeita, pyytämällä sain linkin noin minuutin mittaiseen youtube videoon josta kävi ilmi pääpiirteittäin miten laitteen kokoonpano tapahtuu.
Kuvattiin oma versiomme parilla kännykällä:

youtube.com/embed/ez232a5QVhc

Videosta käy ilmi pakkauksen sisältö ja työvaiheet pääpiirteittäin.

[size=150]Pulpetin rakentaminen[/size]

Koska jyrsin on sijoitettu tavalliseen asuinhuoneistoon, tarvitsee sillä olla kotelointi, jotta työstöjäte ja melu pysyvät hallinnassa. Sopiva aihio löytyi Tori.fi huonekalut osiosta. Ilmoituksessa tarjottiin ilmaiseksi vanhaa ja kulahtanutta sohvapöytää. Kipin kapin hakemaan! Pulpetin rakentamiseen tarvittiin myös seuraavia asioita. Hankintapaikka suluissa.

  • 2x2" m√§nty profiilia tukijaloiksi (Bauhaus)
  • Alumiini listaa pleksin ohjuriksi (Bauhaus)
  • Kulmarautoja pit√§m√§√§n MDF levyt paikoillaan (Bauhaus)
  • 5 mm polykarbonaattia (Etra)
  • Kanteen saranat (K-Rauta)

Sitten taputeltiin käsiä yhteen ja tuloksena syntyi kuvan kaunokainen johon jyrsin sijoitettiin :

[size=150]Loppusanat[/size]

Tämä oli artikkelisarjan ensimmäinen osa jossa perehdyttiin jyrsimen mallin valintaan ja siihen vaikuttaviin ominaisuuksiin sekä asennukseen ja kotelointiin. Seuraavissa osissa tullaan perehtymään alla lueteltuihin asioihin:

  • G koodin perusteet
  • Ty√∂st√∂ohjelman teko
  • Ty√∂st√∂nopeudet ja jyrsintapit
  • Jyrsimen k√§ytt√∂
  • Rajakytkimien asentaminen

Harkinnassa on myös tursotuspään ja syöttölaitteiston rakentaminen jolloin laitetta voitaisiin hyödyntää pikamallien tekoon.

Artikkelin on kirjoittanut Oulussa 15.2.2014 Matti Porkola

Kiitän kasauksessa avustaneita: Jussi Keränen, Petteri Ponnikas ja Jarkko Argillander

PS: Koneella on päästy tositoimiin (syvyyslastu 0.5mm ja syöttö 750 mm / min ), siitä todisteena tämä.

Kiinnostava juttu. Miten johteet ja kuulamutterit pysyvät puhtaina ? Mistä saisi kohtuullisesti piirilevyn kaiverrukseen teriä ? Riittääkö piirilevyhommiin (n. 0.5 mm kuviot) halvemmat mallit, siis ilman kuulamutterisysteemiä. Onko näkynyt edullista, alle 500 US$ piirilevykaiverrinta. Niissä Z-liike on pieni tai pelkkä ylös ja alas. Miten kova ääni tuosta koneesta lähtee kun kaappi on kiinni ja pehmeällä alustalla ?

Unohtui … Tuliko mukana G-koodista laitteen liikkeiksi muuntava ohjelma ? Miten askelmoottorien nollakohta asetetaan (kalibroidaan) ? Toimiiko laite USB-liitännällä tai USB-rinnakkais-konvertterilla (USB-to-Centronics). Rinnakkaisliitäntä alkaa käydä harvinaiseksi tietokoneissa, mutta CNC-jutuissa sitä käytetään edelleen. Tietysti se on ihan hyvä liitäntä, mutta muoti muuttuu tekniikassakin.

Kuularuuvien ja johteiden puhtaana pysyminen onkin vähän ongelmallista ja aikaa vievää. Paineilmaspray ja imuri.

Usb adapterit ovat syöpä. En suosittele kenellekkään käytettäväksi näissä hommissa. Toisaalta sain vakavia ongelmia kun pidin avast virustorjuntaa päällä.

Ebay on pullollaan teriä. Ovat yleisesti 1/8" varrella.

Nollakohta asetetaan stepperiohjaimesta potikkaa kääntämällä.

Sanottakoon ensimmäisenä että minulla ei ole mitään kokemusta CNC koneista, ei pienistä, ei isoista.
Harkinnassa edelleen se alanko rakentaa edes 3d printteriä…

Tuohon puhtaana pysymiseen auttanee nopea työstöroskan poisto työ alueelta. Piirilevyjen jyrsinnässä voi olla mahdollista tehdä karan ympärille muovista jokin imusovite jolla imurin imu saadaan kohdennettua sopivasti. Metalli osien jyrsintä sitten erikseen.

Tuli värkättyä tähän konenäkö. Tai sen prototyyppi. Pitäis ottaa raporttiryhmä meille, jotta saataisiin lisää artikkeleita.

Tässä kalibrointivideo: youtu.be/a8Wi6SOy_Xg

Tässä koitin seurata reunaviivaa: youtu.be/XEuEOtQVygI