CNC-FRÄS, FRÅN SCRATCH FÖRSTÅS

[Gunnar]

Här tänker jag visa varför det har varit dåligt med uppdateringar i mina lastar- och dumpertrådar

Den här maskinen har ni sett förut. Den har egentligen bara 2 fel i mina ögon: den har för lågt maxvarvtal och den är för stor för att ta hem och ner i min källare. Varvtalet går naturligtvis att fixa på ett eller annat sätt men storleken är inget att göra åt. Det hjälper inte om jag demonterar den i så små delar det går... en del är för stora och tunga ändå... suck...



Alltså ska jag bygga en maskin som jag kan ha hemma i källaren. Nej att köpa är inget alternativ. Men eftersom jag har ovanstående maskin ska jag inte bygga något i gjutjärn eller epoxigranit utan den blir något enklare. Det började egentligen i början av 2014, när jag fick för mig att försöka bygga själv. Man kollar på "nätet", och ser vad folk visar där och spannet är STORT, både när det gäller fysisk storlek och utförandet.

Det var tidigt klart att det ska bli någon form av portalmaskin. Och den ska ha ett "riktigt" bord dvs med T-spår. Jag hittade ett sådant bord i form av ett tipp- och vridbart lösbord till en mindre maskin liknande min Mikron. Eftersom det inte hörde till någon maskin numera så slaktades det så jag fick loss bara själva bordet. Det är 625*314*50tjockt med 5st 14mm T-spår. Det ser bedrövligt ut nu men vänta bara... Det måste duga att bygga vidare på.



Så... igång med Cad och lite olika koncept, varav jag visar några... under resans gång gjorde jag ett antal FEM-analyser på hur mycket fräschucken fjädrar undan för en given skärkraft relativt skenorna som portalen åker på, dvs Y-axeln. Det är bl.a. dessa analyser som resulterar i de olika förslagen nedan, ända tills jag bestämde mig för att så här får det bli.

Första skissen... då hade jag tänkt använda ett tjockväggigt stålrör 100*100 och gavlar av aluminium.


Jag hoppar över några steg och då såg det ut så här. Bordet ska alltså vila på 2 balkar som i sin tur håller ihop sidorna som Y-skenorna sitter på.


Efter lite mer funderande och simulerande har jag bytt fyrkantröret mot en balk bestående av en kraftig aluminiumprofil med 12mm gods ihopskruvad med en 20*160mm aluminiumplåt för att få en sluten profil (vridstyvhet) med flänsar att fästa X-skenorna i. Och samma koncept till Z-rörelsen, fast med aluminiumprofilen nerfräst så den inte är fullt så "hög" dvs "benen på U:et". Då ser det ut som nedan.


Från andra sidan...


Men det är ju bättre att ha Y-skenor och kulskruvar utanför gavlarna med hänsyn till spån och kylvätska mm. Så vi ändrar på det...


Och baksidan...


Men jag är inte nöjd med hur mycket det fjädrar med fräsen i sitt nedre läge och funderar på vad som kan göras... Detta kanske blir bättre... Hela X-balken får åka med i Z-rörelsen... och då blir det exvis så här...


Och bakifrån...


Betydligt bättre speciellt (förstås) med balken och fräsen nära bordet, vilket ju lär vara det vanligaste, men även när det hela är högst upp är det bättre än föregående förslag.

Men jag vill ju ha så små överhäng som möjligt och vad gör man då, jo man kan ju i princip flytta fräsenheten till andra sida X-balken... nedan visad i sitt högsta läge.


Och andra sidan... där det oxå framgår att jag ska ha både pinolrörelse och möjlighet att vrida huvudet. Nu är balken i sitt nedersta läge och även pinolen är helt ute/nere, 60mm.


Nedan ett tvärsnitt av fräshuvudet som huvudsakligen består av en ER-25 chuck med cylindriskt skaft Ø25 lagrad i 2 tvåradiga vinkelkontaktlager SKF 3205A2Z Explorer. Lagren är inte precisionlager, det förtjänar inte denna maskin, men Explorerlagren är i klass P6 och det är gott nog. Denna chuck hade jag sedan tidigare komplett med hylsor 1-16. Tyvärr är skaftet bara 100mm så det får bli lite special för att förlänga det, men vafan, hela maskinen är ju special...


Spindeln blir remdriven från en outrunner http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__42024__Turnigy_Aerodrive_SK3_6374_192kv_Brushless_Outrunner_Motor_EU_Warehouse_.html och ett fartreglage http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__42763__Hobbyking_YEP_120A_HV_4_14S_Brushless_Speed_Controller_OPTO_EU_Warehouse_.html. Fördelen med detta, enligt min mening, är högt vridmoment och enkel att varvtalsreglera. En nackdel kan vara att den går på lågspänd likström, i mitt fall cirka 50V och därmed blir strömmen hög och ledningarna lite grövre än annars. Motorn jag valt är Ø59*80mm och varvar som högst cirka 10000rpm. Min remväxel ska gå lätt att skifta... som visad nerväxlad 1,5/1 och med skiftade remskivor 1/1,5. Detta för att få bättre vridmoment vid lägre varvtal och högre varvtal för små fräsar. Denna motors effekt vid maxvarv är cirka 2,5kW vilket jag inte tror behövs, men som sagt jag vill ha vridmomentet vid lägre varvtal.

Och eftersom jag nu börjat prata siffror och ni uppenbarligen läst ända hit så kommer lite mer data:
Rörelseområdet blir
X 590mm
Y 520mm Detta är mer än bordet (314mm) vilket innebär att jag kan "hänga" ett arbetsstycke framför bordet och    därmed få extra utrymme för Z-rörelse om det skulle behövas. Eller lägga en större skiva på bordet eller...
Z 290mm, med max avstånd mellan bord och chuck 376mm med pinol uppe, minsta avstånd med pinol max ute/nere    26mm.

Kulskruvarna är 16*5 och det är som synes dubbla skruvar i Y och Z. Samtliga med en fast och en fjädrande mutter för eliminering av eventuellt glapp. Y-skruvarna drivs via tandremmar av sin motor, och Z-skruvarna av sin motor, alltså inte en motor per skruv som en del använder. Skruvarna är rullade, vilket jag anser räcker eftersom jag dels eliminerar glappet med en extra mutter och dels inte kräver hundradels noggranhet över flera 100mm rörelse. Noggrannheten på korta avstånd lär vara fullt tillräcklig, ska det vara riktigt noggrant ska man f.ö. kontrollmäta och justera in måtten. Klarar inte denna maskin uppgiften vid något tillfälle får jag väl använda min Mikron.

Motorerna är Simplex Motion 100A (100W kontinuerligt, 400W intermittent) som jag tror blir mycket bättre än stegmotorer i alla avseenden. De varvar max 6000rpm vilket jag utnyttjar för att växla ner skruvarna 4,5/1 vilket resulterar i 6700mm/min i snabbtransport vilket är med marginal tillräckligt för mig (min Mikron gör max 6000). Jag får utmärkt vridmoment på låga varv och utmärkt upplösning, samt lägesåterföring eftersom motorn har inbyggd givare.
Smothstepper för ethernet
Mach3
Nätaggregat 5V och 24V
Skruvar, motorer, elektronik och Mach3 är köpt av JBCNC

Skenorna ville jag ha förspända så det blev slutligen Thomson 20mm till alla rörelserna, köpta av Interalia i Kristianstad.

All plåt är 20mm aluminium 7075, inte för att styrkan behövs utan för att denna kvalite är hårdare och därmed mer tålig än de flesta andra aluminiumlegeringar. Och aluminium för viktens skull.

När jag ändå håller på så visar jag några fler detaljer... tvärsnitt genom hela maskinen, sett från sidan.


Och en closeup...


Med några detaljer släckta så man ser lite mer av hur det är gjort...


Och en closeup igen...


Spånlådan, gjord i rostfritt, hänger i skyddsplåtarna på vardera sidan. Den går att dra ut helt för tömning om man nu inte vill "gräva" ur spånen. Avlopp för kylvätskan är inte ditritat. Kylvätsketank och pump ska stå på stativets botten.


Gränslägesarragemanget ser ut så här. Fjädern (som ser för kort ut därför att den inte är spänd) håller normalt de båda "homeing-brytarna" påverkade. En tapp i över- och nederänden på "gaveln" (som nu är släckt för att brytarna mm ska synas) påverkar det ena eller andra oket vid de båda vänstra pilarna beroende på om portalen rör sig uppåt eller neråt. Det första som händer är att "home-brytaren" öppnar och kan användas av Mach3 (i mitt fall). OM maskinen går förbi detta läge så påverkas nödstoppsbrytaren som följdaktligen ligger i den fysiska nödstoppskretsen (och kanske i Mach-kretsen oxå, för att stoppa ett eventuellt pågående program). Samma princip och utförande för de andra axlarna oxå. Bilden visar Z-rörelsen, brytarna för Y-rörelsen sitter på andra sidan den tjocka plåten som åkvagnarna är skruvade på, och förstås vridna 90°.


Så här ser lagringen av samtliga kulskruvar ut, bortsett från den stora remskivan som ska ändras så en V-ring får plats i den samt att spännhylsan ska ändras


Och nedan är alla (förhoppningsvis) detaljerna som är gjorda i 20mm aluminium "utlagda" på 7075-plåten som nu ligger på golvet i min verkstad och väntar på att bli utsågade. Sedan återstår att bearbeta alla kanter, hål och vad det nu kan vara. Jag har alltså köpt en bit tvärsöver en 20*1520*3020mm plåt. Jag hade ju naturligtvis kunna köpa den uppsågad i de bitar jag ville men dels kostar det (och jag har ju möjligheten att göra det själv) och dels kan jag ändra på en detalj ända tills den är sågad... även om jag inte tror att det blir någon ändring.

[Ellis]

Ja det är lika bra att göra sakerna själv...så det blir som man vill!!
Önskar bara att jag hade samma talang...

Undrar en sak bara...har du en 1:1 bil? Är den köpt i så fall eller har du byggt den själv? 

[Olof]

Riktigt kul att se dig här igen! 

Detta projekt ska självklart följas, ser ruskigt bra ut, det lilla man förstår. 

Ja det är lika bra att göra sakerna själv...så det blir som man vill!!
Önskar bara att jag hade samma talang...

Undrar en sak bara...har du en 1:1 bil? Är den köpt i så fall eller har du byggt den själv? 

Hehe, jag undrar detta med! 

[Gunnar]

Ja det är lika bra att göra sakerna själv...så det blir som man vill!!
Önskar bara att jag hade samma talang...

Undrar en sak bara...har du en 1:1 bil? Är den köpt i så fall eller har du byggt den själv? 

Den får du poäng för Ett gott skratt förlänger livet Jo jag har ju en 1:1-bil oxå... min fjärde BMW, de är så bra att jag inte tycker jag behöver göra en egen... ännu , och den jag har nu har jag faktiskt haft (och kört) i 14 år gott och väl.

[Gunnar]

Tillverkningen har börjat

Ämnena är utsågade med några mm arbetsmån för att jag ska kunna fräsa dem runtom till rätt mått och jag har börjat bearbeta de första.

Den ena gaveln...




Under "spånhögen" döljer sig spåret som den vertikala gejden (linjärlagret) ska skruvas fast i. 20,00mm brett och 2,5djupt.

[Iccccie]

ska verkligen bli spännande och se hur pass stabil den här maskinen blir!!
Jag provade konvertera en BF20 till CNC  men de va ingen vidare hit, troligtvis har jag bara inte trimmat in den tillräckligt bara.

[Gunnar]

Mer bilder...

Flera av detaljerna fick flyttas eftersom min maskin inte kör mer än 600mm i X. Detta är baksidan på det jag kallar X-balken. I de båda spåren ska linjärskenorna för X monteras. Spåren är frästa så skenorna passar helt utan spel. Allt måste riktas och klockas upp perfekt vid flyttningen för att spåren ska vara helt raka och parallella efter bearbetningen. Som oxå synes är ytterkonturen kvar att fräsa på den vänstra halvan, liksom den lilla fasen som blänker i högra änden...


En del av detaljerna skulle ju ha hål i ändarna oxå... det var ju lite bökigt eftersom bordet inte går upp så mycket att man kunde spänna direkt på bordet när man ska använda horisontalspindeln. Turligt nog var ett tippbart skruvstycke högt nog... Nej, det duger inte att ritsa, körna och borra i radialborrmaskinen. Hålen SKA sitta på exakt rätt ställe. (Vertikalhuvudet går att svänga undan när man vill använda horisontalspindeln, det skymtar vid sidan om/bakom bommen nu.)


Uppriktning och nollning av nästa detalj, den där linjärvagnarna för Y- och Z-rörelserna är fastskruvade...




Bearbetning...


Och detaljen färdig för att vändas så att baksidan kan bearbetas...

[Gunnar]

Och fortsättningen på det jag visade igår...

nämligen den spegelvända varianten


Och sedan den är gjord skruvades paret ihop för att berarbeta sätet för kulmuttrarna...




Gängning av fästhålen


Ett av flertalet lagersäten för de dubbla vinkelkontaktlagren som lagrar kulskruvarna...



Går det inte att göra lika bra i den maskinen jag bygger så har jag misslyckats  En knapp hundradels mm presspassning för lagret.



Nu kan jag snart börja provmontera och se om det passar och fundera ännu en gång på om något hål glömts för någon brytare eller vad det nu kan vara INNAN det är för sent  \. Jag vill inte demontera i onödan och jag vill inte borra med handborrmaskin...

Stativet är redan gjort, målat och klart. Det står numera hemma i källaren och väntar på fortsättningen
Och fräsbordet ser ut som nytt efter avslipning av 5/100mm i planslipen

[Gunnar]

Första provmonteringen , jag erkänner att den är några dagar gammal för dessa bilder är tagna på min verkstad och stativet är som synes omålat då och bordet är heller inte planslipat ännu...

Hursomhelst, det jag hittills monterat passar som tänkt och det är ju trevligt . Här syns i princip bordet och gedrarna för Y-rörelsen.


Med X-balken monterad, sett från maskinens baksida. Skenorna för X-rörelsen ska sitta i de bägge spåren så småningom.


Och sedd framifrån ser det ut så här. Träklossen är för att inte hela portalen ska åka ner för långt nu innan kulskruvarna är monterade.


Så hoppar vi fram några dagar för nu har jag tagit hem delarna, delvis ihopmonterade och på golvet innanför min källardörr såg det ut så här då...


Och nästa steg är att montera ihop maskinen, förhoppningsvis, permanent . Men det blir först i nästa inlägg ...

[Olof]

Ser riktigt bra ut! 

[Gunnar]

Slut(?)-monteringen har börjat...

Tyvärr hade jag kommit åt någon av rattarna på kameran så bilderna ser inget vidare ut  . Men när jag väl upptäckte det hade jag ingen lust att demontera bara för att få bättre bilder.

Först stativet då, med "bottenramen" dvs gejdrarna för Y-rörelsen...







Sedan tvärbalkarna som själva fräsbordet vilar på...




Fräsbordet ditlagt... Balkarna är 20mm tjocka och 100mm höga. Halva höjden är nerfräst till 15mm tjocklek så att det bildas en 5mm "hylla" som bordet vilar på. Ihopskruvat med 6 st M6-bultar och stiftat i mitten, samma sak på baksidan förstås.




Tvärbalkarna vilar på små plattor som skruvats på undersidan av "bottenramen", här kan jag shimsa OM det visar sig att de båda ramsidorna med sina Y-gejdrar inte är 100% parallella i höjdled.




Den högra gaveln dithängd, först sedd snett inifrån/framifrån och sedan snett utifrån...






Överänden på ovanstående gavel. I detta spåret ska tvärbalken (X-rörelsen) som utgör överdelen i portalen monteras.



Här borde det ju kommit en bild på helheten som den ser ut nu, men det har jag uppenbarligen glömt att fotografera . Och jag kan inte ta en bild nu för i skrivande stund har jag kommit lite längre än vad dessa bilder visar...

[Mullis]

Ser ut att bli väldigt stadigt, denna pjäs. 

Man blir ju helt mållös när du håller på, Gunnar. 

[Gunnar]

Ser ut att bli väldigt stadigt, denna pjäs. 

Ja, jag hoppas det, för går det inte att fräsa exvis bakaxlarna som jag har i lastaren och dumpern så blir jag både arg och besviken. För det var ju det som var meningen med detta projekt .

När detta inlägg skrivs visar det sig att jag bara tagit detaljbilder och inte hur helheten ser ut under bygget... Därför har jag tagit bilder på hur maskinen ser ut just nu...







En närbild på X-motorn och drivningen samt "homeingbrytaren" (maskinnollan eller referensnollan eller vad man vill kalla det) och nödstoppsgränsläget... I övre vänstra hörnet ser man oxå drivningen av den ena Z-skruven.



Samma gavel/sida som föregående bild, fast nu från insidan. Här ser man, uppifrån och ner, remtransmissionen för Z-rörelsen, tätnings ringen för kullagret, X-kulskruven snett åt vänster, Z-kulskruven med sin kulmutter och en av åkvagnarna för respektive Z- och Y-rörelserna.



X-balken snett bakifrån/underifrån ser ut så här när även den kraftiga U-profilen är ditskruvad...






Paus för lunch
Rasten slut


En bild snett framifrån som visar den vänstra Y-gejden, Y-skruven och brytararrangemanget för "Z-homeing" och nödstoppsbrytare. Det sitter ett likadant "brytarpaket" 90 grader vridet på baksidan av plåten, som betjänar Y-rörelsen.



Basplattan för själva fräshuvudet ser ut så här...



Och på plats i maskinen... Själva huvudet blir i princip likadant som det ser ut på min Mikron på jobbet (Kan ses högre upp i tråden...)



På bordet ligger remväxeln mellan motor och spindel, och själva fräschucken som tar upp till Ø16mm



Nu väntar jag på grejorna, motor ESC mm, från Hobbyking för att kunna börja på spindeln. Jag vill inte göra något vid spindel och huvud mm förrän jag har motorn i min hand, om något skulle behöva konstrueras om... Det är ESC:n som är restnoterad. Från USA har jag köpt ett bauta nätaggregat 51,4Volt och 57A, nästan 3kW, som ska driva spindelmotorn via ESC:n. Det sitter sådana nätaggregat i stora dataservrar och de går att köpa både begagnade och nya. En del modellflygare köper dem till sina batteriladdare för att kunna ladda flera mångcelliga Lipo samtidigt. Cirka 900:- med frakt för ett nytt fick det vara värt, jag hade inte kunna få till något tillnärmelsevis så bra för de pengarna...

Det jag oxå fixat under tiden, om man jämför bilderna från början av "slutmonteringen" och bilderna från idag, är kanalskenor på väggarna för el och tryckluft. Dessa hade jag tagit tillvara när en av mina dåvarande kunder byggde om i sina utrymmen... Ibland är det bra att spara på "gamla" grejor... dessa skulle hamna direkt i skrotbingen med uttag, kabel och allt. Här hemma blev det kanonbra tycker jag.





Nu ska jag göra lite smådelar, kabelfästen osv... Och så har jag hela elskåpet och skyddsplåtar och spånlåda kvar oxå... Nej maskinen blir inte färdig till denna helgen heller, kanske inte ens denna månaden

[G-Crawler]

Du är skicklig du Gunnar, kul att följa! 

[Rille]

Du är skicklig du Gunnar, kul att följa! 

+1 på den!