Goedkope DIY CNC-router

UPDATE: Ik heb veel verzoeken ontvangen om plannen voor deze build te publiceren. Ik aarzelde omdat ik niet echt een plan heb dat klaar is om te gaan en veel van de metalen onderdelen zijn bewerkt die moeilijk te repliceren zijn voor iemand zonder toegang tot een metalen draaibank. Wat ik heb besloten is om een ​​MK2-versie van mijn router te ontwikkelen waarvoor ik de plannen zal publiceren. Ik neem wat ik heb geleerd met deze machine en neem zoveel mogelijk gebruiksklare hardware op. Zoek naar het nieuwe ontwerp en bouw Instructable binnen enkele maanden.

Steve T.

_____________________

Dit is een hobby-CNC-router die ik voor mezelf heb gebouwd en waarvan ik dacht dat ik deze zou delen met de Instructables-gemeenschap. Dit is geen gedetailleerd bouwlogboek van de router, maar meer een verkenning van mijn ontwerpkeuzes die in deze enigszins unieke tool zijn verwerkt. Er zijn geen plannen voor deze router. Afgezien van een paar eerste schetsen om de algemene grootte, lengte en afstand te bepalen, groeide deze router vrijwel organisch uit toen ik hem aan het bouwen was. Hopelijk zien andere CNC-enthousiastelingen een paar ideeën die hen kunnen helpen bij hun projecten.

Ontwerpparameters

  • Gebruik zoveel mogelijk spullen die ik in de winkel had liggen.
  • In staat om de router te gebruiken als een bench top wanneer hij niet routeert.
  • Een snijgebied van 30 "x60" x2 ".
  • Maak het zo stijf mogelijk (voor een multiplexontwerp).

Wat betreft het ontwerp dat ik bedacht heb. Dit is een klassieke XYZ 3-assige houtfrees. Met klassiek bedoel ik dat het een portaal heeft dat langs de lengte van de machinebasis (Y-as) beweegt. Er is een slede waarop de router is gemonteerd die heen en weer loopt op het portaal (X-as). En tot slot is er een mechanisme dat het hele portaal omhoog en omlaag brengt dat de router op en neer beweegt (Z-as). Ja, ik zei dat het hele portaal op en neer beweegt. Daar komen we later op terug. Wat betreft beweging, ik gebruik stappenmotoren en rollenketting. Voor de lineaire rails gebruik ik stalen v-lagers die over stalen hoekijzer lopen. Het belangrijkste constructiemateriaal is multiplex.

Laten we naar de fotoshow gaan.

Stap 1: The Base

Elke tool heeft een goede basis nodig. In plaats van helemaal opnieuw te bouwen, heb ik een Ikea-kast opnieuw ontworpen die ik beschikbaar had. De kast is volledig gedemonteerd en vervolgens op elke kruising weer in elkaar gezet met lijm. Ik heb de kast versterkt door onderaan een 2x6 onderbouw in te smelten. Wielen en levellers zijn toegevoegd voor mobiliteit. Ten slotte heb ik een commerciële massieve deur gebruikt voor een werkblad. Niet getoond, maar de deur was opgelicht zodat hij zo plat en waar mogelijk zou liggen. De deur is de eigenlijke basis voor de router.

Waarom een ​​massieve deur voor de machinebasis? Ten eerste had ik het beschikbaar. Ik gebruik deze deuren als werkbladen in mijn winkel. Ten tweede zijn commerciële massieve kerndeuren gebouwd om zo plat en waar mogelijk te zijn. En ten derde, zo zwaar als ik was en ik dacht dat al die massa voordelig zou zijn om de trillingen van de router op te vangen.

Stap 2: Lineaire rails

Lineaire rails voor CNC lijken tegenwoordig een dozijn dozijn op eBay en Alibaba, maar in lengtes van 6 '? Niet zo goedkoop. Wat goedkoop is, is 1 "hoekijzer in mijn plaatselijke thuiscentrum. Iets anders dat goedkoop is (in ieder geval goedkoper dan vroeger) zijn 3/8" ID stalen v-lagers. Combineer de twee en we krijgen het lineaire railsysteem dat ik gebruik in deze build. Hier afgebeeld zijn mijn eerste tests met hoekijzer en de v-lagers. Het leek goed te werken, dus ik sneed de 45 graden multiplex railbedden op de tafelzaag en monteerde de hoeken aan de onderkant van de routerbasis. Niet goed afgebeeld, maar het spannen van de v-lagers op de hoek wordt bereikt door een bout- en pasmoeropstelling. Die spleten tussen de v-lagers zorgen voor voldoende beweging voor de spanning.

Iets dat je misschien hebt opgemerkt, zijn de triplexstrips die aan de rand van de deur / routertafel zijn bevestigd. Hier is niets belangrijks aan. Nadat ik de deur op maat had gesneden, besloot ik dat ik de X-reis wilde verhogen tot een volledige 30 ", wat een verbreding van de tafel vereiste.

Waarom de Y-rails onder de tafel monteren? Hierdoor bleef de bovenkant vrij, zodat het hele oppervlak kon worden gebruikt om te snijden. Ik kan de router ook gebruiken als werk- / montagebank wanneer ik niet routeer.

Merk op hoe ver uit elkaar de paren Y-as v-lagers van elkaar verwijderd zijn aan de onderkant van de portaalzijplaat? Ik heb dit gedaan om de portaalplaten zo stevig mogelijk te monteren. Dit maakte de platen langer, wat meer tafellengte vereiste om me de 60 "Y-reis te geven die ik wilde.

Sorry om te zeggen, maar dit is het voor historische foto's van deze build. De foto's die volgen zijn allemaal genomen nadat de router vrijwel compleet en operationeel was.

Stap 3: Portaal- en wagendetails

Het portaal is opgebouwd uit twee lagen van 3/4 "lagen die aan elkaar zijn gelijmd. Langs de boven- en onderkant zijn uitsparingen van 45 graden gesneden en hoekijzers van 3/4" zijn erin vastgelijmd met Gorilla-lijm. Het hele portaal beweegt op en neer voor de bewegingen van de Z-as. Om dit te bereiken, heeft het portaal een lengte van 1 "hoekijzer in de verticale oriëntatie die in v-lagers zit die aan de portaalzijplaten zijn bevestigd. De op- en neerwaartse kracht wordt geleverd door een NEMA 23 stepper en schroefmontage aan elk uiteinde.

Let op de overhangende portalen? De portaalbalk wordt voor en voorbij de zijsteunplaten gemonteerd. Hierdoor kan de bovenwagen langs de zijsteunen schuiven (meer rechts dan links trouwens). Je ziet om de een of andere reden niet zoveel op DIY-routers. Met deze opstelling kan de router een volledige 30 "in de X-as van rand tot rand snijden.

De bovenwagen is verlijmd uit twee lagen 1/2 "multiplex van kastkwaliteit, ongeveer zoals de zijplaten van het portaal. Aangezien ik dat overhangende portaal heb, kon ik de bovenwagen langer maken (de v-lagers spreiden verder uit elkaar) waardoor de stijfheid in de X-as toeneemt. De Makita-router is aan de linkerkant van de wagen gemonteerd. Dit opende ruimte voor het stofopvangsysteem rechts van de router. De wagen heeft vier van de v-lagers die lopen op de boven- en onderhoeken van het portaal Het spannen gebeurt op dezelfde manier als op de portaalzijplaten.

Vliegend portaal? Om de Z-as beweging te geven, beweegt het hele portaal op en neer. Op de meeste CNC-routers is het portaal gefixeerd en wordt de Z-asbeweging allemaal gedaan aan de routerwagen. Ik verplaats het hele portaal om een ​​paar redenen. Ten eerste denk ik dat als ik de mechanica van de Z-as naar de uiteinden zou verplaatsen door ze tussen het portaal en de zijplaten van het portaal te plaatsen, ik de lasten zou kunnen spreiden en de stijfheid zou vergroten. Ten tweede, het verwijderen van alle Z-asmechanica en motor van de routerwagen, sterk vereenvoudigde bedrading naar de wagen. Ten derde, ik dacht waarom niet? Het werkt in 3D-printers en het blijkt redelijk goed te werken met deze router. Bovendien ziet het er cool uit als het hele portaal op en neer beweegt.

Z-motor montage. Wat misschien niet voor de hand ligt, is hoe ik de twee Z-motoren heb bevestigd en op de stelschroeven heb gemonteerd. In een typische opstelling zouden deze motoren hard op een basis worden gemonteerd. De schroeven zouden in een lager worden gemonteerd. Om de twee te verbinden zou een flexibele koppeling zijn. Ik vermeed al die complexiteit door de motoren hard op de schroefassen te monteren. Het enige dat die motoren op hun plaats houdt, zijn de 1/4 "assen die in de 1/4" gaten zitten die ik in de schroefasuiteinden van mijn mini-draaibank heb geboord. De motoren worden niet rondgedraaid door de houten beugel met die rubberen bus aan het uiteinde (waardoor de motor kan wiebelen als het moet). Dit lijkt misschien een vreemde manier om dit te doen, maar deze methode elimineert de flexibele koppeling en het gedoe met uitlijnen. De 1/4 "assen van de stappenmotoren zijn meer dan sterk genoeg om de motoren op hun plaats te houden.

Voor beweging van de X- en Y-as heeft de wagen een NEMA 23 240oz (koppel) stepper gemonteerd. De beweging van de Y-as wordt aangedreven door een enkele 425 oz-stepper die een as aandrijft die aan beide uiteinden van het portaal is bevestigd. Mechanisch gezien zou het gemakkelijker zijn geweest om met twee steppers voor de Y-as te gaan, maar ik had op dat moment maar één motor beschikbaar en ik had de assen en lagers om de aandrijving te fabriceren. Een leuk ding met deze opstelling is dat het portaal nooit uitlijning zal raken als gevolg van het overslaan van de motor.

Een kettingreductie op de asaandrijvingen? Ik heb dit eerst gebouwd met de stepper die de kettingen rechtstreeks aandrijft. Bij de eerste tests kreeg ik veel overslaan in de (zwakke) motoren die ik op dat moment gebruikte. Ik had de tandwielen en lagers beschikbaar, dus ik heb de reducties toegevoegd. Naast het toevoegen van een ton of koppel, hebben ze zeker geholpen in de precisiecategorie (daarover later meer).

Stap 4: Roller Chain?

Ja, ik heb 25P rollenketting gebruikt in deze build. Ik heb geen tandriemen, kogelomloopspillen of tandheugel gebruikt. Als je het niet weet, heeft rollenketting een slechte rap in de DIY CNC-gemeenschap. Argumenten tegen zijn dat het zich uitstrekt, het is niet erg nauwkeurig en het veroorzaakte de val van het Romeinse rijk! Hoe dan ook, ik wist dat niet allemaal toen ik met deze build begon en ik had een heleboel van de ketting over van een ander project. Ik ben genoeg ingenieur om te weten dat rollenkettingen problemen kunnen hebben, maar ik had enkele ideeën om deze te verminderen. Voordat ik met deze build begon, had ik andere kettinggestuurde ontwerpen bestudeerd en merkte ik altijd één ding op. Bij deze andere kettingontwerpen leek de ketting altijd in de lucht te hangen, niet ondersteund, met een soort dun uitziend spansysteem aan de uiteinden. Rollenketting heeft wat gewicht, zelfs # 25 ketting. Wat gebeurt er als 5 'ervan horizontaal in de lucht hangt? Het zal gaan hangen en hoe strak je het ook trekt, het zal tot op zekere hoogte nog steeds hangen. Wat neerkomt op een lineair bewegingssysteem, betekent dat je geen consistente beweging krijgt over de hele lengte. Wat ik met dit ontwerp heb gedaan, is dat de kettingen over hun hele lengte worden ondersteund. De X-as ketting zit in de onderkant van de bovenhoek van het portaal. De Y-as kettingen liggen in een uitsparing in de Y-hoeksteunen. Deze kettingen hangen niet af! Om de uiteinden van de kettingen vast te zetten, heb ik 3 mm inbussleutels gebruikt die heel mooi in de # 25 ketting passen. Het spannen wordt verzorgd door flexibele secties aan één uiteinde van elk van de kettingen. Een spanschroef loopt door een T-moer die de vouwspanner naar buiten buigt en de ketting trekt.

Merk op dat de kettingmontage en spanners precies op de hoekijzeren uiteinden zitten. Deze opstelling gebruikt de compressiehoeken om de stijfheid van de kettingmontage te vergroten.

Wat is dat koppelings uitziende ding op de eerste foto? Dat is een compressiekoppeling die de linker en rechter tandwielaandrijvingen met Y-as verbindt. Door dit los te draaien, kan ik het portaal precies loodrecht op de Y-asbeweging aanpassen.

Stap 5: Router en stofafzuiging

De router is de Makita RT0701C 1/4 "trim router (eerdere foto's laten een goedkope Harbor Freight router zien die inmiddels is weggegooid). De router bleek precies te zijn en heeft een mooie snelheidsaanpassing ingebouwd.

Stofopvang. Ik heb een kleine kelderwinkel en ik wilde een goede stofafzuiging op deze machine. Een rimpel bij dit ontwerp is dat, aangezien de freeswagen op en neer beweegt met het portaal, ik een ontwerp moest bedenken dat de stofschoen op het werkstuk houdt. Dit werd bereikt door de stofschoen op een arm te monteren waardoor deze vrij op en neer kan bewegen ten opzichte van het portaal. Er werden drie plastic v-lagers gebruikt zoals op de foto. Het ene lager is bevestigd aan de beweegbare arm waardoor de stofschoen snel en gemakkelijk van de machine kan worden verwijderd. De stofschoen is bewerkt (het eerste wat ik op deze router heb gesneden) uit twee stukken 1/2 "multiplex. Het onderste kussen is uit een verfkussen gesneden en laat de schoen over eventuele schroeven of hobbels in het werkstuk drijven .

De stofcycloon is bovenop een standaard emmer van 5 gallon gemonteerd en houdt het meeste (zo niet alle) stof uit de 8 gallon shopvac die ik gebruik.

Deze opstelling is zeer goed gebleken in het opzuigen van stof en spanen. Na een snede is er nauwelijks stof achtergebleven op het werkstuk of zwevend in de winkel.

Stap 6: Bediening en bedrading

Niet veel foto's op deze, het spijt me te moeten zeggen. Het besturingssysteem is gebaseerd op Arduino UNO en ik gebruik de EstlCAM CNC-software (wat geweldig is IMO). Aan de muur hangt een kleine Windows 10 media-pc met de Windows-kant van het EstlCAM-systeem. Een draadloos toetsenbord, muis en een gamepad maken de bediening compleet.

Op de achterkant van de machine in de zwarte doos in het midden staat een Arduino Uno waarop de Estlcam-controllersoftware draait. In de schakelkast zit een 10A SSR (solid state relay) die de router aan- en uitzet. Links op een shockmount staan ​​de TB6600 stepper drivers. De voeding is een ventilatorloos ontwerp van 24V 15A.

Geen whirlygigs! Ik heb geprobeerd om passief gekoelde apparatuur zonder ventilator te gebruiken voor al mijn elektronica. Dit is zo dat er geen stof wordt opgezogen waar het niet mag zijn. Ik hield ook de montage-oriëntatie in de gaten. De stappenmotoren zijn zo gemonteerd dat verwarmde lucht van nature naar boven stroomt. De Arduino-behuizing heeft om dezelfde reden gaten in de boven- en onderkant geboord.

De bedrading naar de motoren loopt door de flexibele zwarte kabelbeschermers die zijn opgepakt bij een computerwinkel. De motorbekabeling is vierdraads aanhangerdraad.

Merkte u op dat de gelede kabelsteun naar de routerwagen gaat? Een paar stukjes triplex en enkele scharnieren en een snelle en gemakkelijke bekabelingsoplossing voor de wagen zijn het resultaat. Werkt redelijk goed.

Stap 7: Knipt het?

Natuurlijk doet het!

Er zijn natuurlijk problemen geweest en het is een voortdurende leercurve. Ik heb geëxperimenteerd met materialen, zaagdieptes en voedingssnelheden om te zien wat de router kan doen.

Momenteel, voor het snijden van multiplex en MDF, heb ik rond de 70IPM (inch per minuut) snelheden op een .25 bit met een .28 snijdiepte gelopen. De Z-as is momenteel ingesteld op 20IPM.

De vrije rijsnelheid is zonder problemen ingesteld op 140IPM.

Stap 8: is het nauwkeurig?

Hoe klinkt .005 "herhaalvermogen? Dat is 0, 127 mm voor jullie metrische types. Ja, ik weet het. Dat klinkt te mooi om waar te zijn met een doe-het-zelf ketting aangedreven multiplex router, maar dat is wat ik heb gezien in sommige van mijn testen. Ik zeg niet .005 "-nauwkeurigheid zal bij elke snede uit deze machine komen, maar met zelfs vier keer erger, is het veel nauwkeuriger dan ik ooit had verwacht.

Dus waarom zo nauwkeurig? Wie weet? Misschien ben ik een uber machineontwerper en fabrikant. Misschien had die reductie op de motoren er iets mee te maken? Misschien stonden de sterren op één lijn? Ik weet alleen dat ik er erg blij mee ben. Niet te armoedig voor een machine die misschien $ 900 aan materiaal bevat.

Ik hoop dat je dit schrijven leuk vond. Ik zal inhoud toevoegen terwijl ik eraan denk en ik kijk uit naar eventuele opmerkingen of suggesties.

Bedankt voor het lezen.

Steve

Stap 9: accessoires

Het eerste dat u leert wanneer u uw CNC-router in gebruik neemt, is dat u deze meteen wilt gaan verbeteren. Mijn eerste project in deze zin was een aanraakplaat voor automatische nulstelling. Deze zijn meestal gemaakt van gefreesd aluminium, maar ik dacht dat wat multiplex en wat aluminium tape en strips zouden werken. Het deed!

Verwante Artikelen