Byggtråd - Glattnos bygger CNC-fräs

[Glattnos]

Jag tänkte att jag kan göra en tråd här om mitt CNC-bygge. Jag hoppas kunna inspirera andra och kanske även själv få lite tips eller hjälp

Jag ville bygga något som kan fräsa plast, aluminium och kanske även lite stål.
Jag tror mig inte vilja fräsa allt för stora saker utan tänker att 500x500 fräsyta borde vara lagom. Z vill jag hålla lågt för stabilitetens skull men med möjlighet att bygga på i framtiden om jag skulle vilja och känner att stabiliteten är tillräcklig ändå.

Design-proceduren tog ca 1 månad och kommer inte att täckas här eftersom detta är en bygg-tråd. Hela maskinen var uppritad innan bygget påbörjades. Då börjar vi!

Den färdiga ramen kommer bestå av en nederdel som linjärlager och kulmuttrar till bordet skruvas fast i samt en portal som också skruvas fast, detta gör att jag i framtiden kan lägga emellan block för att höja portalen ifall jag vill ha större Z-rörelse. Delarna till själva ramen är laserskuren 10mm Domex355 som till att börja med punktas ihop. Hylsor svetsas fast inuti för genomgående skruv till portalen samt skruv för fastskruvning av maskinen. Bilder på nederdelen av ramen.

[Glattnos]

Portalen punktas ihop och har svarvade 8st hylsor med invändig M16-gänga för att kunna skruva ihop den med botten-delen. De små "tabbarna" i kanterna av plåtarna har flera syften, dels styr dom bitarna mot varann så det blir rakt men de plockar även upp spänningar som uppstår när jag punktar och svetsar. Botten-delen är så liten som möjligt för att dels göra den styv och dels för att ge mer utrymme för spån att ramla ner. Portalen har förstärkningar invändigt som går som en pyramid från infästningspunkterna och upp till överdelen. De hål som ses på vissa delar är för att i framtiden kunna fylla ram-delarna med något tungt ifall det behövs.
Det tog endast några timmar att punkta ihop ramdelarna, största problemet var hanteringen pga vikten(jag har ingen travers, motorlyft eller liknande). Det hela väger ca 63kg resp. 77kg = 140kg

[säter]

Jan antar att du tänker bearbeta alla viktiga ytor efter svetsning?

[Glattnos]

Helsvetsning görs i annan lokal med bättre lyftanordningar och kraftigare svets än jag har. Svetsningen sker till så stor del som möjligt med delarna hopskruvade för att motverka att delarna slår sig.
Jag började med att värma upp alltihop med gas till kanske 100-200grader, sen läggs en "rotsträng" i alla skarvar och detta bygger in spänningar så det är viktigt att svetsa symmetriskt. Under arbetet värmde jag med jämna mellanrum upp alltihop för att hålla den varm. När "rotsträng" var lagd överallt så körde jag en pendlande uppepå med mycket mer ström, detta borde normalisera den första strängen så att spänningarna släpper lite. Fortfarande viktigt att svetsa symmetriskt. Jag var på slutet tvungen att skruva isär delarna för att komma åt att svetsa.

När svetsningen var klar skruvade jag ihop delarna igen och lät det kallna långsamt. Sen ställde jag ut det under natten(temperaturen gick neråt -20 grader under natten). Nästa dag togs den in och värmdes rejält med gas. Hela kyl/värm-proceduren upprepades en gång till under nästkommande natt/dag.

[Glattnos]

När delarna skruvades isär upptäcktes inga spänningar i skruvförbanden, vilket var ett gott tecken. Delarna frästes sedan på alla ytor där montering av skenstyrningar, kulskruvs-fästen mm ska monteras. Bottendelen frästes rak över hela undersidan för att förenkla uppspänning när översidan fräses. Eftersom jag har för liten fräs så fick jag spänna om och justera med hjälp av indikatorklocka. Även ytorna där de två delarna monteras mot varann planfrästes. Viktigt är inte bara att det är plant utan även att det är vinkelrätt, jag gjorde så gott det gick och räknar med att ev. få lyfta av portalen och justerings-fräsa "fötterna" på den efter att ha testkört maskinen och får nog då ta hjälp av någon som har bättre grejer än jag. Men tillsvidare utgår jag från att det är tillräckligt bra för en testkörning

[Glattnos]

Efter fräsning så maskerades monteringsytor och delarna målades. Jag använde grundfärg och enkomponentsfärg, detta kommer jag kanske få ångra men då jag blev rekommenderad denna av en färghandel så tänkte jag i alla fall testa. Det bästa hade förmodligen varit en tvåkomponents-lack. Men det får vara som det vill med det just nu

[Glattnos]

Stativet som fräsen ska stå på tillverkas av 60x60 profilrör och "spånuppsamlingslådan" är av 2mm plåt som skruvas ihop. Monteringen av fräsen sker igenom lådans långsidor så gavlarna är enkla att skruva bort ifall man senare behöver komma åt att laga eller ändra någonting. Under den stora lådan kommer en mindre låda att samla upp spånet, denna låda kan man sedan enkelt dra ut och tömma. Alla skarvar som skruvas går senare att täta med en silikon-sträng så att även kylvätska kan samlas upp, jag satte en rör-bit i botten på lådan där man kan sätta en slang så att jag senare kan leda vätskan till en behållare eller liknande.
Maskinen monteras med genomborrade hockey-puckar som mellanlägg, jag vet inte om det är så smart egentligen eftersom det inte går att dra skruvarna så hårt så jag får se hur det fungerar sen och kanske göra stumma mellanlägg senare.

[Gimbal]

Snyggt jobbat!

[hawkan]

Har ingen kommentar mer än att jag tittar och njuter.

[säter]

Jag tycker att planen för Y-skenorna ser korta ut för 500mm.
Man kanske missar proportionerna på bilden?

[H.O]

Skenorna sitter väl under bordet, vagnarna "upp och ner" på stativet - tycker mig se en vagn på en bilderna.

[thewho]

Seriöst projekt!

Hur kommer det sig att du valde just den där maskindesignen? Istället för en "klassisk" vertikal (C frame kanske det heter) variant alltså.

[Glattnos]

Rörelsen blir max 520x520 i X och Y och skenorna kommer mycket riktigt att sitta under bordet och vagnarna på ramen precis som H.O gissade Detta av flera anledningar, dels sitter vagnarna alltid nära spindeln(både i mitten och i ändlägena), dels blir det mycket mindre ram som kan fånga spånor och sen inbillar jag mig att skenorna kanske även styvar upp bordet lite(vilket inte behövs men ändå ^^)

Anledningen till att jag valde denna design var för att det var den jag kom fram till efter ganska mycket funderande och skissande. Jag skissade även på andra konstruktioner men valet föll på denna. En C-frame är lite svårare att få till med 500x500mm rörelse, men helt klart hade det gått. Jag kommer med nuvarande design fortfarande kunna köra långa saker som rör och liknande genom att låta dom sticka ut ur maskinen och behöver då egentligen bara ha två rull-bockar ute på golvet som support till rören eftersom bordet bara rör sig i en ledd.

Fortsättning:

Plattorna för X- och Z-släden tillverkades av 25mm gjutna aluminium-plattor(Plancast 5083 som är planfrästa). Jag hade ritningar på alla fräsningar och hål så jag spände bara upp plattorna i fräsen och vevade till alla positioner och hoppades att det skulle passa senare, vilket det gjorde
Själva bordet tillverkades av 30mm Plancast 5083 och kommer även att få en 520x520mm "palett" av 25mm Plancast som kommer skruvas fast uppepå. Jag kommer kunna planfräsa hela paletten i CNC:n och det går då också att byta palett ifall jag vill ha olika. Jag kan även göra särskilda paletter till särskilda jobb om jag vill.
Bordet har en urfräsning för Y-motorn som kommer sitta på undersidan, jag fräste även ett spår runt om för att bilda en droppkant i förhoppning om att största delen av kylvätskan ska droppa av och inte leta sig allt för långt in på bordets undersida. På bordets kortsidor ska det sitta plåtar som skyddar motorn och kulskruven från vattenstänk samt att vatten rinner in då det saknas droppkant på mitten av kortsidorna.
Linjärskenorna och kulskruven monterades under bordet och vagnarna skjuts på skenorna. Sedan lyfte jag upp alltihop på ramen. Bordet har en rad med 6st hål (9mm har jag för mig) tvärs över som sitter mitt för skruvarna till vagnarna och infästningsplåtarna för kulmuttrarna, man skruvar bara bordet tills hålen ligger rakt över skruvarna som man vill dra åt och stoppar sedan en insexnyckel igenom hålet och kan dra fast skruvarna.

[Glattnos]

OBS. Läs detta innan ni kollar på bilden och säger att det inte kommer funka ^^
Kulskruven har två kulmuttrar varav den ena har en fast position och den andra monteras i avlånga hål för att kunna justera bort backlash. Jag monterade en tryckfjäder mellan kulmuttrarna för att få en viss förspänning, den nuvarande fjädern ger ett tryck på ca 15kg(denna går att byta senare om 15kg visar sig vara för lite, jag tror inte att det är för mycket i alla fall). Jag låter fjädern trycka isär kulmuttrarna med 15kg innan jag drar fast "justerings"-kulmuttern och borde då få en förspänning på 15kg. När kulmuttrar och kulskruv senare "sätter sig" eller blir slitet så behöver jag bara lossa skruvarna till kulmuttern och dra fast dom igen så har jag åter 15kg förspänning, dock får man ju vara observant vid det momentet så att inte någon annan kraft trycker skruven åt fel håll i den fasta kulmuttern just då för då blir ju justeringen fel.

Bordet gick mjukt och lätt vid första monteringen men hade en tendens att gå lite trögare sista 100mm i ena ändläget. Detta var i kulskruven då jag märkte att ena muttern satt en aning högre än den andra vilket berodde på en skillnad i monteringsplåtarna som jag gjort av obearbetad 10mm plåt. Dom var skurna ur samma plåt men troligtvis kan det diffa lite på tjockleken ändå. Efter att ha slipat av en aning med bandputs på den plåten som var för hög så gick alltihop lätt hela vägen.
Höjdskillnaden mellan monteringen av vagnar och kulmuttrar är frästa i samma uppspänning så nivån och parallelliteten är mycket god mellan dessa ytor.

[Glattnos]

Här kommer lite bilder på spånlådan som är tillverkad av 2mm plåt och har ovala hål som handtag på båda sidorna, den har en stjärna av små hål i botten för att släppa kylvätskan vidare. Lådan glider på 10mm rundstänger. Inne i utrymmet ser man hålet för kylvätskan, botten är en aning kryssbockad(syns inte så bra på bilderna) för att vätskan ska leta sig till mitten. Såhär i efterhand har jag tänkt att det skulle varit smartare att luta botten bakåt och haft utloppet baktill eftersom det då blir kortare slang mellan utlopp och filter.
En oväntad bonus med att tillverka spånlådan tidigt var att den fångar upp skruvar och annat smått som jag tappar när jag skruvar med resten av maskinen ^^