CNCプリント基板作成機の自作に挑戦

さて実際のCNCの作成です。

アルミのアングルを使って組み立てました。

メインフレームとY軸の構造 12oのシャフトと8oの長ねじを使用 板圧10mm 

中間がフリーになっていますがベアリングで固定予定です。3点支持

作業テープル 200o*170o 構造を工夫して全面が加工範囲です。

リニヤブッシュを使用してスムースに動きます ガタはまったく有りません 

もっと拡大 私のデジカメ マクロが苦手でピンボケ。

写真では良く分かりませんが長ねじ部分  ダブルナット構造でバックラッシュを無くしています。

シャフトとはベアリング入りのリニヤブッシュを使用しました。  単価500円程度

X軸の取り付け側板 10o厚 アルミ  X軸の長ねじ部分  

X軸 8o 焼き入れバー リニヤブッシュ4個使用  長ねじは両端でベアリング保持

X軸組み立て  3点支持は難しいでしょうか。 長ねじの精度に問題があります。ゆるい所ときつい所が あります。

ステンレスのちょっと高めの長ねじを使用しました。8mm

X軸取付部分 加工範囲を拡大するため横に張り出し アルミアングルを使用

Z軸構造 縦方向がたを無くすためベアリングで軸を固定しています(全軸)

 

Z軸の構造 リニヤウエイを使用 さすがに業務用だけあってすばらしい動きです。

Z軸スピンドル取付パネル 

Z軸が完成 ベアリング3個使用 ナット部分はダブルナットにして有ります。

Z軸 反対側から2個を合わせて組立てます、 組み立て  

非常に沢山のねじを使う羽目になってしまいました。 

x軸の軸受けを取り付けた状態  最終的にこうなります  調整できない!!!反省

モーター取付前の状態 

Z軸に重量を掛けないようZ軸のステッピングモーターはオフセットしてベルト駆動にしました。 

裏面から     

側面 Z軸の構造が分かります。 後ろ横・上にステピングモータを付け、スピンドルモーターを付けて完成

モーターの取り付けステーの製作 3個*4本=12本 

モーター取付板 後ろはモーターに合わせて一部削りました。

前えから見たところ  後ろから  

MACH1で動かしてみました。

スピードが出ない(非常にゆっくり動く)スピードを上げると脱調します。音がうるさい。

モーターをはずして手で回すと非常に軽くスムースに動くのですがモーターでまわすとギコギコ言いながら回ります。

ステッピングモーターはPICでソフトウエアーで回しています。何かタイミングにノウハウが必要なのでしょうか?

モーター単体で動かすとそれほどは音はしません。ユニバーサルカップリングを付けると改善するのか?何方かご教授ください。

ペンを付けて動かしてみました。やはり脱調しているところがあるようです。

最後に原点に戻りません。すこしずれています。

改善しました。Gコードで四角を書いてみました。  しっかり原点に戻り何度書いても同じところをなぞりま す。

原因は分解組み立てしたモーターの減磁による力不足でした。モーターはゴミ箱行きのようです。

ステッピングモーターが減磁して力がなくなったのでZ軸のモーターを交換しました。

今度は小型で12V023A仕様です。

力も十分ありプレートを手で押さえてみましたが止まりませんでした。このほうが小型でかっこいいです。

設計変更して横軸もベルト駆動に仮にしてみました  だめなら元に戻します。

アルミの素材がないのでゴミ箱の中から切れ端を加工  バックラッシュがどの程度になるのか不明

このモーターはミネベアのモーターですが規格不明   1A、2-A、3B、4-B、5電源、5V400mA のようです。

24V、12V、5Vと3種類の電圧のモーターになってしまいました。何か滅茶苦茶!!電源が大変

前後の軸の送りねじ3点支持にしました。

スピンドルの製作 こんなもんでどうでしょうか エンドミルのシャフトがスピンドルの中に入るよう工夫しました。

ベルトで倍速予定 20000回転も回して大丈夫でしょうか 

スピンドルの設計図 

部品のバックがじゅうたんや畳ですが、あくまで素人ですから。現在重量9Kg

Y軸もベルト駆動にしてみました。

スピンドルの取付部品完成  取 り付けました

秋月のモーターを改造し軸を反対に取り付けました。Z軸ベルト駆動 

X軸もY軸も同じように変更しました。

カップリングも自作しました。音も静かになりGOODです。  構造です。

図面をUPします。K200-A.lzh

丸を描いてみました。Gコードもばっちりです。

Gコード200行で文字も出力してみました。早く基板の切削に挑戦したいです。

モーター側のプーリー   スピンド ル側のプーリー 2倍速です。

エンドミルのチャック   角度 を変えて撮影 

サイズごとに作成交換します。

モーターを組み付け    

組立使用したところ脱調する場合があります。抵抗の無いように位置を微妙に調整しスムースに動くよう調整しました。

結果F200程度で使用できます。スピンドルモーターはマブチRS540RHで十分

基板の切削程度には小型のステッピングモーターで十分です。5V500mA位でも手で押しても止まりません。

特にZ軸の構造が調整を全く考量せず設計したため大変でした。

構造の反省

リニヤシャフトは太いほうが良い。最低12oは必要

簡単に組立位置を調整できる構造が良い

ステッピングモーターは高速回転をさせるために、なるべく低電圧の物を選択する。

長ねじのナット部分はスプリングを入れるなど遊びを作っておく必要あり。完璧な精度は無理です。

ナイロンでナットを作っている方もいるようです。工夫が必要

2005/5/16 モーターを秋 月で新発売したモーターに変えてみました。型番Brother BH200575048

値段は@200→@700、大きさ56o*56o→同じ、抵抗86Ω→39Ω、軸径9o→6.37(6.35?)o 取付面は後面→前面、1.8度 ステップ

MACHの設定ではStepsPerUnit3200(1oピッチの送りねじを使用した場合)で速度設定3→6へVelでF150→F300まで速 度で倍になりました。

無負荷では速度はMAXで6.2位までまで可能でF350位までいきます。30V16分割マイクロステップ450mA設定

モーターを変えるだけで速度2倍にUP このステッピングモーターをお勧めします。高いだけのことはあります。

秋月さん20Ω位のモーターを探していただけないでしょうか?4oピッチのボールねじを使用すればF1000も夢ではないような!!

追試験MACHの設定をStepsPerUnit1600に設定すると速度設定12でVelでF720まで画面上で速度がでます。

8分割マイクロステップ動作で使ったほうがよさそうです。基板を修正しなくてはいけない。

16分割ではPCからのステップ信号が間に合わないのでしょうか?何か疑問?

この考え方は誤りのようです。見掛けだけだと思います。今度実験してみます。

実験してみました。やはり誤りです。8分割マイクロステップでも速度設定6.3が限度でした。つまり速度は同じです。

同じであれば16分割のほうが良いと思うので以後は基のまま16分割でいきたいと思います。8分割の必要性はありません

追加回路

スピンドルのON.OFFを自動にするための回路です。

左は基板に組み込み。右側は外付け VCCはモーター用12V2A必要

プリンターポート1番ピンの信号をTRで増幅しリレーを駆動します。

リミットスイッチ XYZ各々の軸にSWを取り付けます。下記の回路3組必要 コネクターピンは省略です。

完成写真が見たいと言うリクエストがありましたのでUPします。

Z軸です。コントロール基板をモーターの横にのせました。赤いのはスピンドル用リレーです。

Y軸です。

全景

30V5ASW電源 16分割マイクロステップ動作コントロール基板 一応簡単なケースに入れました。

参考になるかどうかハードは微調整はありますが一応完成とします。

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