CNC-Maschine zum Formen von großen Stücken von Polystyrolschaum

15 Schritt:Schritt 1: Einführung Schritt 2: Entwurf Software Schritt 3: G-Code Schritt 4: GRBL Schritt 5: Stepper Treiber Schritt 6: Hardware Ziele für die große CNC-Maschine Schritt 7: Grundrahmen Fertigung Schritt 8: Rails Schritt 9: Haupttransport Schritt 10: Upgrade auf Büsche Schritt 11: Kettenantrieb Schritt 12: Sekundärschlitten und Spindelhalter Schritt 13: Maschinenarbeits erstmals Schritt 14: Herstellung einer Form für einen Teil GRP Schritt 15: Die nächsten Schritte

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Zusammenfassung

Diese instructable zeigt, wie Polystyrolschaum zu formen, mit einer CNC-Maschine. Beginnend mit einer kurzen Einführung wird Design-Software für die Erstellung einer STL-Datei nötig diskutiert. Dies wird durch ein Verfahren zum Erzeugen von G-Code unter Verwendung einer STL-Datei als Eingabe folgen. Danach folgt die Einführung in GRBL, ein Arduino-basiertes System für die Verwendung von G-Code, um Schrittmotoren einer CNC-Fräse zu steuern. Schritttreiber genannt, wonach die Entstehung großer CNC-Hardware beschrieben. Die instructable endet mit nächsten Schritte.

Genießen Sie,
Richard Tegelbeckers

PS. Ich habe vor, zeigen / aktualisieren diese instructable wie ich Erfahrungen sammeln und zu verbessern, um meine Maschine. Kommen Sie zurück, um zu überprüfen, wenn Sie interessiert sind! Auch, wenn Sie mehr Klarheit über jeden der Schritte möchten, einen Kommentar und ich werde versuchen, um zu helfen. Ich könnte möglicherweise weitere Bilder hinzufügen wie ich machten Fotos / Videos von so ziemlich alles, was ich did.Step 1: Einführung



CNC-Maschine zum Formen von großen Stücken von Polystyrolschaum

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Ich interessierte mich in CNC-Maschinen, kurz nachdem er sich von einem 3D-Druckunternehmen in Großbritannien lassen. Mit dem RepRap Bemühungen fasziniert, entschied ich mich, dass mit einem Bohrer artiges Werkzeug wizzing um in drei Richtungen wäre ein leichtes Ziel zu erreichen. Ich habe meine Forschung und landete slapping zusammen eine kleine Maschine, eine alte Flachbett-Scanner, eine alte Druckerwagen und einem nicht mehr existierenden CD-Player. Ich habe gelernt, von der Erfahrung und benutzte es, um mit folgendem Ziel zu kommen: zu einem großen 3-Achsen-CNC-Maschine, in der Lage, Bearbeitungspolystyrolschaum zu schaffen. Die bearbeitete Schaumstoff kann dann in einer Schutzschicht überzogen werden, bevor das Ziehen eines Faserverbundform (ing) von it.Step 2 (zB auf Wasserbasis Latex.): Designsoftware

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Um etwas auf einem Computer in 3D-Design, (CAD) Design-Software erforderlich ist. Dies könnte nicht angenehm für die Apple-Leute Fancy oder den Open Source Linux enthousiasts sein, aber das System (im Jahr 2012) zu verwenden ist langweiligen alten Microsoft Windows. Sorry, keine Diskussion ...

Nachdem er die demokratische Entscheidung für Windows (nur ein Wähler erlaubt: me ...), das Angebot für CAD-Anwendungen ist reichlich und ich Rat, viel Forschung zu tun, wenn Sie ernsthaft über das Lernen, wie man ein Paket zu verwenden sind. Wenn Budget ist eine Einschränkung, die von Autodesk 123D ist schwer zu übersehen. Es scheint relativ leicht zu erlernen sein und kann eine Preisanfrage, da es frei werden. Seien Sie sich bewusst, wie sie ist noch im Beta-Stadium (Juni 2012), und es scheint mühsam auf älteren, unteren spec 32-Bit-Systemen. Die 64-Bit-Version sollte auf eine leistungsfähigere Maschine ziemlich gut. In den Fachbereichen steigt der Preis für die Software steil, aber man bekommt, was man für ... Beliebte Angebote sind von Autodesk Inventor und Solidworks durch Dassault zahlt. Beide sind sehr leistungsfähig und nehmen Sie eine Menge Zeit, um zu lernen.

Kurz: Verwenden Sie eine beliebige CAD-Software Sie möchten, solange es einen STL-Datei zu erzeugen.

Etwas Mühe wert zu erwähnen, sind alle in den folgenden Schritten genannten Software als Open Source oder Freeware verfügbar ...
Schritt 3: G-Code

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Sobald eine STL-Datei vorhanden ist, kann G-Code erzeugt werden. Das Programm ich benutze heißt Freemill: http://www.mecsoft.com/freemill.shtml

Es ist sehr einfach zu bedienen, aber es könnte einige Probleme mit Ihrer Grafikkarte verursachen. Wenn es stürzt ab, versuchen Sie Folgendes: Wiederholen Sie die Schritte, bis der letzte Schritt, bevor es wieder einsperren. Jetzt schrumpft das Programmfenster oder verschieben Sie sie außerhalb des Bildschirms, um das 3D-Modell aus, das auf dem Bildschirm zu verhindern. Das Programm sollte nun ohne Absturz zu arbeiten ... Schritt 4: GRBL

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GRBL ('garble') ist für ein Grund, mehr als jede andere: es wird die Verwendung von USB zum Anschluss einer CNC-Maschine auf einem Laptop zu ermöglichen. Viele etablierte Hobby-Lösungen nutzen die veraltet parallele Schnittstelle, die nicht richtig auf einem Laptop durch Power-Management-Probleme funktionieren wird ...

Für GRBL sehen: https://github.com/grbl/grbl

Windows-Benutzer können die folgenden verwenden, um eine Verbindung zu GRBL: https://github.com/OttoHermansson/GcodeSender

In der Praxis läuft GRBL auf arduino (UNO) und muss mit dem Mikrocontroller übertragen werden. Es sind mehrere Verfahren zur Verfügung, gute Anleitungen sind bereits hier beschrieben: http://www.instructables.com/id/Pocket-laser-engraver/

PS. Stützen Sie die (Open Source) Arduino Leute und kaufen ein Original ...

Schritt 5: Stepper Treiber

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Auf meiner ersten CNC-Maschine habe ich kleine Drucker-Motoren in Verbindung mit einem 12-Volt-Stromversorgung und pololu Treiber. Plenty Infos erhalten Sie bei den RepRap Jungs.

Für meine größeren CNC-Maschine muss ich mehr Leistung: 24 Volt und grössere Fahrer. Ich habe versucht, einige Treiber basierend auf der Toshiba TB6560 Chip, aber ich waren nicht erfolgreich mit diesem. Da ich nur gespielt um für ein oder zwei Stunden, ich könnte immer noch sie zu, bevor er sich eine Alternative zu arbeiten. Vorschläge willkommen ...

Update (7. Mai 2012): Die Toshiba basierend Treiber waren Müll. Das erste man hat nicht funktioniert, das zweite verbrannt, aber der dritte arbeitete schön. Ich denke, die Qualität der Montage war wohl schlecht: wenn die Platten zuerst ankam, bemerkte ich einen schlechten Lötstelle, die ich festgelegt. Ich werde neue Treiber zu bekommen oder sogar meine eigene, basierend auf dem gleichen Chip. Alles in allem bedeutet das, ich kann das Gerät nur noch nicht ausgeführt :-( Schritt 6: Hardware Ziele für die große CNC-Maschine

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Hardware Ziele für die große Maschine:
    Verwendung von Standardkomponenten. Idealerweise würde ich in der Lage, Reasonably 2400x1200x100mm Blätter verwenden (8x4 Fuß durch 4 "), in zwei Hälften geschnitten und sechs Lagen hoch, dh. 1200x1200x600mm. Blätter in dieser Größe sind ohne weiteres von dem lokalen Baumarkt für wenig Geld. High-Speed ​​gute Wiederholgenauigkeit genauer sollte robust sein. dh. es sollte in der Lage, eine Tracht Prügel zu widerstehen und zu überleben eine raue Umgebung in Bezug auf Staub und Feuchtigkeit (keine MDF, Holz oder käseartigen Material, ...) werden, um zu vermeiden, sich durch Stecklinge verstopft, alle Objektträger und Antriebe um den Overhead des Werkstücks montiert werden
Update 20. / 24. Juni 2012: Stückliste aktualisiert. Ich verpasste ein paar Teile auf der letzten Version der Stückliste. Dennoch, die Stückliste enthält nur die Teile und Materialien ich muss speziell für das Projekt zu erwerben. Sie enthält keine Materialien, die ich schon habe, was vor Stahl, Holz-Router, Verbindungselemente, Lenkräder, Kabel usw. Es ist auch nicht zählen die runde Wellen, die ich von einem gebrochenen A0 Drucker abgezogen. Weitere Informationen finden Sie im 3D-Modell. Ich war zunächst gehen, um ein Modell zu der 123D Website zu veröffentlichen, aber wie ich erlebt Probleme mit diesem I hat eine Reißverschluss ACIS-Datei in diesem Schritt (Dateierweiterung .SAT kann in 123D und viele andere CAD-Pakete importiert werden) und einer Reißverschluss-3D AutoCAD-Datei (Dateierweiterung .dwg können in AutoCAD R14 oder höher verwendet werden). Das Modell nicht alle Einzelteile und Komponenten enthalten. Es sollte jedoch genug als Grundlage für die Herstellung einer Maschine selbst zu sein - es war gut genug für mich meine eigene Maschine zu machen ... Sie werden wahrscheinlich wollen, um das Design zu ändern, um Ihre eigenen Bedürfnisse anpassen und verwenden Sie Ihre eigene Wahl der Komponenten / Stahlprofile.
Schritt 7: Grundrahmen Fertigung

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Für den Grundrahmen verwendet I 50x50x2.5mm Kastenprofil. Wohingegen ich hatte die meisten anderen Stahl bereits zum Projekt, musste ich vier Längen des Kastenprofils zu kaufen. Es war nicht billig ...

Um richtig Line-Up der Rahmen, ist es wichtig, um eine flache Oberfläche zu arbeiten haben. Eine Tabelle mit einer dicken Stahl oben am besten wäre. In meinem Fall habe ich eine Tabelle I von einer alten Tür.

Wobei der Rahmen so groß, hatte ich das Glück, etwas Hilfe von meinem Kumpel Kirk haben - nochmals vielen Dank! Ein weiterer Aspekt der Rahmen / Maschine ist groß, wird das Gerät bewegen, wenn Sie fertig. Als solche werden die Räder in diesem Schritt angebracht.

Der kritische Teil der Phase ist es, die Top-Mitglieder parallel haben. Ich habe einen ganzen Abend verbringen, um zu dem Ergebnis war ich nach erhalten.

Schritt 8: Rails

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Für den Schienen I wiederverwendet die runde Wellen von einem gebrochenen A0 Drucker. Es kam aus dem lokalen Spitze, wo sie zunächst den Besitzer für 5 Pfund und landete im Haus meines Kumpel für mehrere Jahre ... Bei der Aufnahme den Drucker auseinander, löste sich der Antriebsriemen. Diese soeben bestätigt es eine gute Idee, nicht-Standard-Komponenten zu vermeiden. Bei der Rundwellen selbst: wenn sie müssten ersetzt, würde ich in der Lage, so durch den Erhalt 16mm OD Silber Stahl zu tun.

Die Rundachsen werden Ortung der Wagen in der Seitenrichtung Wege. Die zweite Welle wird nicht-Ortung oder schwimmende in diese Richtung sein. Als solches muss er nur direkt auf eine hohe Toleranz in der Aufwärtsrichtung ist. So ist, ein kaltgewalztes box Abschnitt 20x20x1.5mm war meine Entscheidung für diese Schiene.

Mit beiden Schienen habe ich versucht, sie so genau zu schweißen, wie ich konnte. Endgültige Einstellung auf eine hohe Toleranz können zu einem späteren Zeitpunkt mit Hilfe Unterlegscheiben * erreicht werden.

* Ich mache meine Unterlegscheiben durch Zerschneiden frisch entleerten Bierdosen; Die Dicke einer solchen Ausgleichsscheiben ist sehr konstant und um 0,1 mm in size.Step 9: Hauptschlitten

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Auch hier machte ich Gebrauch von der flachen Oberfläche der Tischplatte zur Ausrichtung. Um auch nur die geringste Ablenkung zu stoppen, stemmte ich die 50x50x2.5 Kastenprofile mit einigen 25x25x3 Kastenprofilen. Auf der Ortung Ende I montiert eine Steh mit einer offenen, Linear-Kugelschlitten. Auf der schwimmenden Ende befestigt I Rollschuh Lager.

Beachten Sie die Verwendung von nur einem Lagerbock, um eine maximale Nutzung der runde Welle machen. Dies ist möglich durch eine längere Schwimmschiene mit einem Paar Lager sets.Step 10: Upgrade auf Büsche

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Sehr bald, nachdem man den Hauptlauf auf der Oberseite des Grundrahmens, bemerkte ich einige Probleme mit der Kugel schieben. Einige der Kugeln nicht mehr dreht und landete Scoring meine schöne Welle. Es muss Staub verstopfen die Laufbahnen. Ich folgerte, es wäre besser, eine einfache Busch im Steh haben.

Die kostengünstigste Weg, der den Ausbau der Lagerböcke, war es, einige geschlossene Büsche zu passen. Die OD von den Büschen war 2 mm kleiner als die ID von meinem Kissen Gehäuse. Als solche, landete ich, einen 1 mm dicken Abstandshalter. Es dauerte einige Mühe, aber ich denke, es ist es wert.

Zu einem späteren Zeitpunkt werde ich auch ersetzen die Kugellager für Nylatron Schiebe blocks.Step 11: Kettenantrieb

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Ich beschloss, einen Kettenantrieb für verschiedene Gründe haben. Die wichtigsten sind:
- Im Vergleich zu Riemen, Ketten nicht so viel strecken
- Ketten sind sehr robust
- Ketten leicht auf jede beliebige Länge eingestellt werden
- Einfache Montage

Während dieser Stufe des Aufbaus ist es notwendig, einige genaue Bearbeitung zu tun. Die Buchsen müssen in aufgebohrt, 10mm Löcher montiert werden. Die Kettenräder müssen geriebenen, 8mm Löcher. Es gelang mir, Bearbeitung von Wellen durch den Erhalt 8mm OD Silberstahl zu vermeiden. Ich habe Mühe, Spannvorrichtungen, die leicht angepasst werden können erzeugen.

Um die lange Welle auf dem Grundrahmen strecken, habe ich die Gentle Persuader * - X markiert die Stelle!

Aktualisiert 28. Juni 2012: Die Kette auf der vertikalen Achse ist durch ein Kettenrad angetrieben wird, direkt auf der Motorwelle montiert. Die beiden anderen Achsen zwei Ketten pro Achse und erfordern eine Kupplung zwischen Motorwelle und Antriebszapfen. Meine anfängliche Kupplungen haben zu viel drehen unter der hohen Motormoment, was zu Gegenreaktion von mindestens 2 mm (siehe beigefügte Video). New, spider Kupplungen schließlich aus Hongkong angekommen und sind nun auf der Maschine. Der Spielraum ist jetzt akzeptabel ist (weniger als 0,2 mm).

* Technische Begriff für hammerStep 12: Sekundärschlitten und Spindelhalter

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Der Spindelhalter besteht im wesentlichen aus einem kaltgewalzten Stahlkastenprofil 40x27x1.5mm auf einen Linearschlitten verschraubt. Wenn an den sekundären Schlitten montiert, gibt es kein merkliches Spiel. Ich habe versucht, Spinnen eines 315mm langen Bohrer bei 30000 Umdrehungen pro Minute und es gibt keine Vibrationen während des Betriebs. Sobald der Bohrer hat, um einen Kugelfräser ähneln gerundet wurde, sollte es sich hervorragend für die Bearbeitung von Polystyrol sein. Die Länge des Bit nicht zum Herstellen von großen Schnitten; nur das Ende sollte zum Schneiden verwendet werden. Allerdings wird es ideal für die Schaffung tiefen Kavitäten in geringer Freisetzung Winkel sein. Zur Bearbeitung Massivholz, kann normale Fräser ausgestattet werden.

Ich habe nicht die Lager fertig auf dem schwimmenden Ende. Da will ich weg von Wälzlagern zu erhalten, werde ich von meiner ursprünglichen Design und Passform Nylatron Pads abweichen. Ich habe auch die vertikale Antriebs beenden. Es wird Kette angetrieben werden, aber mit einem Antrieb basierend auf einem Schraubgewinde möglich wäre, auch.

Aktualisieren 12. Juni 2012:
Z-Achse beendet ist. Ich habe noch nicht passen ein Gegengewicht, aber der Motor scheint glücklich, ohne eine zu sein. Es bedeutet nur, der Wagen wird Drop-Down mit einem Paukenschlag, wenn sich das Gerät ausschaltet. Auch ist der 315mm langen Bohrer drücken Sie ihn zu viel. Sobald es den Schaum selbst bei den geringsten Druck / Geschwindigkeits berührt, wird es gelegentlich zu stark wackelt. Eine kürzere Bit funktioniert gut. Ich werde die lang Bit schrittweise zu verkürzen, um zu sehen, was ich mit ... Schritt 13 weg: Maschine in Betrieb zum ersten Mal

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Schritt hinzugefügt 12. Juni 2012:

Wie in einem früheren Schritt erwähnt, ich habe ein Problem mit gebrochenen Schritttreiber. Um die Maschine zum ersten Mal von einem mechanischen Gesichtspunkt laufen, mein Kumpel Russell (vielen Dank !!!) seinen 3-Achsen-rig eingehakt. Es besteht aus einem Windows-Turm und einem 3-Achsen-Parallelport-Board mit Toshiba TB6560 Chips.

Das Board wurde eingerichtet, um 1/8 Mikro verwenden, womit sich die Schrittgröße von 0,4 mm bis 0,05 mm. Außerdem setzen wir die Gegenreaktion auf den horizontalen Achsen jeweils 4 mm. Der Spielraum ist rein es aufgrund der Torsion in den Kupplungen. Diese werden sortiert, wenn die Kupplungen werden von spider Kupplungen ersetzt werden. Die große Motoren waren leicht in der Lage, mit den höchsten Geschwindigkeiten wir es gewagt, laufen zu bewältigen. Sie bekam kaum warm und schien nicht alle Schritte überspringen.

Auf der y-Achse ist mir gelungen, Haltestellen an der Rundwelle passen. Ich werde auch ähnliche Haltestellen auf der Welle für die x-Achse passen, aber dies bedeutet, dass sie ab, um Themen in den Wellenenden zu erschließen. Für die erste Studie I ausgerüstet temporären Haltestellen durch Klemm einige 50x25 rechteckiger Kasten mit dem Hauptrahmen.

Die lange Bohrer von 315mm wurde zu viel Wackeln. Irgendwann haben wir ersetzt es mit einem Dormer A110 1/4 "Bit, das ich abgerundet, so würde es sich zu einem Ball Nase etwas konnte ich tiefe Einschnitte bei hoher Geschwindigkeit zu machen Sehen Sie die Bilder und Videos ... Schritt 14..: Herstellung einer Form für einen Teil GRP

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Schritt hinzugefügt 18. Juni 2012:

Das Endziel der großen CNC-Maschine ist nicht nur um Formen in Styropor zu machen, sondern auch, um etwas Sinnvolles mit dem Formschaum zu tun. In erster Linie würde dies die Schaffung von Verbundformen und oder Formkörper sein. In diesem Schritt werde ich die Schaffung einer einzigen Anwendung, Polystyrol Form für eine kundenspezifische, GRP Schweißmaske zu präsentieren.

Nach dem Entwurf einer Form für die neue Maske, eine STL-Datei erstellt ich und öffnete sie in FREEMILL. Hier habe ich zwei Sätze von G-Code ein: eine für einen Rohschnitt (Scheiben bei 4 mm Abständen) und dem nächsten Satz für die endgültige Schnitt (bei 1,5 mm Abstand). Final Cut ist einfach 30mm tiefer als die Schruppschnitt gesetzt. Die Schruppschnitt dauerte ein wenig mehr als eine Stunde in Anspruch nehmen, während der letzten Schnitt dauerte etwa zweieinhalb Stunden. Wie es war, führte die endgültige Kürzung der spürbare Schritte auf Teile der Form. Dies würde unter Verwendung von 0,5 mm Abstand verbessert worden, aber dies würde dreimal so lang eingenommen haben, dh. siebeneinhalb Stunden. Anstatt, entfernte ich die Schritte, die schnell schleifen sie nieder mit etwas Schleifpapier, wobei etwa drei Minuten zu tun ...

Bevor in der Lage, um die Form für die Erstellung der GFK Teil verwenden, braucht es eine Schutzschicht, wobei Latexfarbe in meinem Fall. Ich mischte ein wenig blau aus einer Lackprobe in den normalen, weißen Latex Wandfarben, und verwendet diese für die erste Schicht. Dann setzte ich mehrere Schichten auf der weißen Latex, bis die blaue nicht durch mehr kommen. Auf diese Weise war ich zuversichtlich, dass die Schutzschicht aus Lack war dick genug.

Aktualisieren 20. Juni 2012:
Die benötigte Form zu gewachst und poliert werden. Ich bevorzuge die Honigwachs für diesen Einsatz, wobei der Stoff, die von Bienen. Drei Schichten sollte in der Regel gut genug für einen einzigen Schuss, ich tat gelten vier Schichten sicher zu sein. Der erste Teil eines nassen Lagenschichtung ist normalerweise die Anwendung von zwei Schichten aus Gelcoat. Ich habe zwei ziemlich dicken Schichten von Gelcoat, mit ein rotes Pigment eingemischt. Mit einer dicken Schicht ermöglicht Abschleifen den Teil danach, um eventuelle Fehlstellen in der Oberfläche zu entfernen. Eine oder mehrere Schichten aus Glasfaser, mit Laminierharz imprägniert, folgen Sie dem Gelcoat. In meinem Fall habe ich zwei Schichten Matte und Laminierharz, mit etwas Weißpigment in gemischt.

Nachdem das Harz härtet aus, kann das Teil aus der Form herausgezogen werden. Es kann dann nach unten getrimmt werden, geschliffen, um Mängel in der Oberfläche und auf Hochglanz poliert entfernen. Im Fall des Schweißmaske, muss ich für den Bildschirm schneiden Sie ein Rechteck. Der tatsächliche Bildschirm und der Bildschirm Surround wird von einem "Spender" Maske geschnitten werden, und in das Innere des GFK Schale verklebt. Anbringen eines Griffs an der Schale wird das assembly.Step 15 zu beenden: Die nächsten Schritte

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erhalten Ersatz Schritttreiber, ist der Plan, einige mich mit Toshiba TB6560 Chips abzuschließen Verdrahtungs Verwendung Optokoppler zum Router schalten machen ein / aus der Ferne alles malen Ebene alles, um innerhalb von +/- 0,1 mm, mit Distanzscheiben auswechseln variabel Schienen für Schiebetüren Nylatron Blöcke handspiel (bis auf horizontalen Ketten 3mm), möglicherweise durch Ändern GRBL 7. Juni 2012 (!) fand die Quelle des Spiels, wobei die Drehung in den Kupplungen. sie einfach mit einer besseren Qualität spider Kupplungen ersetzen sollte das Problem beheben. kein mod zu GRBL benötigt. 28. Juni 2012: Kupplungen ersetzt werden, finden Sie in Schritt 11. 20. Juni 2012: Abfallmaterial zu verwalten. In den ersten Studien das Ausmaß und die Art der Staubentwicklung durch die Maschine deutlich. Die wichtigsten Prioritäten wird es sein, den unteren Teil der Maschine mit Brettern und möglicherweise Vorhänge schließen. Die eigentliche Router Werkzeug würde aus mit Rohrleitungen zur Kühlung profitieren. entwerfen ein Auto, schneiden Sie es in Schaum und verwenden Sie die Formen, um eine Reihe von zusammengesetzten Formen zu produzieren ...