Så har du en CNC laserskærer, men du vil have en CNC-mølle? Problem løst.

Dette projekt er en lille CNC-mølle, der kan samles fra butikkøbte og laserskærede dele til omkring $ 800 uden værktøjsmaskiner. (Hvis du har adgang til en butik med en huggesave og en borepresse, vil det være nyttigt, men du kan komme med en hacksav og nogle skruenøgler.) Som det ses, har den en 4 "x 6" x 1,5 " volumen, men det kan let udvides og ændres.

Killer app for dette er at lave brugerdefinerede printplader. Men det kan også lave plast- og træmaskindele (herunder alle sine egne dele), malet tilpassede aluminiumsinstrumentpaneler, lave stencils og lave kunstneriske etsninger til trykning.

Jeg har inkluderet både Adobe Illustrator og Autocad DXF filer til de brugerdefinerede dele, samt en Arduino skitse til styring af børsteløs motor.

Trinene:

(1) Indstilling af forventninger og ord med forsigtighed

(2) Køb dele og find værktøjer

(3) Laser skære de brugerdefinerede dele

(4) Monter Z-aksen og spindlen

(5) Monter X-aksen vognen

(6) Saml Y-aksen og sengen

(7) Monter rammen

(8) Wire den op

(9) Tuning, tweaking og fræsningstip

(10) Software, du kan finde nyttige

forsyninger:

Trin 1: Indstilling af forventninger og ord med forsigtighed

Kendt teknik:

openMill er virkelig cool, men det er ikke den første eller den bedste bordpladefabrik derude. Vi er store fans af MTM-projekterne hos MIT (især Jonathan Wards arbejde, Ilan Moyer og Nadya Peek) og Othermill, som var gode inspirationskilder og ideer, hvoraf mange vi skamløst duplikerede. Shapeoko er et andet godt eksempel, og der er masser af andre mennesker, der gør pæne DIY CNC-projekter, hver med deres egne styrker og svagheder.

Forventninger:

Vi fokuserede på at gøre openMill nemt til kilde dele til, bygge og modificere - selv på bekostning af design elegance eller ydeevne. Du vil næsten helt sikkert se dele af dette design, du vil ændre - det er pointen! Vi har forsøgt at gøre det nemt for dig at lave de ønskede ændringer.

Hvor godt vil openMill udføre? Det afhænger af hvor godt du bygger det og hvor godt du bruger det. Hvis det er godt bygget, smurt og justeret, og du holder materialerne lavt, skal du være i stand til at få præcision i.001-serien. Men hvis du ikke sørger for, at rammen og skinnerne er firkantede, og prøv at knuse hårde materialer for hurtigt, så får du backlash og chatter.

Mere generelt, selv om det kun kan tage dig et par timer at samle møllen, er dette projekt ikke rigtig plug and play. Maskinering er svært, så forvent en læringskurve, inden du går fra fungerende mølle til hurtigt at lave nyttige dele. Du vil sandsynligvis bryde nogle bits ved at forsøge at køre dårlig G-kode. Du må ikke få akserne godt justeret på dit første forsøg. openMill kan ikke stoppe dig fra at gøre ting galt (herunder ting der vil ødelægge møllen). Men det faktum at delene er alle billige gør det til en sjov måde at lære og eksperimentere på.

Budget:

Vi har også arbejdet hårdt for at holde omkostningerne lave og designet robust, så du kan lave en openMill for omkring $ 800. Men du bør budgettere nogle ekstra penge til dobbeltdele, hvis du laver en fejl eller bryder noget. Og når det virker, vil du opdage, at du vil købe nogle flere endemøller og noget råmateriale til at eksperimentere med. Vi har forsøgt at gøre det nemt at opgradere. For eksempel, hvis du vil tilføje en fancy bly-skrue og slid-kompenserende møtrik (og øge projektomkostningerne med omkring $ 200), indeholder delene allerede monteringshuller til dem.

Sikkerhed:

openMill er et high-speed superskarpt roterende skæreværktøj, der bevæger sig robotisk uden hensyntagen til tilstedeværelsen af ​​værdifulde genstande (læs: fingre) i sin vej. Det kan nemt sætte et hul hele vejen igennem din iPhone og hånden holder den, smid en metalskærning (eller brudt bit) gennem dit øje, eller sæt materialet i brand med friktion. Det har heller ikke skærm eller sikkerhedsafbrydelser. Så vær opmærksom på muligheden for skade og fare, lad det ikke løbe uovervåget, brug sikkerhedsbriller og hold hænderne væk fra det, mens spindlen er tændt. Søg efter voksne tilsyn, hvis du er under, siger 40.

Trin 2: Køb reservedele og find værktøjer

Jeg hentede dele fra:

McMaster-Carr (T-slot indramning, akryl, lineære aksler, lejer, fastgørelsesanordninger)

SDP-SI (roterende aksel, kørebånd remskiver, stiv kobling)

Inventables (Helical koblinger, stepper motorer, Arduino, GRBL skjold)

Hobby konge (børsteløs motor og controller)

Digikey (strømforsyninger)

MSC Direct (Endmills og boremaskiner)

En komplet reservedelsliste er vedhæftet som en CSV-fil.

Du kan selv skære de laserskærede dele eller sende dem til en onlinetjeneste. Jeg har haft gode erfaringer med

Værktøjer, du skal bruge:

Chop sav til aluminium indramning (eller hack sav og noget albue fedt)

Boretryk eller lodret mølle for at uddrive rotationsakslen (valgfri, men nyttig)

Bænkeskrue til trykbøsninger (Men du kan komme med en 1 / 4-20 bolt og nogle skruenøgler)

Imperial og metrisk sekskantnøgle sæt

Philips skruetrækker

7/32 crescent skiftenøgle

Loddejern, trådklipper

Metrisk linjal

Trin 3: Laser Skær de tilpassede dele

Nu er du nødt til at fremstille de brugerdefinerede dele fra 1/4 "(6 mm) akryl. Akryl er et fantastisk materiale, fordi det er billigt, det laserskærer godt og er meget stift. De fleste huller i de brugerdefinerede dele er clearance huller, så det er ligegyldigt, om de kommer ud lidt store eller lidt små. Men mange af bøsningerne er presseformede, så disse huller skal være den rigtige størrelse. Dette er vanskelig, fordi hvis din laserplade er større, ude af fokus eller bare meget varmt, får du et lidt større hul. Jeg sætter de pressede huller på et separat lag i hver fil, så du kan justere deres størrelse (efter at have klippet testhullerne), indtil du får en god fast trykpasning (Sørg for, at hulcentrene forbliver på samme sted!) Hvis du sender filerne ud, er fejlen på størrelsen af ​​hullerne for små. Det er meget nemmere at åbne dem med noget sandpapir end at gøre dem mindre. (Imidlertid vil foring dem med epoxy arbejde for dette i en klemme.) Du vil bemærke, at den øverste side af det udskårne hul er som regel lidt større end nederste side. Dette kan fungere som en kile, der hjælper dig med at sætte dine pressetilpassede dele.

Alle 1/4 "tykke dele kan skæres af to 12" x24 "akrylplader. Hvid akryl er let at få og ser godt ud, men du kan bruge klar eller anden farve til et brugerdefineret look. Der er også en lille antal 1/8 "tykke dele (disse er de fangede teflon møtrikholdere i laget" Tynd "). Disse passer alle let på et 6 "x6" ark.

Hvis du vil prøve at gøre dine dele ud af et andet materiale (MDF, aluminium, delrin), så gå til det. Men akryl virker ret godt …

Trin 4: Saml Z-aksen og Spindlen

Nu vil du faktisk begynde at samle! Vi starter med Z-aksen.

(1) Brug 4 flangede bøsninger og 2 1-tommers messinghylster til at forbinde Z-aksens øverste og nederste plade. Brug en bænkskinne til at trykke den flangede bøsning ind i ærmerne for at klemme akryl på plads. (Dette er en meget fast tryk, men er nødvendig for at holde leddene skævt adskilt på grund af fræsning af vibrationer.) Hvis du ikke har en skrue, kan du lave en ved hjælp af nogle skiver, en 1 / 4-20 bolt, en 1 / 4-20 møtrik, og nogle skruenøgler. Overtryk ikke, eller du vil knække akryl. Når bøsningerne og ærmerne er monteret på pladerne, skal du sørge for, at en 3/8 "aksel glider glat gennem hver samling. Hvis ikke, er dine bøsninger sandsynligvis ukorrekt. En smule mere pressende vil rette dem ud. glat glidende bevægelse din Z-akse vil ikke rejse godt, så fiddle med dette, indtil du får det rigtigt.

Pro Tip: Hvis du har en pressetilpasning, der ikke helt går ind, skal du afkøle den indvendige del på isen for at krympe den.

(2) Nu tilføj spindelmuffen. Dette er fastspændt med en flangebøsning i toppladen, men strækker sig gennem bundpladen. Brug igen en bænkskinne til at sætte bøsningen i ærmet.

(3) Monter den captive teflon møtrik samling.

(4) Tilføj 1 "stand-offs (og 4-40 skruerne, der holder dem på plads).

(5) Træk rotationsakslen ud. Dette er valgfrit, men hjælpsomt - hvis du borer ud akslen, vil du kunne kvæle dig længere på dine endemøller og borekroner, hvilket reducerer bøjning og vibrationer. Men for at gøre det skal du have en boretryk og en skrue til at holde akslen. Brug en # 29 bit og masser af skærevæske. Starte hullet med en centerbor er også meget nyttigt.

(6) Tilføj kuglelejerne, 1/4 "rotationsaksel, stødskiver, stiv akselkobling og kørebåndskive. Når du spænder kørebåndet på skiven, skal du trykke ned på kanten for at skabe forspænding på akslen. Du skal have nok forspænding, at akslen ikke kan glide op og ned gennem lejerne, men det skal stadig spinde frit.

(7) Monter motoren til den nederste plade ved hjælp af M3 skruer, men skru dem ikke helt ned. Tilføj derefter 2. remskive remskive og bælte. Nu kan du spænde bæltet ved at trække motoren væk fra spindelakslen og stramme ned M3 skruerne. Bæltet behøver ikke at være stramt - bare tæt på. Du skal nu kunne dreje spindelakslen ved at dreje motoren. Hvis du føler modstand lette op på akselforspændingen eller bæltspændingen.

Trin 5: Saml X-aksen vognen

Denne X carraige holder Z-aksens samling og giver den mulighed for at bevæge sig op og ned og glider også langs X-akse skinnerne.

(1) Start ved at trykke på flangede bøsninger i skinnehullerne og klemme dem ved at trykke dem i 1/2 "messingbøsninger. Igen kan en 1 / 4-20 bolt fungere som en skrue til at trykke dem i en klemme.

(2) Monter 20 mm højre vinkelbeslag på sidepladerne (med M5 skruer og låsemøtrikker) og en NEMA17 stepper motor (med skrueformet kobling) til toppladen (med M3 skruer). Tilføj også den fængslede teflon møtrik til sideskiverne (4-40 skruer og møtrikker). Du har kun brug for en fængslet teflonmøtrik. Men hvis du er klog, kan du sikkert regne ud, hvordan du forlæser to af dem for at reducere backlash.

(3) Monter 4 "skinnerne og Z-aksen dele, der går på dem. Glem ikke stødlager og akselkraver!

(4) Brug M5 skruer og låsemøtrikker til at skrue side og topplader sammen. Men før du strammer dem ned, skub 3/8 "aksler gennem X-akselelejerne. Dette sikrer, at du ikke strammer forsamlingen ned på en måde, der ikke er justeret. Hvis lejerne på hver side ikke er opstillet, vognen glider ikke glat.Det kan være nødvendigt at skrue fast og skru fast skruerne, der holder vognen sammen, indtil du får glat glidning fra begge skinner. Sørg også for, at Z-forsamlingen glider glat langs de vertikale skinner. er afgørende for at få glat bevægelse - motoren vil kunne skubbe en dårligt justeret vogn langs skinnen, men den vil holde fast og glide og forårsage tilbageslag, snarere end at glide glat.

Trin 6: Saml Y-aksen og Sengen

Denne del er let, men igen skal du ikke stramme alt ned, før skinnerne er placeret i bøsningerne for at sikre justering.

(1) Tryk på de flangede bøsninger i 1/2 "ærmerne på sengepladerne.

(2) Monter teflonfangerne til sengepladerne.

(3) Skru hver sengs ansigtsplade i 3 "stand-offs med 4-40 skruer.

(4) Træk 3/8 "stænger gennem ansigtspladerne og stram alt ned.

(5) Møllesengen er lavet af to lag med 1/4 "akryl. Bundlaget har små huller, der er designet til at blive tappet til 8-32 tråde. Disse er meget nyttige til klemning i sengen, så tryk på disse huller. (Dette er en lille smule af et projekt med et håndtag - du bliver sår bagefter). Når hullerne er tappet, skal du lægge sengen over pinnene i toppen af ​​ansigtspladerne og sikre den med acrylcement eller epoxy. Toplaget er affaldsplade og har 8-32 clearance huller, så 8-32 skruer kan nå de tappede huller i sengen.

Trin 7: Saml rammen

Aluminium T-slot indramning er lidt dyrt, men det er super nemt at ændre og genbruge, og det er også ret stift, når det monteres korrekt.

(1) Skær først 4 fods længder af indramning til størrelse. Du vil have stykker, der er: stykke længder. En huggesav fungerer fint til dette, men du kan gøre det samme arbejde med hånden med en hacksav.

(2) Brug nu 20 mm afstandsstykker (med M3 skruer) til at montere skinnebeslagene, og monter dem på den udskårne T-slot ramme (med M5 skruer). (Det viser sig at være meget nemmere at gøre, før rammen er monteret end efter.) Du behøver ikke at skrue skruerne ned - du vil kunne glide monteringen rundt for at justere dem. Monter også fodpladerne og gummifødderne.

(3) Monter nu indramningen ved hjælp af fastspændingsmuffer og hjørnebeslag.Men som du bygger det, vil du montere skinnerne, akselkraverne og vognmonteringerne.

(4) Når alt er samlet set sammen, vil du gerne sikre, at X- og Y-aggregaterne glider glat på skinnerne og er vinkelret på hinanden. Hvis ikke, løsn skinnebeslagene og luk dem lidt, før de trækkes tilbage. Dette er et kritisk stadium - din mølle vil kun være lige så god som glatheden af ​​rejsen og vinkelret på skinnerne. Sørg også for, at Z-skinnerne peges op, snarere end skråt fremad eller bagud.

(5) Når alt er glidende glat og lige, skal du tilføje de gevindskårne skinner og forbinde dem til motoren ved hjælp af skrueformede koblinger.

(6) Brug standoffs til at montere din Arduino på monteringskortet, og tilslutningsfodserne til montering på en skinne.

Trin 8: Wire It Up

Nu er det tid til at binde ting op! Pop GRBL skjoldet i Arduino, så:

(1) Trådmotorer til GRBL-skærmen. Hvis dine motorer ikke har stik på dem, kan du bare tage dem direkte til skruehovederne. Hvis de allerede har en Mate-N-Lok-stik (eller lignende) på dem, er det tid værd at lave en adapter. (Mate-N-Lok til bare ledning.) Kontroller GRBL-skjolddokumentationen for at sikre, at du leder ledningerne korrekt.

(2) Træk en strømadapter til GRBL-skærmen. Igen er det umagen værd at lave en adapter, så du nemt kan tage strømmen ud af skærmen. Jeg brugte en 2,1 mm tønde stik.

(3) Tilslut den børsteløse motor til sin elektroniske hastighedsregulator (ESC) ved hjælp af 3 trykstik. (Lad være med at bekymre dig om at få føringskortet rigtigt - hvis motoren drejer den forkerte retning, når vi til sidst tænder det, skal du bare bytte to af disse stik.)

(4) Programmer 2. Arduino til at styre ESC'en ved hjælp af den medfølgende autoSpindleDriver.ino skitse. Denne skitse sender PWM-signaler for at initialisere ESC'en (som bipper), og så øger gassen langsomt for at fremskynde motoren. Du kan indstille både hastigheden og tophastigheden ved at ændre variabler i skitse. Tilslut ikke Arduino til din computer (f.eks. Til programmering) og ESC på samme tid. ESC kan overdrage strøm fra din USB-port og skade din computer eller Arduino. Når Arduino er programmeret, skal du frakoble den fra din computer og tilslutte den til ESC. På min ESC går den sorte ledning til "Ground", den røde ledning til Arduino's "Vin" og den hvide ledning til en PWM-pin, pin 10. Arduino vil trække strøm fra ESC, når ESC'en er drevet.

(5) Sluk ESC'en ved at tilslutte strømforsyningen. Du skal høre flere bip fra motoren, og så begynder det at spinde op. Hvis din motor starter, stopper det pludselig, det er sandsynligvis fordi du kørte det for hurtigt og tog for meget strøm til ESC eller strømforsyningen. Reprogrammer Arduino for at køre den med en langsommere hastighed og prøv igen. For at stoppe spindlen skal du tage stikket ud af stikkontakten. Hvis du bemærker at spindlen spinder den forkerte retning, skal du slukke for alt, bytte to ledninger fra ESC til motoren, og prøv igen.

(6) Tænd GRBL-skærmen. Detaljerede instruktioner til indstilling af motorstrøm og konfiguration af GRBL til dit design er på: http://www.synthetos.com/project/grblshield/ Du skal give skjoldet nogle oplysninger om din mølle, såsom mængden af ​​rejse hver trin producerer. Med 200 trin / omdrejningstal. motorer, 20 rev./inch ledeskruer og 8x microstepping skærmen skal producere 1259.8 trin for at flytte 1 mm.

Trin 9: Tuning, Tweaking og Milling Tips

At lære at mølle er et stort arbejde, men et par specialiserede tip til openMill hjælper dig med at komme i gang.

(1) Sørg virkelig for at akserne bevæger sig glat og er parallelle. Brug et maskinfelt (eller en anden pålidelig retvinkel) for at sikre dig.

(2) Hvis du har for meget vibration og støj fra spindlen med motoren på, skal du prøve at ændre motorhastigheden (op eller ned) og også kontrollere forspændingen på spindelakslen. Hvis akslen er fastspændt af remskiven for tæt, vil den ikke spinde glat - for løs og det vil ikke rattle.

(3) Det er almindeligt, at sengens overflade ikke er helt flad i forhold til værktøjets bevægelse. Men du kan løse dette ved at bruge en stor endemølle til at mølle sengen (eller en del af det) fladt. Dette er især nyttigt til fint ætsning, som med PCB.

Trin 10: Software kan du finde nyttige

Alle disse værktøjer er virkelig seje, men nogle gange gør de fejl. Jeg kontrollerer altid G-koden, de genererer i en simulator for at sikre, at de ikke gør noget vildt. Husk at GRBL ikke altid kan fortolke hele G-koden, som CAM-programmer genererer, og det kan også medføre problemer. Brug på egen risiko, og indse, at du kan bryde nogle værktøjer.

Universal G-kode Sender - GRBL kompatibel software på tværs af platformen til at sende G-kode til møllen.

github.com/winder/Universal-G-Code-Sender

PCBgCode - Denne Eagle ULP genererer G-kode til isolering routing PCB fra EagleCAD.

pcbgcode.org/read.php?12,803

Inkscape - Åbent kilde vektor grafik tegning.

www.inkscape.org/

MakerCAM - Gratis open-source G-kode generation fra uploaded SVG filer.

www.makercam.com/

OtherPlan - Gratis CAM-software til G-kode generation.

othermachine.co/products/otherplan/