Beste Tweakers,
Al heel lang staat er op mijn verlanglijstje een CNC router / 3D printer. Vanuit mijn opleiding heb ik ervaring met het frezen en ook daarbuiten heb ik weleens gewerkt met CNC frees machine's. Nadat ook een aantal jaar geleden het 3D printen steeds toegankelijker werd met de komst van RepRap en de Makerbot Replicator machines, heb ik besloten ook zelf maar eens te starten met de bouw van een CNC machine. Naast dat de machine moet kunnen frezen (hout, plastic aluminium) wil ik er ook (kleine) plastic dingen mee kunnen printen. Het was dus zaak om een goed ontwerp te maken dat stevig is en waarbij de machine ook wat zwaardere taken uit moet kunnen voeren. Daarnaast was een van mijn grootste aandachtspunten dat het een kleine machine zou worden die naast mij op het bureau zou kunnen staan.
Zoekend naar inspiratie heb ik veel fora op internet bekeken en natuurlijk heb ik ook gekeken wat ik al thuis had liggen aan materiaal (daarover later meer). Omdat ik het ontwerp goed wilde aanpakken besloot ik om allereerst een 3D ontwerp te maken en vervolgens te starten met de eigenlijke bouw. Vanuit mijn opleiding had ik reeds kennis gemaakt met het Solidworks tekenpakket en de keuze viel hier dan ook snel op. Ik zal proberen hier een gestructureerd bouwverslag te plaatsen waar alle aspecten van de bouw aan bod komen. Veel leesplezier en hopelijk biedt dit ook inspiratie voor andere projecten!
Enkele inspiratiebronnen:
Zoals gezegd ben ik begonnen met het zoeken naar een stevig materiaal om de machine uit te vervaardigen. Na wat zoeken bleek dat ik twee grote Trespa platen (20mm dikte) tussen mijn materiaal voorraad had staan. Trespa is een materiaal dat bestaat uit houtvezels welke met een lijm onder hoge druk samengeperst wordt. Het kenmerkt zich door extreem sterk te zijn, goed te bewerken en zeer slijtvast te zijn. Een minpunt van het materiaal is dat het vrij zwaar en duur is als je het aan moet schaffen. Gelukkig had ik dus een voldoende voorraad van dit spul en gebruikte ik het nergens anders voor. Daarnaast bleek ik een groot aantal aluminium extrusie profielen te hebben liggen, welke goed gebruikt kunnen worden ter bevestiging van de Trespa platen.
Met deze materialen in het achterhoofd ben ik gaan schetsen om de vorm van de machine te bepalen. De eerste grote ontwerpkeuze die gemaakt diende te worden betrof de mobiliteit van het portaal en het bed van de frees. Ik heb ervoor gekozen om het bed van de frees te laten bewegen en het portaal (x-as & z-as) stil te laten staan. De gedachte hierachter is als volgt: het gebruikte materiaal (Trespa) en de twee stappenmotoren op het portaal zijn vrij zwaar, door deze stationair op te stellen wordt het gewicht dat de y-as stappenmotor moet verplaatsen kleiner en zal deze dus een hogere snelheid moeten kunnen behalen (in theorie tenminste). Een bijkomend voordeel is dat de constructie op deze manier redelijk eenvoudig wordt. Een nadeel van deze optie is echter dat al het gewicht van het werkstuk, en de krachten die ontstaan bij het frezen op de y-as geleiders komt te staan.
In het huidige ontwerp zijn alle geleiders van 8mm RVS met bijbehorende LM8UU lineaire glijlagers en ik hoop dan ook dat deze de krachten voldoende kunnen opvangen. Waarom heb ik niet meteen voor een grotere diameter as gekozen hoor ik je denken. Dat komt door het feit dat ik deze 8mm lagers reeds had liggen. Bij een eventuele upgrade van de machine zal dit dus waarschijnlijk een van de aandachtspunten zijn.
Een ander voordeel van de LM8UU glijlagers is de gemakkelijke fabricage van de lagerblokken. In totaal dienen er per as 4 lagerblokken gemaakt te worden wat resulteert in 12 lagerblokken. Doordat de dikte van de Trespa platen 20mm bedraagt is het redelijk eenvoudig om de lagers hierin te monteren.
De stappenmotoren die ik in eerste instantie op de machine wilde plaatsen waren NEMA17 stappenmotoren. Deze stappenmotoren had ik tevens nog liggen maar deze zijn lang niet krachtig genoeg om enig fatsoenlijk freeswerk te verrichten. Daarom heb ik gekozen voor een drietal NEMA23 motoren van DamenCNC. Het gaat hierbij om het type DCNC-IP54-2NM motoren welke een torque hebben van 2Nm.
Om het geheel aan te sturen gebruik ik in eerste instantie een Sanguinololu bordje vanwege de gunstige prijs. Deze driver is hoogstwaarschijnlijk niet in staat om de stappenmotoren op het volle vermogen aan te sturen, daarom is ook dit een puntje dat bij een eventuele upgrade meegenomen kan worden. Tot die tijd kijk hoever ik kom met de sanguinololu, hopelijk is er met behulp van wat extra elektronica nog wat extra uit te persen. Tot slot gaat er gebruik gemaakt worden van een drietal optische eindcontacten. Deze eindcontacten worden onder de verschillende assen gemonteerd, en detecteren of de uiterste stand in de as bereikt is.
Solidworks model
Een paar van de originele schetsen van deze machine zijn hieronder te zien. Veel interessanter is het Solidworks model dat er van de machine gebouwd is. Alle onderdelen zijn schaal 1:1 in Solidworks gezet zodat ik de machine zo goed als mogelijk kan animeren voordat er ook maar iets gebouwd is. Het model heb ik naast mijn opleiding in de vrije uurtjes getekend en in totaal heeft dit ongeveer 2 maanden in beslag genomen. Onderstaande renders zijn gemaakt van het model in verschillende aanzichten.
Solidworks render:
Vooraanzicht, Zoals te zien is staat in het model de stappenmotor aan de voorkant. Dit kan echter zo veranderd worden aangezien het portaal met x-as en z-as vrij gemakkelijk gedemonteerd kan worden.
Onderaanzicht, In dit aanzicht zijn duidelijk de lagerblokken van de y-as te zien welke de lagers vastzetten aan het plateau.
Bovenaanzicht
Achteraanzicht
Tot slot een animatie van het Solidworks model hoe het er tot nu toe uitziet.
Zoals jullie kunnen lezen in deze startpost is er al aardig wat werk verricht. Maar dat is nog niet alles!
Bovenstaande startpost is namelijk al ietwat gedateerd en in werkelijkheid ben ik al aardig ver met het project. Alleen is het punt dat ik dit nog niet allemaal gedocumenteerd heb. Aankomende weken zal ik jullie dus in ieder geval op de hoogte houden met updates totdat de posts de werkelijke status van het project weergeven. In de tussentijd klus ik rustig verder met het project (en wacht ik nog op een paar onderdelen uit China 
). Ik kijk uit naar jullie commentaar / opmerkingen / ideeën betreffende het bovenstaande project en ik beantwoord eventuele vragen met alle plezier .
Al heel lang staat er op mijn verlanglijstje een CNC router / 3D printer. Vanuit mijn opleiding heb ik ervaring met het frezen en ook daarbuiten heb ik weleens gewerkt met CNC frees machine's. Nadat ook een aantal jaar geleden het 3D printen steeds toegankelijker werd met de komst van RepRap en de Makerbot Replicator machines, heb ik besloten ook zelf maar eens te starten met de bouw van een CNC machine. Naast dat de machine moet kunnen frezen (hout, plastic aluminium) wil ik er ook (kleine) plastic dingen mee kunnen printen. Het was dus zaak om een goed ontwerp te maken dat stevig is en waarbij de machine ook wat zwaardere taken uit moet kunnen voeren. Daarnaast was een van mijn grootste aandachtspunten dat het een kleine machine zou worden die naast mij op het bureau zou kunnen staan.
Zoekend naar inspiratie heb ik veel fora op internet bekeken en natuurlijk heb ik ook gekeken wat ik al thuis had liggen aan materiaal (daarover later meer). Omdat ik het ontwerp goed wilde aanpakken besloot ik om allereerst een 3D ontwerp te maken en vervolgens te starten met de eigenlijke bouw. Vanuit mijn opleiding had ik reeds kennis gemaakt met het Solidworks tekenpakket en de keuze viel hier dan ook snel op. Ik zal proberen hier een gestructureerd bouwverslag te plaatsen waar alle aspecten van de bouw aan bod komen. Veel leesplezier en hopelijk biedt dit ook inspiratie voor andere projecten!
Enkele inspiratiebronnen:
- http://www.cncroutersource.com/
- http://www.buildyourcnc.com/
- http://www.zenbotcnc.com/
- http://www.hackaday.com/
Zoals gezegd ben ik begonnen met het zoeken naar een stevig materiaal om de machine uit te vervaardigen. Na wat zoeken bleek dat ik twee grote Trespa platen (20mm dikte) tussen mijn materiaal voorraad had staan. Trespa is een materiaal dat bestaat uit houtvezels welke met een lijm onder hoge druk samengeperst wordt. Het kenmerkt zich door extreem sterk te zijn, goed te bewerken en zeer slijtvast te zijn. Een minpunt van het materiaal is dat het vrij zwaar en duur is als je het aan moet schaffen. Gelukkig had ik dus een voldoende voorraad van dit spul en gebruikte ik het nergens anders voor. Daarnaast bleek ik een groot aantal aluminium extrusie profielen te hebben liggen, welke goed gebruikt kunnen worden ter bevestiging van de Trespa platen.
Met deze materialen in het achterhoofd ben ik gaan schetsen om de vorm van de machine te bepalen. De eerste grote ontwerpkeuze die gemaakt diende te worden betrof de mobiliteit van het portaal en het bed van de frees. Ik heb ervoor gekozen om het bed van de frees te laten bewegen en het portaal (x-as & z-as) stil te laten staan. De gedachte hierachter is als volgt: het gebruikte materiaal (Trespa) en de twee stappenmotoren op het portaal zijn vrij zwaar, door deze stationair op te stellen wordt het gewicht dat de y-as stappenmotor moet verplaatsen kleiner en zal deze dus een hogere snelheid moeten kunnen behalen (in theorie tenminste). Een bijkomend voordeel is dat de constructie op deze manier redelijk eenvoudig wordt. Een nadeel van deze optie is echter dat al het gewicht van het werkstuk, en de krachten die ontstaan bij het frezen op de y-as geleiders komt te staan.
In het huidige ontwerp zijn alle geleiders van 8mm RVS met bijbehorende LM8UU lineaire glijlagers en ik hoop dan ook dat deze de krachten voldoende kunnen opvangen. Waarom heb ik niet meteen voor een grotere diameter as gekozen hoor ik je denken. Dat komt door het feit dat ik deze 8mm lagers reeds had liggen. Bij een eventuele upgrade van de machine zal dit dus waarschijnlijk een van de aandachtspunten zijn.
Een ander voordeel van de LM8UU glijlagers is de gemakkelijke fabricage van de lagerblokken. In totaal dienen er per as 4 lagerblokken gemaakt te worden wat resulteert in 12 lagerblokken. Doordat de dikte van de Trespa platen 20mm bedraagt is het redelijk eenvoudig om de lagers hierin te monteren.
De stappenmotoren die ik in eerste instantie op de machine wilde plaatsen waren NEMA17 stappenmotoren. Deze stappenmotoren had ik tevens nog liggen maar deze zijn lang niet krachtig genoeg om enig fatsoenlijk freeswerk te verrichten. Daarom heb ik gekozen voor een drietal NEMA23 motoren van DamenCNC. Het gaat hierbij om het type DCNC-IP54-2NM motoren welke een torque hebben van 2Nm.
Om het geheel aan te sturen gebruik ik in eerste instantie een Sanguinololu bordje vanwege de gunstige prijs. Deze driver is hoogstwaarschijnlijk niet in staat om de stappenmotoren op het volle vermogen aan te sturen, daarom is ook dit een puntje dat bij een eventuele upgrade meegenomen kan worden. Tot die tijd kijk hoever ik kom met de sanguinololu, hopelijk is er met behulp van wat extra elektronica nog wat extra uit te persen. Tot slot gaat er gebruik gemaakt worden van een drietal optische eindcontacten. Deze eindcontacten worden onder de verschillende assen gemonteerd, en detecteren of de uiterste stand in de as bereikt is.
Solidworks model
Een paar van de originele schetsen van deze machine zijn hieronder te zien. Veel interessanter is het Solidworks model dat er van de machine gebouwd is. Alle onderdelen zijn schaal 1:1 in Solidworks gezet zodat ik de machine zo goed als mogelijk kan animeren voordat er ook maar iets gebouwd is. Het model heb ik naast mijn opleiding in de vrije uurtjes getekend en in totaal heeft dit ongeveer 2 maanden in beslag genomen. Onderstaande renders zijn gemaakt van het model in verschillende aanzichten.
Solidworks render:
Vooraanzicht, Zoals te zien is staat in het model de stappenmotor aan de voorkant. Dit kan echter zo veranderd worden aangezien het portaal met x-as en z-as vrij gemakkelijk gedemonteerd kan worden.
Onderaanzicht, In dit aanzicht zijn duidelijk de lagerblokken van de y-as te zien welke de lagers vastzetten aan het plateau.
Bovenaanzicht
Achteraanzicht
Tot slot een animatie van het Solidworks model hoe het er tot nu toe uitziet.
Zoals jullie kunnen lezen in deze startpost is er al aardig wat werk verricht. Maar dat is nog niet alles!
Bovenstaande startpost is namelijk al ietwat gedateerd en in werkelijkheid ben ik al aardig ver met het project. Alleen is het punt dat ik dit nog niet allemaal gedocumenteerd heb. Aankomende weken zal ik jullie dus in ieder geval op de hoogte houden met updates totdat de posts de werkelijke status van het project weergeven. In de tussentijd klus ik rustig verder met het project (en wacht ik nog op een paar onderdelen uit China ). Ik kijk uit naar jullie commentaar / opmerkingen / ideeën betreffende het bovenstaande project en ik beantwoord eventuele vragen met alle plezier .
/u/478469/crop59f6237c12a8c_cropped.png?f=community)
/u/13460/JUN982.GIF?f=community)
:strip_icc():strip_exif()/u/32877/AvatarSelene.jpg?f=community){kind=avatar}
.
.
) aan de achterzijde van de machine. Deze ruimte is er voor een eventuele uitbreiding naar een grotere asmaat (bijv. 12mm i.p.v. de huidige 8mm).
:strip_icc():strip_exif()/u/242838/brilsmurf.jpg?f=community)