Kutilské nadšení nepostihlo ve velkém jen uživatele 3D tiskáren. Najdou se i ti, kteří dávají přednost klasickému obrábění. Připravili jsme pro vás seriál plný praktických informací, jak postavit stolní open source CNC frézku za necelých 1000 dolarů. Ta za jistých okolností dokáže obrobit i hliníkové slitiny a barevné kovy.
Redakce Konstrukter.cz měla příležitost být u montáže open source stolní CNC frézky Shapeoko 2, kterou zakoupila pro výukové účely Katedra obrábění, montáže a strojírenské metrologie z Fakulty strojní, VŠB-TU Ostrava. CNC frézku vyrábí americká společnost Inventables a dodává ji ve dvou provedeních:
- základní sadu bez elektroniky a s vřetenem v podobě ruční brusky,
- profesionální řešení s tichým a výkonným elektrovřetenem.
Jelikož se jedná o otevřené řešení, lze frézku rozšířit o laserovou hlavu nebo tiskovou hlavu pro 3D tisk. Z účelovosti zařízení vznikl i samotný název Shapeoko. Skládá se z názvů firem Shapeways (technická podpora a služby v oblasti 3D tisku) a Ponoko (technická podpora a služby v oblasti řezání laserem). Vyměníte-li však řezný nástroj za propisku, tužku nebo fix, získáte zařízení pro psaní textů – plotr. Tužka se mj. používá i pro ověření přesnosti vedení lineárních os. Nápadům a kreativitě se tedy meze nekladou.
Profesionální sada s tichým vřetenem
Zakoupená profesionální sada CNC frézky Shapeoko 2 obsahuje řídicí desku Arduino Uno a obvod k řízení krokových motorů gShield. S počítačem ji propojíte USB kabelem. Proces obrábění řídí řídicí jednotka Grbl. Přívod elektrické energie (220 V) do vřetena je vedený samostatně a otáčky lze ovládat potenciometrem. Pro případ havárie nebo předčasné ukončení stroje lze vřeteno zastavit tlačítkem Stop. Do plnohodnotného tichého vřetena s výkonem 900 W upnete řezné nástroje prostřednictvím kleštiny.
Ovládání a dostupná CAD/CAM řešení
Pro ovládání a obrábění základních matematických útvarů (kruhy, obdélníky, čtverce, hvězdy atd.), včetně písma, slouží cloudové řešení Easel. On-line aplikace je přístupná po registraci a pamatuje si naposledy prováděné úlohy. Obsahuje knihovnu materiálu a k tomu i příslušné, předem nastavené řezné parametry v palcových a metrických jednotkách.
Jestliže vám parametry z knihovny nevyhovují, můžete je ručně upravit. Jakmile připravíte program a nastavíte řezné podmínky, frézku spustíte pomocí pěti jednoduchých kroků:
- nastavíte tloušťku materiálu,
- po kontrole úpinek potvrdíte upnutí materiálu,
- zvolíte velikost nástroje,
- polohováním lineárních os nastavíte počátek souřadného systému,
- spustíte vřeteno.
Kromě řešení Easel si můžete legálně a bezplatně pořídit hned několik 3D CAD aplikací, stejně jako CAM systém (např. MakerCAM).
Obrábění měkkých materiálů
Stolní CNC frézka snadno obrobí měkké materiály, jako jsou různé druhy dřeva a hmoty HDPE, PVC, linoleum, akryl, polykarbonát atd. S dostatečnou tuhostí a krátkým vyložením nástroje můžete za přijatelných řezných podmínek obrábět i neželezné kovy – hliníkové slitiny, měděné kovy a mosaz.
Frézka v řeči čísel
Pracovní plocha je výrobcem uváděná v palcích: 12 × 12 × 2,5. Převedeme-li je na metrické jednotky, rozměry jsou přibližně 305 × 305 × 63,5 mm. Rozsah v ose Z lze zvětšit použitím jiného vřetene, jeho montáží nebo modifikací. Stejně tak lze upravit i pracovní plochu výměnou lineárních vedení. Pracovní plocha je otevřená zepředu i zezadu, což umožňuje upínat rozměrnější předměty.
Pohyb v osách zajišťují krokové motory Nema 17 s 200 kroky na otáčku a výkonem 62 oz/in (odpovídá 0,44 Nm). Použít lze však i silnější motory (slabší motory nebyly odzkoušeny).
Rozlišení v osách X a Y je 40 kroků na mm a pro přenos pohybu se používají řemeny GT2 s roztečí 0,8 mm a kladky GT2 s 20 zuby. Pohyb v ose Z je zajištěn závitovou tyčí se stoupáním 1,25 mm, jejíž krouticí moment vyvozuje motor s 320 kroky na mm.
V příštím díle vám prozradíme, z jakých komponentů se frézka skládá a jak se montují kladky, kolečka a vozík lineárního vedení.
