En skumskärare är ett bra verktyg för att tillverka delar till flygplan. Denna maskin låter dig klippa exakt vilken form som helst på den aerodynamiska profilen enligt CAD.
Maskinen har en nichromtråd sträckt mellan två styrningar. Ström passeras genom ledningen, tråden värms upp, och styrningarna rör sig och skär ut komplexa konturer, till exempel koniska vingar. Varje axel drivs av en stegmotor genom spindeln, GT2-remmen och remskivan. Skärkraften bör vara minimal och strukturen måste vara tillräckligt styv för att motstå spänningen på tråden sträckt mellan stöden.
Detta är en riktig maskin med 4 axlar som kan klippa olika former på båda sidor samtidigt, så problemet uppstår hur man kontrollerar fyra oberoende axlar samtidigt. Många självstudier fokuserar på 3-axliga maskiner, till exempel 3D-skrivare, men det verkar finnas otillräcklig dokumentation om att skapa en 4-axlig maskin med lätt tillgängliga delar och öppen källkodsprogramvara. Befälhavaren hittade flera personer som gjorde liknande projekt med hjälp av Arduino och Grbl, och bestämde sig för att göra sin egen maskin.
Verktyg och material:
- Kryssfaner (12 mm);
-Metallstänger;
- Blyskruv (M8 x 600 mm);
-Motorkoppling M8-M5 (M8 för blyskruven och M5 för motoraxeln);
-Arduino Mega 2560;
-RAMPAR 1.4;
-Stegmotorer (en för varje axel);
-A4988 Stegdrivrutin (en för varje stegmotor);
- 12V strömförsörjning för Arduino + ramper;
-Variabel strömförsörjning (Lipo-laddare med Hot-wire-läge);
-Nikromtråd;
Steg ett: Programvara
Den svåra delen av att skapa en 4-axlig CNC är att hitta programvara för att generera G-koden och kontrollera maskinen. En mjukvarusökning ledde till skaparen av https://www.marginallyclever.com/2013/09/how-to-build-a-4-axis-cnc-gcode-interpreter-for-arduino/, utvecklad av Marginally smart, som använder Arduino Mega 2560 och CNC Ramps 1.4-skärm.
En del information har använts av följande författare: RcKeith och rcgroups.com
Grbl Hotwire Controller.zip
GRBL8c2mega2560RAMPS.zip
FoamXL 7.0.zip
Steg två: Maskinmontering
Konstruktionen är tillverkad av 12 mm plywood, den linjära enheten är gjord av stålrör med en diameter på 1/2 tum med plywoodglidblock. Utformningen av glidblocken kan förbättras genom att installera ett linjärt lager eller hylsa.Eftersom befälhavaren använder en blyskruv har han tillräckligt med vridmoment för att övervinna friktion utan lager. Två stålrör stöder och håller styrblocket på samma axel.
Vertikala pelare placeras ovanpå det horisontella styrblocket. Den har fyra rör.
Drivskruven är fäst på stegmotorn med en flexibel koppling. Detta hjälper till med någon felaktig justering av axeln och skruven. Den upprättstående har en stegmotor med en inbyggd blyskruv, som kan köpas eller ersättas med en konventionell stegmotor och koppling.
De två maskinställena är identiska. I basen finns en plats för att fästa maskinen på skrivbordet.
Anm. När du använder glidlager, beroende på materialet, kan ett fenomen som kallas "klibba och glida" uppstå. Det kan leda till att rörelsen blir ojämn och orsakar vibrationer. Det kan också leda till blockering, vilket kan leda till stora belastningar och överhoppade steg när du använder en stegmotor.
Foamcutter_base.dxf
Steg tre: Anslut elektronik
Nästa steg är att ansluta elektroniken, flytta motorerna och ställa in maskinen. Det finns fyra stegmotorer som måste anslutas till Ramps-plattformen. Trådar måste läggas hela vägen för att säkerställa tillräcklig axelrörelse.
All ledning är ansluten till Ramps-kortet, som är en CNC-skärm för Arduino Mega2560. Ramp kan stödja upp till 5 stegmotordrivrutiner som A4988. Befälhavaren använder Nema 17-motorer.
Innan du installerar på ett Ramps-kort måste du kontrollera att A4988-chipet är korrekt orienterat. Varje stegmotor kan dra upp till 2 A, stegmotordrivarna är utrustade med radiatorer för värmeavledning. Kortet har också en MOSFET 11A för att reglera temperaturen på den tråd som är ansluten till stift D8. Alla komponenter på kortet värms upp, se till att korrekt kylning säkerställs.
När systemet är på fortsätter stegmotorerna att dra ström för att upprätthålla en hållposition. Komponenter som steg- och MOSFET-drivrutiner kan bli mycket heta under drift. Använd inte ramper utan aktiv kylning.
Befälhavaren laserskärde basen för Arduino och Ramps och anslöt en 12V fläkt för att ge aktiv kylning för brädet.
Steg fyra: Setup
Varje CNC måste vara korrekt konfigurerad innan arbetet påbörjas. Eftersom stegmotorer används i ett system med öppen slinga (utan feedback), måste du veta hur långt vagnen kommer att gå med varje varv i stegmotorn. Det beror på antalet steg per varv av motorn, tonhöjden på spindeln och nivån på mikroövergången som används.
steg_per_mm = (motor_steps_per_rev * driver_microstep) / thread_pitchDen använder en stegmotor med en tonhöjd på 200 varv / minut. drivs av A4988-drivrutinen vid 1/16 mikroskop, med en blyskruv i steg om 2 mm.
Steg_per_mm = (200 * 16) / 2 = 1600Skruven som master använde var dubbelsidig, så värdet kommer att vara hälften av det som anges ovan, dvs "800". Om skruven är fyrstegs, kommer värdet att vara en fjärdedel av ovanstående.
Efter att ha blinkat Mega 2560 med filen Grbl8c2MegaRamps, öppna serielportmonitorn och ange “$$” för att komma till Grbl-inställningspanelen. För att ändra valfritt värde anger du $ nummer = värde. Till exempel $ 0 = 100 När du har installerat maskinen, se till att maskinen flyttar det exakta värdet som visas i regulatorn.
Steg fem: Nichrome
För att skära skummet behöver du en tråd gjord av ett lämpligt material som tål värme och har samma temperatur längs hela längden.
Nichrome är ett lämpligt material. Det är bäst att använda en så tunn tråd som möjligt för att minska spåren under skärning och för att säkerställa rena skärlinjer. Som regel, ju längre ledningen är, desto större är spänningen som måste appliceras och desto tjockare.
Nästa steg är att fästa nichromtråden i maskinen. Eftersom vi har fyra oberoende axlar, kan vi inte bara fästa båda ändarna av tråden till stödena.Tråden bör ha någon töjning, antingen med hjälp av en fjäder eller med en vikt fäst vid ändarna.
Konstant spänning kan appliceras på tråden med hjälp av en fjäder med konstant kraft eller hängande vikt vid änden. Ett billigt sätt att få en fjäder med konstant kraft är att använda ID-kortspolar.
Steg sex: Programvara och G-kodgenerering
Grbl Hotwire Controller
Guiden använder Grbl-kontrollpanelen, utvecklad av Garret Visser, som anpassades för skärning av Hotwire av Daniel Rassio. Panelen har oberoende lägesstyrning för alla axlar. Det finns också ett visualiseringsverktyg, en "Gcode" -graf och möjligheten att spara dina egna makron. Hotwire-temperaturen kan styras med M3 / M5 för att slå på / av och S-kommandot “xxx” för att ställa in utgångsspänningen, antingen manuellt eller med hjälp av rullningsfältet i programvaran. Den heta ledningen ska anslutas till "D8" -utgången och drivas av en strömkälla ansluten till "11A" -ingången på linjekopplingarna.
Vinge g-kodgenerator
Vinge g-kodgenerator är ett program för att generera XYUV GY-kod för varm skärning av flygplansmodellvingar. Den körs på Python 2.7 och kan också integreras med LinuxCNC Axis-gränssnittet. Det finns också en onlineversion. Detta gör att du kan ange olika parametrar för vingen. Det finns en databas med aerodynamiska profiler i .dat-format. Nya profiler kan importeras på samma sätt.
Denna programvara är enkel att använda och stöder lagerläggning av vingarna på samma bit skum för att spara material. Den utgående G-koden kan skickas till maskinen via Grbl-kontrollen.
2.4 Jedicut
Jedicut - Detta är ett coolt program som kan utföra både CAD / CAM och utföra en maskinkontrollers funktioner. Det finns också ett plugin för att generera G-kod. Detta är inte det enklaste programmet att konfigurera. Några av alternativen och felmeddelandena är på franska, men om du arbetar med det under en tid kan du få det att fungera.
Wing's G-kod genererar G-koder i absolut läge, som körs på Grbl utan problem, men Jedicut genererar G-kod i stegvis läge. Befälhavaren hade svårigheter vid första starten, då bilen helt enkelt rörde sig fram och tillbaka. Om detta händer, redigera G-koden för att ta bort onödiga rader i rubriken.
Både Wing G-koden och Jedicut genererar G-kod med några icke-stödda Grbl-koder i rubriken. Styrenheten kommer att visas på monitorn när sådana fel uppstår. Redigera G-koden och ta bort onödiga kodrader.
Arbetande G-koder med båda programmen ingår, använd dem för att kontrollera styrenheten.
Jedicut.rar
winggcode.rar
Sjunde steg: inställning av matningshastighet och temperatur
Till skillnad från konventionell fräsning skärs tråden genom att smälta skum. När tråden förblir i ett läge under en tid fortsätter det omgivande materialet att smälta. Detta ökar skärets spår och orsakar felaktigheter i storlek. Det finns två variabler som påverkar skärbredden.
Minska matningshastigheten.
Ledningstemperatur.
Skärmatningshastigheten är den hastighet med vilken tråden skär genom materialet, företrädesvis i mm / min. Ju högre hastighet, desto mindre är spåret, men desto högre krävs temperaturen såväl som spänningen i tråden. Bra starthastigheter är från 350 till 500 mm / min.
Trådens temperatur ska vara något högre än skumets smälttemperatur. Temperaturen styrs av strömmen som strömmar genom tråden.
Det finns en mjukvara som gör att PWM-styrning av tråden kan värma upp den vid rätt ögonblick för att optimera skärmatningen. Trådens temperatur bestäms av kvadratet för strömmen gånger motståndet.
Det finns en speciell kalkylatordär du kan göra alla nödvändiga beräkningar.
Steg åtta: Maskindrift
Processen börjar med en design som exporteras som en DXF-fil. Denna fil importeras sedan till CAM-programvaran och matas ut som en G-kod. Maskinen är påslagen och kalibrerad. Materialet placeras på en arbetsbänk och startpositionen ställs in. Kör G-kodfilen och se hur enheten gör allt arbete åt dig.
Enligt befälhavaren är maskinen lätt att tillverka och underlättar arbetet med flygplansmodeller.
I videon nedan kan du se ett exempel på maskinen.