CNC ENGRAVING MACHINE

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Costruzione CNC Router

Dettagli lavori meccanici
	Materiali utilizzati e le lavorazioni necessarie
Motori e trasmissione
	Impianto elettrico
Dettagli parte elettronica
	Schemi e regolazione della scheda driver per motori passo passo
Software
	Software utilizzato per il comando della macchina
Esempi lavorazioni
	Galleria foto - lavori eseguiti con questa macchina

Il router che viene presentato in questa pagina ha le seguenti caratteristiche:
Area di lavoro (escursione massima dell'utensile) in mm - 710x470x80
Area piano di alluminio (mm) - 540x1000
Ingombro (mm) 1250x840x500
Peso
Supporto per elettroutensili con attacco cilindrico diam.43mm

Materiali utilizzati :

Profilo alluminio F50 (50x100) lunghezza 2x 700mm
può essere utilizzato anche profilo 45x90mm

Alberi rettificati pieni in acciaio temperato
-2x Ø20 L1000 per asse X
-2x Ø20 L700 per asse Y
-2x Ø16 L250 per asse Z

Cuscinetti lineari a ricircolo di sfere con supporto:
-8x Ø20 modello MSC20 ( SC20UU ) asse X,Y
-4x Ø16 modello MSC16 ( SC16VUU ) asse Z

Supporti per alberi rettificati
-8x SHF20 per albero SHF20 (asse X,Y)
-4x SK16 per albero Ø16 (asse Z)

Vite a ricircolo di sfere con supporti
-Ø20 L1000 - supporto BK15 e BF15
-Ø15 L800
-Ø12 L400

Motori passo passo
-M60STH88-3008DF per asse X
-FL57STH76-2808B per asse Y
-HY200-2220-0100 per asse Z

Pulegge e cinghie sincrone ( dentate )

Piano alluminio - profilo 22.5x180 lunghezza 3x1000

Lastre alluminio di varie dimensioni
-150x10x1000 per supporto asse Y e Z
-100x4, 70x20(per supporto elettroutensile..)

Viti e dadi varie dimensioni
- M6x20mm, M5, ecc.

Per realizzare le lavorazione dei materiali sono necessari le seguente attrezzature:
- Seghetto alternativo;
- Trapano (preferibilmente a colona);
- Punte trapano , fresa a tazza per ferro 20mm ;
- Gira maschi e maschi M8, M6, M5, M4, M3.

Per realizzare i supporti degli assi Y e Z si taglia con l'aiuto di un seghetto alternativo la lastra di alluminio 10x150x1000 seguendo il percorso disegnato con linea tratteggiata. Prima di cominciare il taglio si fanno due fori (Ø5) nei punti di flessione del taglio per permettere alla lama del seghetto di cambiare traiettoria di taglio. Così si ottiene la parte mobile - asse Z, la parte fissa - asse Z (mobile Y) e rispettivamente laterali destro e sinistro per asse Y.

L'asse Y è realizzata con due guide lineari di Ø20mm a 110 mm distanza tra loro. I cuscinetti lineari che scorrono su di esse devono essere montati su una superfice perfettamente piana per permettere un movimento libero sull' intero percorso (come si vede nel video). Per l'asse Z sono utilizzate due guide lineari Ø16mm e appositi cuscinetti lineari a ricircolo di sfere(SC16V).

Il movimento sugli assi x,y,z viene realizzato con l'aiuto di tre madreviti a ricircolo di sfere (ballscrew) di diverse dimensioni e passi. L'accoppiamento tra motore passo passo e madrevite è realizzato con pulegge e cinghie dentate. Queste hanno un rapporto di demoltiplicazione tra 2,3 e 3 per far moltiplicare la coppia del motore e aumentare la risoluzione dello spostamento (mm/passo più piccolo).

Elettroutensile - supporto

L'elettroutensile utilizzato è il modello Proxxon BFW40. Il collare è costruito di alluminio con uno spessore di 20mm e diametro interno di 43mm (norma europea).

Impianto elettrico

I motori passo passo per i tre assi sono utilizzati in connessione bipolare (serie) e hanno le seguenti caratteristiche:
-asse X M60STH88-3008DF 2,1A/5,5V Holding Torque 3Nm;
-asse Y FL57STH76-2808B 2A / 4V Holding Torque 1,8Nm;
-asse Z HY200-2220-0100 1A / Holding Torque 0,69Nm.

I cavi per motori passo passo, l'elettroutensile, e gli interruttori fine corsa sono protetti dalle catene portacavo solo nella parte mobile. Viene utilizzata una catena portacavo (24x26mm R 38mm). Da una catena di 1m si ottengono due parti, una per l'asse X e un'altra più corta per l'asse Y.

Stepper motor driver

La scheda driver è costruita con la coppia di circuiti integrati L297 - L298. Questa è alimentata con una tensione di 45V/5A per la parte di potenza e una di 10V/0.5A per la parte logica che viene ulteriormente stabilizzata (con un 7805) a 5V. La corrente di lavoro dei motori passo passo è regolata con i seguenti trimer per due situazioni:
- Enable -pin 14LPT (/Enable) = Low (i motori lavorano a potenza massima) con R14, R16, R18;
- Disable-pin 14LPT= High (i motori lavorano a potenza ridotta) con R13, R15, R17.
La corrente di carico del motore viene calcolata con formula Ip= Upin15/ Rsense dove Upin15 è la tensione misurata al pin15 del integrato L297 (in V) e "Rsense" è il valore della resistenza montata tra pin 1 del integrato L298 e GND (in Ohm).

Per consultare lo schema troverete i link sotto.

Click on image to download
schematics of driver
board in pdf format

Download

- Driver motori passo passo per CNC 3 assi, schema e circuito stampato Eagle(5.0) project (zip 112Kb);
- Schema driver board (pdf 40Kb)
- Schema blocchi (pdf 19Kb).

Il box con i driver per motori passo passo è previsto nella parte posteriore con:
- 3 connettori circolari a 6 contatti per motori passo passo;
- 1 connettore circolare a 7 contatti per interruttori fine corsa ed emergenza;
- 1 connettore AC IN;
- 1 connettore Spindle AC -OUT (alimentazione elettroutensile) ;
- 1 connettore SUB-D25 maschio per collegamento con la porta parallela del PC;
- 1 connettore SUB-D25 maschio per collegamento con un comando remoto (opzionale);
Il pannello superiore è provvisto di una griglia per una piccola ventola.

La ventola montata sul pannello superiore è comandata da un termostato elettronico che monitorizza la temperatura del dissipatore sul quale sono montati i finali di potenza (L298).
Il commutatore a tre posizioni che si trova sul pannello anteriore permette il comando dell' elettroutensile:
1. Auto - controllo dell elettroutensile è fatto dal PC (o dal comando remoto)
2. OFF
3. ON

Le dimensioni della scatola costruita in alluminio sono 200 x 200 x 88 mm.

Tabella collegamenti

Nell'ultima colonna (Remote PIN) sono riportati i collegamenti per il connettore "Remote Port".
Per poter aggiungere questa porta supplementare ho inserito tra la scheda driver e il connettore LPT un multiplex con 8x2 ingressi (con due circuiti integrati tipo 74LS157). Sul connettore remoto è disponibile una tensione di 5V per alimentare il comando remoto. Questo viene abilitato applicando una tensione di +5V al pin 10 del connettore "Remote port". Il collegamento tra la scheda driver e il connettore "Parallel port" viene interrotto se è abilitato il commando remoto.

Software

Per pilotare la macchina uso il Programma Master 5 per Windows 98 e il file G-code è generato con il programma Visual Cam.

Ho costruito anche un comando remoto che utilizza il nunchuck Wii e un microprocessore microchip - PIC16F883.