Come costruire una fresatrice CNC
Le tecnologie di produzione fecero un grande passo avanti quando i computer divennero capaci di controllare con precisione la creazione di forme complesse nei materiali. Uno di questi utensili a Controllo Numerico Computerizzato (CNC) è la fresatrice CNC. Una fresatrice è simile a una colonna di trapanatura, tranne che il pezzo può muoversi ed essere tagliato in tre direzioni rispetto alla fresa. Questa guida descrive la costruzione formulaica della fresatrice, fornendo al lettore le basi per costruire la propria fresatrice CNC.
Occorrente
- Testata (headstock assembly)
- Tavola X-Y
- Assemblaggio motore passo-passo (o assemblaggi)
- Controllore motore passo-passo
- Computer
Istruzioni
Pianificate l'assemblaggio. Sapete quali strumenti servono e quando. Hobbisti e professionisti usano due metodologie per costruire una fresatrice CNC. La prima: convertire una fresatrice esistente a controllo computerizzato. La fresatrice è già costruita; la modifica implica solo l'aggiunta di motori e controllore. La seconda: partire da zero e costruire la fresatrice con l'esplicito scopo di essere CNC. Il primo metodo sfrutta la precisione altrui, ma richiede più soldi e tempo per adattare un progetto altrui. Il secondo è tipicamente meno costoso e ingegnerizzabile per il compito. Tuttavia, la precisione dipenderà molto dall'abilità del costruttore. Se si converte una fresatrice pre-costruita, andate al passo 4. Se si costruisce anche la fresatrice, continuate al passo 2.
Realizzare la testata (headstock). La testata è il motore che aziona la fresa e il mandrino che tiene l'utensile. Esistono vari metodi per assemblare la testata, ma tutti richiedono un supporto solido per motore e mandrino e un modo per trasferire la potenza dal motore al mandrino. Il motore può provenire da un tritarifiuti a una sedia a rotelle. Lavori leggeri (plastica, legni teneri) possono usare motori fino a 1/4 HP; legni duri e metalli richiedono motori più forti, 1 HP e oltre. Il mandrino è un cilindro metallico montato su un blocco pesante e solido. Il mandrino sta nel supporto tramite cuscinetti a sfere o boccole. Se si usano cuscinetti, l'opzione migliore sono i cuscinetti conici, poiché la fresatura esercita forze non solo verticali ma anche orizzontali. L'altra parte funzionale del mandrino è il portautensile (collet). Il supporto è un blocco solido che tiene il mandrino verticalmente sopra la tavola descritta nel passo successivo. Il blocco assicura che il mandrino resti allineato a perfetti 90 gradi rispetto alla tavola, oltre a reggere motore e ingranaggi/pulegge per trasferire la potenza.
Installate una tavola X-Y. La tavola X-Y è una superficie capace di muoversi avanti/indietro e lateralmente. Ci sono molti meccanismi per ottenere questo movimento; l'hobbista tipicamente usa viti e bulloni lunghi; la rotazione delle viti fa muovere lateralmente il dado nelle direzioni X e Y. La tavola fornisce anche un modo per bloccare il materiale mentre la fresa taglia. Esistono molte fonti per tavole pre-costruite, che offrono tipicamente precisione di 0,005" e oltre. Con queste tavole, si tratta di montare la testata sulla tavola. Il requisito principale è assicurare che l'asse del mandrino sia perfettamente perpendicolare al piano della tavola.
Modificare una fresatrice esistente. Questo è un metodo più facile per costruire una fresatrice CNC. Le fresatrici da officina domestica vanno da una piccola colonna di trapanatura a una grande fresatrice da pavimento alta 2-2,5 m. Hanno il vantaggio della precisione integrata, nonché delle caratteristiche di sicurezza e meccanismi dei prodotti professionali. Tuttavia non sono economiche. La più piccola per i nostri scopi costa almeno 500$, quelle da pavimento facilmente 10.000$ o più. È il prezzo della precisione e stabilità.
Installate motori passo-passo e un controllore per essi. Le interfacce principali tra computer e fresatrice sono i motori passo-passo e il loro controllore. I motori passo-passo sono speciali: si può specificare facilmente di quanto ruotare in piccoli incrementi angolari. Tramite hardware di accoppiamento, i motori passo-passo sono fissati alla tavola e collegati alle viti che controllano X e Y della tavola, nonché la profondità Z della testata. Il controllore può essere autocostruito da componenti elettrici, ma si compra facilmente; le unità moderne, pur costose, sono più affidabili e precise. Il controllore si collega direttamente a computer e motori, e mentre il computer dice al controllore come muoversi, questo trasmette i comandi ai motori passo-passo.
Trovate e installate il software. Il software sul computer controlla i motori e infine la fresatrice CNC. Ci sono molti pacchetti software, le cui caratteristiche principali dovrebbero includere: input/output 3D, rasterizzazione automatica del disegno da fresare, numerosi formati input/output. Alcuni richiedono una piccola quota di registrazione, altri molto di più. Altri sono gratuiti. Trovare i vari software richiede ulteriore ricerca.