Donc, vous avez un cutter laser CNC mais vous voulez un moulin CNC? Problème résolu.

Ce projet consiste en une petite usine à commande numérique qui peut être assemblée à partir de pièces achetées en magasin et coupées au laser pour environ 800 $ sans machine-outil. (Si vous avez accès à un magasin avec une scie à chaîne et une perceuse, cela vous sera utile, mais vous pourrez vous débrouiller avec une scie à métaux et quelques clés.) Comme sur la photo, le tableau fonctionne environ 4 "x 6" x 1.5 " volume, mais il peut facilement être étendu et modifié.

L'application tueur pour cela fabrique des cartes de circuit imprimé personnalisées. Mais il peut également fabriquer des pièces de machine en plastique et en bois (y compris toutes ses propres pièces), usiner des tableaux de bord en aluminium sur mesure, créer des pochoirs et réaliser des gravures artistiques pour l’impression.

J'ai inclus à la fois des fichiers Adobe Illustrator et Autocad DXF pour les pièces personnalisées, ainsi qu'un schéma Arduino pour le contrôle du moteur brushless.

Les marches:

(1) Fixer des attentes et des mots de prudence

(2) Acheter des pièces et trouver des outils

(3) découper au laser les pièces personnalisées

(4) Assembler l'axe Z et la broche

(5) Assemblez le chariot de l'axe X

(6) Assemblez l'axe Y et le lit

(7) Assemblez le cadre

(8) Câblez-le

(9) Conseils de réglage, de peaufinage et de fraisage

(10) Logiciels que vous pouvez trouver utiles

Provisions:

Étape 1: Définition des attentes et mise en garde

Etat de la technique:

OpenMill est vraiment cool, mais ce n'est pas le premier ou le meilleur broyeur de table. Nous sommes de grands fans des projets MTM au MIT (en particulier les travaux de Jonathan Ward, Ilan Moyer et Nadya Peek), et d’Autremill, qui ont été d’excellentes sources d’inspiration et d’idées, dont beaucoup ont été dupliquées sans vergogne. Le Shapeoko est un autre bon exemple, et il y a des tas de gens qui font de beaux projets de bricolage CNC, chacun avec ses propres forces et faiblesses.

Attentes:

Nous nous sommes efforcés de rendre openMill facile d’approvisionner en pièces, de les construire et de les modifier, même aux dépens de l’élégance ou des performances de conception. Vous verrez presque certainement des parties de ce motif que vous souhaitez modifier - voilà le but! Nous avons essayé de vous aider à apporter les modifications souhaitées.

Dans quelle mesure openMill fonctionnera-t-il? Cela dépend de votre capacité à la construire et de votre utilisation. Si elle est bien construite, lubrifiée et alignée et que vous maintenez une faible alimentation en matériaux, vous devriez pouvoir obtenir une précision de l'ordre de 0,001 ". Mais si vous ne vous assurez pas que le cadre et les rails sont bien droits et essayez de fraiser des matériaux durs trop vite, vous aurez du recul et des bavardages.

Plus généralement, même si l'assemblage de l'usine ne prend que quelques heures, ce projet n'est pas vraiment prêt à l'emploi. L’usinage est difficile, attendez-vous donc à une période d’apprentissage avant de passer de l’usine fonctionnelle à la fabrication rapide de pièces utiles. Vous allez probablement casser quelques morceaux en essayant d'exécuter un mauvais code G. Vous risquez de ne pas aligner correctement les axes lors de votre premier essai. openMill ne peut pas vous empêcher de mal faire (y compris des choses qui vont détruire le moulin). Mais le fait que toutes les pièces soient bon marché en fait un moyen amusant d’apprendre et d’expérimenter.

Budget:

Nous avons également travaillé d'arrache-pied pour maintenir les coûts au plus bas et la conception robuste, de sorte que vous puissiez créer un openMill pour environ 800 $. Mais vous devriez prévoir un budget supplémentaire pour les pièces en double au cas où vous feriez une erreur ou casseriez quelque chose. Et une fois que cela fonctionne, vous constaterez que vous souhaitez acheter quelques autres fraises en bout et quelques matières premières à expérimenter. Nous avons essayé de faciliter la mise à niveau. Par exemple, si vous souhaitez ajouter une vis-mère sophistiquée et un écrou compensateur d'usure (et augmenter le coût du projet d'environ 200 $), les pièces incluent déjà des trous de montage pour celles-ci.

Sécurité:

openMill est un outil de coupe rotatif ultra-vif ultra-rapide qui se déplace de manière robotique sans tenir compte de la présence d'objets de valeur (lire: les doigts) sur son passage. Il peut facilement faire un trou dans tout votre iPhone et la main qui le tient, jeter un rasoir en métal (ou un mors cassé) à l’œil, ou incendier un matériau en frottant. Il n’a pas non plus de bouclier ni de verrouillage de sécurité. Respectez donc les risques de blessure et de danger, ne le laissez pas fonctionner sans surveillance, portez des lunettes de sécurité et éloignez-vous des mains lorsque la broche est en marche. Si vous avez moins de 40 ans, demandez la surveillance d’un adulte.

Étape 2: Acheter des pièces et trouver des outils

J'ai acheté les pièces de:

McMaster-Carr (encadrement à rainures en T, acrylique, arbres linéaires, roulements, fixations)

SDP-SI (arbre rotatif, poulies dentées, coupleur rigide)

Inventables (coupleurs hélicoïdaux, moteurs pas à pas, Arduino, blindage GRBL)

Hobby king (moteur sans balais et contrôleur)

Digikey (Alimentations électriques)

MSC Direct (Fraises à queue et forets)

Une liste complète des pièces est jointe en tant que fichier CSV.

Vous pouvez couper vous-même les pièces découpées au laser ou les envoyer à un service en ligne. J'ai eu de bonnes expériences avec

Les outils dont vous aurez besoin:

Scie à découper pour cadre en aluminium (ou scie à métaux et un peu de graisse au coude)

Perceuse à colonne ou broyeur vertical pour le forage de l'arbre rotatif (facultatif, mais utile)

Étau d'établi pour les bagues à sertir (mais vous pouvez vous en tirer avec un boulon 1 / 4-20 et quelques clés)

Jeux de clés hexagonales impériales et métriques

Tournevis Philips

Clé à croissant 7/32

Fer à souder, coupe-fil

Règle métrique

Étape 3: Découpez au laser les pièces personnalisées

Vous devez maintenant fabriquer des pièces personnalisées à partir d'acrylique de 6 mm (1/4 "). L'acrylique est un matériau fantastique, car il ne coûte pas cher, qu'il coupe très bien au laser et qu'il est très rigide. La plupart des trous de la pièce personnalisée sont dégagés. Ainsi, peu importe si les trous sont un peu grands ou petits, mais la plupart des bagues sont ajustées à la presse, ces trous doivent donc être de la bonne taille. C'est délicat, car si votre spot laser est plus gros, flou ou très chaud, vous obtiendrez un trou légèrement plus grand. Je place les trous ajustés par pression sur un calque séparé de chaque fichier afin que vous puissiez ajuster leur taille (après avoir découpé les trous de test) jusqu'à ce que vous obteniez Une bonne et ferme pression-ajustement. (Assurez-vous que les centres des trous restent au même endroit!) Si vous envoyez les fichiers, erreur sur la taille des trous trop petits. Il est beaucoup plus facile de les ouvrir avec du papier de verre plutôt que de les rendre plus petites. (Cependant, les doubler avec de l’époxy fonctionnera très rapidement.) Vous remarquerez que le côté supérieur du trou coupé est généralement un peu plus grand que le côté inférieur. Cela peut servir de coin pour vous aider à installer vos pièces ajustées à la presse.

Toutes les parties épaisses de 1/4 "peuvent être coupées dans deux feuilles d’acrylique de 12" x24 ". Il est facile d’obtenir de l’acrylique blanc et il est superbe, mais vous pouvez aussi utiliser de la couleur transparente ou toute autre couleur pour un look personnalisé. petit nombre de pièces épaisses de 1/8 "(Ce sont les porte-écrous en téflon captifs, dans la couche" mince "). Tout cela ira facilement sur une feuille de 6 "x 6".

Si vous voulez essayer de fabriquer vos pièces dans un matériau différent (MDF, aluminium, delrin), foncez. Mais l'acrylique fonctionne plutôt bien …

Étape 4: Assemblage de l'axe Z et de la broche

Maintenant, vous allez commencer à vous assembler! Nous allons commencer par l'axe Z.

(1) Utilisez 4 bagues à collerette et 2 manchons en laiton de 1 pouce pour joindre les plaques supérieure et inférieure de l'axe des Z. Utilisez un étau pour presser la bague à collerette dans les manchons afin de fixer l’acrylique en place. (C’est une presse très ferme, mais il est nécessaire d’empêcher les joints de se déchirer à cause des vibrations du fraisage.) Si vous n’avez pas d’étau, vous pouvez en fabriquer un en utilisant des rondelles, un boulon 1 / 4-20, un / 4-20 écrou, et quelques clés. Ne pas trop presser ou vous allez craquer l'acrylique. Une fois que les bagues et les manchons sont montés sur les plaques, assurez-vous qu’un arbre de 3/8 "glisse sans heurts dans chaque assemblage. Si ce n’est pas le cas, vos bagues sont probablement mal alignées. Un peu plus pressant les redresser. Si vous n’obtenez pas Un mouvement de glissement régulier de votre axe Z ne se déplacera pas bien. Modifiez-le jusqu'à ce que vous obteniez le résultat souhaité.

Conseil pro: Si vous avez un ajustement serré qui ne rentre pas tout à fait, refroidissez la partie interne sur la glace pour la réduire.

(2) Maintenant, ajoutez le manchon de broche. Celui-ci est fixé à l'aide d'une bague à bride dans la plaque supérieure, mais s'étend à travers la plaque inférieure. Encore une fois, utilisez un étau pour asseoir la bague dans le manchon.

(3) Montez l'ensemble écrou de téflon captif.

(4) Ajoutez les supports de 1 "(et les vis 4-40 qui les maintiennent en place).

(5) Percer l'arbre rotatif. Ceci est facultatif mais utile - si vous percez l’arbre, vous serez en mesure d’avancer plus loin sur vos fraises et vos forets, ce qui réduira la flexion et les vibrations. Mais pour ce faire, vous aurez besoin d’une perceuse à colonne et d’un étau pour maintenir l’arbre. Utilisez un peu # 29 et beaucoup de liquide de coupe. Commencer le trou avec une perceuse centrale est également très utile.

(6) Ajoutez les roulements à billes, l’arbre rotatif de 1/4 ", les rondelles de butée, le coupleur d’arbre rigide et la poulie de courroie de distribution. Lorsque vous serrez la poulie de courroie de distribution sur l’arbre, appuyez sur la poulie pour créer une précharge sur l’arbre. Vous devriez avoir suffisamment de précharge pour que l'arbre ne puisse pas glisser de haut en bas à travers les paliers, mais il doit quand même tourner librement.

(7) Montez le moteur sur la plaque inférieure à l'aide de vis M3, mais ne les serrez pas complètement. Ajoutez ensuite la 2e poulie et la courroie de distribution. Vous pouvez maintenant tendre la courroie en éloignant le moteur de l'arbre de la broche et en serrant les vis M3. La ceinture n'a pas besoin d'être serrée, mais bien ajustée. Vous devriez maintenant pouvoir faire tourner l'arbre de la broche en tournant le moteur. Si vous sentez une résistance, relâchez la précharge de l’arbre ou la tension de la courroie.

Étape 5: Assemblage du chariot de l'axe X

Cette carraige X maintient l’ensemble de l’axe Z et lui permet de monter et de descendre, et glisse également le long des rails de l’axe X.

(1) Commencez par enfoncer les bagues à collerette dans les trous du rail, puis fixez-les en les insérant dans des bagues en laiton de 1/2 ". Là encore, un boulon 1 / 4-20 peut servir d'étau pour serrer celles-ci dans un pincement..

(2) Montez les équerres à angle droit de 20 mm sur les plaques latérales (avec vis M5 et contre-écrous) et un moteur pas à pas NEMA17 (avec coupleur hélicoïdal) sur la plaque supérieure (avec vis M3). Ajoutez également l’écrou captif en téflon aux plaques latérales (vis et écrous 4-40). Vous n'avez vraiment besoin que d'un écrou en téflon captif. Mais si vous êtes intelligent, vous pouvez probablement savoir comment en précharger deux pour réduire les contrecoups.

(3) Montez les rails de 4 "et les pièces d'axe Z qui s'y trouvent. N'oubliez pas les colliers de butée et d'arbre!

(4) Utilisez des vis M5 et des contre-écrous pour visser ensemble les plaques latérale et supérieure. Mais avant de les serrer, faites glisser des arbres de 3/8 "à travers les roulements de l'axe X. Cela vous évitera de serrer l'ensemble de manière mal alignée. Si les roulements de chaque côté ne sont pas alignés, Le chariot ne glissera pas facilement. Vous devrez peut-être desserrer et resserrer les vis qui maintiennent le chariot ensemble jusqu'à ce que vous glissiez doucement des deux rails. Assurez-vous également que l'assemblage en Z coulira doucement le long des rails verticaux. est essentielle pour obtenir un mouvement régulier - les moteurs pourront pousser un chariot mal aligné le long du rail, mais il collera et glissera et provoquera un jeu, plutôt que de glisser en douceur.

Étape 6: Assemblez l'axe Y et le lit

Cette partie est facile, mais encore une fois, ne resserrez pas tout avant que les rails ne soient placés dans les bagues afin de garantir l'alignement.

(1) Enfoncez les bagues à collerette dans les manchons de 1/2 "des plaques frontales du lit.

(2) Montez les écrous captifs en téflon sur les plaques frontales du lit.

(3) Vissez chaque plaque frontale du lit dans les supports de 3 "à l’aide de 4 à 40 vis.

(4) Enfiler des tiges de 3/8 "à travers les plaques frontales et tout resserrer.

(5) Le lit de la fraise est composé de deux couches d’acrylique de 1/4 ". La couche inférieure est pourvue de petits trous conçus pour être taraudés de 8 à 32 filets. Ils sont très utiles pour le serrage sur le banc. Ceci est un peu un projet avec un robinet manuel - vous aurez mal après.) Une fois les trous percés, placez le lit sur les piquets situés en haut des plaques de façade et fixez-le avec du ciment acrylique. ou époxy.La couche supérieure est un panneau de rebut et comporte 8-32 trous de dégagement de sorte que 8-32 vis puissent atteindre les trous taraudés du lit.

Étape 7: Assemblez le cadre

Le cadrage en aluminium de la rainure en T est un peu cher, mais il est très facile à modifier et à réutiliser, et il est également assez rigide lorsqu'il est assemblé correctement.

(1) Commencez par couper les longueurs de cadrage de 4 pieds. Vous voudrez des morceaux qui sont: longueur des morceaux. Une scie à chaîne fonctionne très bien pour cela, mais vous pouvez faire le même travail à la main avec une scie à métaux.

(2) Utilisez maintenant des entretoises de 20 mm (avec des vis M3) pour assembler les supports de rail, puis montez-les sur le cadrage de la rainure en T découpée (avec des vis M5). (Cela s'avère être beaucoup plus facile à faire avant que le cadre ne soit assemblé qu'après.) Vous n'avez pas besoin de serrer les vis, vous devez pouvoir faire glisser les supports pour les aligner. Montez également les repose-pieds et les pieds en caoutchouc.

(3) Assemblez maintenant le cadrage à l’aide des attaches d’alimentation et des équerres d’angle.Cependant, au fur et à mesure de sa construction, vous souhaiterez monter les rails, les colliers d'arbre et les assemblages de chariots.

(4) Une fois que tout est en place, vous devez vous assurer que les assemblages X et Y glissent sans à-coups sur les rails et sont perpendiculaires l'un à l'autre. Si ce n'est pas le cas, desserrez les supports de rail et poussez-les un peu avant de les resserrer. Il s’agit d’une étape cruciale: votre moulin ne dépendra que de la fluidité du déplacement et de la perpendicularité des rails. Assurez-vous également que les rails en Z sont orientés vers le haut, plutôt que penchés en avant ou en arrière.

(5) Une fois que tout glisse bien et droit, ajoutez les rails filetés et raccordez-les aux moteurs à l'aide de coupleurs hélicoïdaux.

(6) Utilisez des supports pour monter votre Arduino sur la carte de montage et fixez les attaches d’alimentation pour le monter sur un rail.

Étape 8: Connecter

Maintenant il est temps de câbler les choses! Insérez le bouclier GRBL dans l’Arduino, puis:

(1) Connecter les moteurs au blindage GRBL. Si vos moteurs ne comportent pas de connecteurs, vous pouvez simplement les amener directement dans les en-têtes de vis. S'ils ont déjà un connecteur Mate-N-Lok (ou similaire) sur eux, cela vaut la peine de faire un adaptateur. (Mate-N-Lok sur un fil nu.) Consultez la documentation du blindage GRBL pour vous assurer de câbler correctement les fils.

(2) Connectez un adaptateur secteur au blindage GRBL. Encore une fois, il est intéressant de créer un adaptateur pour pouvoir débrancher facilement le blindage. J'ai utilisé un connecteur cylindrique de 2,1 mm.

(3) Connectez le moteur sans balai à son contrôleur de vitesse électronique (ESC) à l'aide des 3 connecteurs à pression. (Ne vous inquiétez pas pour obtenir la bonne cartographie des dérivations - si le moteur tourne dans le mauvais sens lorsque nous le mettrons sous tension, vous devrez simplement échanger deux de ces fiches.)

(4) Programmez le 2e Arduino pour contrôler le contrôleur en utilisant le schéma autoSpindleDriver.ino fourni. Cette esquisse envoie des signaux PWM pour initialiser le contrôleur (qui émet un bip), puis augmente lentement l'accélérateur pour accélérer le moteur. Vous pouvez définir à la fois le taux et la vitesse maximale en modifiant les variables dans l'esquisse. Ne connectez pas l'Arduino à votre ordinateur (par exemple, pour la programmation) et à l'ESC en même temps. Le contrôleur risque de dépasser du courant de votre port USB et d’endommager votre ordinateur ou l’Arduino. Une fois l’Arduino programmé, déconnectez-le de votre ordinateur et connectez-le au contrôleur. Sur mon ESC, le fil noir va à "Terre", le fil rouge à "Vin" de l'Arduino et le fil blanc à une broche PWM, broche 10. L'Arduino sera alimenté par l'ESC une fois alimenté.

(5) Allumez le contrôleur en branchant l'alimentation électrique. Vous devriez entendre plusieurs bips du moteur, puis il va commencer à tourner. Si votre moteur démarre, puis s’arrête brusquement, c’est probablement parce que vous l’avez couru trop vite et que vous avez consommé trop de courant pour le contrôleur ou l’alimentation. Reprogrammez l'Arduino pour le conduire à une vitesse plus lente et réessayez. Pour arrêter la broche, débranchez le contrôleur de son alimentation. Si vous remarquez que la broche tourne dans le mauvais sens, éteignez tout, remplacez deux des fils du contrôleur par le moteur, puis réessayez.

(6) Mettez le bouclier GRBL sous tension. Vous trouverez des instructions détaillées sur le réglage du courant du moteur et la configuration de GRBL pour votre conception à l'adresse suivante: http://www.synthetos.com/project/grblshield/ Vous devrez fournir au bouclier des informations sur votre broyeur, telles que le temps de parcours de chaque moulin. l'étape produit. Avec 200 pas / tour les moteurs, les vis d’avance 20 tours / pouce et 8x le micropas du bouclier devront produire 1259,8 pas pour se déplacer de 1 mm.

Étape 9: Astuces de réglage, de peaufinage et de fraisage

Apprendre à moudre est un gros travail, mais quelques astuces spécialisées pour openMill vous aideront à démarrer.

(1) Assurez-vous vraiment que les axes se déplacent sans heurts et sont parallèles. Utilisez un carré de machiniste (ou tout autre angle droit fiable) pour vous en assurer.

(2) Si vous avez trop de vibrations et de bruit de la broche avec le moteur en marche, essayez de changer la vitesse du moteur (vers le haut ou vers le bas) et vérifiez également la précharge sur l'arbre de la broche. Si l'arbre est serré trop serré par la poulie, il ne tournera pas doucement, il sera trop lâche et il ne fera pas de bruit.

(3) Il est fréquent que la surface du lit ne soit pas totalement plate par rapport au mouvement de l'outil. Mais vous pouvez résoudre ce problème en utilisant une grande fraise en bout pour fraiser le lit (ou une partie de celui-ci) à plat. Ceci est particulièrement utile pour effectuer une gravure fine, comme avec les PCB.

Étape 10: Logiciels que vous jugerez utiles

Tous ces outils sont vraiment cool, mais parfois, ils font des erreurs. Je vérifie toujours le code G qu'ils génèrent dans un simulateur pour m'assurer qu'ils ne font rien de fou. N'oubliez pas que GRBL ne peut pas toujours interpréter tout le code G généré par les programmes FAO, ce qui peut également poser problème. Utilisez-le à vos risques et périls et réalisez que vous risquez de casser certains outils.

Universal G-code Sender - Logiciel compatible GRBL multiplate-forme pour l'envoi de G-code à l'usine.

github.com/winder/Universal-G-Code-Sender

PCBgCode - Cet Eagle ULP génère un code G pour le routage d'isolement des cartes à partir d'EagleCAD.

pcbgcode.org/read.php?12,803

Inkscape - Dessin de graphiques vectoriels open source.

www.inkscape.org/

MakerCAM - Génération de code G open-source gratuite à partir de fichiers SVG téléchargés.

www.makercam.com/

OtherPlan - Logiciel de FAO gratuit pour la génération de code G.

othermachine.co/products/otherplan/