Costruzione MILL CNC (magna)

Ciao a tutti, in questo ultimo mese ho deciso di rimettere a nuovo il CNC che avevo costruito circa 7 anni fa.

L'idea della costruzione di un cnc risale al 2002 quando avevo visto che su internet iniziavano a girare i primi software di controllo tramite porta parallela (primo fra tutti TurboCNC che funziona sotto DOS)....a quel tempo la documentazione in rete era poca se non quasi del tutto nulla!

Iniziai successivamente a bazzicare per fiere nel tentativo di recuperare motori stepper usati visto che quelli delle stampanti erano troppo piccoli.
A questo seguì poi il progetto basato sull'idea di utilizzare dei vecchi supporti per manicotti a sfere che avevo recuperato nella ditta dove lavoro.
Ho cercato di spendere il meno possibile, recuperando più materiale possibile e realizzare una cosa che fosse abbastanza robusta.
Per gli scorrimenti ho utilizzato dei manicotti a sfere su delle barre temprate opportunamente dimensionate in base alle flessioni che ritenevo ammissibili (sarebbe stato interessante utilizzare dei pattini a ricircolo ma il prezzo a quel tempo per me era proibitivo).
Per movimentare gli assi ho utilizzato delle viti trapezoidali (in alternativa alle viti a ricircolo troppo costose).
Le problematiche che ho incontrato sono state molteplici, le ore di lavoro tantissime, ma alla fine il risultato è stato questo.







Ora, come dicevo, l'intenzione è quella di rimettere a nuovo il tutto e apportare alcune modifiche e migliorie che descriverò man mano che i lavori procedono.

La prima modifica che intendo eseguire è la lavorazione della struttura in tubolare d'acciaio.
La parte inferiore è costituita da tre pezzi imbullonati tra di loro:una parte centrale sulla quale viene fissato l'asse Y e due parti laterali che portano le gambe del banco e le piastre per il fissaggio dei montanti verticali che sorreggono l'asse X.
A suo tempo la parte inferiore era stata realizzata in tre pezzi perché con la fresatrice che disponevo non era possibile lavorare dimensioni simili.
Inoltre sempre con questa fresatrice non riesco a fare lavori di una certa precisione (troppo vecchia e soprattutto troppo "devastata"), ecco perché ho deciso di saldare i tre pezzi che formano la base e mandare a lavorare i piani di appoggio dell'asse Y, le piastre di fissaggio dei montanti verticali, la struttura che porta l'asse X.
Il tutto era assemblato aggiungendo spessori dove serviva per portare ortogonali gli assi mediante l'utilizzo di un comparatore...non vi dico quanta pazienza!
Ogni piccola modifica, manutenzione della macchina comportava il ripetere l'operazione descritta prima.

In questo momento la struttura è ancora in lavorazione e quando arriverà (probabilmente a fine mese) inserirò alcune foto così potrò spiegarmi meglio.
Spero che questo argomento possa essere di aiuto a chiunque voglia iniziare con la costruzione di un cnc.

Ciao magna
Bella realizzazione specialmente la parte elettrica, curata e cablata bene,le schede che pilotano i motori le hai realizzate con la serie L298?
Anche io, non so quando, ho intenzione di fare una cnc ma purtroppo il tempo è sempre poco e quel poco che ho lo sto dedicando allo studio della mio WIP.
Ti seguo con interesse.
Un saluto
Sandro

Ola santos,il driver è un kit (LX1420) di Nuovaelettronica (microchip L297/298) mentre l'interfaccia parallela PC è stata autocostruita da un mio amico sicuramente più esperto di me in queste cose.
Con queste schede (ho previsto 4 assi...il quarto deve ancora essere realizzato) posso gestire motori fino a 2A...non sono molti ma riesci comunque a toglierti qualche soddisfazione.
Una tra le tante modifiche che ho intenzione di implementare e che non avevo previsto quando ho costruito il tutto è l'inserimento di alcuni relè,uno per la pompa del fluido lubrorefrigerante, uno per il compressore (raffreddamento dell'utensile quando si fresa il legno),e uno per l'aspiratore (quando si va a fresare il legno è un macello!)...

OKY magna sarà un piacere seguirti passo passo anche se non capisco niente di elettronica,scusami mi puoi dare qualche diritta per reperire motorini e schede ricilati un cordiale saluto
Aniello

Ciao Magna
Vedi la tua esperienza mi ha dato informazioni utili in merito appunto agli accorgimenti aggiuntivi tipo aspirazione, soffiaggio, e dispenser liquido, che non avevo pensato di integrare nell' elettronica ( elettrotecnica) di base.
Grazie mille.
In merito al circuito non lo conosco nello specifico quello del kit nuovaelettronica ma conosco la famiglia L298 e puoi aumentare eventualmente la corrente agendo sui valori delle resistenze Rs1 e Rs2 dello schema di base dato dalla casa stessa ST.

Allego visto che ci sono anche il circuito stampato dello schema


Ora sempre se posso approfittare della tua esperienza posso chiederti qualche informazione?

Un saluto
Sandro

Aniello,
per i motori passo-passo (detti anche stepper) ho girato in passato per le varie fiere dell'Elettronica e del Radio Amatore...qui, o almeno in quelle che ho girato io, trovi quasi sempre motori stepper usati, messi bene, a un prezzo che solitamente si aggirava intorno ai 10€ (parliamo di motori da 200 passi al giro,correnti inferiori ai 2A,albero da Ø6mm).

http://www.radioamateur.eu/fiere.html (calendario fiere)


Per quanto riguarda la parte elettronica credo sia difficile trovarla usata...io ad esempio l'ho acquistata (credo costi meno il kit che comprare i singoli componenti e assemblarli).

Prima di acquistare componenti sia meccanici che elettronici a mio avviso deve valutare bene che dimensioni, che precisione, che materiali dovrà lavorare il tuo cnc...

Ciao, questo è un argomento che mi interessa molto, anche se non sono molto ferrato in ambito CNC. Puoi darmi qualche consiglio su come documentarmi? Io possiedo un tornio Proxxon pd 230 e mi piacerebbe trasformarlo, ma non so proprio da dove cominciare. Poi possiedo anche un fresatore a braccio snodato, (da odontotecnico), ed anche quello si presterebbe ad eventuali modifiche.

Cordialmente
Marco

Ps.: i motori delle stampanti sono utilizzabili?

Ciao santos, nelle schede che ho io la corrente è gestita da un trimmer che porta il valore da 0 a max 2A.
Mi risulta cmq che L298 gestisce max 2A.
Preciso anche che queste schede sono adatte a motori in configurazione bipolare,che sono un pò più difficili da recuperare rispetto ai monopolari.

Allego un link per la costruzione di schede di controllo per motori monopolari.
http://aeropic.free.fr/pages/CNC/IF_PAP.htm

Altro link sulle schede di controllo interessante
http://www.geckodrive.com/

Ciao martign@,il tornio sarà la prossima macchina che dovrò costruirmi...
Dalle foto che vedo in rete del tuo Proxxon non dovrebbe essere difficile automatizzarlo...da foto è un pò difficile valutare ma basterebbe smontare i volantini di manovra e inserire i motori, oppure, lasciando i volantini inserire pulegge dentate per trasmissioni sincrone sugli alberi...
O se non vuoi far fatica.... http://www.usovo.de/shop/product_info.php?info=p371_CNC-Conversionkit-for-PD230-E-CNC.html

Per la fresatrice non so...dovrei vedere una foto....
Cmq partire da una macchina esistente come vuoi fare tu è forse la cosa migliore...peccato non abbia un tornietto anche io...


Per la documentazione, ci sono molti forum specifici sul cnc.

Da tenere anche in considerazione che poi questi "aggeggi" bisogna farli muovere...quindi bisogna munirsi di un pò di buona volontà nell'uso di un programma cad e un minimo di conoscenza del G-code...

Per i motori delle stampanti sei molto limitato,dipende sempre cosa vuoi realizzare....io ho iniziato da lì ma subito dopo ho cercato motori usati bipolari.

Grazie per tutto quanto dettomi, ma cosa è il G code?

Ciao Marco

Il G-code è un linguaggio di programmazione per le macchine a controllo numerico.
In poche parole è una sequenza di coordinate assolute o relative, scritte con una certa sintassi, che il computer interpreta per poi dare gli impulsi corretti alla macchina operatrice.
Ci sono dei programmini anche gratuiti che convertono i percorsi utensile che hai disegnato, ad esempio con un programma cad, in programma G-code ( http://www.dakeng.com/ace.html ) che verrà poi caricato sul software che gestisce la macchina ( http://www.dakeng.com/turbo.html oppure http://www.machsupport.com/ ).

Sembra complicato ma se ti documenti un pò in rete vedrai che alla fine non lo è.
Spero di esserti stato di aiuto...
Ciao martign@!

Certo che mi sei stato di aiuto, proverò a documentarmi in altri siti. Credo che potrebbe essere interessante aprire un argomento apposito, tipo scuola per intenderci, in questo forum; dipende però dalla disponibilità di chi deve insegnare.
Dimmi una cosa, i motori adatti allo scopo, non quelli delle stampanti, da quali macchine potrebbero essere riciclati?

Ciao
Marco

Credo vengano utilizzati ad esempio nelle linee industriali farmaceutiche... ...

Qui c'è un tutorial sui motori passo passo
http://www.vincenzov.net/tutorial/passopasso/stepper.htm

Per gli usati vedi la risposta che ho dato ad Aniello...io li ho acquistati tutti a fiere (Cerea-Montichiari-Gonzaga-Pordenone)...magari ci sono fiere anche dalle parti tue...

Per chi non fosse attrezzato nella costruzione di una cnc in ferro o alluminio dia un'occhiata a questo link interessante.
http://joescnc.com/index.php

A presto!

Finalmente dopo più di un mese sono arrivate le strutture lavorate.

Al momento inserisco solo la foto del "tavolo" che porterà l'asse Y.



L'ingombro è di 750mm di larghezza per 850mm di profondità e la struttura è costruita con tubalari da 80x80mm.
Come detto in precedenza il tavolo era composto di tre parti imbullonate tra loro: ora le tre parti sono state saldate e sono stati lavorati i piani colorati di rosso.
Prima di verniciare il tutto ho pensato di saldare sulle gambe quattro staffe che portano delle ruote per facilitarne lo spostamento visti i pesi in gioco.
Una volta posizionata la fresatrice basta svitare i piedini e le ruote si staccheranno da terra.
Sicuramente la struttura è sovradimensionata rispetto agli sforzi e ai pesi del sistema ma a quel tempo era stata pensata per essere imbullonata e il materiale che avevo in casa era quello.

Per gli scorrimenti ho utilizzato dei manicotti a sfere su aste temprate da Ø25mm dal momento che ero riuscito a recuperare dei supporti in alluminio.
I manicotti a sfere sono economici se paragonati alle guide a ricircolo, presentano però sempre un pò di gioco e non sono molto adatti ad una macchina che richiede una buona precisione e nella quale sono cmq presenti molte vibrazioni.... (diciamo che questa macchina era nata per fresare legno, plastica o materiali cmq teneri, quindi la scelta della tipologia di guide a mio avviso non è assolutamente sbagliata!)

Per fissare le aste ho realizzato 4 blocchetti tenuti assieme a due a due da due piastre identiche in acciaio che sono state lavorate con la fresa per realizzare le sedi di passaggio delle aste e i fori per il passaggio della vite.
Queste piastre mi semplificheranno l'assemblaggio visto che la distanza tra le due aste rimane uguale agli estremi.
Inoltre su queste piastre verranno poi fissati i cuscinetti che portano la vite e il supporto motore.



Per tenere uniti i supporti nei quali alloggiano i manicotti a sfere ho utilizzato quattro piatti di alluminio opportunamente avvitati tra loro.



Prima di montare i manicotti a sfere ho pensato di togliere le guarnizioni che danno verso i punti di ingrassaggio e aggiungere per ulteriore sicurezza dei paraolio (senza molla per non aumentare gli attriti) proprio su delle sedi ricavate nei piatti di unione dei supporti.
Ho tenuto queste sedi abbondanti sia sul diametro sia nella profondità per far si che il paraolio "segua" l'asta in modo libero e naturale. (mmmm...mi sarò spiegato??? )



Il fissaggio della madrevite invece è stato un pò "complicato"...

Ciao Magna scusa se mi intrometto in questa discussione ma la movimentazione degli assi non è meglio che usi invece di una madre vite in bronzo usi una a ricircolo di sfere hai solo che da guadagnarci in tutto e sopratutto nella precisione dei movimenti ciao a presto

Daniel

......forse ho sbagliato forum..... cos'è, un'astro-nave??

daniel,non so se hai presente i costi delle guide e delle viti a ricircolo....il motivo è solo questo.
Questa fresatrice l'ho costruita 7 anni fa e a quel tempo non me la sentivo di spendere tanto dal momento che era la prima e non ero certo del risultato...
Ora la sto modificando e migliorando in alcune cose, magari un giorno se riesco a venderla ne costruirò una di più "seria".
Cmq a mio avviso se metti viti e guide a ricircolo sarebbe un peccato non movimentare gli assi con motori più seri (tipo brushless per capirci)... se decidi di spendere, spendi bene fino in fondo per aver un ottimo risultato altrimenti segui la linea che ho adottato io e ti accontenti...

Per quanto riguarda la movimentazione dell'asse Y ho utilizzato una vite trapezoidale Ø16 passo 4 con relativa madrevite flangiata in bronzo che ho dovuto tornire per adattarne le dimensioni.
Purtroppo le viti non sono mai diritte e ciò comporta una serie di problemi.
Il primo problema è che la flessione della vite provoca vibrazioni ma date le basse velocità di rotazione sicuramente non mi daranno alcun fastidio.
Il secondo è che non posso bloccare la madrevite al carro in quanto i motori tenderebbero a piantarsi e avrei un'usura anomala della stessa.
Per risolvere questo problema ho pensato di adottare questo sistema.



In sostanza tengo assialmente la madrevite tra la flangia e il piatto di alluminio lasciando un filo d'aria per dare la possibilità alla madrevite stessa di muoversi radialmente; per aggiustare il gioco assiale ho utilizzato dei foglio di ottone da 0,1 e 0,05mm.
L'antirotazione la realizzo tramite una spina piantata sulla flangia di alluminio che andrà a lavorare sulla cava praticata nella flangia della madrevite.
Il montaggio del carro risulta essere questo.



Ho previsto anche un sistema di ingrassaggio dei 4 manicotti a sfere e della vite da un punto unico: dal raccordo pneumatico a T il grasso entra,passa all'interno dei manicotti per poi l'eccesso uscire dal tubetto di ottone e andar a lubrificare la vite...
L'unico problema sarà quello di trovare o costruire una pompetta che riesca a farmi passare il grasso dentro ai tubetti da Ø4mm.

Il risultato finale è questo.

Perfetto Magna effetivamente il costo è alto non hai valutato di costruire la femmina il almelec (bronzo alluminio) la vite trapezioidale è un solo principio giusto. ciao

Daniel

Sinceramente non conosco quella lega (almelec) e magari è un pò difficile da recuperare...sbaglio?... si comporta meglio del bronzo B14?
La vite è rullata e ad un principio.

Ora mi trovo a risolvere un problemino.
Montato il tutto ho provato a vedere con il comparatore il gioco assiale dell'accoppiamento vite-madrevite.
Purtroppo siamo sull'ordine dei due decimi di millimetro,di cui quasi 1 sulla gabbia del cuscinetto e uno sull'accoppiamento vite-madrevite-carro.

A suo tempo per bloccare la vite avevo utilizzato un cuscinetto obliquo a sfere a due corone che porta sia carichi assiali che radiali.
Devo dire che questa scelta non è stata la migliore.
In settimana devo vedere se riesco a sostituirlo con un cuscinetto assiale (2 ralle e una gabbia a rullini,che ha dimensioni ridotte) senza dover modificare la vite ma cambiando solamente la flangia di supporto.
Con questa modifica dovrei recuperare un decimo.
L'altro decimo è il gioco della filettatura e qualcosina anche sull'accoppiamento madrevite-carro che dovrò lasciare per rendere possibile il movimento oscillante della madrevite.
Per recuperare il gioco della filettatura devo inserire un'altra madrevite che lavori assieme a quella già esistente.
La mia paura però è che il motore non riesca più a lavorar bene in quanto gli attriti sicuramente aumenteranno....

Cmq un passo alla volta!

Ciao Magna innanzitutto ti ringrazio che mi dai la possibilità di aiutarti,una curiosità prima di iniziare di professione fai il montatore o lavori nella meccanica?.
punto primo con la vite rullata e la femmina in bronzo ti posso garantire che la precisione di un decimo di giuoco non puoi eliminarla il motivo del ricircolo di sfere è proprio quello di avere una precisione centesimale. per quanto riguarda l'almelec non è per un discorsodi precisione bensi' di durata, considera che tu più utilizzerai la macchina il giuoco tra le parti aumenterà sensibilmente.
punto due se vuoi inserire un'altra madrevite puoi provare a farlo ma a mio avviso non risolverai nulla anzi come hai detto andrai ad ammazzare il motore allora se vuoi fare questa prova non puoi più collegare il motore direttamente all'albero filettato ma devi fare una puleggia di rinvio per aumentere i giri del motore con una cinghia poly ciayn per permettere al motore di girare più forte ed avere una potenza e un controllo migliore

punto tre per quanto riguarda i cuscinetti se vuoi approfondiamo il discorso ciao a presto

Daniel

Daniel,sicuramente le viti a ricircolo sono migliori per molteplici motivi e su questo credo ci sia poco da discutere...le utilizzo anche io in alcune applicazioni in ambiente lavorativo (lavoro nella meccanica).
Per quanto riguarda l'usura della madrevite penso dipenda molto da come la tieni lubrificata e soprattutto dalle forze in gioco.
Più il materiale da fresare sarà "duro" più la madrevite sarà soggetta ad usura.
La madrevite che ho montato mi è durata 7 anni e credimi che l'ho usata moltissimo...(soprattutto per fresare legno,ecco forse perchè è durata molto).
Riguardo al recupero del gioco sul filetto mediante l'utilizzo di una contro-madrevite non sono sicuro di riuscire a togliere tutto il gioco ma almeno ridurlo a qualche centesimo che per me,nelle mie applicazioni è più che accettabile.
Proverò...

Per quanto riguarda il motore e il discorso della trasmissione secondo me stai trascurando un dettaglio...le curve caratteristiche del motore stesso.
A suo tempo avevo scelto quella vite con quel passo proprio perchè, fissata una velocità di taglio che ritenevo opportuna per fresare il legno,il motore girava ad una velocità tale da sviluppare la coppia massima.
Per i motori stepper aumentare la velocità di rotazione non implica necessariamente aumentare la coppia e potenza...anzi solitamente è il contrario...

Riguardo al cuscinetto da me utilizzato per bloccare la vite assialmente su un estremo (l'altro deve essere libero per compensare gli allungamenti della vite dovuti alla temperatura) è un 3200 A che da catalogo dovrebbe avere un gioco assiale di max 2 centesimi......qui qualcosa non torna....!!

Cmq grazie per l'interessamento Daniel...discutendo sulle problematiche ne esce sempre qualcosa di buono non credi??..
Ma possiedi anche tu un cnc?

Ciao Magna ho lavorato su ogni tipo di macchina a controllo numerico dal tornio all'alesatrice rettifiche dentatrici ecc... Poi ho fatto anche il montatore meccanico proprio nel settore della movimentazione varie comunque non possiedo una cnc
Ciao alla prossima se vuoi avere dei suggerimenti puoi solo che chiedere per me sara' un piacere


Daniel

Questo sabato l'ho trascorso (per la gioia della moglie ) nel verificare e realizzare alcuni particolari al tornio.
Ho notato che la vite era molto storta nella zona prossima al cuscinetto e al motore.
Quello che mi frullava nel cervello era di riuscire a bloccare la chiocciola e non tenerla flottante come mostrato nelle foto dei messaggi precedenti.
Ho pensato allora di far lavorare la vite a sbalzo,ossia di togliere il cuscinetto di sostegno che si trova sulla piastra opposta a quella di fissaggio del motore, girando però la vite in modo da portare l'eccentrico della stessa il più lontano dal motore e relativo cuscinetto....



In questo modo la vite dovrebbe "adattarsi" alla posizione corretta della chiocciola avendo la possibilità di flettere in quanto la zona in questione si trova a 500mm circa dal cuscinetto.
Ho quindi provato a rimontarla bloccando la vecchia chiocciola (ossia non lasciandola flottante come fino ad ora ha sempre lavorato);girando la vite a mano il sistema sembrava fluido senza puntamenti.... mmmmittticcooooo!!

Il passo successivo è stato quello di togliere il gioco alla chiocciola; purtroppo però non ho fatto dei disegni sul sistema (diciamo che sono andato molto a sentimento...) ma con le foto credo si capisca ugualmente.

Ho acquistato una chiocciola cilindrica
Alla fresa ho realizzato una cava di larghezza 4mm che sarà la sede per un grano a testa cilindrica (antirotazione della chicciola)


Alla fresa ho realizzato 3 cave a 120° che fungeranno da sedi per 3 molle a sezione rettangolare
Al tornio ho troncato la chiocciola ottenendone così due.



Ho realizzato poi in metallo il supporto con relativo coperchio che andranno fissati al carro della fresa.
Il supporto porta due grani che vanno ad agire sulle cave delle chicciole (non permettono in sostanza alle chiocciole di girare all'interno del supporto ma solo di scorrere lungo l'asse)
Il coperchio porta invece due grani da M4 per la regolazione del gioco.




La spinta delle molle è superiore alla potenza del motore,ossia prima che cedano le molle si pianta il motore...
Le molle fanno in modo di impaccare le due chiocciole sui fianchi del filetto della vite opposti in modo da togliere il gioco.
I grani M4 staccano una delle due chiocciole dal fianco del filetto della vite creando il gioco desiderato.
Ho provato il sistema a banco e funziona...la chiocciola parte da piantata sul filetto e man mano che si regolano i grani (parliamo di rotazioni di alcuni gradi e non di giri) diventa sempre più fluida.

Ora resta solo che assemblare il tutto sul carro Y pregando che tutto torni anche lì!!

Ciao Magna volevo chiederti ma questo sistema è la prima volta che lo utilizzi ho sai già che nel tempo la chiocciola in bronzo non si usura facendola lavorare in questo sistema avendola già realizzato altre volte grazie buona giornata

Ciao Daniel, è la prima volta che utilizzo questo sistema e non sono certo dei risultati fino a quando non avrò montato tutto e controllato i giochi con il comparatore.
In teoria l'usura non dovrebbe essere diversa da quella che avresti con una singola chiocciola.
Le molle servono solo a tenere in appoggio la controchiocciola sui due grani da M4;sono proprio questi due grani che determinano l'aria tra vite e madrevite.
E' chiaro che un pò di gioco devo darlo, ma se prima partivo da più di un decimo ora sicuramente posso ridurlo.
Altro vantaggio è che con il tempo l'usura della chiocciola porta ad aumentare il gioco;con questo sistema puoi sempre ripristinare la condizione di lavoro ottimale....
Allego un piccolo schema del funzionamento.

Perfetto Magna resta solo da collaudarlo facci sapere com'è andata ciao e grazie