STROJIRENSTVI.CZ KONSTRUKTER.CZ 3D-TISK.CZ MATEMATIKA.CZ HLEDAME.CZ

Stavíme stolní CNC frézku #1: Otevřené řešení Shapeoko

Kutilské nadšení nepostihlo ve velkém jen uživatele 3D tiskáren. Najdou se i ti, kteří dávají přednost klasickému obrábění. Připravili jsme pro vás seriál plný praktických informací, jak postavit stolní open source CNC frézku za necelých 1000 dolarů. Ta za jistých okolností dokáže obrobit i hliníkové slitiny a barevné kovy.

Redakce Konstrukter.cz měla příležitost být u montáže open source stolní CNC frézky Shapeoko 2, kterou zakoupila pro výukové účely Katedra obrábění, montáže a strojírenské metrologie z Fakulty strojní, VŠB-TU Ostrava. CNC frézku vyrábí americká společnost Inventables a dodává ji ve dvou provedeních:

  • základní sadu bez elektroniky a s vřetenem v podobě ruční brusky,
  • profesionální řešení s tichým a výkonným elektrovřetenem.

Jelikož se jedná o otevřené řešení, lze frézku rozšířit o laserovou hlavu nebo tiskovou hlavu pro 3D tisk. Z účelovosti zařízení vznikl i samotný název Shapeoko. Skládá se z názvů firem Shapeways (technická podpora a služby v oblasti 3D tisku) a Ponoko (technická podpora a služby v oblasti řezání laserem). Vyměníte-li však řezný nástroj za propisku, tužku nebo fix, získáte zařízení pro psaní textů – plotr. Tužka se mj. používá i pro ověření přesnosti vedení lineárních os. Nápadům a kreativitě se tedy meze nekladou.

Zaměníte-li řezný nástroj za tužku nebo fix, získáte kreativní řešení pro kresbu či stylové psaní

Zaměníte-li řezný nástroj za tužku nebo fix, získáte kreativní řešení pro kresbu či stylové psaní

Profesionální sada s tichým vřetenem

Zakoupená profesionální sada CNC frézky Shapeoko 2 obsahuje řídicí desku Arduino Uno a obvod k řízení krokových motorů gShield. S počítačem ji propojíte USB kabelem. Proces obrábění řídí řídicí jednotka Grbl. Přívod elektrické energie (220 V) do vřetena je vedený samostatně a otáčky lze ovládat potenciometrem. Pro případ havárie nebo předčasné ukončení stroje lze vřeteno zastavit tlačítkem Stop. Do plnohodnotného tichého vřetena s výkonem 900 W upnete řezné nástroje prostřednictvím kleštiny.

Profesionální sada k sestavení CNC frézky Shapeoko 2 obsahuje více než 350 dílů – od šroubků, matic, podložek, kladek až po elektroinstalaci, lineární vedení, pracovní plochu a elektrovřeteno

Profesionální sada k sestavení CNC frézky Shapeoko 2 obsahuje více než 350 dílů – od šroubků, matic, podložek, kladek až po elektroinstalaci, lineární vedení, pracovní plochu a elektrovřeteno

Ovládání a dostupná CAD/CAM řešení

Pro ovládání a obrábění základních matematických útvarů (kruhy, obdélníky, čtverce, hvězdy atd.), včetně písma, slouží cloudové řešení Easel. On-line aplikace je přístupná po registraci a pamatuje si naposledy prováděné úlohy. Obsahuje knihovnu materiálu a k tomu i příslušné, předem nastavené řezné parametry v palcových a metrických jednotkách.

Řešení Easel obsahuje knihovnu materiálu a k tomu příslušné přednastavené řezné parametry

Řešení Easel obsahuje knihovnu materiálu a související řezné parametry

Jestliže vám parametry z knihovny nevyhovují, můžete je ručně upravit. Jakmile připravíte program a nastavíte řezné podmínky, frézku spustíte pomocí pěti jednoduchých kroků:

  • nastavíte tloušťku materiálu,
  • po kontrole úpinek potvrdíte upnutí materiálu,
  • zvolíte velikost nástroje,
  • polohováním lineárních os nastavíte počátek souřadného systému,
  • spustíte vřeteno.

Kromě řešení Easel si můžete legálně a bezplatně pořídit hned několik 3D CAD aplikací, stejně jako CAM systém (např. MakerCAM).

Před spuštěním frézky se definuje výška obrobku

Před spuštěním frézky se definuje výška obrobku

Obrábění měkkých materiálů

Stolní CNC frézka snadno obrobí měkké materiály, jako jsou různé druhy dřeva a hmoty HDPE, PVC, linoleum, akryl, polykarbonát atd. S dostatečnou tuhostí a krátkým vyložením nástroje můžete za přijatelných řezných podmínek obrábět i neželezné kovy – hliníkové slitiny, měděné kovy a mosaz.

Frézka v řeči čísel

Pracovní plocha je výrobcem uváděná v palcích: 12 × 12 × 2,5. Převedeme-li je na metrické jednotky, rozměry jsou přibližně 305 × 305 × 63,5 mm. Rozsah v ose Z lze zvětšit použitím jiného vřetene, jeho montáží nebo modifikací. Stejně tak lze upravit i pracovní plochu výměnou lineárních vedení. Pracovní plocha je otevřená zepředu i zezadu, což umožňuje upínat rozměrnější předměty.

Pohyb v osách zajišťují krokové motory Nema 17 s 200 kroky na otáčku a výkonem 62 oz/in (odpovídá 0,44 Nm). Použít lze však i silnější motory (slabší motory nebyly odzkoušeny).

Rozlišení v osách X a Y je 40 kroků na mm a pro přenos pohybu se používají řemeny GT2 s roztečí 0,8 mm a kladky GT2 s 20 zuby. Pohyb v ose Z je zajištěn závitovou tyčí se stoupáním 1,25 mm, jejíž krouticí moment vyvozuje motor s 320 kroky na mm.

Sestava open-source CNC frézky Shapeoko 2

Sestava open source stolní CNC frézky Shapeoko 2

V příštím díle vám prozradíme, z jakých komponentů se frézka skládá a jak se montují kladky, kolečka a vozík lineárního vedení.

Mohlo by vás také zajímat

Přidejte k článku svůj komentář

Komentář podléhá autorizaci ze strany redakce, proto se nezobrazí ihned po vložení. Vyhrazujeme si právo odstranit příspěvky, které jsou v rozporu s dobrými mravy nebo platnou legislativou. Slušnou a konstruktivní diskusi vítáme!