Vlastní CNC (1) – Mechanika

Po havárii mého dvoumetrového modelu CAP232 (uprostřed v záhlaví stránky) jsem se rozhodl postavit jeho novou vylepšenou verzi. Rozhodl jsem se pro návrh pomocí počítače a otázka vlastní CNC frézky se tak stala opět aktuální. Tentokrát už o pár let starší, o něco zkušenější a poučen z předchozího neúspěchu jsem začal opět přemýšlet nad návrhem nové verze CNC frézky. Hlavním požadavkem byla dostatečná a opakovatelná přesnost (v řádu desetin mm) při frézování 3mm topolové překližky. Vzhledem k velmi omezenému rozpočtu studenta jsem musel omezit náklady na naprosté minimum a při konstrukci vyjít především z toho „co dům dá“. Zde bych rád upozornil, že konstrukce popisovaná v tomto a následujících článcích zdaleka není ideálním příkladem, jak přistupovat ke stavbě CNC frézky. Berte ji spíše jako kuriozitu, která ukazuje, co všechno lze s trochou práce a určitými znalostmi dokázat s minimálními náklady.

Prohledal jsem tedy garáž, půdu a dílnu a snažil se najít použitelný materiál. Našel jsem 35mm dřevotřískovou desku a několik dalších menších o tloušťce 18 mm. Dál pak zbytky trámů, ještě ze stavby domu, a nějaké jekly, co zbyly z konstrukce garážových vrat a brány na zahradě. V náhradních dílech pro naše bývalé vozidlo Škoda 120 jsem vyhrabal ventilátor a z něj vybral motor. Odněkud jsem měl ještě jeden 12V motor podobné velikosti. To vše spolu s pytlíkem ložisek vybraných z různých odepsaných strojů už začínalo dávat zajímavou sbírku materiálů.

Základ stroje tvoří tlustá 35mm dřevotřísková deska. Na ní jsou v odpovídající vzdálenosti přilepeny 2 trámy. Veškeré lepené spoje dřevěných dílů jsou navíc pojištěny truhlářskými kolíky v předvrtaných dírách. Na vnitřní bok obou trámů je potom přišroubován jekl ve tvaru L, který tvoří kolejnici zajišťující pohyb pracovního stolu (ve směru os Y). Přesná vzdálenost mezi kolejnicemi je pak doladěna podložením jeklu. Pro snadné upevnění jsou k jeklu na pěti místech přivařeny držáky. Zde nastala první komplikace. Zjistil jsem totiž, že železo se při svařování kroutí a velmi špatně se potom rovná. Je tedy lepší se svařování pokud možno vyhnout.U trámů jsou, opět za pomoci truhlářských kolíků, vztyčeny dvě desky s dopředu vyříznutými otvory pro jekly, které tvoří kolejnice osy X. Jekly prochází skrze obě desky a jsou v nich upevněny pomocí 4 šroubů na každé straně. Tyto šrouby umožňují upevnit jekl v rozmezí cca deseti milimetrů a tím tak přesně vymezit vzdálenost obou kolejnic.

Všechny pohyblivé součásti jsou tvořeny podobně. Základem je dřevotřísková deska. Na krajích desky jsou přišroubovány mechanismy pojezdu s ložisky, které se odvalují po pevných kolejnicích. Pojezdy jsou svařeny ze dvou jeklů tvaru L a ocelového pásu jako výztuhy. K jednomu z jeklů jsou přivařeny šrouby, na které jsou následně nasazena a matkou zajištěna ložiska. V druhém jeklu jsou montážní otvory pro přišroubování k desce. Otvory jsem zvolil o něco větší než je plánovaný průměr šroubů, aby bylo možné přesné uchycení doladit podle ostatních částí. Tentokrát jsem si při svařování dával pozor a jednotlivé díly spojoval pouze bodově, abych se vyhnul deformacím. Všimněte si, že mezi dřevěnou deskou a svislou stranou jeklu je mezera. Ta spolu s pružností ocele umožňuje nastavit určité předpětí, které pomáhá vymezit vůle a vyrovnat menší nepřesnosti kolejnic.

Pohon os je zajišťován metrickými závitovými tyčemi, které jsou na koncích ukotveny uvnitř ložišek. Bylo ale třeba vyřešit problém vůle mezi matkou a metrickým šroubem. Po pokusech s doma dělanými plastovými maticemi, které sice chvíli fungovaly, ale brzy se ochodili, jsem se nakonec rozhodl pro dlouhé spojovací ocelové matice. V případě osy Y se mi podařilo uchycení matice vyrobit tak štastně, že matice je částečně vzpříčena, což eliminuje vůli, ale nebrání volnému otáčení šroubu. Na ose Z je vůle dostatečně vymezena vlastní vahou osy s vřetenem. Nejproblematičtější bylo řešení vůle na šroubu osy X. Nakonec jsem zvolil nepříliš elegantní, ale jednoduché a pro moje potřeby dostatečné řešení. Na okraji stroje je zavěšeno závaží, které přes kladku táhne osu X k jedné straně.

Po mechanické stránce je to nejspíše vše. V dalším díle se můžete těšit na elektrickou část stavby – motory a jejich drivery, spínání vřetene a další.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *