Denna eShapeoko CNC-fräs byggde jag under vintern 2014-2015.
Inledning
Ända sedan jag gick CNC-kurserna på gymnasiet så har jag drömt om att bygga en egen CNC-fräs. Tänk att kunna rita upp detaljer och konstruktioner i datorn och sedan fräsa ut dom med hög precision.
På grund av lite olika anledningar har det dock aldrig blivit av att jag kommit igång, det vill säga, inte förrän i höstas! (Med “i höstas” i denna kontext syftar jag närmast på 29 augusti 2014 eller dagarna därikring.)
Grunden till maskinen jag bygger är en mekanisk-byggsats som har namnet eShapeoko. Maskinen är baserad på en fritt tillgänglig design av Edward Ford som heter Shapeoko. Med fräsen kan man bearbeta material som trä och plast men även lättare bearbetning av t.ex aluminium.
I byggsatsen ingår endast de mekaniska komponenterna. Elektroniken får man köpa till separat, men bara lugn, det finns en väl specifierad lista på lämpliga komponenter.
När man beställer sin eShapeoko så får man göra en del val som t.ex vilken motorstorlek man vill använda och hur långa axlar man vill ha. Den jag beställde har en x-axel på 500 mm och en y-axel på 750 mm. Måtten är valda utifrån att jag vill kunna förvara fräsen under mitt ståskrivbord när jag inte använder den. Samt kunna få den igenom vanliga dörröppningar efter att den är monterad. :D
Min gode vän Hans-Erik “Hasse” Hansander har också startat ett eShapeoko-byggprojekt, dock kommer han att bygga en fräs som är 1000 x 1500 mm. Han har dock bättre tillgång på ändamålenligt utrymme än jag. Lycka till med det bygget Hanseman!
Delar
Leverans från Inventables
Övre raden från vänster:
- 48V DC 350W strömförsörjning till spindelmotorn.
- 24V DC 240W strömförsörjning till stegmotorerna.
- 48V DC 300W Spindelmotor med ER-11 spännhylsa för 1/8″ axel.
Nedre raden från vänster:
- Varvtalskontroll till spindelmotorn.
- Relä.
- ER-11 hylsa för 1/4″ axel.
- Startkit med 5 fräsar
Fundamentet
Som grund till fräsen designade och byggde jag ett rullbord med integrerad elektronikapsling.
En 2440x1220x22 mm MDF inhandlades på det faktiskt ganska eminenta byggvaruhuset Bauhaus. För en mindre summa så hjälpte de även till att kapa upp skivan efter mina ritningar.
Delarna skruvades ihop till en stagad låda. Som synes på bilden nedan så har innanmätet i fundamentet en lite speciell form. Detta är en lösning som jag har hittat på för att kunna ha elektroniken inne i lådan och samtidigt ha både bra kylningsmöjligheter och bra serviceåtkomst.
All elektronik kommer att monteras på en sorts “byrålåda” som går att dra ut. Byrålådan är tudelad och det går en skiljevägg i mitten som också stagar upp lådan iochmed att den är skruvad och limmad mot både botten och toppen.
Själva kylkanalsdesignen beskrivs i bilden nedan. Rektanglarna i bilden föreställer två 60 mm fläktar. Den ”blåa” fläkten drar in kall luft från utsidan som sedan passerar genom U-kanalen och kyler komponenterna som kommer att monteras i botten på ”byrålådan”. Den ”röda” fläkten är frånluftsfläkten som drar ut den varma luften ur lådan.
Ett paket M8 islagsmuttrar (kallas även T-muttrar) inhandlades på Biltema. Dessa använder jag för att kunna montera och demontera arbetsytan på fräsen på ett smidigt sätt.
En improviserad ”mutterhållare” tillverkades och installerades för att inte riskera att islagsmuttrarna ramlar ut inne i lådan efter att allt är limmat och skruvat.
Ett besök på XL-bygg och på Kjell&Co resulterade i följande inköp. Notera särskilt hålsågen. Det är en ny sort från Bosch som har snabbfäste både på centrumborren och på själva sågen, typ lika enkelt som att byta bits i en bitshållare. Kanske lite onödigt och dyrt men också häftigt och smidigt. :)
Med hålsågen borrade jag hålen för fläktarna och för nätbrunnen. Jag blev tvungen att försänka fläktarna litegrann för att skruvarna skulle räcka igenom.
Här syns USB-ingången och hastighetskontrollen av frässpindeln.
Med hjälp av vinkeljärn skapade jag en enkel hållare för nätaggregaten.
Nu är allt ihopskruvat. ”Byrålådan” är klar och den blev väldigt lyckad, går fint utan att vare sig kärva eller glappa. :)
Dags för lite färg!
Kulören som jag valde på färgaffären kallades ”Oregano” även om jag nog tycker att ”Spenatsås” beskriver den bättre.
Detta är resultatet efter det första lagret.
På undersidan monterades fyra länkhjul med broms.
Rullbordet/Fundamentet är färdigt!
Mekanik
En fantastisk mängd kullager går det åt:
- 20 st V-spårs-hylsor med 2 kullager i varje.
- 6 st bandspänningsrullar med 2 kullager i varje.
- Totalt 56 kullager! :)
Jag fick låna Jockes mycket kompetenta verkstad för att gänga alu-profilerna, stort tack för det! :)
Totalt var det 18 stycken M5 hål som skulle gängas.
Elektronik
Motorn är en DC-motor med specat varvtal på 12000 RPM @ 48 V, effekten är max 300W, (tänk symaskin ungefär). Fördelen med en sådan motor i jämförelse med exempelvis en Dremel är att den är mycket mycket tystare.
Motorstyrning baseras på en Arduino UNO och en stegmotorsköld som heter GAUPS.
Här under ses stegmotordrivarna med tillhörande anslutningslister.
Här är listerna fastlödda på kortet.
På undersidan limmade vi fast kylflänsar av aluminium för att leda bort värmen från styrkretsen.
Slutligen har vi här monterat ihop alla delar. Underst ses Arduino-kortet, i mitten är GAUPS-kortet och överst är de fyra stegmotordrivarna.
Jag försöker klamra fast kablarna i botten där det finns möjlighet för att få lite ordning och reda i lådan.
Här är alla kablar dragna och inkopplade.
Provkörning!
När man ska provköra en CNC-fräs första gången kan det vara smart att prova med en penna istället för med en fräs. På så sätt minimerar man eventuell kroppsskada till maximalt ett bläckstreck.
Efter penntestet var avklarat så fräste jag en liten cirkel i en MDF-skiva med bearbetningsdjup 1 mm vilket inte var några problem.
Klart å betart! :)