Een schuimsnijder is een geweldig hulpmiddel voor het maken van onderdelen voor vliegtuigen. Met deze machine kunt u elke vorm van het aerodynamische profiel nauwkeurig snijden volgens CAD.
De machine heeft een nichroomdraad gespannen tussen twee geleiders. Stroom wordt door de draad geleid, de draad wordt verwarmd en de geleiders bewegen, waardoor complexe contouren, zoals conische vleugels, worden weggesneden. Elke as wordt aangedreven door een stappenmotor door de spil, GT2-riem en katrol. De snijkracht moet minimaal zijn en de constructie moet voldoende stijf zijn om de spanning van de tussen de steunen gespannen draad te weerstaan.
Dit is een echte machine met 4 assen die tegelijkertijd aan beide zijden verschillende vormen kan snijden, dus het probleem rijst hoe vier onafhankelijke assen tegelijkertijd kunnen worden bestuurd. Veel tutorials richten zich op 3-assige machines, zoals 3D-printers, maar er lijkt onvoldoende documentatie te zijn over het maken van een 4-assige machine met behulp van gemakkelijk verkrijgbare onderdelen en open source-software. De meester vond verschillende mensen die soortgelijke projecten gebruikten Arduino en Grbl, en besloot zijn eigen machine te maken.
Gereedschap en materialen:
- Multiplex (12 mm);
-Metalen staven;
- Loodschroef (M8 x 600 mm);
- Motorkoppeling M8-M5 (M8 voor de spindel en M5 voor de motoras);
-Arduino Mega 2560;
-RAMPS 1.4;
-Stapmotoren (één voor elke as);
-A4988 Stappenstuurprogramma (één voor elke stappenmotor);
- 12V voeding voor Arduino + Ramps;
-Variabele voeding (Lipo-laders met Hot-wire-modus);
-Nichrome draad;
Stap één: software
Het moeilijkste van het maken van een 4-assige CNC is het vinden van software om de G-code te genereren en de machine te besturen. Een software-zoekopdracht leidde tot de maker van https://www.marginallyclever.com/2013/09/how-to-build-a-4-axis-cnc-gcode-interpreter-for-arduino/, ontwikkeld door Marginally slim, dat gebruik maakt van Arduino Mega 2560 en CNC Ramps 1.4 scherm.
Sommige informatie is gebruikt door de volgende auteurs: Rckeith en rcgroups.com
Grbl Hotwire Controller.zip
GRBL8c2mega2560RAMPS.zip
FoamXL 7.0.zip
Stap twee: Machine assemblage
Het ontwerp is gemaakt van 12 mm multiplex, de lineaire montage is gemaakt van stalen buizen met een diameter van 1/2 inch met multiplex schuifblokken. Het ontwerp van de schuifblokken kan worden verbeterd door een lineair lager of huls te installeren.Omdat de meester een spindel gebruikt, heeft hij voldoende koppel om wrijving zonder lager te overwinnen. Twee stalen buizen ondersteunen en houden het geleideblok op dezelfde as.
Verticale pilaren worden bovenop het horizontale geleideblok geplaatst. Het heeft vier pijpen.
De aandrijfschroef wordt met een flexibele koppeling aan de stappenmotor bevestigd. Dit helpt bij een lichte afwijking van de as en schroef. De staander heeft een stappenmotor met een ingebouwde spindel, die kan worden gekocht of vervangen door een conventionele stappenmotor en koppeling.
De twee machinestandaards zijn identiek. Aan de basis is er een plek om de machine aan het bureaublad te bevestigen.
Opmerking Bij het gebruik van glijlagers kan, afhankelijk van het materiaal, een fenomeen optreden dat "plakken en slippen" wordt genoemd. Hierdoor kan de beweging ongelijkmatig worden en kunnen trillingen ontstaan. Het kan ook leiden tot verstopping, wat resulteert in overmatige belastingen en overgeslagen stappen bij gebruik van een stappenmotor.
Foamcutter_base.dxf
Stap drie: sluit elektronica aan
De volgende stap is het aansluiten van de elektronica, het verplaatsen van de motoren en het opzetten van de machine. Er zijn 4 stappenmotoren die op het Ramps platform moeten worden aangesloten. Draden moeten helemaal worden gelegd om voldoende asbeweging te garanderen.
Alle bedrading is aangesloten op het Ramps-bord, een CNC-scherm voor de Arduino Mega2560. Oprijplaat ondersteunt maximaal 5 stappenmotordrivers zoals de A4988. De meester gebruikt Nema 17-motoren.
Voordat u op een Ramps-bord installeert, moet u ervoor zorgen dat de A4988-chip correct is gericht. Elke stappenmotor kan tot 2 A trekken, de stappenmotoraandrijvingen zijn voorzien van radiatoren voor warmteafvoer. Het bord heeft ook een MOSFET 11A om de temperatuur van de draad aangesloten op pin D8 te regelen. Alle componenten van de plaat worden verwarmd, zorg voor een goede koeling.
Wanneer het systeem is ingeschakeld, blijven de stappenmotoren stroom trekken om een vasthoudpositie te behouden. Componenten zoals Stepper- en MOSFET-stuurprogramma's kunnen tijdens bedrijf erg heet worden. Gebruik geen oprijplaten zonder actieve koeling.
De meester laserde de basis voor Arduino en Ramps en sloot een 12V-ventilator aan voor actieve koeling van het bord.
Stap vier: instellen
Elke CNC moet correct zijn geconfigureerd voordat met de werkzaamheden wordt begonnen. Aangezien stappenmotoren worden gebruikt in een open-lussysteem (zonder feedback), moet u weten hoe ver de wagen met elke omwenteling van de stappenmotor zal reizen. Het hangt af van het aantal stappen per omwenteling van de motor, de spoed van de spil en het gebruikte niveau van microtransitie.
steps_per_mm = (motor_steps_per_rev * driver_microstep) / thread_pitchHet maakt gebruik van een stappenmotor met een spoed van 200 tpm. aangedreven door de A4988-driver op 1/16 microstap, met een spindel in stappen van 2 mm.
Stappen_per_mm = (200 * 16) / 2 = 1600De schroef die de master gebruikte, was dubbelzijdig, dus de waarde is de helft van de hierboven aangegeven waarde, namelijk '800'. Als de schroef viertraps is, is de waarde een kwart van het bovenstaande.
Na het flashen van Mega 2560 met het Grbl8c2MegaRamps-bestand, opent u de seriële poortmonitor en voert u "$$" in om toegang te krijgen tot het Grbl-instellingenpaneel. Voer $ number = value in om een waarde te wijzigen. Bijvoorbeeld: $ 0 = 100 Zorg er na het instellen van de machine voor dat de machine de exacte waarde verplaatst zoals weergegeven in de controller.
Stap vijf: Nichrome
Om het schuim te snijden, hebt u een draad nodig die is gemaakt van een geschikt materiaal dat bestand is tegen verwarming en over de hele lengte dezelfde temperatuur heeft.
Nichrome is een geschikt materiaal. Het is het beste om een zo dun mogelijke draad te gebruiken om groeven tijdens het snijden te verminderen en om zuivere snijlijnen te garanderen. In de regel geldt: hoe langer de draad, hoe groter de spanning die moet worden uitgeoefend en hoe dikker de draad.
De volgende stap is het bevestigen van de nichrome draad aan de machine. Omdat we 4 onafhankelijke assen hebben, kunnen we niet beide uiteinden van de draad op de steunen klikken.De draad moet enige rek hebben, hetzij door middel van een veer, hetzij door middel van een gewicht dat aan de uiteinden is bevestigd.
Op de draad kan een constante spanning worden uitgeoefend door middel van een veer met constante kracht of een hangend gewicht aan het uiteinde. Een goedkope manier om een veer met constante kracht te krijgen, is door te gebruiken ID-kaartspoelen.
Stap zes: Software en G-Code generatie
Grbl Hotwire-controller
De wizard gebruikt het Grbl-bedieningspaneel, ontwikkeld door Garret Visser, dat door Daniel Rassio is aangepast voor snijden door Hotwire. Het paneel heeft een onafhankelijke modusregeling voor alle assen. Er is ook een visualisatietool, een "Gcode" -grafiek en de mogelijkheid om uw eigen macro's op te slaan. Hotwire-temperatuur kan worden geregeld met M3 / M5 om in / uit te schakelen en het S-commando "xxx" om de uitgangsspanning in te stellen, hetzij handmatig, hetzij met behulp van de schuifbalk in de software. De hete draad moet worden aangesloten op de "D8" -uitgang en worden gevoed door een stroombron die is aangesloten op de "11A" -ingang op de lijnknooppunten.
Wing g-code generator
Wing g-code generator is een programma voor het genereren van de XYUV GY-code voor het warm snijden van vliegtuigvleugels. Het draait op Python 2.7 en kan ook worden geïntegreerd met de LinuxCNC Axis-interface. Er is ook een online versie. Hierdoor kunt u verschillende parameters van de vleugel invoeren. Er is een database met aerodynamische profielen in .dat-formaat. Nieuwe profielen kunnen op dezelfde manier worden geïmporteerd.
Deze software is gemakkelijk te gebruiken en ondersteunt het in lagen aanbrengen van de vleugels op hetzelfde stuk schuim om materiaal te besparen. De output G-code kan via de Grbl controller naar de machine gestuurd worden.
2.4 Jedicut
Jedicut - Dit is een cool programma dat zowel CAD / CAM kan uitvoeren als de functies van een machinebesturing kan uitvoeren. Er is ook een plug-in voor het genereren van G-code. Dit is niet het gemakkelijkste programma om te configureren. Sommige opties en foutmeldingen zijn in het Frans, maar als je er een tijdje mee werkt, kun je het laten werken.
Wing's G-code genereert G-codes in absolute modus, die zonder problemen op Grbl draait, maar Jedicut genereert G-code in incrementele modus. De meester had moeilijkheden bij de eerste start, toen de auto gewoon heen en weer bewoog. Als dit gebeurt, bewerk dan de G-code om onnodige regels in de koptekst te verwijderen.
Zowel de Wing G-code als Jedicut genereren G-code met enkele niet-ondersteunde Grbl-codes in de koptekst. De controller zal op de monitor worden weergegeven wanneer dergelijke fouten optreden. Bewerk de G-code en verwijder de onnodige coderegels.
Werkende G-codes met beide programma's zijn inbegrepen, gebruik ze om de controller te controleren.
Jedicut.rar
winggcode.rar
Zevende stap: het instellen van de voedingssnelheid en temperatuur
In tegenstelling tot conventioneel frezen, snijdt de draad door schuim te smelten. Als de draad enige tijd in één positie blijft, blijft het omringende materiaal smelten. Dit vergroot de groef van de snede en veroorzaakt onnauwkeurigheden in de maat. Er zijn twee variabelen die van invloed zijn op de breedte van de snede.
Snijden voedingssnelheid.
Draad temperatuur.
De snijaanvoersnelheid is de snelheid waarmee de draad door het materiaal snijdt, bij voorkeur in mm / min. Hoe hoger de snelheid, hoe kleiner de sleuf, maar hoe hoger de vereiste temperatuur en de spanning in de draad moet voldoende zijn. Goede startsnelheden zijn van 350 tot 500 mm / min.
De temperatuur van de draad moet iets hoger zijn dan de smelttemperatuur van het schuim. De temperatuur wordt geregeld door de stroom die door de draad stroomt.
Er is software die PWM-controle van de draad mogelijk maakt om deze op de juiste momenten te verwarmen om de snijsnelheid te optimaliseren. De temperatuur van de draad wordt bepaald door het kwadraat van de stroom maal de weerstand.
Er is een special rekenmachinewaar u alle benodigde berekeningen kunt maken.
Stap acht: Machinebediening
Het proces begint met een ontwerp dat wordt geëxporteerd als een DXF-bestand. Dit bestand wordt vervolgens geïmporteerd in de CAM-software en uitgevoerd als een G-code. De machine is ingeschakeld en gekalibreerd. Het materiaal wordt op een werkbank geplaatst en de startpositie wordt bepaald. Voer het G-code-bestand uit en kijk hoe het apparaat al het werk voor u doet.
Volgens de meester is de machine eenvoudig te vervaardigen en vergemakkelijkt hij het werk van vliegtuigmodellen.
In de onderstaande video ziet u een voorbeeld van de machine.