W pierwszej części cyklu o budowie modelarskiej minifrezarki cnc (bazującej na fabrycznym stole krzyżowym Proxxon KT70) przedstawiłem budowę stojaka, w tej części omówię przystosowanie stołu do montażu silników krokowych.
Przeróbka stołu krzyżowego KT70
Schematów przeróbki stołu jest kilka, w zależności od tego jakie silniki są przewidziane do montażu oraz czy korzystamy z oryginalnych śrub pociągowych. Nie będę się na ten temat rozpisywał szczegółowo, wszystkie te warianty można przeanalizować w sieci, po wpisaniu w wyszukiwarkę hasła „Proxxon MF70 cnc conversion”. Moja przeróbka opiera się o założenia, że stosuję silniki krokowe w standardzie NEMA23 oraz wymieniam śruby pociągowe.
Niestety w początkowej fazie przeróbki stołu nie zrobiłem żadnych zdjęć. Nawiasem mówiąc, sam projekt przebiegał w innej kolejności, niż go opisuję w tym cyklu artykułów. Stół został przerobiony jako pierwszy i wtedy jeszcze nie wiedziałem, jak potoczą się dalsze prace, jaki będzie finał i czy powstanie dokumentacja przeróbki. Tak więc muszę się na tym etapie posłużyć zdjęciem z pudełka, a także schematem złożeniowym z fabrycznej instrukcji obsługi.
Posuwy w KT70 działają w ten sposób, że śruby osi X/Y (Proxx. 10,11) przechodzą przez walcowe nakrętki fi 12mm (Proxx. 12, 12a), umieszczone w elemencie krzyżowym (Proxx. 2) na prowadnicach którego przesuwa się podstawa (Proxx. 3) – oś Y, oraz stół teowy (Proxx. 1) – oś X. Śruby pociągowe są zablokowane na zewnętrznych szyldzikach-boczkach (Proxx. 6,8-7,9), z jednej strony przez pokrętła, a z drugiej przez nakrętki samokontrujące (Proxx. 30, 30a).
Śruby pociągowe mają gwint metryczny M6 (M6x1), w osi X jest to gwint normalny (prawy), w osi Y gwint lewy. Trzeba o tym pamiętać przy każdej operacji związanej z montażem-demontażem osi, gdyż omyłkowy ruch dokręcający nieuchronnie spowoduje trwałe odkształcenie szyldzika (Proxx. 9), może to być później trudne do wyprostowania.
W rozwiązaniu fabrycznym nakrętka pociągowa w osi X jest prawa (biała), w osi Y lewa (czarna). Ja postanowiłem wykonać własne śruby pociągowe z typowego pręta ze stali nierdzewnej M6 (prawy gwint), musiałem więc również wykonać jedną własną nakrętkę. Był to projekt sam w sobie, nie będę tu dokładnie opisywał tego procesu, w każdym razie w osi X znalazła się „moja” nakrętka wykonana z brązu, a białej fabrycznej nakrętki z osi X użyłem w osi Y. Mając już przećwiczony sposób wykonania takiej nakrętki, w przyszłości (w razie potrzeby) kolejne zamierzam wykonać już z tworzywa (POM-C). Nawiasem mówiąc fabryczne nakrętki są dostępne jako części zamienne w serwisie firmowym Proxxon - gdyby ktoś nie chciał zajmować się produkcją własnych.
Montaż silników krokowych wymaga wymiany frontowych boczków fabrycznych na wykonane z aluminium wg powyższych rysunków (element BY pokazany w położeniu odwróconym w stosunku do pozycji montażu). Silniki NEMA23 są montowane po przekątnej (rozstaw otworów 66,6mm) na 2 wspornikach (tulejach dystansowych TD). Oś silnika wypada w osi śruby pociągowej. Każdy boczek ma 2 pary otworów – jedna (3mm) pod mocowanie boczka do stołu, druga (4mm) pod gwint M5 – do mocowania wsporników silnika. Oglądając w sieci różne wersje boczków, zdecydowałem się na własny projekt. Zależało mi na „grzebieniu” w boczku X, który zabezpiecza stół „teowy” przed spadaniem pyłu na śrubę pociągową, a jednocześnie pozwala na wkładanie od strony silnika w rowki stołu śrub mocujących obrabianych materiał. Wycięcie elementów zleciłem na CNC, jak na projekt niskobudżetowy, nie była to bardzo tania usługa, ale zaoszczędziłem w ten sposób sporo czasu i w efekcie byłem zadowolony z tej decyzji.
Oprócz boczków trzeba było wykonać jeszcze kilka dodatkowych elementów, pokazanych na rysunku powyżej – wspomniane tulejki dystansowe (wsporniki silników) a także tuleje związane ze śrubami pociągowymi. TP to tulejka z aluminium z gwintem M6 w środku, z jednej strony pełni rolę elementu oporowego śruby, z drugiej umożliwia założenie sprzęgła do podłączenia silnika. Jest wklejona na stałe na śrubę przy użyciu kleju epoksydowego. TS to tuleja ślizgowa wykona z tworzywa POM-C (z tego materiału są wykonane fabryczne nakrętki pociągowe, nazwa używana na Zachodzie to Delrin).
Na przykładzie osi Y widać jak montowałem opisane elementy. Boczek BY jest przykręcony do stołu – można użyć wkrętów fabrycznych, ja na wszelki wypadek dałem nowe, trochę dłuższe, choć wydaje się, że nie było to konieczne. W przypadku wymiany wkrętów należy sprawdzić ich średnicę, ja miałem problemy ze znalezieniem odpowiednich. Typowe metryczne, spotykane w sklepach, mają minimalnie większą średnicę niż fabryczne, mimo że to tylko 0,1 mm to nie bardzo miały chęć wkręcać się w otwory w profilu stołu. Jeśli ktoś czuje, że nie ma tego procesu pod kontrolą, lepiej użyć użyć oryginalnych, bo ew. uszkodzenie otworów w profilu (lub urwanie wkręta) może oznaczać duże problemy dla projektu. Fabryczny sposób mocowania boczków jest moim zdaniem istotnym słabym punktem KT70 w kontekście konwersji na CNC. Wsporniki silnika są przykręcone do boczku za pomocą trzpieni M5 – same trzpienie wkleiłem wcześniej klejem epoksydowym we wspornik, istotnie jest, aby nie wystawały one na więcej niż 5mm, bo muszą się schować w grubości boczka. Tulejka TS wchodzi w centralny otwór BY i jest oddzielona od zakończenia śruby (element TP) podkładką stalową, powierzchnię podkładki od strony TS przed montażem śruby posmarowałem olejem maszynowym dla dodatkowego zmniejszenia tarcia. Śruba po wkręceniu w nakrętkę pociągową jest zablokowana z drugiej strony nakrętką samokontrującą poprzez podkładkę (niewidoczna na fotce, została z drugiej strony na fabrycznym boczku). Tę podkładkę również przesmarowałem od strony nakrętki.
Dokładnie w ten sam sposób jest zmontowana oś X, na fotce dodatkowo widać założone typowe sprzęgło (8mm/6,35mm), rozmiar często używany w amatorskich drukarkach 3D typu RepRap.
Tak wygląda stół z zamontowanymi silnikami przed założeniem osłon śruby Y oraz osłony przewodów silnika Y.
W mojej opinii osłony śruby Y to bardzo ważny element stołu, istotnie zmniejszający zanieczyszczenie gwintu śruby pyłem z obróbki. Fabryczne rozwiązane jest bardzo ciekawe, zarówno jeśli chodzi o sposób pracy (zachodzące na siebie ruchome części) jak i sposób połączenia z boczkiem (zaczep U). Po rozważeniu kilku wariantów połączenia osłony z moim boczkiem, zdecydowałem się na prosty sposób pokazany na rysunku - odcięcie części zaczepu i punktowe wklejenie (boczek przykręcony, osłona w pozycji roboczej w prowadnicach) w otwory wyfrezowane w BY od strony stołu. W ten sposób osłona jest na trwale połączona z boczkiem, ale w razie potrzeby jej „odzyskania”, będzie to możliwe tylko z częściową destrukcją samego zaczepu.
Ostatni element to gałki do ręcznego pokręcania osią silnika, było to moje pierwsze użytkowe zadanie, wykonane na maszynie już po jej uruchomieniu. Do szczegółów wrócę w jednym z kolejnych artykułów.
W opisie pominąłem dość oczywiste warsztatowe operacje, takie jak regulacje stołu (obie osie) na prowadnicach oraz precyzyjne dociągnięcie nakrętek samokontrujących. Musi być to zrobione z dużym czuciem, tak aby luz był jak najmniejszy a jednocześnie elementy stołu przesuwały się gładko, a same śruby obracały swobodnie. Najlepiej zrobić to przed założeniem silników i bez wkręconych śrub pociągowych. Następnie założyć śruby i dokręcić nakrętki blokujące, dopiero potem założyć silniki. W pierwszej kolejności przeprowadzamy regulację osi Y, a następnie osi X. Operację lepiej zrobić bez pośpiechu, w przemyślany sposób. Jeśli nie zrobi się tego od razu dobrze, to kolejna regulacja będzie wymagać ponownego demontażu wielu elementów.
Do pobrania - plik dxf KT70(WS).zip.
W następnym odcinku przedstawię budowę osi Z.