CNC bušilica: Mehanika
X osa:
Kao što je već rečeno iskorištena je kompletna mehanika iz starog skenera. Nejvjerovatnije je bio u pitanju HP 4p model, koji se može smatrati odličnim za ovu namjenu, a sigurno se mogu naći po servisima jer su davno zastarjeli. Sa fotografija je, nadam se, sve jasno pa nema potrebe za detaljnim opisom konstrukcije. Dio koji je nosio optiku skenera je od masivne metalne legure, što kod novijih skenera nećete vidjeti! Danas je to sve od plastike i najčešće sa motorima od 48 koraka po obrtaju, tj. 7.5° po koraku. Ovaj motor ima 200 koraka po obrtaju tj. 1.8° po koraku. Uz prenos i remen koji je bio ugrađen u skener dobili smo rezoluciju pomaka po X osi od 0.04mm po koraku.

Masivni metalni dio koji je nosio optiku skenera smo jednostavno odsjekli i uz pomoć dva zavrtnja pričvrstili aluminijski profil koji nosi Y osu. Zahvaljujući činjenici da je ovaj dio dosta širok i da smo Al profil odsjekli na mašini, tačno pod 90°, nismo kasnije imali nikkvih problema oko uglova između X i Y ose. Testovi su pokazali da nema vidljivih odstupanja od pravog ugla, što je prilično važno za preciznost cijelog uređaja. Međutim, ako to i ne uspijete postići ne znači da je stvar propala. Dovoljno je ubaciti u program za upravljanje potrebnu korekciju i sve ce biti riješeno.

Na suprotnoj strani se nalazi samo jedan kuglični ležaj koji klizi po podlozi, a čitava ova konstrukcija se može podizati uvis oko vođice X ose. Vlastita težina ove konstrukcije je i više nego dovoljna za pritisak pri bušenju, a ako dođe do neke nepredviđene situacije bolje je da se sve ovo podigne nego da dođe do oštećenja nekog zupčanika ili nečeg sličnog, kada se motor bušilice previše spusti i pritisne na podlogu.

Y osa:

Ovdje je upotrebljena vođica glave sa starog matričnog printera, sa motorom nešto manje preciznosti (100 koraka po obrtaju tj. 3.6° po koraku) i manjim stepenom zupčastog prenosa, a za kretanje "kolica" koja nose motor bušilice je zadužen zupčasti remen. Pomak ove ose iznosi oko 0,11mm po jednom koraku motora.

S obzirom da je nosač motora napravljen od komada aluminijskog lima, bilo je potrebno dodati još jedan oslonac iza vođice, tako da bušilica može vržiti pritisak na podlogu prilikom bušenja. Prilikom testiranja smo zaključili da bi vjerovatno bilo bolje ovu konstrukciju isvesti tako da bude zakrenuta za 90 stepeni, tj. da vođica Z ose i oslonac budu jedno iznad drugog po visini, a motor bi se montirao na jednu ravnu površinu i ne bi dolazilo do uvijanja ovog Al lima, što može pretstavljati mali problem, naročito ako motor nema veliki broj obrtaja i borer nije oštar, pa je potrebna malo veća sila kod bušenja.

Z osa:

Vođica i pužni prenos su iz malog flopi drajva (3.5"), što je u kombinaciji sa step motorom iz printera i još dva plastična zupčanika, obezbjedilo veću snagu koja je neophodna za micanje po Z osi. Sigurno je ovaj prenosni odnos mogao biti i manji, ali nam je prilikom montaže ove konstrukcije odgovaralo da ubacimo još jedan zupčanik između motora i osovine pužnog prenosa (bijeli zupčanik na slici). Tako je ova osa ispala izuzetno precizna, što nam i nje neophodno, ali i daleko najsnažnija što jeste neophodno, sobzirom da motor bušilice može biti i relativno masivan.

Motor koji smo koristili pri testiranju nije baš dobar uzor. Radi se o motoru iz Epson printera izvađenog iz starog stolnog kalkulatora. Radi na 12-15V, ali nema dovoljno veliki broj obrtaja za ovu namjenu.

Ako znate neki sličan motor po gabaritima i koji ima najmanje 15.000-20.000 obrtaja u minuti, i koji bi ovdje bio skoro idealan, javite nam !

Takođe, ako namjeravate koristiti ovaj uređaj i kao ploter, možda nije loše razmisliti o nosaču pera i još jednom elektromagnetu koji bi služio za podizanje/spuštanje pera, jer će to biti puno brže od motora, a jednostavnije za upravljanje (ako flomaster ili rapidograf greškom motora "zakucate" u podlogu, znate već šta će se desiti... :)

Zamjena alata se vrši tako što se otpusti jedan vijak, i čitav nosač motora zakrene za 90 stepeni, što se takođe lijepo vidi na fotografijama. Ispod ovog kružnog nosača se nalazi meanizam sa kuglicom, koji "klikne" kad se vrati u početni položaj, koji naravno, treba biti vertikalan u odnosu na podlogu. Ako Vam se ovakva konstrukcija čini prekomplikovana, dovoljno je da na nekoj poziciji izbušite veću rupu u podlozi, i softver će Vam dovesti bušilicu u taj položaj kad se pojavi potreba za zamjenom alata.

Senzori:

Svaka od 3 ose ima po jedan senzor za pocetni položaj. U našem slučaju su senzori na Z i Y osama optički, a na X osi je to mikroprekidač. Postoji i još jedan, četvrti senzor, takođe u obliku mikroprekidača, koji je montiran u samu noseću ploču. Montiran je tako da bude u nivou podloge, da se ne bi desilo da borer slučajno zakači senzor i polomi se. Ovaj senzor služi za određivanje dužine umetnutog borera.

Kada izvršite zamjenu alata, tj. borera on će se svaki put biti različite dužine, odnosno na različitoj visini od podloge. Da se ne bi desilo da pločica ostane napola izbušena, ili da borer "zaore" centimetar u podlogu na svakoj rupi koju buši, ubacili smo i ovaj senzor u igru, jer ulaza na LPT portu ima dovoljno, pa zašto ih ne iskoristiti za nešto korisno.

Ležište za ovaj senzor je bušeno, naravno :), sa samom CNC bušilicom. Uz pomoć par linija programa, borer je pomican po 1 mm i izbušen je pravilan pravougaonik u podlozi, veličine mikroprekidača. Malim odvijačem je lako izvađen materijal iz sredine, i dobili smo savršeno ležište u koje je mikroprekidač savršeno "upao" (provodnike zalemite prije ubacivanja, jer vađenje možda neće ići tako jednostavno :)

Podloga:

Jeftina i kvalitetna podloga je ploča od iverice, debljine 2 do 2.5cm. Lako se obrađuje i buši. Ako borer prođe malo dublje nego što je planirano neće biti nikakve štete. Mi smo ipak na ovu ploču stavili debeli plastificirani karton u zoni koju bušilica koristi za rad i pričvrstili ga dvostrano ljepljivom trakom na podlogu. Pločice takođe pričvršćujemo selotejpom za podlogu (zato je vrlo korisno što je karton plastificiran - selotejp se lako lijepi i skida), jer je to najjednostavnije rješenje.

Ako imate bolju ideju u vezi sa pričvršćivanjem pločica, javite se...

Napomene:

Za kraj, još jednom moramo ponoviti, nemojte se plašiti izrade mehanike jer to nije tako zahtijevan ni precizan posao kao što Vam izgleda. Ako želite veću preciznost, nađite step motore sa 200 koraka po obrtaju (1.8° po koraku), za obe ose, a po želji ubacite i još jedan zupčanik da dobijete precizniji pomak. Na ovaj način gubite na brzini, ali dobijate na preciznosti. Ipak nemojte pretjerivati sa ovakvim redukcijama jer će se kod više zupčanika vjerovatno osjećati zazor koji postoji između njih i dobićete suprotan efekat.

Zbog toga ne preporučujemo motore iz novijih skenera i ink-jet printera. U njima ćete naći, najčešće, motore sa 48 koraka po obrtaju tj. čitavih 7.5° po koraku. Dakle trebaće vam još 2 do 3 zupčanika, da bi dobili precizan hod, ali koliko će to biti upotrebljivo ne bih Vam znali reći. U skenerima i printerima se precizan pomak očekuje u jednom pravcu (papir ili glava skenera), a kod CNC mašine imate mnogo sitnih pokreta u oba smjera. Uostalom isprobajte, pa nam javite rezultate. Naravno, ako imate mogućnosti doći do nekih kvalitetnih pužnih prenosa, bezzazornih letvica i sličnih korisnih mehanizama, tek to je prava stvar... ali da to imate vjerovatno bi imali već odavno i CNC bušilicu, zar ne ? Dakle, iskoristite ono što imate i možete nabaviti, a uz malo truda oko sastavljanja, sve će to raditi sasvim korektno.