Stepcraft CNC masin

Kõigest mis teiste alateemade alla ei mahu
Post Reply
User avatar
tikka
Posts: 902
Joined: Wed Jan 31, 2007 13:33
Location: Rakvere

Stepcraft CNC masin

Post by tikka »

Kuna olen mõnda aega teeninud leiba CNC frees- ja treipingi operaatorina, tegin mõni aeg tagasi otsuse soetada omale väikese arvutiga juhitava hobi freespingi. Peamine eesmärk on lisamotivatsiooni saamine enese arendamiseks valitud elukutsel, mitte et mul sellest puudust oleks. Hobi ja töö ühendamine sellisel viisil tundub ka hea mõttena. Kõikidest valikutest tundus mulle isiklikult sobivaim firma Stepcraft toodang. Ostustasin versiooni 600SF kasuks, sest see on suhteliselt kompaktne, aga samas on tal piisavalt töölaua pikkust, et näiteks mõne väiksema õhuvõitluse mudeli kere külg tervenisti balsalaua jupist välja freesida. Netis on masina kohta väga palju pilte ja muud infot, seega eriti põhjalikult ma kirjutama ei hakka. Mina valisin kõige odavama variandi. Lisavarustusena on veel saada alumiiniumist plaat, pöördtelg, 3D printimise pea jms. Plusspunkte andis ka veel see, et masinal saab spindlina kasutada näiteks Proxxon Micromot ja Dremel spindleid, mis mul olid juba olemas.

Tellisin omale kit komplekti, sest see on hinna poolest odavam ja väiksem võimalus, et masin transportimisel kannatada saab. Kasutatud masina ostmine oleks ka üks võimalus, aga nagu ikka võib kätte sattuda suure lõtkuga või muul moel probleemne masin. Pakk tuli Saksamaalt kohale ca 7 päevaga. Inimese jaoks, kes on kunagi Lego konstruktoreid kokku pannud, tundub asi väga tuttav. Karbid ja kilekotid on juppe täis ning manuaalis on näidatud, mis jupid peavad olema ja kuhu need käivad. Lühikest manuaali võib vaadata tootja kodulehelt:
https://www.stepcraft-systems.com/en/, aga komplektis olev manuaal on kordades paksem ja informatiivsem raamat. Kui mul oleks enne olnud sama palju kogemust kui praegu, oleks ma tõenäoliselt tellinud tehase poolt kokku pandud pingi, vaadanud, kui täpselt see töötab, lammutanud ta lahti mooduliteks ja tunnetanud, kuidas on õige seadistus ette nähtud. Vähemalt minu jaoks ei olnud algosadest kokkupanek lihtne ja ka praegu on väike kahtlus, et äkki said mingid osad liiga kõvasti kinni ning kuluvad kiiremini jms. Kõige keerulisem oli liikuvatest osadest loksu välja reguleerimine. Päris mitu korda pidin uuesti proovima, aga lõpptulemus tundub väga hea. Voolu taha ühendamisel midagi ei plahvatanud ja sinine toss jäi nägemata. Netis leidsin palju rahulolevaid kasutajaid, kellel oma sõnul mingeid probleeme polnud. Detailide kvaliteet ja viimistlus on üldjoones hea, aga mõnedest kohtadest pidi värvi maha kraapima (ka manuaalis mainitud), alumiinium detailide servi puhastama jms. Igal juhul tasub vaeva näha, sest suurem täpsus on seda väärt. Muidugi tuleb siin ka meeles pidada, et tegemist ei ole tööstusliku tootmismasinaga, vaid hobi kaubaga.

Tarkvara poole pealt valisin masinat juhtima Mach3e, seepärast tellisin omale ka paralleelpordiga Stepcraft masina komplekti. Masinat on võimalik saada USB ja teise tarkvaraga, aga seda varianti ma ei kaalunud. Mach3e jaoks on mul eraldi vana kasutatud arvuti, millel on Windows XP clean install ja kõik ebavajalikud programmid välja lülitatud (ka viirusetõrje ja tulemüür). Arvuti pole internetiga ühendatud ja selle ainsaks ülesandeks on Mach3e jooksutamine. Esimene tarkvaraga seotud probleem tekkis siis, kui üritasin Mach3e installatsiooni faili mälupulga pealt CNC arvutisse kopeerida, tekkisid järgmised veateated: Can not copy file because it is corrupted or unreadable ja It is not a valid Win32 file. Minusuguse jaoks tundus hetkeks suht lootusetu olukord, aga probleemi lahendas teise tootja mälupulga kasutamine. Mach3e edasine installeerimine on asi, kus tuleb väga täpselt programmi enda kasutusjuhendis näpuga järge ajada, muidu võib tekkida probleeme, mida on hiljem raske parandada. Õnneks tundus kõik hästi sujuvat.

Kui olin Mach3e käima saanud ja sellega tutvust teinud, ühendasin masina arvutiga ja asi hakkas tööle. Tehase poolt on ette nähtud, et Y telg on pikitelg ja X telg on põikitelg. Ma vahetasin enda masinal Mach3e X/Y telgede step pin ja dir pin numbrid omavahel ja tulemusena on nüüd pikitelg X ja põikitelg Y, sarnaselt kõikidele tööl kasutatavatele masinatele. Käsitsi saab freesi X/Y tasapinnas liigutada klaviatuuri nooleklahvidega ja pärast eelpool mainitud vahetuse tegemist liigub frees sinna, kuhu nool näitab. Väga mugav ja loogiline minu jaoks. Praeguseks ei ole ma kõiki funktsioone paika seadnud, tegelesin ainult põhilisega, nagu mootorid ja telgede mikrolülitid. Spindli pöördeid pean niikuinii käsitsi seadma, aga alla täispöörete pole kavas väga minna. (plasti freesimisel vast on vaja).

Kui masin ja Mach3 omavahel hästi toimima saadud, otsustasin indikaatoriga masina lõtku mõõta, et näha, kui hästi kokkupanek õnnestus. Indikaatorkell oli komplektis koos magnetstatiiviga ja kinnitamiseks kasutasin mõningaid statiivi osasid. Tolmuotsiku ava ja statiivi kinnituskruvi diameetrid olid väga erinevad, aga seibide vahel püsis kogu kaadervärk üpris kõvasti kinni.

Image

Tehase andmetel on masina lõtk telgedel ca 0,08mm. Ma sain lõtkuks 0,01mm X/Y telgedel ja Z teljel lõtku ei tundunud olevat. Indikaatori väikseim ühik on 0,01mm (täpsusklassi ei tea), seega väiksemat lõtku ei õnnestugi mõõta. Portaali külgede paralleelsuse kontrollimiseks asetasin vastu otsa plaati loodi, millel peaks olema suhteliselt paralleelsed pinnad. Libistasin indikaatorit ühest äärest teise ja sain 180mm distantsi kohta tulemuseks ca 0,55mm kõrvalekallet. Kontrollisin veelkord teiste käepäraste metallprofiilidega ja tulemus oli sama. Õnneks sain ühte portaali poolt ilma masinat algosadeks võtmata järgi reguleerida. Parimaks tulemuseks sain ca 0,1mm kõrvalekallet. Tegin mõned masina esmakordse käivitamise etapid veelkord läbi ja mõõtsin kõik lõtkud uuesti üle. Eesmärgiks olin seadnud omale ISO 2768-1 m (medium) tolerantside saavutamise ja mõõtmised tundusid paljulubavad.

Enne esimese detaili freesimist meisterdasin veel paar lisavarustuse jubinat. Esimene neist on spindli koormuse näidik, mille ülesannet täidab seinakontakti ja tööriista vahel olev vahelduvvoolu ampermeeter. Mootori ja kontrolleri vaheline asend oleks võibolla parem, aga esimene variant on lihtsam ja mugavam, seda eriti spindlite vahetamisel. Materjalid on kõik saadadud elektroonika- ja ehituspoodidest. Valisin osutiga mõõteriista, sest digitaalset näitu on vahelduva koormuse puhul mõnikord raske lugeda. Ei aja taga täpset lugemit, pigem huvitavad mind suhtelised näidud.

Image

Etteruttavalt mainin ära, et suurim praegu mõõdetud voolutugevus on 0,3A ehk siis 66W või IBS/E spindli korral 66% max võimsusest.

Teine lisavarustusega seotud detail on freesi tolmuimamise otsiku ja tolmuimeja vaheline adapter. Võtsin kaasa tolmuimeja otsiku ja freesi külge käiva vooliku ning läksin santehnika poodi. Sõbraliku klienditeenindaja abiga saidki kaks poolt omavahel sobitatud. Pole kõige sujuvam voolukanal, aga praeguseks käib küll. Tolmuimeja otsikut saab lihtsalt tõmmates kätte ehk siis pole alatiseks masina külge aheldatud. Sama kehtib tegelikult iga detaili kohta, mis piltidel näha.

Image

CNC masina enda laminaadist plaadi kaitseks tuleks detaili ja töölaua vahele asetada mingisugune vaheplaat, mille kahjustamine läbifreesimisel või puurimisel rahakotile laastavalt ei mõjuks. Käsiraamat soovitab 6mm MDF plaadi kasutamist, aga ma soetasin ühe põrandakatte alla käiva kiudplaadi. Seda saab noaga lõigata. Ühest plaadist saab kaks täispikkuses alusplaati või näiteks kolm osalise töölaua pikkusega plaati. Üks plaat maksab ca 0,8eur. Graveerimiseks ei pruugi see piisavalt sile olla. Sama plaati olen kasutanud balsast mudelite ehitamisel, sest sinna on hea detaile nõeltega kinnitada.

Image

Masin valmis esimesteks katseteks

Image

Rääkisin masinast, juhtimise programmist jms, aga pole veel puudutanud detailide tegemiseks vajalikku CAD/CAM programmi. Põhjus väga lihtne, mul seda veel ei ole. Kui kunagi osalesin CNC operaatori koolitusel TTKs, siis tegin õppetöö käigus ja praktiliselt igal võimalusel omale mitu detailide programmi. Need on mul salvestatud Notepadi tekstifailidena ja seal ma neid praegu lõikan, kopeerin ja täiendan. Notepadi kaudu saab nn G-koodi Mach3e importida. Esimeseks programmiks valisin elektriplaaneri mootori kinnituse koos kontrollmõõtmiseks sobiliku ruuduga. See koosneb ca 510st lausest ja sisaldab endas spiraalset materjali sisseminekut jms tänapäevaseid võtteid. Paraku osutus see programm või valitud ettenihked masina jaoks vist liiga paljuks, sest detaili individuaalsed kujud olid kõik nihkes. Tegin uue katsetuse väiksema ettenihkega ning programmiga, mis teeb sama töö poole väiksem lausete arvuga ja sisaldab endas kõige tavalisemat vertikaalset materjali sisseminekut ja pärifreesimist. Masina aeg oli uue programmiga ka poole lühem. Uus katse andis pehme vineeri korral väga hea tulemuse. Kohati tundus, et detail vastab ISO 2768-1 f tolerantsidele, aga puit on pehme ja seda ei saa vast nii täpselt mõõta. Ühesõnaga katsetused jätkuvad ja kui saab lõpuks korraliku detaili mudeliehituses kasutatavast vineerist välja freesitud, siis võibolla panen ka mingi video üles. Youtube on neid juba praegu täis.

Tööstuslikul pingil ja hobi masinal on tavaliselt mõned olulised erinevused:
Ei ole tagasisidet telgede asendi kohta. Arvuti ei tea, kuidas teljed reaalselt liiguvad. Kui koormus läheb liiga suureks, mootorid jätavad samme vahele, liikuv osa põrkab vastu masina detaili vms, siis arvuti annab liikumise käske edasi ja tulemus ei ole mõõdus detail. Tööstuslik pink jätab sellisel juhul tavaliselt töö seisma ja annab veateate.
Pole mikrolüliteid igas telje otsas. Tööstuslikul masinal on üldjuhul iga telje lõpus lüliti, mis ei lase liikuvatel osadel teatud punktist kaugemale minna. Vastasel juhul oleks tulemus tõenäoliselt katastroofiline. Hobi pingil sellist asja pole, aga samas pole mootoritel ka piisavalt jõudu, et masina struktuuri kahjustada. Masina detailide rammimine muidugi head ei tee, seega tuleb olla ettevaatlik.
Puudub eraldi juhtpult. Tööstusliku masina juhtpuldis on mõned väga mugavad kiirnupud ja abivahendid. Hobipingile on võimalik igasugu lisaseadmeid osta, aga tavaline arvuti klaviatuur pole nii mugav. Kõige rohkem tunnen puudust ühest korralikust impulssrattast, mida keerates saaks telgesid erinevatel kiirustel liigutada.
Manuaali järgi tuleb Stepcrafti masinal üpris tihti hooldust teha. Tööstuslikul masinal on hooldusvälp pikem, näiteks õlitamine on automaatne, ainult vala juurde.

Veel pilte minu masinast:
https://picasaweb.google.com/104879839197278755668

Tootja koduleht:
https://www.stepcraft-systems.com/en/

Paar poodi:
http://www.usovo.de/shop/CNC-Machines-a ... ::8_9.html

http://www.sorotec.de/shop/index.php/ca ... rvice.html (hea freeside valik)

http://stoneycnc.co.uk/stepcraft-softwa ... 3-control/
(Siin tundub olevat väga hea inglise keelne teenindus, lisaks peaks saama ka valmis tehtud Mach3e faili)

Igal juhul väga põnev värk, mis tähendab samas mitmeid arvuti taga veedetud tunde.
Last edited by tikka on Mon Feb 15, 2016 19:26, edited 2 times in total.
User avatar
tikka
Posts: 902
Joined: Wed Jan 31, 2007 13:33
Location: Rakvere

Post by tikka »

Tegin uue katse kvaliteetse kasevineeriga ja olen tulemusega rahul. Detail on vastavuses ISO 2768-1 m tolerantsidega. Mootori kinnituse kruvi- ja jahutusavad lähevad hästi kokku mootori omadega.

Kiire otsinguga ei leidnud ühtegi videot, kus oleks näha ka tolmu eemaldamise otsikut. Seepärast laadisin enda oma üles. Video kvaliteet pole kiita. Alguses lülitan sisse spindli, siis tolmuimeja. 1000-vatine tolmuimeja teeb parajat põrgulärmi, osalt seepärast et see on ühendatud kitsa voolukanaliga. Ajal 3:50 lülitan tolmuimeja momendiks välja ja kohe on näha lõiketolmu tekkimine. Soone lõikamisel tundus freesi plärin natuke liiga vali, võib olla on lõikerežiim freesi tüübi, materjali või lõikesügavuse kohta natuke vale. Edasised katsetused näitavad. Mach3e lõtku kompenseerimine on aktiivne, aga shuttle accel ei ole, seepärast on vahepeal kuulda sellist samm-mootorite imelikku tooni.

Video: https://www.youtube.com/watch?v=pGmRNSU5k3o

Image

Image

Image

Midagi uudset ja erilist praegu rohkem plaanis pole. Mõneks ajaks jään vineeri freesimise juurde, siis katsetan balsaga. Hiljem proovin kätt alumiiniumi ja messingiga.
toomas t
Posts: 15
Joined: Tue Nov 12, 2013 17:36
Location: Tallinn / Harjumaa

Post by toomas t »

Respect !
[J]
Posts: 2776
Joined: Sun Aug 28, 2005 22:42
Location: Tallinn

Post by [J] »

Lihtsalt üks võimalik töö sellisel tööpingil.
Olen mitmeid aastaid kasutanud sellist saatja alust:
Image
Kasutatakse üldjuhul nn. "kõnepulte" ja "meremiine" ehk "siile". Selline alus, mis pildil, säilitab mõlemat tüüpi kaelariputamise mooduse häid omadusi ja oleks tõenäeliselt hästi teostatav. Alus on vineerist, mille pinnad on kaetud süsiplastiga.
User avatar
tikka
Posts: 902
Joined: Wed Jan 31, 2007 13:33
Location: Rakvere

Post by tikka »

Ühest olulisest asjast jäi eelmistes postitustes rääkimata. Kuigi tootja andmetel on näiteks 600 SF telgede liikumise ulatus 210x600x80 mm, piirab masina Z telje oranž konstruktsioon põikitelje ulatust. Kaasasolevas manuaalis on see küll näidatud, aga üheski toote kirjelduses ma seda infot ei näe. Tolmukogumise otsik piirab samamoodi liikumist. Minu masinal on tööulatus ca 166x600x80mm (mulle sobib). Kõrgustelje tööulatus sõltub tööriista pikkusest ja alusplaadi paksusest. Põikitelje ulatust saaks põhimõtteliselt suurendada paksema alusplaadi kasutamisega, mis võimaldab Z telje installatsioonil külgmistest alumiinium servadest kõrgemal liikuda. Samas vähendab see Z telje ulatust.
User avatar
tikka
Posts: 902
Joined: Wed Jan 31, 2007 13:33
Location: Rakvere

Post by tikka »

Noppeid edasisest tegevusest:

Meisterdasin masinale töölaua, mis on piisavalt kõrge, et saan enamik toimetustest mugavalt kummardamata ära teha. Panin rõhku ka müra ja vibratsiooni vähendamisele, seepärast need „offroad välimusega õhkrehvid”. :)

Image

Kuna värgendus on üpris kõrge ja kitsas, siis see kõigub rohkem, kui tahaks, aga alusplaadid peaks olema piisavalt jäigad masina normaalseks tööks. Kaks ratast on vabalt pööratavad ehk töölauda saab masina perioodiliseks hoolduseks, pinki ennast tõstmata, seinast eemale tõmmata. Plaanis on veel läbipaistva katte tegemine.
Näiteks midagi sellist, nagu siin lehel näha: http://stoneycnc.co.uk/stepcraft-samples/

Esimene väikeseeria detail. Osa eelnevalt kirjeldatud töölauast.

Image

Akukarp õhuvõitluse mudelile. Esimene kord, kus freesitud detailid peavad omavahel kokku sobima. Lisaks katsetasin esmakordselt 1mm freesi vineeri ja balsa töötlemisel (siiani kasutasin 2mm freesi).

Image

Välimised nurgad on raadiuseta, aga freesi läbimõõdust tulenevalt on sisemiste nurkade minimaalne raadius 0,5mm. Need tuleb viiliga kergelt üle käia, muidu jäävad servad natuke eemale, nagu pildil võib näha.

Image

Veel paar pilti :
https://picasaweb.google.com/1048798391 ... redirect=1

CAD/CAM tarkvara pole suutnud veel välja valida, aga devCad seeria programmid tunduvad päris asjalikud.
User avatar
tikka
Posts: 902
Joined: Wed Jan 31, 2007 13:33
Location: Rakvere

Post by tikka »

Esimesed katsetused DevCad Cam Pro (talad) ja devWing Cam (profiilid) programmidega. Lihtne katsesõrestik siidpaberiga katmise proovimiseks:

Image
devWing Cam screenshot

Ribid on lõigatud 1,5mm ja talad 3mm balsast, kasutades 0,8mm freesi:

Image

Kasutusel oli masina jaoks peaaegu täispikkuses balsalaud, mis oli mõlemast otsast kinnitatud. Tolmu eemaldamise otsik tekitas piisavalt tugeva vaakumi ja see tõmbas keskelt materjali ja valmislõigatud detailid üles. Paar ribi läks seetõttu nässu. Kogenenumad on andnud nõu, et parema tulemuse võib saada, kasutades näiteks spreiliimi, kahepoolset teipi või hoopis vaakumalust.

3mm balsa on natuke jäigem, aga kuna talad olid ise pikad ja kitsad, hakkasid need ka natuke liikuma ja tulemus polnud just ideaalne. Mõlemad programmid võimaldavad automaatselt jätta detailidele kinnitusnagasid, mis tuleb hiljem ise noaga ära lõigata, sarnaselt laseriga lõigatud poe komplektidele. Praegu neid ei kasutanud.

Vastavalt arvutusele peaks ribi paksus olema 16,62mm, mul on ca 16,5mm (pehmet balsat pole lihtne säärase täpsusega mõõta). Ääred ei jäänud nii puhtad, kui näiteks laseriga lõigatud ja need tuli lihvimisklotsiga korra üle käia.

Image
User avatar
tikka
Posts: 902
Joined: Wed Jan 31, 2007 13:33
Location: Rakvere

Post by tikka »

Vahetasin originaal laminaatplaadi T-soontega alumiiniumist plaadi vastu välja (lisavarustusena saadaval). See peaks olema jäigem ja annab rohkem võimalusi detailide kinnitamiseks. Uus alus on laminaadist 4mm paksem ehk Z telje ulatus on selle võrra väiksem. Töödeldavate detailide kinnitamiseks saab kasutada ka algset süsteemi. Sellisel juhul on kinnitamiseks ruumi maksimaalselt ca 12mm. Seega jääb õhemate plaatide läbifreesimisel ruumi töölaua kaitseks mõeldud vahekihi jaoks. Plaadi vahetamine oli väga lihtne. X ja Y telgede otste kinnituskruvid tuli natuke lõdvemaks keerata, metallist fiksaator ära võtta, plaat välja tõmmata ja uus asemele libistada. Kinnitamisel kasutasin sama protseduuri, mis on kirjeldatud Stepcrafti kodulehel olevas „First Steps” dokumendis.

T-soone geomeetria võimaldab kinnitusmutritena kasutada tavalisi M6 mutreid, aga saab kasutada ka spetsiaalse kujuga kinnitusi. Pildil on näidatud veel M5 ja M6 keermega Isel T-soone mutrid.

Image

Vaakumaluse kinnitamine:

Image


Poodides on saadaval Stepcraft masinatele sobivas suuruses vaakumaluseid, aga 600SF ei ole vist väga levinud, sest sellele versioonile sobivat täispikkuses lauda ei leidnud. Pildil on alus tööala mõõtudega 400x200mm. Vaakumaluse kasutamisel väheneb jällegi Z telje ulatus, antud juhul siis vähemalt 25mm võrra (juurde tuleb liita veel perforeeritud kummimati paksus). Kummimatt on vaakumaluse kaitseks ja see on nö kulumaterjal. Reguleeritava ristlõikega adapter võimaldab erinevate otsikute, sealjuures tavalise tolmuimeja, kinnitamist.

Image
User avatar
tikka
Posts: 902
Joined: Wed Jan 31, 2007 13:33
Location: Rakvere

Post by tikka »

Kickstarteri lehelt näeb päris huvitavaid uudiseid Stepcrafti uuema versiooni kohta. Automaatne tööriista vahetamise süsteem tundub vähemalt minu jaoks midagi väga uudset sellise hinnaklassi masina kohta: https://www.kickstarter.com/projects/22 ... ts/1192454

https://www.kickstarter.com/projects/22 ... =discovery
User avatar
tikka
Posts: 902
Joined: Wed Jan 31, 2007 13:33
Location: Rakvere

Post by tikka »

Abiks algajale ettenihke, pöörete jms valikul: http://cnc-wiki.de/Betrieb/Fraesparameter. Ei pruugi olla optimaalne, aga kuskilt tuleb alustada. Stepcrafti foorumis, youtube`is jne võib lisaks leida huvitavaid projekte koos tehnoloogilise infoga.
User avatar
tikka
Posts: 902
Joined: Wed Jan 31, 2007 13:33
Location: Rakvere

Post by tikka »

Katsetus vaakum manomeetriga. Eesmärgiks on andmete kogumine, et palju on näiteks vaja vaakumit materjali laua küljes hoidmiseks, tagades samas piisavalt jahutusõhku tolmuimeja ülekuumenemise vältimiseks.

Pildi vasakus osas oli olemasolev kraam ja paremas vajalik manomeetri ühendamiseks minu poolt kasutusel oleva torude süsteemiga. Jupid on saadud santehnika, pneumaatika/hüdraulika, katelde/pumpade ja tööriistade poodidest.

Image

Valmis ühendus. Voolikut kasutasin seepärast, et mõõteriistal on G1/8 keere ja ei leidnud sellele sobivat jäika ühenduslüli. Boonusena saab manomeetrit erinevatesse asenditesse hõlpsasti keerata.

Image

Vaakumaluse külge ühendatud. Teine ots läheb sarnase valge torumuhvi kaudu süsteemi, kuhu on ühendatud tolmueemaldamise otsik, tsüklonseparaator ja tolmuimeja.

Image

Esimese katsetuse tegin täielikult blokeeritud tolmuimejaga (Kärcher MV3 P) ning näit oli ca -0,19 bar vaakumit. Ühenduses võib olla mõningane leke, aga sellel pole tähtsust, sest tolmuimeja vajab niikuinii jahutuseks lisaõhku. Mõõteriista ulatus on 0 kuni -1 bar ehk skaala jaotus ei ole eriti sobiv antud ülesandeks.
Post Reply