E ve lo sottopongo in tutti i suoi aspetti.
partiamo dalle motivazioni, già espresse in varie occasioni: ho la necessità di lavorare materiali morbidi (polistirolo, resine) e medio-morbidi fino al legno. Di più non penso di dover fare al momento (e comunque c'è già in fase di assemblaggio una CNC apposita per l'alluminio).
L'idea è quella di progettare una macchina CNC che possa essere "multiruolo"... ovvero avere la possibilità di cambiare la testa in base al tipo di lavorazione che è necessario fare. Pertanto abbiamo ipotizzato le 3 principali tipologie di CNC in giro... ovvero Stampante 3D, taglio Laser e Fresa (da qui SLF).
Le dimensioni dell'area di lavoro che abbiamo preso in considerazione sono i sottomultipli dei fogli interi di legno e materiali vari... che generalmente sono 3000x1500, adottando la sequente tabella:
1) 750x375
2) 1000x500
3) 1500x750
4) 2000x1000
5) 3000x1500
Al momento abbiamo deciso di realizzare la 4, perché per i lavori che ci hanno chiesto di realizzre tali dimensioni sono più che sufficienti (di poco superiori alla 3). E realizzare la 5 ci richiede, oltre che uno sforzo progettuale maggiore, anche uno spazio decisamente più grande che al momento non abbiamo.
Fissato questo aspetto del progetto e considerando che abbiamo deciso che la corsa utile per l'asse Z è pari alla lunghezza utile dell'asse Y, ne consegue che il volume di 2000x1000x1000 mm, interamente (o quasi) lavorabile con una testa Fresa a 5 assi. Ipotizzando poi di montare una testa Laser con diodo da 150-200 watt (se ne trovano anche di più potenti) direttamente al posto dell'elettromandrino, otterremmo anche una CNC taglio laser a 5 assi. Per farci cosa non ne ho idea... ma intanto sognare non costa molto (per la sicurezza l'intera macchina verrebbe schermata con pannelli opachi).
L'elettronica ce l'abbiamo... 5 assi... presto avrà anche la 2a e la 3a brekoutboard per utilizzare tutte le uscite e gli ingressi possibile... e il software da utilizzare sarà LinuxCNC.
Passiamo quindi alla struttura...
Ci siamo prefissati l'uso di acciaio e alluminio... tutto bullonato, a parte quei punti che non sono vincolanti, con una struttura che fosse robusta e semplice da realizzare e assemblare.
Ne è uscito fuori un "mostro"...
Alla base ci sono 2 longheroni a U da 180x8 mm in acciaio zincato (che ho qua a casa) con delle piastre saldate sotto sotto le quali penso di mettere dei pezzi di gomma o qualcosa del genere... Su tali longheroni ci sono 4 colonne realizzate con travi HEA da 140 mm. La base è completata da 2 travi HEA da 140 che unisce le colonne (tramite delle piastre da 10 mm).
La sommità della struttura è fatta con travi HEA da 120.
Il piano di lavoro è poggiato su travi IPE da 80 mm. Com'è fatto il piano non lo so... potrebbe essere anch'esso intercambiabile... magari con vasca per recuperare i trucioli.. o un semplice piano in legno... non ne ho idea. Ma ha poca importanza al momento.
Le colonne sono preforate per alloggiare le 2 parti dell'asse Y... che vengono fissate con 1 bullone (passante) da 20mm per ogni colonna e collegate tramite una catena ed una corona dentata di rinvio, a dei contrappesi che permettono di alzare e abbassare l'intero piano XY in base alla lavorazione da fare (basterà poi settare la nuova Z).
Il movimento è su cremagliera per gli asse Y e X, mentre per la Z abbiamo optato per una vite a ricircolo di sfere da 20 mm con 2 chiocciole regolabili. L'accoppiata cremagliera/pignone, con motore a presa diretta, dovrebbe garantirci una risoluzione di circa 0.003 mm, più che sufficiente per i lavori che dobbiamo realizzare. Al contempo la facilità di montaggio ci permette, qualora sia necessario, montare dei riduttori direttamente sui motori Nema 23 (o Nema 34, visto che la predisposizione c'è già per entrambi i formati).
Considerando i pesi e il fatto che l'asse Y è controbilanciato, la struttura è stata pensata ricorrendo ad una lamiera in acciaio da 4 mm piegata a C, con dei rinforzi intermedi. Tutto bullonato e preforato al laser. Su tale struttura vengono poi montate le 2 guide hiwin da 25 e la cremagliera (su entrambi i lati della macchina).
Per quanto riguarda l'asse X, al fine di raggiungere la massima robustezza strutturale ed evitare "movimenti" dell'asse Z durante le lavorazioni, abbiamo deciso di progettarlo con 2 longheroni in alluminio (da 4 mm, piegato a C) irrobustiti con i soliti rinforzi verticali (in questo caso forati per permettere il passaggio di un albero di trasmissione da parte a parte), all'interno dei quali passerebbe l'asse Z.
Ne è uscito fuori un bel bestione, con in totale 4 guide hiwin da 20 e la cremagliera.
I motori trovano alloggiamento all'interno di uno dei longheroni (è tutto simmetrico pertanto si può scegliere anche dove metterli) e montati su staffe predisposte per una regolazione ottimale della pressione del pignone contro la cremagliera.
I supporti che reggono il ponte, sui quali sono montati i pattini hiwin da 25 per l'asse Y, sono in Ergal, lavorato su macchina CNC.
Infine, l'asse Z, è assemblato sulla base di 2 "fasce" (identiche) di alluminio da 4 mm, piegate e assemblate con fasce di rinforzo interne e flange portacuscinetto in alluminio.
Sulle fiancate trovano posto le 4 guide hiwin da 15...
Il carrello dell'asse X che sorregge l'intera colonna è in acciaio da 4 mm con bordi piegati, bullonati direttamente sui pattini hiwin da 20. Una delle piastre regge anche il motore (in questo caso un Nema 23 da 4 Nm)con relativa piastra di fissaggio e regolazione (in ambo le direzioni).
Chiudono l'intera struttura 2 flange, una superiore con il motore ed una inferiore con la predisposizione per l'aggancio della testa (una serie di 8 forature radiali da 6 mm, con una, più esterna di 4 fori da 8 mm) che non ho ancora idea di come realizzare.
Cosa ve ne pare?
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Bernardo
