Enrutador CNC de bajo costo DIY

ACTUALIZACIÓN: Recibí muchas solicitudes para publicar planes para esta compilación. He dudado porque realmente no tengo un plan listo para funcionar y muchas de las partes metálicas han sido mecanizadas, lo que sería difícil de replicar para alguien sin acceso a un torno de metal. Lo que he decidido hacer es desarrollar una versión MK2 de mi enrutador para el que publicaré los planes. Tomaré lo que he aprendido con esta máquina e incorporaré el hardware estándar tanto como sea posible. Busque el nuevo diseño y construya Instructable en los próximos meses.

Steve T.

_____________________

Este es un enrutador CNC que construí para mí y pensé que lo compartiría con la comunidad de Instructables. Este no es un registro de compilación detallado del enrutador, sino más una exploración de mis opciones de diseño que se utilizaron en esta herramienta algo única. No hay planes para este enrutador. Más allá de un par de bocetos iniciales para determinar el tamaño general, las longitudes y el espaciado, este enrutador creció prácticamente orgánicamente mientras lo construía. Esperemos que otros entusiastas del CNC vean una o dos ideas que puedan ayudarlos con sus proyectos.

Parámetros de diseño

• Use la mayor cantidad de cosas que tenía alrededor de la tienda como sea posible.
• Capaz de usar el enrutador como una mesa de trabajo cuando no está enrutando.
• Un área de corte de 30 "x60" x2 ".
• Hazlo lo más rígido posible (para un diseño de madera contrachapada).

En cuanto al diseño que se me ocurrió. Este es un clásico enrutador de corte de madera XYZ de 3 ejes. Por clásico quiero decir que tiene un pórtico que se mueve a lo largo de la base de la máquina (eje Y). Hay un carro en el que está montado el enrutador que corre de un lado a otro en el pórtico (eje X). Y finalmente, hay un mecanismo que eleva y baja todo el pórtico que mueve el enrutador hacia arriba y hacia abajo (eje Z). Sí, dije que todo el pórtico se mueve hacia arriba y hacia abajo. Nos ocuparemos de eso más tarde. En cuanto al movimiento, estoy usando motores paso a paso y cadena de rodillos. Para los rieles lineales, estoy usando rodamientos en V de acero sobre hierro angular de acero. El material de construcción principal es la madera contrachapada.

Vamos a mostrar la imagen.

Paso 1: la base

Toda herramienta necesita una buena base. En lugar de construir desde cero, volví a utilizar un gabinete Ikea que tenía disponible. El gabinete se desmontó por completo y luego se volvió a armar con adhesivo en cada unión. Reforcé el gabinete fundiéndome en una subestructura de 2x6 en la parte inferior. Se agregaron ruedas y niveladores para movilidad. Finalmente, utilicé una puerta comercial de núcleo sólido para una mesa de trabajo. No se muestra, pero la puerta se hizo calzar para que quedara lo más plana y verdadera posible. La puerta será la base real del enrutador.

¿Por qué una puerta de núcleo sólido para la base de la máquina? Por un lado, lo tenía disponible. Utilizo estas puertas como mesas en mi tienda. En segundo lugar, las puertas comerciales de núcleo sólido están construidas para ser lo más planas y verdaderas posible. Y tercero, son pesados ​​como el infierno y pensé que toda esa masa sería ventajosa para absorber las vibraciones del enrutador.

Paso 2: rieles lineales

Los rieles lineales para CNC parecen ser una moneda de diez centavos por docena hoy en día en eBay y Alibaba, pero ¿en longitudes de 6 '? No tan barato Lo que es barato es 1 "ángulo de hierro en mi centro de origen local. Algo más que es barato (al menos más barato de lo que solía ser) son rodamientos en V de acero de 3/8" ID. Combina los dos, y obtenemos el sistema de riel lineal que estoy usando en esta compilación. Aquí se muestran mis primeras pruebas con hierro angular y los cojinetes en V. Parecía funcionar bien, así que corté las camas de riel de madera contrachapada de 45 grados en la sierra de mesa y monté los ángulos en la parte inferior de la base del enrutador. No se muestra bien, pero la tensión de los rodamientos en V en el ángulo se logra mediante una configuración de perno y tuerca. Esas ranuras entre los rodamientos en V permiten suficiente movimiento para el tensado.

Algo que puede haber notado son las tiras de madera contrachapada unidas al borde de la mesa de la puerta / enrutador. No hay nada significativo sobre esto. Después de cortar el tamaño de la puerta, decidí que quería aumentar el recorrido X a un total de 30 ", lo que requería ampliar la mesa.

¿Por qué montar los rieles Y debajo de la mesa? Esto dejó la parte superior despejada para que toda la superficie pudiera usarse para cortar. También me permite usar el enrutador como banco de trabajo / ensamblaje cuando no estoy enrutando.

Observe qué tan separados están los pares de rodamientos en V del eje Y en la parte inferior de la placa lateral del pórtico. Hice esto para montar las placas de pórtico con la mayor rigidez posible. Esto hizo que las placas fueran más largas, lo que requirió más longitud de mesa para obtener los 60 "de recorrido en Y que quería.

Lamento decirlo, pero se trata de fotos históricas de esta compilación. Las fotos que siguen fueron tomadas después de que el enrutador estuvo prácticamente completo y operativo.

Paso 3: Detalles del pórtico y el carro

El pórtico está construido a partir de dos capas de capas de 3/4 "pegadas entre sí. A lo largo de la parte superior e inferior, se cortaron huecos de 45 grados y hierros angulares de 3/4" donde se unieron con pegamento Gorilla. Todo el pórtico se mueve hacia arriba y hacia abajo para los movimientos del eje Z. Para lograr esto, el pórtico tiene una longitud de 1 "de ángulo de hierro en la orientación vertical que se asienta en los rodamientos en V unidos a las placas laterales del pórtico. La potencia hacia arriba y hacia abajo es suministrada por un conjunto de tornillo y paso NEMA 23 en cada extremo.

Observe los voladizos del pórtico? La viga del pórtico está montada delante y se extiende más allá de las placas de soporte laterales. Esto permite que el carro del enrutador se deslice más allá de los soportes laterales (más a la derecha que a la izquierda por cierto). No ves tanto en los enrutadores de bricolaje por alguna razón. Esta configuración permite que el enrutador corte de borde a borde un total de 30 "en el eje X.

El carro del enrutador está pegado a partir de dos capas de madera contrachapada de 1/2 "de grado de gabinete, de la misma manera que las placas laterales del pórtico. Como tengo ese pórtico sobresaliente, pude alargar el carro del enrutador (extendiendo los cojinetes en V más separados), lo que aumenta la rigidez en el eje X. El enrutador Makita está montado en el lado izquierdo del carro. Esta área abierta para el sistema de recolección de polvo a la derecha del enrutador. El carro tiene cuatro de los cojinetes en V que corra en los ángulos superior e inferior del pórtico. El tensado se realiza de la misma manera que en las placas laterales del pórtico.

¿Pórtico volador? Para proporcionar el movimiento del eje Z, todo el pórtico se mueve hacia arriba y hacia abajo. En la mayoría de los enrutadores CNC, el pórtico es fijo y el movimiento del eje Z se realiza en el carro del enrutador. Estoy moviendo todo el pórtico por algunas razones. Primero, mi pensamiento es que si moviera la mecánica del eje Z hacia los extremos colocándolos entre el pórtico y las placas laterales del pórtico, podría extender las cargas y aumentar la rigidez. En segundo lugar, al eliminar toda la mecánica y el motor del eje Z del carro del enrutador, se simplificó enormemente el cableado que va al carro. Tercero, me imaginé por qué no. Funciona en impresoras 3D y, como resultado, funciona bastante bien con este enrutador. Además, se ve genial cuando todo el pórtico se mueve hacia arriba y hacia abajo.

Z motor de montaje. Lo que puede no ser obvio es cómo tengo los dos motores Z conectados y montados en los tornillos del gato. En una configuración típica, estos motores estarían montados en una base. Los tornillos se montarían en un conjunto de rodamiento. Para conectar los dos sería un acoplamiento flexible. Evité toda esa complejidad al montar los motores en los ejes de los tornillos. Lo único que mantiene esos motores en su lugar son los ejes de 1/4 "clavados en los orificios de 1/4" que taladré en los extremos del eje del tornillo en mi mini-torno. El soporte de madera evita que los motores giren con ese casquillo de goma en el extremo (que permite que el motor se tambalee si es necesario). Esto puede parecer una forma extraña de hacer esto, pero este método elimina el acoplamiento flexible y el violín con la alineación. Los ejes de 1/4 "de los motores paso a paso son más que lo suficientemente fuertes como para mantener los motores en su lugar.

Para el movimiento de los ejes X e Y, el carro tiene un paso a paso NEMA 23 240oz (torque) montado. El movimiento del eje Y es impulsado por un solo paso a paso de 425 oz que impulsa un eje que está conectado a ambos extremos del pórtico. Mecánicamente, hubiera sido más fácil ir con dos motores paso a paso para el eje Y, pero solo tenía un motor disponible en ese momento y tenía el eje y los cojinetes para fabricar la transmisión. Una cosa buena con esta configuración es que el pórtico nunca se desalineará debido a un salto del motor.

¿Una reducción de la cadena en los ejes? Primero construí esto con los pasos que conducen las cadenas directamente. En la prueba inicial, estaba saltando mucho los motores (débiles) que estaba usando en ese momento. Tenía las ruedas dentadas y los rodamientos disponibles, así que agregué las reducciones. Además de agregar una tonelada o torque, definitivamente ayudaron en la categoría de precisión (más sobre eso más adelante).

Paso 4: ¿Cadena de rodillos?

Sí, usé una cadena de rodillos 25P en esta construcción. No utilicé correas dentadas, husillos de bolas o cremallera y piñón. Si no lo sabe, la cadena de rodillos tiene una mala reputación en la comunidad de CNC de bricolaje. Los argumentos en contra son que se extiende, no es muy preciso, ¡y causó la caída del Imperio Romano! De todos modos, no sabía todo eso cuando comencé esta compilación y me quedaba un montón de la cadena de otro proyecto. Soy lo suficientemente ingeniero como para saber que la cadena de rodillos podría tener problemas, pero tenía algunas ideas sobre cómo mitigarlos. Antes de comenzar esta compilación, había estudiado otros diseños impulsados ​​por cadenas y siempre noté una cosa. Estos otros diseños de cadena siempre parecían tener la cadena colgando en el aire, sin soporte, con algún tipo de sistema de tensión de aspecto endeble en los extremos. La cadena de rodillos tiene algo de peso, incluso la cadena # 25. ¿Qué pasará si 5 'de ella se suspende horizontalmente en el aire? Caerá y no importa cuán apretado lo tenses, seguirá cayendo hasta cierto punto. Lo que significa esa caída en un sistema de movimiento lineal es que no obtendrá un movimiento constante a lo largo de su longitud. Lo que hice con este diseño es que las cadenas son compatibles a lo largo de toda su longitud. La cadena del eje X se encuentra en la parte inferior del ángulo superior del pórtico. Las cadenas del eje Y yacen en un recorte en los soportes del ángulo Y. ¡No hay caída en estas cadenas! Para asegurar los extremos de las cadenas, utilicé llaves hexagonales de 3 mm que encajan bastante bien en la cadena # 25. La tensión se maneja mediante secciones flexibles de tela en un extremo de cada una de las cadenas. Un tornillo tensor corre a través de una tuerca en T que dobla el tensor de la capa y tira de la cadena que se enseña.

Tenga en cuenta que el montaje de la cadena y los tensores se ubican en los extremos de hierro angular. Esta configuración utiliza los ángulos en compresión para aumentar la rigidez del montaje de la cadena.

¿Qué es ese aspecto de acoplamiento en la primera foto? Es un acoplamiento de compresión que une las unidades de piñón del eje Y izquierdo y derecho. Aflojar esto me permite ajustar con precisión el pórtico perpendicular al recorrido del eje Y.

Paso 5: enrutador y recolección de polvo

El enrutador es el enrutador de ajuste Makita RT0701C 1/4 "(las fotos anteriores muestran un enrutador Harbor Freight barato que desde entonces se ha tirado). El enrutador resultó ser preciso y tiene un buen ajuste de velocidad incorporado.

Recolección de polvo. Tengo un pequeño sótano y quería una buena recolección de polvo en esta máquina. Una arruga con este diseño es que, dado que el carro del enrutador se mueve hacia arriba y hacia abajo con el pórtico, tuve que idear un diseño que mantenga la zapata para el polvo en la pieza de trabajo. Esto se logró montando la zapata para el polvo en un brazo que le permite moverse libremente hacia arriba y hacia abajo en relación con el pórtico. Se usaron tres cojinetes en V de plástico como se muestra en la imagen. El único cojinete está unido al brazo móvil que permite una extracción rápida y fácil de la zapata para el polvo de la máquina. La zapata para el polvo fue mecanizada (lo primero que corté en este enrutador) de dos piezas de madera contrachapada de 1/2 ". La almohadilla inferior se cortó de una almohadilla de pintura y permite que la zapata flote sobre cualquier tornillo o protuberancia en la pieza de trabajo. .

El ciclón de polvo está montado en la parte superior de un balde estándar de 5 galones y mantiene la mayoría (si no todo) el polvo del shopvac de 8 galones que estoy usando.

Esta configuración ha demostrado ser muy buena para aspirar el polvo y las virutas. Después de un corte, apenas queda polvo en la pieza de trabajo o flotando por el taller.

Paso 6: controles y cableado

No hay muchas fotos en este que lamento decir. El sistema de control está basado en Arduino UNO y estoy ejecutando el software EstlCAM CNC (que es IMO increíble). En la pared hay una pequeña PC con Windows 10 que ejecuta el lado de Windows del sistema EstlCAM. Un teclado inalámbrico, un mouse y un gamepad completan los controles.

En la parte posterior de la máquina dentro de la caja negra en el centro hay un Arduino Uno que ejecuta el software del controlador Estlcam. En la caja eléctrica hay un 10A SSR (relé de estado sólido) que enciende y apaga el enrutador. A la izquierda, sobre una base montada contra golpes, se encuentran los controladores paso a paso TB6600. La fuente de alimentación es un diseño sin ventilador de 24V 15A.

No hay whirlygigs! Hice un esfuerzo para utilizar equipos refrigerados pasivamente sin ventilador para todos mis dispositivos electrónicos. Esto es para que el polvo no sea absorbido en ningún lugar donde no debería estar. También vigilé la orientación de montaje. Los controladores paso a paso están montados para que el aire caliente fluya naturalmente hacia arriba. La caja Arduino tiene agujeros perforados en la parte superior e inferior por la misma razón.

El cableado a los motores se ejecuta a través de los protectores de cable negro flexible recogidos en una tienda de computadoras. El cableado del motor es un cable de remolque de cuatro conductores.

¿Notó que el soporte de cable articulado va al carro del enrutador? El resultado es un par de piezas de madera contrachapada y algunas bisagras, y una solución de cableado rápida y fácil para el carro. Funciona bastante bien

Paso 7: ¿se corta?

¡Claro que lo hace!

Ha habido problemas, por supuesto, y es una curva de aprendizaje continuo. He estado experimentando con materiales, profundidades de corte y velocidades de avance para ver qué puede hacer el enrutador.

Actualmente, para cortar madera contrachapada y MDF, he estado ejecutando alrededor de 70 IPM (pulgadas por minuto) a una velocidad de .25 bits con una profundidad de corte de .28. El eje Z está configurado actualmente en 20IPM.

La velocidad de desplazamiento libre se establece en 140IPM sin problemas.

Paso 8: ¿es preciso?

¿Cómo suena la capacidad de repetición de .005 "? Eso es 0.127 mm para ustedes tipos métricos. Sí, lo sé. Eso suena demasiado bueno para ser verdad con un enrutador de madera contrachapada de cadena de rodillos de bricolaje, pero eso es lo que he visto en algunas de mis pruebas. No estoy diciendo que la precisión de .005 "saldrá de esta máquina con cada corte, pero incluso cuatro veces peor, es mucha más precisión de lo que esperaba.

Entonces, ¿por qué tan preciso? ¿Quién sabe? Tal vez soy un súper diseñador y fabricante de máquinas. ¿Quizás esa reducción en los motores tuvo algo que ver con eso? ¿Quizás las estrellas estaban alineadas? Todo lo que sé es que estoy muy feliz con eso. No está mal para una máquina que podría tener $ 900 de material.

Espero que hayas disfrutado este artículo. Agregaré contenido tal como lo pienso y espero cualquier comentario o sugerencia.

Gracias por leer.

Steve

Paso 9: accesorios

Lo primero que aprende cuando pone en funcionamiento su enrutador CNC es que inmediatamente desea comenzar a mejorarlo. Mi primer proyecto en este sentido fue una placa táctil para la puesta a cero automática. Por lo general, están hechos de aluminio molido, pero pensé que algo de madera contrachapada y algunas cintas y tiras de aluminio funcionarían. ¡Lo hizo!