Come costruire una cnc - 00 Il progetto
Dopo l'esito positivo della costruzione della prima cnc 4040 ho deciso di mettermi alla prova con un progetto più ambizioso. Costruire una cnc 110x70. Ovviamente l'esperienza fatta con la prima è stata utile ma molte delle cose imparate in questo caso non tornavano utili. Per questa macchina infatti, a seguito di ricerche, avevo deciso di abbandonare il ponte fisso e passare al ponte mobile. Per tale motivo, ovviamente, il progetto doveva essere completamente ripensato.
Per prima cosa la parte elettronica. L'upgrade principale è relativo ovviamente ai motori. Il passaggio dai Nema 17 ai Nema 23 è praticamente obbligato. Con esso, volendo continuare ad utilizzare per il pilotaggio della macchina Arduino, bisognava decidere, tenuto conto dell'aumento di amperaggio dei motori, quali driver utilizzare. A seguito di ricerche e, nonostante il non apprezzamento da parte di molti, ho deciso di utilizzare i TB6560. Devo dire che, ora che la macchina è un pò di tempo che lavora che non comprendo le valutazioni negative su questi driver. Ovvio, non gli si può chiedere l'impossibile, ma il loro lavoro lo fanno. Almeno fin'ora lo hanno fatto.
Oltre l'elettronica un altro componente fondamentale è costituito dal sistema di trasporto dei carrelli: viti e guide. Anche in questo caso l'upgrade è stato obbligatorio. Dopo varie ricerche ho optato per le guide SBR. Queste sono state preferite ad altre tipologie più costose ma, secondo me, non adatte ad una struttura di macchina non rigida. La particolare sezione delle SBR contribuisce, con la sua resistenza, all'irrigidimento della struttura e, per tale motivo, le ho preferite ad altre soluzioni.
Tornando alla struttura, nella prima versione del progetto volevo utilizzare una struttura mista legno-alluminio ed ho realizzato i primi schemi della macchina.
Come si vede dagli schemi la funzione delegata alle parti in alluminio consiste principalmente nell'irrigidimento della struttura sull'asse X e sull'asse Y. In seguito, effettuate una serie di valutazioni, sia di tipo economico che funzionale (quanto potevo ottenere utilizzando le parti in alluminio in termini di resa meccanica?) ho preferito optare per un progetto completamente in legno. Tale soluzione, oltre al vantaggio economico, mi consentiva di realizzare la struttura in completa autonomia e pertanto ho optato per quest'ultima.
Ovviamente per poter realizzare il progetto ho dovuto ridisegnare ogni singola componente meccanica.
A questo punto bisognava decidere il materiale con cui realizzarla ma soprattutto come ottenere l'irrigidimento della struttura senza utilizzare l'alluminio. Al primo quesito ho trovato risposta a seguito di qualche ricerca. In una prima fase mi ero direzionato, come molti altri prima di me, verso il multistrato di betulla. Questa scelta però è stata abbandonata dopo aver rintracciato un nuovo materiale, il carply. Quest'ultimo infatti offre delle caratteristiche migliori rispetto al primo e pertanto è scelto come soluzione definitiva.
Rispetto all'ipotesi di partenza lo schema generale non è cambiato di molto ma, per ottenere un irrigidimento della struttura ho optato per una soluzione particolare. In pratica invece di utilizzare l'alluminio ho optato per una struttura composita irrigidita da staffe in ferro. In questo modo, in sintesi, ho ottenuto una serie di vantaggi. Il primo, economico (le staffe metalliche sono economiche), in secondo luogo le staffe consentono di non dover avvitare le viti direttamente sul legno. Questo infatti può costituire un problema per la macchina durante le sollecitazioni dovute alle lavorazioni della stessa.
Come si vede dagli schemi l'asse Y è stato realizzato mediante una serie di parti in legno fissate tra loro con staffe. Per ogni staffa sono state inserite 3 o 4 bulloni M5 che rendono tutto l'insieme estremamente rigido. La stessa soluzione è stata poi utilizzata sull'asse X e Z.
Completato il progetto sono passato alla predisposizione delle stampe dei singoli pezzi. L'idea alla base è relativamente semplice. Predisposta la stampa di ogni singolo pezzo in legno ho proceduto con il fissaggio delle stampe su legno (con del semplice scotch carta), ritagliato le parti e praticato i fori per il passaggio delle viti. In questo modo ho cercato di ridurre al minimo eventuali errori di misurazione sui singoli pezzi.