Итак, продолжаем обсуждать изготовление карбонорезки (предыдущая статья Режем карбон (часть 1)). Главное улучшение станка CNC 2417 — установка мощного шпинделя. Заменить маленький комплектный шпиндель на килограммовый, 500-ватный, не меняя конструкцию держателя каретки, невозможно.
  Изначально я планировал использовать существующую каретку - отрезать старый пластмассовый держатель и прикрепить новый держатель с помощью уголков и саморезов. Но когда я изучил конструкцию то понял, что сделать это сложно — старая каретка реально очень маленькая, в ней даже нет места куда ввинтить крепежные винты. Поэтому, я решил напечатать новую каретку на 3D принтере.

Модель каретки я нарисовал во FreeCAD-е. После этого сделал STL модель и уже почти заказал новую каретку в одном из московских сервиcов 3D печати за сумму около 3000 р., но тут Wowics нашел знакомого, согласившегося напечатать ее на домашнем 3D принтере за цену материала. Он действительно быстро выполнил заказ из PLA пластика, оставив станок работать всю ночь на кухне. Так что я получил эту деталь почти за бесплатно.
  При 3D печати на поверхности заготовки формируется облой, происходит термоусадка и геометрические размеры детали могут быть немного нарушены. Боятся этого не надо, лишний материал легко убрать шкуркой или дремелем. Обычно размеры небольших отверстий сильно уменьшаются, ин необходимо потом рассверлить сверлом правильного диаметра.

 Новая каретка больше старой и опирается не на два, а на четыре слайдера. Из-за увеличения высоты каретки диапазон вертикальных перемещений стал меньше, но это не критично, так мы собираемся резать листовые материалы, толщина которых вряд ли превысит 10 мм.
  Теперь надо улучшить вертикальную червячную подачу - ведь каретка "висит" на оси шагового двигателя, а многократное увеличение нагрузки для него не очень полезно. Для этого под червяк вертикальной подачи устанавливаем опорный подшипник, а шаговый двигатель соединяем с червяком «мягкой» муфтой, разгружая его ось. При этом точность перемещений каретки не падает - люфт в "подпружиненном" весом двигателя опорном подшипнике минимален.

 После установки «правильного» шпинделя и цанги станок уже может резать карбон и другие, не очень жесткие материалы, и в состоянии изготовить необходимые пластмассовые детали, которые будут использованы для его же улучшения!
  В качестве удобного материала я использовал полистирол толщиной 5 мм - в хозяйственном магазине есть пластмассовые разделочные доски стоимостью около 150 рублей, они являются хорошим источником листового полистирола (как и чем резать полистирол мы обсудим в следующей статье). Полистирол легко гнуть - заготовки нагревают техническим феном или газовой горелкой до температуры чуть выше 100 С и изгибают пассатижами, придавая необходимую форму.

Итак, какие улучшения были сделаны:

Крепеж блока питания шпинделя

 Блок питания шпинделя и регулирующий скорость вращения шпинделя переменный резистор были закреплены на раме станка с помощью двух прямоугольников с отверстиями.

Держатели шланга отсоса

 Шланг отсоса крепится с помощью двух пластмассовых держателей, которые относительно сложны в изготовлении, так как на внутренней поверхности захватов имеются канавки глубиной 2 мм. Заготовка держателя изготавливается с помощью двух файлов с G-кодом. Сначала загружают файл, который режет канавки, а потом файл вырезающий контур детали. Файлы с G-кодом одинаковые для обоих держателей — сначала делаем две одинаковые заготовки, держатель на раме станка получается отпиливанием лишних захватов.

Короб для проводов и осветитель рабочей зоны

  Короб для провода, купленный на aliexpresse очень легко разбирается на отдельные звенья, поэтому его длина подбирается путем экспериментов. Чтобы сохранять оптимальный радиус изгиба, на горизонтальную каретку устанавливается “консольный кронштейн держателя короба» изогнутый в соответствии с геометрией соединения.
  Осветитель делается из пластмассовой пластины и двух USB светодиодов, соединенных последовательно. Его подключают к разъему вентилятора на контроллере с напряжением 12 Вольт. USB светодиоды рассчитаны на напряжение USB 5 вольт каждый, и при питании от 12 вольт будут сборка будет работать с перегрузкой и сильно греться. Для того, чтобы уменьшить напряжение, в цепь между диодами впаивается обычный выпрямительный кремневый (не Шоттки) диод, который понижает питающее напряжение до 11.3 Вольта. Перегрузка остается, но нагрев светодиодов уже незначительный.

Держатели проводов и клипсы

  Для закрепления проводов питания (контроллера 12 Вольт, и мотора 220 Вольт) был сделан специальный держатель. Я до этого случайно оторвал разъем питания, от платы контроллера и решил его не восстанавливать, а использовать отдельный разъем питания DS-026A (5.5-2.5 мм) , закрепленный на держателе, что в общем-то надежнее.
  Клипсы я вырезал из ПВХ короба. Их можно согнуть прямо на раме станка, подогревая пластмассу горелкой. Очень удобны для крепежа, т. к. провода вставляются в непосредственно в пазы рамы.

Экспериментальная магнитная пружина

  Чтобы разгрузить ось одного из шаговых двигателей горизонтальной подачи была изготовлена "магнитная пружина", состоящая из 3-х кольцевых магнитов, купленных на Aliexpress-е. Два магнита закреплены на червяке и один магнит на корпусе станка, а опорный подшипник перенесен на другую сторону пластмассовой опоры. Магниты отталкиваются друг от друга и создают постоянное давление на опорный подшипник, "подпружинивая" его и увеличивая его точность. Теперь "жескую" муфту шагового двигателя можно заменить на "мягкую", разгрузив его ось. Предполагалось, что двигатель вращаться легче и точность подачи увеличиться. Увы, никаких заметных изменений в работе шагового двигателя не произошло, и данное улучшение так и осталось экспериментальным. Я оставил магнитную пружину на этом червячном валу, но не стал изменять другую горизонтальную подачу. Прошло уже несколько месяцев и она нормально работает - может когда-нибудь придумаю, как еще увиличить точность, воспользовавшись этой конструкцией.

Чертежи и файлы с G-кодом для изготовления деталей станка
 

Деталь	Файл FreeCAD	Файл STL/GRBL	Примечание
Держатель двигателя	Clipsa.FCStd	Clipsa.stl	Пластик PETG. Заказывать изготовление со 100% заполнением (иначе могут сделать деталь с полостями внутри).
Держатель отсоса	TubeHolder.FCStd	TubeHolder.nc TubeHolderGrooves.nc	Полистирол 5 мм. Использовать прямую двухпроходную фрезу 1.5 мм. Сначала фрезеруют канавки (TubeHolderGrooves), a потом сам держатель (TubeHolder).
Держатель светодиодов	LEDHolder.FCStd	LEDHolder.nc	Полистирол 5 мм. Использовать прямую двухпроходную фрезу 1.5 мм.
Держатель Короба	WireHolder.FCStd	WireHolder.nc	См. выше.
Держатель разъема 12 В.	PowerHolder.FCStd	PowerHolder.nc	См. выше
Держатель мотора	MotorHolder.FCStd	MotorHolder.nc	См. выше

  Ну вот собственно и все, после этих улучшений станок готов выполнять фрезеровальные работы. В следующей статье поговорим об особенностях фрезерования карбона и других материалов.

   (Окончание - Режем карбон (часть 3))