minikCNC router

masaüstü 3-eksen minikCNC router

Tamamen yerli ve vidalı mille hareket eden, kendi imalatım olan minikCNC router ile tanıştırayım sizi. Bilgi birikimimi ve tecrübemi kullanarak yaptığım bu makine ile plastik, ahşap, akrilik, pvc, pcb, mdf vb. bir çok malzeme kesilebilir, kazıma yapılabilir.. Alüminyum levha da uygun uçla ve az paso verilerek kesilebilir ama tercih etmem. Onun için alt destekli millerin veya ray araba sisteminin kullanılması gerekir ki bu da maliyetleri artırır. Şu anki haliyle, PCB kazıma, plastik veya mdf levha kesme gibi yumuşak malzemeli işlerde kesinlikle yeterlidir.

Minik bir sehpanın üstüne koyulabilir, alt taban genişliği 400x436mm dir. Bu cihazı, Çin den gelen cnc 3018 diye bilinen cnc lerden esinlenerek yaptım. Cihaz hafif olduğundan istediğim yere tek elle tutarak taşıyabiliyorum.

3018 ismi çalışma alanından geliyor yani X ekseninde 30cm, Y ekseninde 18cm işleme yapıyor, benim yaptığım ise 30cm ye 25cm işleme alanına sahip. Y ekseninde hareket eden tabla 30x18cm büyüklüğündedir. Tabla iki kattan oluşmakta, işlenecek parçanın vida ile sabitlenebilmesi için alt katta 22 adet m5 gömülü somun mevcuttur. Çinli cnc kitlerinin aksine imalatı bana ait olduğundan her türlü yedek parça desteğine sahiptir. Şase de 20x40 sigma profil ve 18mm mdf kullandım. Bütün eksenlerde hareket, krom kaplı 10mm çapında çelik miller üzerinde m8 paslanmaz vidalı miller ile yapılmaktadır. Lineer rulman olarak toplam 12 adet LM10UU kullanıldı. Maliyeti düşürmek adına rulman tutucular ve hareketi sağlayan yaylı m8 somun tutucular 3D yazıcıda basıldı. Kesici motor (spindle) olarak 24V ile çalışan 10.000rpm 775 motor kullanıldı. Ucunda ER11 pens tutucu bağlandığından farklı çaplarda router uçları bağlama imkanı vardır. Step motorlar 48mm uzunluğunda (0.47Nm) nema 17 tipindedir. Step motor sürücü olarak A4988 ve arduino CNC shield kullandım. Step motor seri olarak bağlandığından nominal akımın yarısı ile çalışmakta dolayısı ile sürücüde fazla ısınma olmamaktadır. Yazılım olarak arduino Uno ya yüklenmiş GRBL firmware i kullanılmıştır. Bu sayede USB üzerinden PC den gcode komutlarını alabilmektedir.

Çinli CNC3018

Resimdekine benzer 20x20 veya 30x30 sigma profil ile yapılan çinli 3018 cnc tasarımlarında X, Y ve Z eksenlerinin birbirine dik olarak ayarlanması çok zordur, montaj veya kurulum esnasında her milin bağlantısı mil tutucu kullanıldığından bağımsız hareket edebilmektedir. Oysa ki benim yaptığım tasarımda miller mdf üzerindeki oyulmuş yuvalarına tatlı bir şekilde girmektedir.

İstediğiniz parçayı kesebilmek için öncelikle bir çizim programı kullanarak .dxf uzantılı dosyayı elde etmeniz gerekiyor. Bunla ilgili daha önce bir yazı yazmıştım. Inkscape (veya Solidworks benzeri) programı ile dxf elde edildikten sonra Estlcam benzeri programa dxf dosyası girdi olarak verilerek cnc nin anlayabileceği gcode dosyası çıktı olarak elde edilir. Daha sonra universal gcode sender programı ile gcode, cnc ye yollanır. (Windows XP de çalışan, Windows 10 da çalışmayan eski versiyonu) Youtube veya internette biraz araştırarak aynı işleri yapan farklı programlar bulabilirsiniz.

USB bağlantısı

USB kablo ilk kez PC ye takıldığında bilgisayar usb sürücü yüklemeye çalışacak fakat yükleyemeyecektir. Arduino Uno kartı CH340 haberleşme entegreli, çinden gelen bir klon olduğundan, Windows tarafından algılanamamaktadır. Linkteki zip li dosyada usb sürücü mevcuttur. Aygıt yöneticisinde sürücü güncelle yapıp CH341SER klasörünü göstermek gerekir. USB sürücü COMx olarak tanımlanacaktır. COM kaç olarak kurulduysa UGS (universal gcode sender) programında port u örneğin COM3, baud 115.200, firmware GRBL seçip OPEN a tıklanır. CNC ile bağlantı kurulacaktır. Bu arada eski versiyon UGS kullanmak için öncesinde PC ye Java kurmak gerekir.

Uç sıfırlama

Bağlantı kurulduktan sonra artık yönlendirme butonlarına tıklayarak cnc kesim ucunu elektronik olarak veya manivelaları kullanıp manuel olarak hareket ettirebiliriz. X, Y ve Z eksenlerinde pozitif ve negatif yönlere dikkat etmeli cnc kesici ucu metal bir parçaya çarptırmamaya ve eksen limitlerini aşmamaya dikkat etmeliyiz. XY step size ve Z step size, bir tıklamada kaç mm gideceğini belirtir, bunları XY için 10mm, Z için 1mm üzerine çıkarmamak gerekir. CNC ye önden baktığınızda, kesici ucu işlenecek malzemenin sol alt köşesine getirin, spindle (kesici motor) açıkken Z step size 0.1mm yaparak yavaş yavaş Z- (yani aşağı) butonuna tıklayın. Kesici uç malzemeye dokunduğunda (ses değişecektir) durun. Bağlantıyı kapatıp açarak X,Y,Z değerlerinin sıfırlandığını görmek gerekir. Bütün değerler sıfırlanmazsa Reset Zero butonuna tıklarsak sıfırlanır. Artık gcode dosyasını yollamaya hazırız..

Ucu, işlenecek malzemeye Z ekseninde sıfırlamak için Z probe denen aleti sistem desteklemektedir. Bunu da sisteme eklemeyi düşünüyorum. Alet dediysem internette satılıyor ama kendimiz bakır plaket ile yapabiliriz. Timsah uç, kesici uca bağlanıyor, UGS son sürüm ve GRBL firmware tarafından destekleniyor.

Z probe

İşe başlamadan önce Z eksenini 3-5mm malzemenin üstünde sıfırlayarak malzemeyi kesmeden önce herhangi bir yere çarpma veya sorun olup olmadığını görmek isteyebiliriz.

Spindle diklik ayarları

Yine çinli 3018 de ve pahalı birçok cnc de olmayan fakat minikCNC de olan spindle plakası sayesinde spindle (kesici ucun bağlandığı motor) ın XY yüzeyine dikliği ayarlanabilmektedir.

Resimdeki sarı renkli spindle plakasında açı ayarı yapılabilmektedir. Sol üstteki vida çevresinde dönebilmektedir. Ayrıca örneğin alttaki iki yeşil vidanın arkasına pul veya alüminyum folyo yerleştirilerek diğer eksende açı ayarı yapılabilmektedir. Diklik ayarının yapılabilmesi için aşağıda resmi olan, tabla yüzey temizleme ucu gerekmektedir. Kesici ucun kesilecek malzemeye tam dik olması gereken hassas işlemlerde bu ayar gerekmektedir.

Tablaya mdf bir parça sabitlenir. UGS de XY step size 20mm ayarlanır. Sıfırlama yaptıktan sonra Z ekseninde 0.5mm inilir. Önce X ekseninde hareketler verilir. UGS komut satırına yazılır :

G1 X100 F300 X eksenine sağa doğru 300mm/dk hızla 100mm ye git demektir

Y+ ya tıkla, Y 20mm olur

G1 X0 F300 X eksenine sola doğru 0mm ye git demektir

Y+ ya tıkla, Y 40mm olur

G1 X100 F300 ... Bu harekete zigzag X deniyor. Video da izleyebilirsin.

bu döngü 4-5 kez tekrarlanır. Elle yüzey kontrol edilir, tırnağın takılma yönüne göre spindle plate in arkasına üst veya alt kısmına alüminyum folyo katlanarak yerleştirilir. İşlem tekrarlanarak yüzey kontrol edilir.

Tekrar sıfırlamadan sonra diğer eksen (üstteki resimde gözüken açı) için işlemler yapılır..

G1 Y100 F300 Y eksenine yukarı doğru 300mm/dk hızla 100mm ye git demektir

X+ ya tıkla, X 20mm olur

G1 Y0 F300 Y eksenine aşağı doğru 0mm ye git demektir

X+ ya tıkla, X 40mm olur

G1 Y100 F300 ... Bu harekete zigzag Y deniyor. Video da izleyebilirsin.

Bu videoda, zigzag X hareketi sonucu oluşan izlerden tırnağımın takılma yönüne göre spindle plakası altına koyduğum katlanmış alüminyum folyoyu da gösteriyorum.

Çaktırmadan size gcode örnekleri verdim. Aslında zor değil gördüğünüz gibi.

Z de hassas çalışma, tabla (spoilboard) sıfırlama

Spoilboard veya wasteboard diye geçen alt tablanın mdf olmasında fayda vardır. Çünkü kestiğimiz parça örneğin 10mm ise metal olan kesici uç bunun altına birazcık indiğinde spoilboard u keser ve uc zarar görmez. Yani alt tablanız alüminyum profil de olsa onun üstüne mdf bir levha eklemeniz gerekir. Küçük kesiklerle dolan tablayı temizlemek için veya PCB kazıma gibi hassas çalışma gerektiren bir durum varsa öncesinde tabla sıfırlanmalıdır. Bu işlem de aşağıda resmi olan, tabla yüzey temizleme ucu ile yapılmaktadır. Bu video da minikCNC de tabla yüzey temizleme örneğini görebilirsiniz. Yukarıdaki gcode ları elle yazmak yerine yüzey temizleme için kod oluşturan bu site de kullanılabilir..

Bu ayarlar ile 20mm aralıklarla zigzag yapacaktır

Candle gibi programlarla pcb nin yükseklik haritası (height mapping) çıkarılabilmektedir fakat bu işlem uzun sürmektedir. Bunun yerine aşağıdaki türde bir uç kullanılarak pcb bağlanacak tablanın, pcb kazıma öncesinde tüm yüzeyi sıfırlanmalıdır. Tabla sıfırlama işlemi yukarıda anlatılan spindle diklik veya açı ayarları yapıldıktan sonra yapılmalıdır.

Not: Bu konuda yanıldığımı söylemem lazım. Pcb kazımada sadece tabla sıfırlama yeterli olmuyor malesef. Plaketin üzerine kaplanan bakırın yüksekliği 0.1mm kadar değişim gösterebiliyor. Kesinlikle, height mapping yani pcb nin yükseklik haritasını çıkarmak gerekiyor, sonraki yazıda bu konuya değineceğim.

Bu uç aliexpress te T-slot router bit veya Spoilboard Surfacing Router Bit olarak geçmektedir. Sıfırlama, geniş olmayan bir uçlada yapılabilir sadece işlem süresi uzayacaktır.

tabla yüzey temizleme ucu

temizlenmiş veya sıfırlanmış tabla

Elektrik süpürgesi mdf den çıkan tozu azaltacaktır, mdf tozu solunmamalıdır zararlıdır. Aslında PE levha veya pleksi kesmek daha iyi oluyor, toz oluşmuyor, minik talaşlar oluşuyor.