Den lilla 300W @ 48V DC-spindel som jag har på min eShapeoko CNC-fräs valdes ursprungligen på grund av sin låga ljudnivå. Detta då jag hade förhoppningar om att kunna använda fräsen hemma i lägenheten.
Avsteget man får göra när man köper en liten DC-spindel är att den inte är så vidare stark. Det går segt att fräsa och man kan inte köra särskilt djupt i varje tagning utan att den skriker fasligt.
Sedan en tid tillbaka så har jag dock min fräs stationerad i Devex verkstad. Där finns egentligen inget direkt behov av jättelåg ljudnivå. Därför har jag nu investerat i en betydligt kraftigare spindelmotor, en Kress 1050 FME-1.
Som ni kan se är det en viss skillnad i storlek på de två motorerna.
Detta är Kress största fräsmotor och den har elektronisk varvtalsreglering och mjukstart. Varvtalsområdet är 5000-25000 RPM och effekten är 1050W.
Det befintliga motorfästet jag har passar inte till denna betydligt större spindel. Så därför måste jag bygga ett nytt fäste.
CNC Workflow, Design, LibreCAD, CamBam, Camotics
Delarna till fästet fräste jag ut med min CNC-fräs. När jag fräser detaljer med min CNC-fräs så använder jag en toolchain bestående av mestadels programvara med öppen källkod. Tänkte här beskriva lite kort och översiktligt hur det går till.
Först ritar jag delarna i ett CAD-program. I det här fallet använde jag 2D CAD-programmet LibreCAD. Filerna sparas i DXF-format.
Ett alternativ skulle vara att rita detaljerna i 3D. Då skulle jag använt FreeCAD. Dock var det helt klart onödigt att rita detta i 3D då denna geometrin faktiskt enklast beskrivs i 2D.
DXF-filen öppnar jag sedan i CamBam för att göra en CAM-beredningen, dvs skapa G-kod (instruktioner) utifrån CAD-filen för maskinen som ska utföra jobbet.
CamBam är tyvärr inte open source men det är ett förträffligt program till en ringa penning.
Ett open-source alternativ som finns är Cammill men det är inte alls lika lättarbetat som CamBam.
I CamBam så körde jag först en pocket-operation på det L-formade spåret med djupet 2 mm.
Därefter en profile-operation på den yttre konturen med djupet 18 mm. På profile-operationen så väljer jag att lämna några små “bryggor” för att inte biten ska lossna i förtid när jag sen fräser ut den. “Bryggorna” är markerade med röda kvadrater i bilden.
För att kontrollera den genererade NC-koden innan jag kör den skarpt i maskninen så använder jag Camotics. Camotics är en CNC-simulator som är fri mjukvara med öppen källkod.
Det fungerar riktigt bra och man ska spara den simulerade soliden som en 3D-modell om man vill, t.ex för att analysera den i ett tredje program.
Tillverkning
Tillverkningen av detaljerna är sedan inga konstigheter. Jag skickar bara över NC-koden till fräsen och låter den jobba på. Den genomsnittliga frästiden för detaljerna till denna konstruktion är ca 15 minuter.
Fästet är genomgående konstruerat av 18 mm limmad furuskiva. Det är en enkel L-formad design med 45-graders stag på båda sidor för att ge en stark konstruktion.
Delarna är designade med försänkta spår för att underlätta monteringen av fästet på ett korrekt sätt. Det hjälper framförallt att få allt vinkelrätt.
De hållande bryggorna klippte jag av med en liten avbitare.
Alla delar slipades med sandpapper för att få lagom runda kanter och en schysst finish.
Nu är bitarna redo för att limmas. I denna bild kan man se spåren som bitarna ska passas ihop med.
Det gick relativt smidigt att limma ihop bitarna, på grund av att tjockleken på skivan inte var exakt som jag tänkt mig så fick jag slipa lite innan jag kunde limma ihop bitarna.
Men när väl det var gjort så gick det väldigt smidigt. På grund av de frästa spåren så kan bitarna bara sitta på ett sätt. Därför räckte det också med två tvingar för pressa ihop alla limfogar.
För att skapa själva låsmekanismen så borrade jag först ett hål genom den utstickande
tungan på fästet. Sedan sågade jag en slits tvärs igenom.
Med hjälp av en skruv och mutter kan jag sedan klämma fast spindeln.
Montering
DC-spindeln sitter fast med ett enkelt klämfäste runt själva motorkroppen.
Den är enkel att montera bort.
Aluminiumprofilen som Z-axeln består av har spår för så kallade T-muttrar.
Det nya fästet skruvade jag fast i ramen med hjälp av dessa T-muttrar och fyra M5-skruvar.
Här är det nya fästet på plats. Det var lite pillrigt att få till det men det gick.
Här sitter också den nya Kress-spindeln på plats.
Testfräsning
Som första testfräsning tillverkade jag en detalj till skivspelarprojektet.
Resultatet blev mycket bra tycker jag. Framförallt blev jag imponerad över hur fantastiskt lätt det gick. Jag blev även gravt förvånad över hur tyst den gick. Jag fräste denna detaljen med följande fräsdata.
- 6 mm ändfräs
- Varvtal ca 20000 rpm
- 2 mm djupt per pass
- 750 mm/min
Uppskattningsvis är avverkningstakten ca 5-6 gånger högre än vad jag kunde åstadkomma med den föregående frässpindeln.
Det var också premiär för mig med att fräsa med en sån här typ av karbidfräs.
Den fungerade ypperligt bra, skar som smör genom materialet. Antagligen skulle det
ha gått bättre att fräsa med den föregående spindeln om jag haft en sån här typ av
fräs till den också.
Några avslutande tankar
Något jag lärde mig vid detta projekt var att 18 mm furuskiva inte nödvändigtvis är exakt 18 mm. Den skiva jag hade var närmare 18,3 mm ungefär. Detta ställde till vissa problem då jag fräste spåren för att sammanfoga bitarna. Jag fick fixa till det med sandpapper innan jag kunde limma ihop bitarna. Till nästa gång jag gör något liknande så kommer jag antagligen planhyvla skivan först till exakt tjocklek eller vara noga med att designa exakt för skivans aktuella tjocklek.
Nu verkar det ha gått ganska bra att tillverka fästet i furu - men jag tror ändå att det inte hade skadat att göra åtminstone den klämmande delen av fästet i ett hårdare träslag.
Slutligen vill jag säga, köp inte en billig DC-spindel till din CNC-fräs! Satsa på en kvalitativ fräsmotor ala Kress istället! :)