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lunedì 7 settembre 2009

Freme CNC – Meccanica – Parte I

Inizia qui una serie di post che esula dal tema della fotografia… per chi non ha idea di cosa stiamo parlando consiglio un giretto su CNC Italia o su Hobbild. Oppure cercatevi un video, tipo questo.

L’idea di costruirmene una fresa a controllo numerico c’è sempre stata, ma le difficoltà con cui mi sarei scontrato mi hanno sempre scoraggiato. Solo dopo aver visto e usato un macchinario professionale (VHF CAM 100) al Dipartimento di Ing. Elettronica dell’Università di Pisa (dove attualmente lavoro) ho deciso di buttarmi nell’impresa.

Per cominciare ho preparato uno schizzo tridimensionale per orientarmi nella costruzione.

CNC CNC2

Con Google Sketchup ho disegnato il modello della meccanica. Anzichè muovere l’intero ponte lungo l’asse Y, ho scelto di ancorarlo alla base, facendo invece scorrere il piano di lavoro sotto la fresa. La slitta che si muove lungo l’asse z scorre invece lungo le guide fissate sul ponte. Il supporto della fresa può scorrere lungo l’asse x, il quale è solidale alla slitta dell’asse z.

A questo punto inizia la fase più delicata: la scelta dei materiali e dei componenti. Per contenere i costi ho scelto di ricorrere a materiali reperibili presso un centro brico o una ferramenta, senza dover acquistare on-line sistemi dedicati. La struttura è realizzata in legno truciolare, che offre caratteristiche abbastanza isotrope (uniformi nelle varie direzioni) oltre ad essere facilmente lavorabile. Per le guide ho utilizzato dei tondini di alluminio: NON FATE LO STESSO ERRORE! L’effetto satinato è assolutamente nocivo perchè aumenta il coefficiente d’attrito e rende difficoltoso lo scorrimento delle slitte!!! Come vite senza fine ho utilizzato delle barre di acciaio filettate: sono da 6 mm perchè più economiche, ma effettivamente flettono un po’ troppo. Un semplice dado, solidale con la slitta, costituisce la chiocciola.

Ingegneri meccanici o appassionati di CNC inorridiranno, e hanno ragione: di solito si usano barre di almeno 14 mm, con passo di qualche millimetro e filettatura trapezoidale. Al confronto la mia soluzione è molto meno robusta. Inoltre utilizzando il passo standard della filettatura M6 (0,75 mm) si ottengono spostamenti MOLTO lenti e quindi tempi di lavorazione lunghi, anche se in parte si recupera un po’ sulla precisione degli spostamenti.

Allineamenti: ORRORE!!! Impensabile poter realizzare allineamenti decenti semplicemente forando la slitta in legno. bastano pochi decimi di millimetro di disassamento tra due fori per renderla durissima da muovere. Soluzione ottimale: cuscinetti cilindrici su guide rettificate. Contro: €€€. Soluzione adottata: ho realizzato dei cuscinetti in polietilene utilizzando una sega a tazza su un tagliere da cucina (quelli di plastica bianca) da 1 cm di spessore. Con la stessa tazza ho aperto dei grossi fori nelle slitte di truciolare. Considerando che la tazza è uno strumento sprecisissimo, si ottiene uno scarto di qualche mm tra il diametro esterno del cuscinetto e il diametro interno del foro sul legno. A questo punto si inserisce la slitta, si posiziona ad una estremità dell’asse, allineandola con la struttura e serrandola con un morsetto. Dopo aver spalmato un velo di resina epossidica sull’interno del foro, si inserisce il cuscinetto sulla guida e si fa scorrere nel foro del legno (ecco a che serve il gioco introdotto dall’orrida sega a tazza). Si sigilla bene con altra resina. Dopo 10 minuti saremo in grado di muovere la nostra slitta con uno sforzo minuscolo.

Di seguito un paio di video della meccanica in costruzione.

Seguiranno presto nuovi sviluppi….

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