Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Family Bonding sobre um projeto gigante de roteador CNC

Essa história reconfortante apareceu na minha caixa de entrada recentemente, de Sean Fairburn, um pai que construiu um grande e incrível roteador CNC em sua loja com seus filhos. Crescendo, eu ouvi falar de projetos de pai e filho, nos quais o resultado foi um hot rod restaurado (eu moro na Route 66, são carros aqui). Meu pai e eu tendíamos a fazer mais caminhadas do que construir, algo que ainda valorizo ​​com meus filhos hoje. Eu não tinha ouvido falar de uma ligação familiar com os flashes de um soldador e o zumbido dos motores de passo ao construir um roteador CNC gigante!

Aqui está a história de Sean.

Meus filhos e eu começamos a construir nossa avançada mesa e plataforma eletrônica que chamamos de Gaming Thrones cerca de quatro anos atrás, quando meu filho mais velho, Caleb, tinha 17 anos, Joshua tinha 15 anos e Nathanael tinha 12 anos de idade. A razão para construir os tronos, em primeiro lugar, foi dar a mim e aos meus filhos um espaço de trabalho de colaboração projetado especificamente e surpreendentemente confortável. Caleb desenhou os tronos e todas as suas partes no Fusion 360; nós contratamos lojas de armários com roteadores CNC para cortar as 89 peças separadas para cada trono. Conseguir a precisão do projeto era demorado, e o ferramental de todas as peças com as modificações e mudanças usuais era muito difícil e realmente retardava o progresso.

Decidimos cortar modelos das partes para futuros tronos em um roteador de mesa. Esse método funcionou muito bem para dois tronos, mas a cada vez que queríamos modificar o design, precisávamos de um novo modelo para cada parte. Também aumentou o tempo que levou para cortar todas as peças de 2,2 horas em um CNC para 4 dias, já que cada furo, corte, escareador e arredondamento tinham que ser feitos à mão.

Naquele momento, decidimos que precisaríamos entender e implementar todos os aspectos do processo para nos dar a flexibilidade necessária para avançar. A principal razão para isso foi criar um catalisador para a educação de meus filhos e dar-lhes uma razão prática para aprender o que é preciso para percorrer todos os aspectos de um projeto e resolver e entender cada disciplina inter-relacionada:

• Projetando os tronos no Fusion 360 permitiu que eles aprendessem Fusion e design 3D

• Engenharia das peças e seguindo o design com precisão trazidas em habilidades práticas de marcenaria

• Acabamento de cada peça com lixamento e pintura criou um senso de qualidade e habilidade

• A montagem juntou todas as partes e cada aspecto de cada camada se tornou real e apreciado.

O próximo passo foi analisar o custo e a capacidade de fabricar produtos com rapidez e eficiência. Se recebêssemos um pedido de uma empresa por 12 tronos, levaria três meses para ser cumprido manualmente. Tornou-se óbvio que precisávamos fazer nossa própria máquina CNC.

Os meninos já tinham o conhecimento para projetar isso; juntos nos propusemos a fazer algo que fosse grande, estável e fornecer uma área de corte de 4 pés x 8 pés. Eu também queria que ocupasse menos espaço e administrasse a coleta de poeira melhor do que as mesas planas convencionais. Decidimos torná-lo muito forte, com a capacidade de cortar com facilidade metal macio e madeiras nobres. Nós pesquisamos cada parte, e se ela pudesse ser comprada, como motores e montes Nema 34, nós os compraríamos. Projetamos os suportes, o pórtico e a base da mesa para serem feitos de tubo quadrado de aço 3x3x3 / 16 ″.

Isso abriu toda uma nova habilidade a ser adquirida: soldagem, incluindo a compreensão da termodinâmica que torna a precisão mais difícil à medida que as soldas se expandem e se contraem enquanto seguram as peças de aço.

Soldar cada peça com a intenção de uma cama nivelada e firme foi a parte mais difícil de todo o projeto. O centro acabou cerca de 1/4 "mais alto do que os cantos da cama de 5 pés x 10 pés. Eu esperava que fosse pior ..

O próximo passo foi a compra de trilhos lineares e blocos, que recebemos da Motion Constrained. Em seguida, o rack para as polias do motor, que exigiu muita paciência, como tivemos que, novamente, ser muito preciso e deliberado na configuração das peças, em seguida, perfurar e bater todos os furos dos parafusos.

Projetamos e soldamos o pórtico usando tubos paralelos para fazer uma peça para resistência e para a flexibilidade de montar vários fusos e ferramentas. Para este pórtico de 88 ″ em aço longo, tivemos que fixar os elevadores verticais aos blocos do trilho de mesa, depois solde-os com precisão no lugar, sem esforço para um ajuste perfeito. Nós mantivemos a distância exata e o posicionamento paralelo apertando blocos de madeira entre as duas extremidades separadas por 6 1/16 ”, e então soldámo-las muito rapidamente para evitar que elas se afastassem.

Também projetamos uma carroceria Z personalizada para permitir a montagem de várias ferramentas, fixando-as em várias alturas para que o parafuso de avanço Z não precise ser tão longo. Isso funcionou muito bem e nos permitiu precisamente transportar as ferramentas para 90º da mesa.

Decidimos inclinar a mesa a 65º para que a coleta de poeira fosse mais fácil, já que a gravidade puxaria os cavacos para baixo na parte inferior onde a porta de coleta estaria. Este projeto também nos permite chegar facilmente a qualquer lugar em uma folha de material de 4 pés x 5 pés, bem como ocupar menos espaço na garagem.

Instalamos os motores, fontes de alimentação, controladores e fiação, mapeamos a energia e montamos uma caixa de disjuntores 220v para executar tudo, incluindo o fuso 4Kw e o VFD (dispositivo de frequência variável), que é como um roteador de tamanho industrial com 6 hp de torque .

Caleb decidiu destruir um antigo G5 Mac Tower e usá-lo como nossa caixa controladora porque parecia legal e você nunca vê coisas de Mac em torno de máquinas CNC. Achamos que seria muito engraçado as pessoas olharem para o nosso equipamento e se perguntarem se tudo funcionaria em um antigo Mac G5

A soldagem tornou-se o trabalho de Nathanael, colocando conectores macho e fêmea de 4 pinos em cada cabo para os motores para desconexão rápida em todo o sistema. Medir e testar tornou-se outra importante habilidade que aprendemos, pois todos os fios foram verificados quanto à continuidade e adequadamente ajustados para manter as coisas em ordem.

Depois que todas as peças estavam no lugar, precisávamos fazer uma calibração de distância para os três eixos, para que 12 "no software Mach3 fossem 12" na verdade cortados. Isso é feito em uma seção de ajuste do motor do programa - você define as etapas por polegada para o motor de cada eixo, compara a distância real percorrida e, em seguida, faz ajustes para obter uma precisão mais precisa. Usamos uma faca X-acto em um mandril para marcar a distância percorrida repetidamente chegando a 0,002 ″ a 96 ″ de distância.

Caleb, agora com 21 anos, é freelancer como designer de aluguel em uma empresa de impressão 3D em Nova Orleans. Anteriormente, ele trabalhou em uma loja de gabinetes de ponta executando seu CNC antes de retornar para construir a nossa casa CNC e trabalhar comigo nos tronos, e nos bancos e mesas da loja personalizada que vendemos. Quando ele era mais jovem, eu o punia fazendo-o assistir a tutoriais de Photoshop. Agora ele vai direto para a web para assistir a tutoriais sobre qualquer coisa que ele queira aprender a fazer.

Joshua agora trabalha na mesma loja de gabinetes, instalando e instalando armários e construindo fachadas de portas e frentes de gavetas. Quando ele não está no trabalho, ele é um torneiro de madeira e um fabricante muito prático. Ele é um grande fã de Jimmy DiResta. Josué não tem medo e pode fazer qualquer coisa.

Nathanael trabalhou no acabamento por um tempo, aprendendo a lixar e fechar armários. Ele adora isso e tem uma paciência muito boa para isso. Ele também trabalha com esculturas em madeira e embutidos, além de caligrafia. Ele aprendeu o Fusion 360 com seu irmão mais velho, Caleb, e o ensinou a seu irmão mais novo, Isaac, em vez de jogar videogames.

Até meu Isaac de 11 anos desenhou um tijolo Lego de escala 2x2 10-1 no Fusion 360. Ele sabe como fazer o CAM nas peças, furar as peças, importar o arquivo para o MACH3, carregar os bits e cortar a madeira. Ele sabe exatamente quais são os materiais para usar e quanto tempo leva para fazer cada Lego. Ele agora está reunindo madeira para fazer presentes de Natal para vender aos outros, colocando em prática tudo o que aprendeu. Me deixa muito orgulhosa.

Hoje em dia, eu acabo sendo papai, encorajando, apoiando e sempre vigiando. Às vezes eu começo as coisas e as entrego para os meninos. Eu sou aposentado, mas sendo um diretor de fotografia por 25 anos e um veterinário de combate dos fuzileiros navais dos EUA, eu incentivo o trabalho em equipe, boa comunicação, e totalmente possuindo as informações sobre o trabalho que você está fazendo - você tem que saber suas coisas. Eu insisto para os meus meninos estarem no momento e prestarem atenção às ferramentas. Encorajo os testes e a ousada experimentação, especialmente com designs e acabamentos; O fracasso é um professor poderoso.

Cada projeto permite que eu dê cada vez mais aos meus filhos para que eles lidem com cada aspecto e compreendam o tempo total e os materiais necessários ao fazer lances em um trabalho ou vender um produto que eles criaram. Estou extremamente orgulhoso de meus filhos - o tempo investido neles para se tornarem melhores fabricantes, inventores e empreendedores liberou uma ampla gama de capacidades em seu futuro.


Especificações técnicas da nossa casa CNC:

• Cama de 5 pés x 10 pés para área de corte de 4 pés x 8 pés (Lagniappe de 2 polegadas)

• 88 ″ largura do pórtico com 3 ″ de espaço de piso usado com um ângulo de 65 °.

• O eixo Y pode atingir 512 ipm

• O eixo X pode atingir 410 ipm

• O eixo Z pode atingir 150 ipm (parafuso de avanço: Igus Drylin, com transportador de corrente de energia)

• O fuso gira de 8.000 a 18.000 RPM

Ação

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