multifunktionell+cnc.maskin+695380/fulltext01.pdf · 2014-02-10 · mekatronikingenjör!180!hp!...

Mekatronikingenjör 180 hp

Multifunktionell CNC-‐maskin

Göran Claesson Jonas Silverborn

Mekatronik

Halmstad den 22 12 2013

II

Multifunktionell CNC-maskin

Ingenjörsuppsats

december 2013

Författare: Göran Claesson, Jonas Silverborn

Handledare: Nicholas Wikström

Examinator: Kenneth Nilsson

Sektionen för informationsvetenskap, data-‐ och elektroteknik Högskolan i Halmstad

Box 823, 301 18 HALMSTAD

III

© Copyright Göran Claesson & Jonas Silverborn, 2013. All rights reserved Ingenjörsuppsatts Sektionen för informationsvetenskap, data-‐ och elektroteknik Högskolan i Halmstad

IV

Abstract

An old CNC PCB milling machine has been modified and a new control system and new stepper motors has been added. The original machine comes from the manufacturer LPKF and manufactured in the late 1980's. This machine has been converted to be used with several different types of tools, e.g. laser cutter and milling tools.

The idea behind the project is to, with a limited budget, construct a multifunctional CNC machine that is easy to use and simple to continue to develop, in future projects, enabling it to be used with other types of tools.

The project can be divided into two phases. One is a design phase, in which the machine itself and the control system was constructed and the second phase an analysis/testing phase where the system is tested and the precision and repeatability were determined.

VI

Sammanfattning

En gammal CNC-‐kretskortfräs har modifierats och försätts med nytt styrsystem och nya stegmotorer. Den ursprungliga maskinen kommer från tillverkaren LPKF och tillverkades på slutet av 1980-‐talet. Denna maskin har byggts om för att kunna användas med flera olika typer verktyg där ibland laser-‐skärare och fräs.

Tanken med projektet är att, med en begränsad budget, konstruera en multifunktionell CNC-‐maskin som är lätt att använda och enkel att fortsätta utveckla, i framtida projekt, till att använda andra typer av verktyg.

Projektet kan innefattas i två delar. Dels en konstruktionsfas, där själva maskinen och styrsystemet konstruerades och dels en analys/test-‐fas där systemet testades och precision och repeterbarhet fastställdes.

VIII

Innehåll 1 Inledning .............................................................................................................................. 1 1.1 Problemformulering ............................................................................................................. 1 1.2 Syfte ............................................................................................................................................ 1 1.3 Mål ............................................................................................................................................... 1 1.4 Avgränsning ............................................................................................................................. 2 1.5 Kostnader ................................................................................................................................. 2

2 Bakgrund ............................................................................................................................. 5 2.1 CNC-‐teknologi .......................................................................................................................... 5 2.1.1 Historisk utveckling ........................................................................................................................ 5 2.1.2 Olika typer av processer med CNC-‐system ........................................................................... 5 2.1.3 Funktioner .......................................................................................................................................... 5 2.1.4 CNC programmering med G-‐kod ............................................................................................... 7 2.1.5 CNC kontroller – mjukvara .......................................................................................................... 7 2.1.6 CAD system ......................................................................................................................................... 8 2.1.7 CAM system ........................................................................................................................................ 8 2.1.8 CNC systemets uppbyggnad ........................................................................................................ 8

2.2 Laserteknologi ...................................................................................................................... 16 2.2.1 Materialbehandling med laser ................................................................................................ 17 2.2.2 Laserskärning ................................................................................................................................. 18 2.2.3 Metoder att framställa laser ..................................................................................................... 20 2.2.4 Historiska utvecklingen ............................................................................................................. 22

2.3 Testning av CNC system ..................................................................................................... 23 2.3.1 Renishaw QC20 Ballbar Test .................................................................................................... 23 2.3.2 NAS 979 Composite Cutting Test 4.3.3.5 ............................................................................ 24

3 Metod ................................................................................................................................. 27 3.1 Val av komponenter ............................................................................................................ 27 3.1.1 CNC systemet .................................................................................................................................. 27 3.1.2 Laser ................................................................................................................................................... 29

3.2 Val av mjukvara .................................................................................................................... 30 3.2.1 CAD program .................................................................................................................................. 30 3.2.2 CAM program .................................................................................................................................. 30 3.2.3 CNC kontroller ................................................................................................................................ 30

3.3 Mekanik och konstruktion ............................................................................................... 31 3.3.1 Z-‐axel .................................................................................................................................................. 31 3.3.2 Verktygsfäste .................................................................................................................................. 33 3.3.3 Elkonstruktion ............................................................................................................................... 33

3.4 Noggrannhetstester av CNC-‐maskinen ......................................................................... 34 3.4.1 Designen på bearbetningsprovstycket ................................................................................ 34 3.4.2 Test 1 .................................................................................................................................................. 35 3.4.3 Test 2 .................................................................................................................................................. 42 3.4.4 Test 3, Jämförelse med likvärdig CNC-‐maskin på marknaden .................................. 45

3.5 Lasertest ................................................................................................................................. 45

4 Resultat ............................................................................................................................. 47 4.1 Noggrannhetstesterna ....................................................................................................... 47 4.1.1 Test 1 .................................................................................................................................................. 47 4.1.2 Test 2 .................................................................................................................................................. 49 4.1.3 Test 3 .................................................................................................................................................. 51

IX

4.2 Lasertest ................................................................................................................................. 53 4.3 Mjukvara ................................................................................................................................. 53 4.4 Mekanik och konstruktion ............................................................................................... 53 4.4.1 Z-‐axel .................................................................................................................................................. 54 4.4.2 Verktygsfäste .................................................................................................................................. 55 4.4.3 Elkonstruktion ............................................................................................................................... 56

5 Slutsatser .......................................................................................................................... 57 5.1 Resultat ................................................................................................................................... 57 5.2 Miljöaspekter ........................................................................................................................ 58 5.3 Vidareutveckling .................................................................................................................. 58 5.3.1 Inom projektet ............................................................................................................................... 58 5.3.2 Utanför projektet .......................................................................................................................... 58

5.4 Erfarenheter .......................................................................................................................... 59

Litteraturförteckning .......................................................................................................... 60

Bilagor ...................................................................................................................................... 64

X

Figurförteckning

Figur 1 Linjära och roterande axlar ........................................................................................................................................... 6

Figur 2 Stålaxlar med kulbussningar (25) ............................................................................................................................... 9

Figur 3 Profilskenstyrning (26) ..................................................................................................................................................... 9

Figur 4 Kulskruvsdrift (27) .......................................................................................................................................................... 10

Figur 5 Kuggstångsdrift (28) ...................................................................................................................................................... 11

Figur 6 Kuggremsdrift (30) .......................................................................................................................................................... 11

Figur 7 Diagram som visar positionen för en sexpolig rotor och åttapolig stator. (32) ................................... 12

Figur 8 Diagrammet visar hur rotorn rör sig då de olika statorparen är strömsatta. (33) ........................... 13

Figur 9 Principskiss av Fotoemission (34) ............................................................................................................................. 16

Figur 10 Principskiss av Stimulerad emission (34) ........................................................................................................... 16

Figur 11 Principskiss av en optisk kavitet, för framställning av Laser ..................................................................... 17

Figur 12 Uträkning utav intensiteten i fokuspunken för laser (36) ........................................................................... 18

Figur 13 Principskiss utav laserskärning (39) ..................................................................................................................... 18

Figur 14 Uträkning utav skärhastighet vid smältning (37) .......................................................................................... 19

Figur 15 Uträkning utav skärhastighet vid förångning (37) ........................................................................................ 19

Figur 16 Principskiss utav Gaslaser/CO2 Laser (34) ........................................................................................................ 20

Figur 17 Principskiss utav fast tillstånd/Nd:Yag Laser (34) ......................................................................................... 21

Figur 18 Principskiss utav Diod Laser (34) ........................................................................................................................... 22

Figur 19 Renishaw QC Ballbar (42) .......................................................................................................................................... 23

Figur 20 NAS 979 Composite Cutting Test 4.3.3.5 (45) .................................................................................................... 24

Figur 21 3w 808nm infraröda lasermodul, mått 115/65/40 mm (2) ....................................................................... 30

Figur 22 Design z-‐axel .................................................................................................................................................................... 31

Figur 23 Design linjärstyrning .................................................................................................................................................... 31

Figur 24 Anslutningspunkt x/y axel ......................................................................................................................................... 32

Figur 25 Fästplatta med hålbilden för verktygsfäste ....................................................................................................... 33

Figur 26 Designen på teststycket ............................................................................................................................................... 34

XI

Figur 27 Proxxon handfräs (57) ................................................................................................................................................. 35

Figur 28 Adaptive Clearing .......................................................................................................................................................... 36

Figur 29 2D Contour Kvadraten ................................................................................................................................................. 36

Figur 30 2D Contour Cirkeln ........................................................................................................................................................ 37

Figur 31 2D Contour Diamanten ............................................................................................................................................... 37

Figur 32 Fräsbana för samtliga teststycken ......................................................................................................................... 38

Figur 33 Placeringsmått ................................................................................................................................................................ 39

Figur 34 Dimensionsmått (sett ovanifrån) ........................................................................................................................... 40

Figur 35 Dimensionsmått (sidovy) ............................................................................................................................................ 40

Figur 36 Placeringsmått ................................................................................................................................................................ 41

Figur 37 Modellens mått (toppvy) ............................................................................................................................................ 41

Figur 38 Modellens mått (sidovy) ............................................................................................................................................. 42

Figur 39 NAS 979 Stora Kvadraten (45) ................................................................................................................................ 43

Figur 40NAS 979 Cirkeln (45) ..................................................................................................................................................... 43

Figur 41 NAS 979 Diamanten (45) ........................................................................................................................................... 44

Figur 42 Lasertest ............................................................................................................................................................................ 45

Figur 43 Flödesdiagram mjukvara ........................................................................................................................................... 53

Figur 44 CNC bordet ovanifrån .................................................................................................................................................. 54

Figur 45 CNC bordet underifrån ................................................................................................................................................ 54

Figur 46 Z-‐axel med linjärstyrning ........................................................................................................................................... 54

Figur 47 Laserfäste .......................................................................................................................................................................... 55

Figur 48 Inkapsling utav elektronik samt utav nätaggregat ....................................................................................... 56

Figur 49 Tool sensor ........................................................................................................................................................................ 56

Tabellförteckning

Tabell 1 Kravspecifikationer till projektet ............................................................................................................................... 2

Tabell 2 Kostander och Intäkter ................................................................................................................................................... 3

XII

Tabell 3 Budget .................................................................................................................................................................................. 27

Tabell 4 Resultat Test 1, Positionstest ..................................................................................................................................... 47

Tabell 5 Resultat Test 1, Dimensionsmått, Feedrate: 600mm/min ............................................................................ 47

Tabell 6 Resultat Test 1, Dimensionsmått, Feedrate: 600mm/min ............................................................................ 48

Tabell 7 Resultat Test 1, Dimensionsmått, Totalt .............................................................................................................. 49

Tabell 8 Måttnoggrannhet Stora kvadraten Test 2 .......................................................................................................... 49

Tabell 9 Parallelliteten Stora kvadraten Test 2 .................................................................................................................. 50

Tabell 10 Måttnoggrannhet Cirkeln Test 2 ........................................................................................................................... 50

Tabell 11 Måttnoggrannhet Diamanten Test 2 .................................................................................................................. 50

Tabell 12 Parallellitet Diamanten Test 2 ............................................................................................................................... 51

Tabell 13 Måttnoggrannhet Stora kvadraten Test 3 ........................................................................................................ 51

Tabell 14 Parallelliteten Stora kvadraten Test 3 ............................................................................................................... 51

Tabell 15 Måttnoggrannhet Cirkeln Test 3 ........................................................................................................................... 52

Tabell 16 Måttnoggrannhet Diamanten Test 3 .................................................................................................................. 52

Tabell 17 Parallellitet Diamanten Test 3 ............................................................................................................................... 53

Formelförteckning

Formel 1 Uträkning av stegvinkel HY-‐motor ....................................................................................................................... 14


1

1 Inledning

Denna rapport syftar till att beskriva examensarbetet Multifunktionell CNC-‐maskin som är gjort hösten 2013 på uppdrag av IDE-‐sektionens El-‐labb och beställaren är Tomas Lithén.

Detta kapitel kommer behandla ämnen så som problemformulering, syfte, mål, avgränsningar och budget för examensarbetet.

1.1 Problemformulering

Idag finns det ett stort antal CNC-‐maskiner för olika användningsområden ute på marknaden. Även om de flesta är lätta att använda och ingen eller väldigt lite kunskap av dessa maskiner är nödvändiga för att manövrera så finns det relativt liten möjlighet att använda dessa till olika typer av verktyg så som laser-‐skärare och fräsning/borrning.

Halmstad högskolas El-‐labb har i dag två stycken kretskortfräsar av typen CNC. Den ena är utdaterad och används inte längre. Istället för att göra sig av med denna uppkom idén om att modifiera och uppgradera till ett mordernare system. Uppdragsgivaren gav uppgiften att med en begränsad budget undersöka om det var möjligt att bygga om det gamla systemet så att laserskärning och olika typer av borrning/fräsning kan bli möjligt.

Utmaningen för det här projektet blev att finna en lämplig lösning med en budget på 6000 SEK inhandla lämpliga komponenter för att möjliggöra en lista med krav.(se 1.3)

1.2 Syfte

Syftet med detta examensprojekt är att förse kunden som är i det här fallet Halmstads Högskola El-‐labb med en multifunktionell CNC-‐maskin. Där vi återanvänder en äldre modell av CNC kretskortsfräs och förädlar den till ett mer modernt system. Funktionaliteter så som laserskärning, borrning samt fräsning kommer CNC-‐maskinen att inneha. Den multifunktionella CNC-‐maskinen ska också vara lätt att utveckla i framtiden, skall kunna fästa och använda fler verktyg.

1.3 Mål

Målet för examensprojektet är att förse EL-‐labb med en multifunktionell CNC-‐maskin som uppfyller kraven enligt nedan Tabell 1.


2

Tabell 1 Kravspecifikationer till projektet

Krav 1: Arbetsområde för CNC-‐bordet; x-‐axeln: 300mm, y-‐axeln: 400mm, z-‐axeln: 100mm

Krav 2: Precision ska vara ±0,05mm

Krav 3: Styrning av systemet ska ske genom PC via USB

Krav 4: En laser-‐skärare skall kunna fästas på CNC-‐maskinen

Krav 5: Laserskäraren ska kunna hantera material i plast och tunt trä och den ska kunna skära och gravera i dessa material utifrån tvådimensionella ritningar som är gjorda i ett lämpligt CAD-‐program

Krav som är uppkomna efter projektplan fastställdes

Krav 6: Kunna fästa en borrmaskin på CNC-‐maskinen med funktionerna borrning samt fräsning.

Krav 7: Kunna byta verktyg och funktionalitet på ett enkelt sätt, dvs. fästa verktyget med dess fäste med två skruvar till CNC-‐maskinens z-‐axel.

Krav 8: Kunna strömförsörja påmonterat verktyg via CNC-‐maskinen

Ett önskemål ifrån kunden var att CNC-‐maskinen skulle kunna skära i tunn plåt med lasern, dock ej som ett krav.

1.4 Avgränsning

Projektet har begränsats till att enbart göra CNC-‐maskinen kompatibelt med en handfräs och en diodlaser-‐skärare.

1.5 Kostnader

Projektet finansernas med hjälp av ett kapital av 6.000SEK, som betalas av Sektionen för informationsvetenskap, data-‐ och elektroteknik Högskolan i Halmstad. Hur dessa medel valdes att disponeras visas i Tabell 2 nedan. I huvudsak avser dessa medel inköpa av komponenter av olika slag till projektet. Leverans och transport av komponenter har gjorts av företaget FedEx (1). Kostnaden för detta överstiger 910SEK. Den kostnad som överstiger detta betalas utav kunden El-‐labb och omfattas inte utav projektets egen budget.


3

Tabell 2 Kostander och Intäkter

Företag Specifikation Kostnad/Intäkt

Högskolan i Halmstad IDE Sektionen Start kapital + 6.000SEK

KALE CNC (2) Laser med strömadapter – 2.300SEK

Stegmotor kit – 1.600SEK

RATTM MOTOR (3) • 1 x 4 axis TB6560 USBCNC

RATTM MOTOR • 3 x 23HS8430 stepper motor

RATTM MOTOR • 1x24V/15A switching power supply

RATTM MOTOR • 1 x hand remote controller

RATTM MOTOR • 1 x USB cable

RATTM MOTOR • 1 x DB9 parallel cable

RATTM MOTOR • 1 x Fan,4pcs M4 screw

JB CNC (4) Z-‐axel konstruktion – 1.190SEK

JB CNC • 1 x Skruv + mutter 214mm lång inkl. ändbearbetning

JB CNC • 1 x Slipad härdad axel 16mm/450mm

JB CNC • 2 x Kulbussning med hus SCS16UU

JB CNC • 1 x Spiralkoppling

JB CNC • 1 x fäste FK12 – FF12

Halmstad Mekaniska Verkstad AB (5) • Aluminium 7kg

FedEx (1) Transport av varor – 910SEK

Balans 0SEK


4


5

2 Bakgrund

2.1 CNC-teknologi

2.1.1 Historisk utveckling

Efter det att ångmaskinen uppfanns på slutet av 1700-‐talet (6) introducerades många olika typer av maskinverktyg. 1804 konstruerade J.M. Jacquard (7) en ångdriven vävstol där mönsterbildningen styrdes av hålkort. Denna revolutionerande styrning var en tidig tillämpning av binär digitalteknik och numerisk kontroll (NC). 1947 utvecklade, nästan simultant, U.S. Air Force och John T. Parsons (8) en metod för att flytta och styra två axlar genom att använda hålkort som innehöll koordinatdata. Denna teknik användes sedan till att tillverka delar till helikoptrar och flygplan. 1952 utvecklade MIT (8), vad som idag anses vara den första NC-‐maskinen, en fräsmaskin på 3 axlar. Även här använde man sig av hålkort som fungerade som informationsbärare. Eftersom inga transistorer eller IC-‐kretsar (9) fanns att tillgå användes elektronrör. Detta gjorde att själva NC-‐styrningen var större än själva maskinen. 1976 byggdes den första NC-‐maskinen med en inbyggd mikroprocessor i sitt system. I och med denna händelse skapades begreppet CNC (Computer Numerical Control) (8). Idag görs ingen skillnad mellan NC och CNC och således är en NC-‐maskin ett maskinverktyg med ett CNC-‐system.

2.1.2 Olika typer av processer med CNC-system

CNC-‐system används för alla typer av processer som kan beskrivas som en serie av rörelser och operationer. Några exempel på sådana processer är;

• fräsning • svarvning • borrning • laserskärning • plasmaskärning • 3D-‐printning

2.1.3 Funktioner

De huvudsakliga funktionerna hos ett CNC-‐system är att kontrollera rörelse hos maskinen samt att hantera programbara extrafunktioner (10).


6

Rörelsekontroll

Alla CNC-‐system har två eller flera programbara rörelseriktningar. Dessa riktningar kallas axlar. Rörelseriktningarna kan vara antingen linjära (längs en rät linje) eller roterande (längs en cirkulär bana). CNC-‐maskinens komplexitet bestäms av hur många av dessa riktningar den har. Generellt sett gäller, ju flera axlar desto mer komplext är systemet. Alla axlar benämns med bokstäver. Vanligen ges de linjära axlarna bokstäverna X, Y och Z medan de roterande får bokstäverna A, B och C (se figur 1).

Figur 1 Linjära och roterande axlar

Programbara extrafunktioner

För att kunna utföra olika operationer med en CNC-‐maskin krävs i de flesta fallen fler programbara funktioner utöver rörelsekontroll av de olika axlarna. Exempel på sådana funktioner är allt ifrån enkla uppgifter som att starta och stoppa verktyg, sätta igång någon form av kylning eller kontrollera hastigheten på ett verktyg till mer avancerade funktioner som att utföra automatiska verktygsbyten eller mäta dimensioner på arbetsstycket.

Alla dessa funktioner programmeras med ett lämpligt programspråk som CNC-‐systemet kan läsa och arbeta efter(se avsnitt 2.1.4 nedan).


7

2.1.4 CNC programmering med G-kod

Även om det finns andra sätt att programmera CNC-‐maskiner på så anses G-‐kod vara den industriella standarden. Redan på tidigt 1960-‐tal standardiserades G-‐kod av EIA(Electronoc Industries Alliance) i U.S.A. Denna standard reviderades 1980 och har namnet RS274D (11).

G-‐kodspråket är ett slags alfanumeriskt ASCII-‐baserat maskinkodsspråk. CNC-‐kontrollen kan tyda denna kod och omvandla den till diskreta rörelser och funktioner. Syntaxen för G-‐kod är relativt enkel och påminner om assembler (12). En rad av kod innehåller exekveringsbar information som programmet exekverar i sekventiell ordning.

En serie av CNC ord används för att kommunicera med maskinen och vad den ska göra. CNC orden börjar med en bokstav (ex F för feedrate, S för spindlespeed och X, Y och Z för axelrörelse). När flera CNC-‐ord sätts samman till en CNC-‐mening bildar denna ett kommando. Det finns ca 40-‐50 olika ord som används regelbundet.

2.1.5 CNC kontroller – mjukvara

Den här kontrollern tyder CNC-‐programmet och aktiverar serien av olika kommandon i sekventiell ordning samt aktiverar lämpliga funktioner som orsakar axelrörelser och följer instruktionerna i programmet. CNC kontrollern tillåter för det mesta att alla funktionerna av maskinen kan manipuleras. T.ex. verktygslängd eller feedrate och eventuella offsets. De två mest populära programmen för att kontrollera CNC-‐maskiner för hemmabruk är Mach3 och EMC (13). Båda använder samma typ av maskinkodsspråk (G-‐kod av standarden RS-‐274) (13). Varken Mach3 eller EMC har stöd för användning med USB utan bara parallellport stöds. För användning med USB finns det egentligen bara en mjukvara på marknaden, CNC USB Controller (14). Även detta program använder sig av RS-‐274 som maskinkodsspråk. En kortfattad beskrivning av dessa tre mjukvaror följer.

Mach3 (15)

Mach3 är det mest populära programmet för att kontrollera CNC-‐maskiner för hemmabruk. Det kostar US$175 och kan köpas med ett CAM-‐program(se 2.1.7) som valbart insticksprogram. Mach3 körs på Windows operativsystem och kan kontrollera upp till 6 axlar.

Enhanced Machine Controller (EMC) (16)

EMC är ett projekt med öppen källkod, skapad av flera programutvecklare och är helt gratis för vem som helst att använda. EMC kan endast köras på ett Linuxbaserat operativsystem (16) och har stöd för att kontrollera upp till nio axlar samtidigt.


8

CNC USB Controller (14)

Den här mjukvaran körs från ett Windows operativsystem och kan kontrollera upp till 9 rörelseaxlar. Programmet kan laddas ner från tillverkaren gratis men tillåter bara upp till 25 rader med G-‐kod. För att kunna använda en fullversion av mjukvaran krävs en licens som kan erhållas för €69. Den här programvaran följer med CNC-‐kontrollhårdvara med USB-‐anslutning, och då med en giltig licensnyckel.

2.1.6 CAD system

Ett CAD(computer-‐aided design)-‐program används för att skapa tvådimensionella ritningar eller tredimensionella modeller. Denna mjukvara används ofta som en startpunkt i processen att ta fram en maskintillverkad del. Det finns många olika CAD-‐mjukvaror men den mekaniska CAD marknadsandelen domineras av program från 4 stora företag (17); Autodesk (18), PTC (19), Dassault (20) och Siemens (21).

2.1.7 CAM system

Vid enkla applikationer, som till exempel hålborrning, kan CNC-‐programmet utvecklas manuellt med endast penna, papper och miniräknare. När applikationer blir mer komplexa används ett så kallat CAM-‐program (Computer aided Manufacturing). Detta program arbetar ofta tillsamman med ett CAD-‐program (Computer Aided Design). Genom att ta en ritning från ett CAD-‐program så producerar CAM-‐programmet G-‐kod som sedan kan användas av CNC-‐kontrollern för att styra CNC-‐maskinen. Några exempel på CAM-‐mjukvaror som finns på marknaden är; MasterCam (22), SurfCam (23) och HSMXpress (24).

2.1.8 CNC systemets uppbyggnad

Linjära styrsystemet

Det finns flera olika metoder för att lösa de linjära förflyttningarna hos ett CNC-‐system. Oavsett metod måste denna kunna förse systemet med (13):

1. Rätlinjig rörelse, d.v.s. fram och tillbaka längs önskad axel. 2. Jämn och rak rörelse med minimal friktion. 3. En fixerad rörelseaxel som sitter rätvinkligt monterad mot de andra axlarna. 4. Minimalt spel mellan löpvagn och styrskena.

Beroende på användningsområde och arbetsmiljö kan olika linjärstyrningar väljas. En kort beskrivning av två av dessa följer.


9

A. Stålaxlar med kulbussningar

Det här systemet använder sig av härdade stålaxlar och kulbussningar. Genom att låta en eller flera kulbussningar traversera längs stålaxeln skapas en linjär styrning. (se Figur 2)

Figur 2 Stålaxlar med kulbussningar (25)

B. Profilskenstyrning

I detta system skapas linjär rörelse med hjälp av kulförsedda löpvagnar. Kulorna sitter mellan skenorna och löpvagnen (se Figur 3). Den här typen av system har väldigt låg friktion och tack vare att löpvagnarna tvångs-‐styrs på skenan kan denna typ av skenstyrning klara laster i både vertikal och horisontell riktning.

Figur 3 Profilskenstyrning (26)


10

Överförningssystem (Transmission)

CNC-‐maskinens överföringssystems uppgift är att omvandla motorernas rotationskraft till linjär rörelse. Nedan följer en kort redovisning av de vanligast använda typerna av överföringsdrifter (13).

A. Kulskruvsdrift

Kulskruven fungerar enligt samma princip som en mutter monterad på en skruv. Muttern består av en hylsa med kulor i samma storlek som bildar ett lager (se Figur 4). När skruven roterar rör sig hylsan linjärt längs skruven. Eftersom skruven har en exakt stigning på sin gänga kommer en given rotation på skruven motsvara ett exakt linjärt avstånd längs rörelseriktningen.

Exempel: Om skruven har en stigning på 5mm kommer 3 varv motsvara en linjär rörelse på 15mm.

Det finns många fördelar med använda kulskruvar framför vanliga muttrar och gängstänger. Några av dessa är bättre precision, högre lastkapacitet, längre livslängd, högre hastighet och lägre friktion. Den låga friktionen uppnås genom kullagret som bildas av kulorna mellan mutter och gänga. Dessa kulor befinner sig i en kulbana som ser till att de ständigt är i omlopp inne i muttern (se Figur 4).

Figur 4 Kulskruvsdrift (27)


11

B. Kuggstångsdrift

Användandet av kuggstänger är framför allt vanligt i storskaliga CNC-‐maskiner där långa axelförflyttningar är nödvändiga. Den huvudsakliga anledningen är kostnad eftersom kuggstänger är billigare än kulskruvar. Kuggstångsdriften består av dels en kuggstång och dels ett drev (se Figur 5).

Figur 5 Kuggstångsdrift (28)

C. Kuggremsdrift

Den här typen av drift består av en kuggrem, vanligtvis i gummi, som drivs av en remskiva (se Figur 6). Kuggremsdrift är idag vanlig på så kallade 3D-‐printrar för hemmabruk (29).

Figur 6 Kuggremsdrift (30)


12

Motorer

Stegmotorer

En stegmotor omvandlar elektriska impulser till specifika rotationsrörelser. Rörelsen som skapas är exakt och repeterbar. Detta gör stegmotorn användbar för applikation där positionering är nödvändig. Stegmotorns rotor skapar ett vridmoment genom växelverkan mellan magnetfältet i statorspolarna och rotorn (31). Styrkan på magnetfältet är direkt proportionell med mängden ström som skickas in i statorlindningarna och antalet lindningsvarv. Figur 7 illustrerar en tvärsnittsvy av en stegmotor. Från figuren kan man utläsa att statorn har åtta poler och rotorn har sex poler. Rotorn kommer att behöva 24 pulser av elektricitet för att flytta de 24 steg som krävs ett fullständigt varv. Ett annat sätt att uttrycka detta är att rotorn kommer att flytta sig exakt 15 grader för varje elektrisk puls som tillförs till motorn. När ingen ström tillförs till motorn kommer den kvarvarande magnetismen i spolarna göra så att ett av rotorns magnetiska par radar upp sig och spärrar med ett statormagnetpar. Detta innebär, i det här fallet(Figur 7), 24 olika möjliga spärrpositioner. När rotorn befinner sig i en spärrposition kommer det att finnas tillräckligt med magnetisk kraft för att hindra motoraxeln att flytta sig till nästa position.

Figur 7 Diagram som visar positionen för en sexpolig rotor och åttapolig stator. (32)

Genom att strömförse nästa statorpar (B och B’ i Figur 8) kommer magnetfältet ändras 45 grader. Rotorn kommer då att flyttas 15 grader och dennes magnetfält kommer på nytt att rada upp sig med det nu strömsatta statorparets magnetfält. Om magnetfältet stegvis ändras 24 gånger rör sig rotorn totalt 360 grader. I Figur 8 kan man se de olika positionerna som rotorn befinner sig i då strömmen skiftas genom de olika statorspolarna.


13

Figur 8 Diagrammet visar hur rotorn rör sig då de olika statorparen är strömsatta. (33)

Eftersom stegmotorer har dessa exakta steg, som på ett enkelt sätt kan kontrolleras med elektriska pulser, kan de användas i system utan återkoppling. Detta medför att ett system med stegmotorer är mycket billigare än ett system som kräver återkoppling med dyra sensorer som t.ex. optiska pulsgivare och takometrar. Positionen som stegmotorn befinner sig på är helt enkelt redan känd genom att hålla reda på stegpulserna.

Det finns tre grundläggande typer av stegmotorer: Permanent magnet, variabel reluktans och en hybrid mellan de två första. En kortfattad beskrivning av dessa följer.

A. Stegmotor med Variabel Reluktans (VR)

Den här typen av stegmotor består av en rotor gjord av mjukjärn som är utrustad med ett antal tänder. Statorn består av ett antal kopparlindade statorpoler. När ström skickas in i lindningarna blir statorpolerna magnetiserade. Rotation uppkommer då rotortänderna dras mot de magnetiserade statorpolerna.

B. Permanent Magnetiserad Stegmotor (PM)

Till skillnad från VR-‐motorn har PM-‐motorn en rotor utan tänder. Istället är rotorn utrustad med ett antal lika många syd-‐ och nordpoler. Dessa magnetiserade rotorpoler förser den här typen av stegmotor med ett högre vridmoment än hos en VR-‐motor.


14

C. Hybrid Stegmotor (HY)

Som namnet antyder kombinerar HY-‐stegmotorn egenskaper från både PM-‐ och VR-‐motorn. Statorn består av ett antal tandförsedda statorpoler. Varje pol har 2 lindningar och beroende av strömriktningen genom dessa kan statorpolerna bli antingen nord-‐ eller sydpoler. Precis som VR-‐motorn är rotorn tandförsedd men som hos PM-‐motorn består den av en permanentmagnet. Rotorn är delad i två halvor där den ena halvan är en nordpol och den andra en sydpol. Halvorna är vridna så att tänderna hos den ena halvan sitter i linje med försänkningarna hos den andra halvan. Det vanliga för en tvåfasig HY-‐stegmotor är att rotorn har 50 tänder och 8 stycken statorpoler uppdelade i två faser. Statorpolerna är förskjutna med ¼ tand i förhållande till varandra vilket medför att rotorn rör sig ¼ tand varje gång ett steg tas. Detta resulterar i 200 stabila steg.

För att räkna ut stegvinkeln hos HY-‐stegmotorer kan Formel 1 användas.

Formel 1 Uträkning av stegvinkel HY-‐motor

Exempel med en tvåfasig HY-‐stegmotor med 50 stycken rotortänder:

360/50/2/2 = 1.8 (vilket motsvarar 200 steg)

Om man strömsätter en fas och två faser växelvis i en tvåfasig HY-‐motor kan man uppnå ett steg mellan varje steg. Detta kallas half stepping och i exemplet ovan innebär det att motorn får en stegvinkel på 0.9 grader eller 400 steg. Genom att kontrollera strömmen till motorlindningarna till en större grad kan så mycket som 256 mikrosteg uppnås. Detta kallas för micro stepping och kräver att motorkontrollern kan manipulera strömmen som skickas till motorlindningarna på sinusidalt sätt. Om mikrostegskontrollern ställs in på 8 mikrosteg innebär det för exemplet ovan att motorn får en stegvinkel på 0.225 grader eller 1600 steg.

Stegvinkel = 360/z/f/p

z = antal rotortänder p = antal rotorpoler f = antalet faser


15

Servomotorer

Det finns många likheter mellan en servomotor och en stegmotor. Den stora skillnaden är hur rotorn och statorn är uppbyggda. Servomotorn har avsevärt många färre poler på sina lindningar och kan därför inte använda dessa till att “stega” som en stegmotor gör. Detta resulterar i att servomotor måste utrustas med någon form av sensor som håller koll på motorns position, d.v.s. ett system med servomotorer måste vara återkopplat. Rotorn inne i en servomotor är mycket mindre och har mindre massa än den som sitter i en stegmotor. Detta medför att snabbare acceleration och deceleration är möjliga. Detta gör också att högre varvtal är möjliga.


16

2.2 Laserteknologi

Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) är den teknik som skapar ljusstrålar genom stimulerad emission. Ljusstrålen består av elektromagnetisk strålning som har b.la egenskaperna koherent, monokromatiskt, hög intensitet och med en våglängds intervall från ultraviolett till infraröd.

Fotoemission är när en atom absorberar energi och hamnar i ett högre exciterat tillstånd än i sitt tidigare tillstånd. Atomen avger en foton och då förlorar den tillförda energin och övergår från ett högre(E2) till ett lägre(E1) energitillstånd. Energiskillnaden mellan det högre och det lägre tillståndet är lika med energin hos den utsända fotonen(se Figur 9).

E-‐2 – E1 = hv

h är Plancs konstant (34)

Figur 9 Principskiss av Fotoemission (34)

Stimulerad emission uppstår när atomen som befinner sig i det högre energitillståndet, passeras av en foton med exakta lika stor energi som energiskillnaden mellan E2 och E1. Atomen blir då stimulerad och avger en foton och återgår till sitt lägre energitillstånd. Den foton som atomen avger har samma rörelseriktning som den inkomna, ut kommer då två fotoner. Dessa två fotoner har likadana egenskaper, så som riktning, fas, energi och polarisation (se Figur 10). Vid upprepning av stimulerad emission, kan en intensiverad ljusstråle tillverkas.

Figur 10 Principskiss av Stimulerad emission (34)


17

En förutsättning för detta ska inträffa är att mer än hälften av de atomer som utsätts för den inkommande fotonen, befinner sig i det exciterande energitillståndet. Då detta inte råder, är sannolikheten att atomen absorberar fotonen och atomen exciteras ifrån E1 till E2 istället för stimulerad emission. Tillförsel av energi kan göras i form av t.ex. optisk, kemisk eller elektrisk till det aktiva lasermediet och dess atomer. För att säkerställa att så många av dem befinner sig i sitt exciterande tillstånd, så kallad pumpning. En kedjereaktion av stimulerade emissioner kan då utlösas av några spontana fotoemissioner. (35)

För att få en förstärkning av det ljus som uppkommit av stimulerad emission, så låter man dess fotoner passera igenom det exciterande lasermediet ett antal gånger. Detta görs oftast i en långsträckt cylinder med speglar vid vardera änden, en så kallad optisk kavitet (se Figur 11). I ena änden finns en 100 % reflekterande spegel medens i den andra änden finns det en delvis reflekterande spegel. Där fotonerna kan reflekteras fram och tillbaka genom det exciterande lasermediet. För varje gång dem passerar, desto fler fotoner med samma egenskaper. Där den delvis reflekterad spegeln sitter kommer delar utav ljusenergin ut och bildar en laserstråle.

Figur 11 Principskiss av en optisk kavitet, för framställning av Laser

2.2.1 Materialbehandling med laser

Några av laserns egenskaper som utnyttjas till olika typer av materialbehandling är när den lämnar kaviteten konvergerar ljusstrålen till ett minimum för sedan divergera. Dock har lasern en mycket låg divergens, som gör att ljuset kan behåller sin höga ljusstyrka under en lång sträcka. Laserstrålen kan fokuseras på väldigt små områden och innehåller hög effekt. I den fokuserade punkten genererar lasern en mycket hög intensitet (se Figur 12). (36)


18

Figur 12 Uträkning utav intensiteten i fokuspunken för laser (36)

Tillämpning utav laser i industrin är många, och det finns olika typer av lasrar som används. Dem mest använda är CO2 lasern med våglängd 1060nm och med en effekt upp till 50kW, Nd:Yag lasern med våglängd 1064nm typ effekt på 5kW, Excimerlasrar med våglängd 157-‐350nm med en effekt upp till 500W. Tillämpningsområden är b.la skärning, svetsning, mikrobearbetning, hål borrning, gravering, lödning m.m. (36) Grundidén till dessa tillämpningar är att tillföra värmeenergi via laserstrålen till det material som behandlas. Temperaturhöjning i det området som bestrålas är resultatet när den tillförda effekten är större än den effekt som materialet kan avge. (37)

2.2.2 Laserskärning

Det finns en del olika metoder för laserskärning, så som smältning, förångning, ristning och termisk krackning. I en del metoderna används tillförsel utav en assistans gas eller en skär gas. Gasen har uppgifterna så som bortforsling utav ånga, smälta samt att skydda optiken ifrån stänk. Användning utav en hög reaktiv gas som syre är också förekommande. Lasern värmer upp det material som bestrålas samtidigt som gasen reagerar med värmeutvecklingen och påskyndar uppvärmningen utav materialet. I detta fall ökas skärhastigheten (se Figur 13). (37), (36), (38)

Figur 13 Principskiss utav laserskärning (39)


19

Vid smältning krävs en temperaturökning till en temperatur i materialet som är över den temperatur som materialet behöver för att smälta. I lasern fokuspunkt smälts en litet område utav det materialet som behandlas och skapar ett snitt. Smältan forslas bort med hjälp av assistans gasen. Skärhastigheten kan beräknas enligt Figur 14. (37)

Figur 14 Uträkning utav skärhastighet vid smältning (37)

Höjer lasern istället temperaturen i materialet till förångningstemperaturen, kommer lasern skära med förångning. Det bruka göras med en pulserande laser, och lasereffekten kräver i regel vara 10 till 100 gånger högre än vid smältning. För att koncentrera temperaturökningen till snittet, används ibland en kylanordning. Denna typ av skärning används oftast vid skärning utav trä, kol, olika typer av plast. Skärhastigheten utav denna metod kan beräknas enligt Figur 15. (37)

Figur 15 Uträkning utav skärhastighet vid förångning (37)


20

Keramer som har förmågan att lätt spricka vid temperaturökningar. Här lämpar sig att använda metoden termisk krackning till att beskära materialet. Den del som hettas upp utav laserstrålen utvidgas och skapar en spänning i materialet. Finns det då en spricka sedan innan kommer denna utbreda sig där spänningen finns. Denna utbredning kontrolleras utav lasern och då kan man skapa ett snitt. (37)

Material som är svårarbetade med smältning eller förångning, så som en del kompositer, aluminium och keramer. Är bäst lämpade att skäras med metoden ristning. Metoden går ut på att göra en Array av små hål. Då detta skapa en försvagning i materialet och med belastning kan ett snitt göras. Detta medger en mycket hög skärhastighet. (37)

2.2.3 Metoder att framställa laser

CO2 Lasern

Mediet för att framställning utav en CO2 laser utgörs utav en gasblandning främst utav koldioxid, kväve och helium. Dock kan även andra typer av gaser förekomma. Processen består i antal steg, i form av cykel. Första steget består i att exciterat kväveatomerna genom en elektrisk pumpningsmetod. Andra steget är att kväveatomen överför sin energi vid kollision med koldioxidatomen, och koldioxidatomen exciterat till sitt högsta tillstånd utav 3. Tredje steget är en spontan fotonemission utav den exciterade koldioxidatomen, och atomen går till sin andra exciterade tillståndsnivå. För att återgå till första steget krävs att koldioxidatomen befinner sig i sitt grundtillstånd. Koldioxidatomen återgår till sitt grundtillstånd efter att kolliderat med andra koldioxidatomer, heliumatomer, väggarna utav kaviteten. Dock vid kollision med heliumatomer eller med väggarna utav kaviteten uppstår det en värmeutveckling. Värmeutveckling utgör ett stort problem med en CO2 Laser med en hög effekt. CO2 Laser har en hög omvandlings kvot när det kommer tillförd energi i form av pumpning och vad själva lasern innehåller, 30 %. (34), (36)

Figur 16 Principskiss utav Gaslaser/CO2 Laser (34)


21

Nd:Yag Lasern

Lasermediet av denna typ av laser består utav yttrium-‐aluminium-‐grant som dopats med neodymjoner. Pumpningsmetoden består utav tillförsel utav ljus ifrån en blixtlampa eller en diodlaser. Nd:Yag Lasern är en fyr-‐nivå laser, där neodymjonerna först exciteras till sin högsta nivå som snabbt där efter faller ner till den övre lasernivån. När neodymjonerna faller till den nedre lasernivån sker fotonemissionen. Slutligen återgår neodymjonerna till sitt grundtillstånd. I övergångarna utav ”högsta nivå” – ”övre lasernivå” och ”nedre lasernivån” – ”grundnivå”, avges energin i form av värme istället utav en foton. Pumpning med diodlaser är betydligt mycket mer effektivare än med blixtlampa, då kvoten(utgående energi/energi för att driva pumpningen) ligger på 25 % istället för ca 1 % med blixtlampan. (36), (34)

Figur 17 Principskiss utav fast tillstånd/Nd:Yag Laser (34)


22

Diod Laser

Diod lasern eller också kallad halvledarlasern fungera på en annan sätt än vad som tidigare nämnts. Den har sitt ursprung ifrån en vanlig diod och har där av samma karakteristik som en diod. Energi i form av ström tillförs pn-‐övergången. I övergången möts elektroner och hål och vid rekombinationen genereras fotoner. En spontan emission som leder till stimulerad emission, då en inkommande foton kan genererar rekombinationen. Detta genererar ytterligare en foton med samma egenskaper som den inkomna fotonen. (36), (34)

Figur 18 Principskiss utav Diod Laser (34)

2.2.4 Historiska utvecklingen

Grunden till laserns lades utav Albert Einstein redan 1917, med sin teori om stimulerad emission. Den första praktiska tillämpningen utav denna teori, stimulerad emission var 1954 utav C. Townes. Som då tillverkade den första masern(Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Detta vidareutvecklades senare över till det optiska våglängdsområdet utav en man vid namn T. Maiman, och som 1960 presenterade den första lasern. En rubinlaser, med mediet rubinkristall och med optisk pumpningsmetod. Denna upptäckt utvecklades under hela 1960-‐talet, och dem flesta idag kända lasrarna utvecklades under detta decennium. Några av dem var halvledarlaser, Nd:YAG laser, CO2 laser m.m. Först efter att kunskapen blivit bättre på tillämpning utav laseroptik och kunna effektivisera lasern. Blev lasern först introducerad för industriell tillämpning under 1970-‐talet. Där främsta användningsområden var skärning, svetsning, borrning och gravering. Utvecklingen utav laser har gett lasern nya tillämpningsområden som idag används till många olika områden så som holografi, laserinducerad fusion, fiberoptik, CD/DVD/BLUERAY-‐spelare, laserskrivare m.m. (36)


23

2.3 Testning av CNC system

Precisionen på delar som tillverkats i maskiner har under de senaste 80 åren studerats noggrant (40). Med CNC-‐fräsmaskiner ska under tillverkning fräshuvudet färdas på en sådan bana, noga definierad av ett program, att toppen av fräshuvudet placeras på koordinater så att material tas bort och det material som lämnas kvar bildar den önskade delen med de önskade måtten. Eventuella fel i dimensioner på den slutgiltiga produkten beror på noggrannheten på verktygsbanan kombinerad med eventuella nedböjningar av verktyget eller maskinen orsakade av skärningskrafter. Eftersom kraven på noggrannhet har ökat genom åren så uppmärksammas dessa fel mer och mer av forskare och maskinkonstruktörer. Den största delen av dessa fel utgörs av så kallade geometriska fel (41). Geometriska fel är systematiska, eller repeterande, och kan mätas och lagras och på så sätt kan kompensatoriska åtgärder tas som är effektiva.

Olika metoder för att mäta geometriska, mer eller mindre vedertagna, finns. En kort beskrivning av två av dessa följer.

2.3.1 Renishaw QC20 Ballbar Test

Det här testet är det mest använda och har varit det de senaste 20 åren (42). Testet består av en så kallad ballbar (Figur 19), ett instrument som mäter rörelser i tre dimensioner med extremt hög precision (+-‐ 0,5 mikrometer), och en medföljande programvara. Själva testet går ut på att låta CNC-‐maskinen köra ett program som motsvarar en båge eller cirkel. Mjukvaran kan sedan mäta alla typer av avikelser i dessa rörelser. Från den insamlade informationen detekterar och diagnostiserar sedan programmet eventuella geometriska fel hos maskinen. Kostnaden för ett Renishaw QC20 system är US$10172(ca 67000 SEK) (43). För att få ett test utfört av en tekniker med denna här utrustningen ligger kostnaden på runt $US500(ca 3200 SEK) (44).

.

Figur 19 Renishaw QC Ballbar (42)


24

2.3.2 NAS 979 Composite Cutting Test 4.3.3.5

Innan ballbartestet utvecklades var detta testet ett populärt sätt för att kontrollera och mäta industriella maskinverktyg. Testet utformades av AIA (Aerospace Industries Association) 1966 (reviderades 1969) (45). Testet var ett av en serie av tester och utvecklades för att förse NC-‐maskiner med en standard för att testa och utvärdera prestandaden vid olika typer av metallbearbetning med en fräsmaskin. Och på så sätt förse industrin med ett standardiserat format på hur man dokumenterade och rapporterade resultat på hur maskinerna fungerade. Själva testet gick ut på att med maskinen fräsa ut en figur ur aluminium (se Figur 20).

Figur 20 NAS 979 Composite Cutting Test 4.3.3.5 (45)


25

Testet utformades för att bland annat kontrollera:

1. Måttnoggrannheten, planheten, rätvinkligheten, parallelliteten och ytfinishen

på den stora kvadraten. 2. Måttnoggrannheten, rundheten, variation i diameter och ytfinishen på

cirkeln.

3. Måttnoggrannheten, rätvinkligheten, parallelliteten och ytfinishen på diamanten på toppen.


26


27

3 Metod

Valet utav metod har varit noga övervägt gentemot faktorerna kostnad samt av funktionalitet. Då projektet har en betydande begränsad ekonomi.

I den inledande fasen utav projektet identifierades en del uppgifter som måste lösas för att projektet ska kunna ses som lyckats. Lösandet utav dessa uppgifter utgör också huvuddelen utav den finansiering som projektet var tilldelats. För att ha en kontroll över dessa resurser gjordes en budget enligt Tabell 3.

Tabell 3 Budget

Laser 2.500SEK

Z-‐axel 1.500SEK

CNC-‐Styrsystem 2.000SEK

Total 6.000SEK

3.1 Val av komponenter

3.1.1 CNC systemet

CNC-‐styrsystem omfattas utav delkomponenterna styrkort, stegmotorer, samt utav CNC-‐kontroller – mjukvara.

Krav CNC-‐Styrsystem och dess komponenter • Styrkort: Styras med USB port. • Stegmotorer: Kunna driva axlarna. • CNC-‐kontroller: Kunna importera dxf filer, som skapats utav lämpligt CAD

program • CNC-‐styrsystem: Max kostnad 2.000SEK

Önskemål CNC-‐Styrsystem och dess komponenter • Styrkort: Stöd för monterat verktyg av och på funktion(Stöd för relä) • Styrkort: Stöd för ändlägesbrytare (X, Y, Z) • Styrkort: Stöd för minst 4 axlar(X, Y, Z, A. Axel A utgör för eventuella framtida

projekt och vidare utvecklingen utav detta projekt) • Styrkort: Stöd för micro steppning


28

Det finns en rad olika företag som säljer CNC-‐styrsystem i en stor variation av specifikationer på dess komponenter, inte bara företag i Sverige utan över hela världen. Ett av kundens krav på systemet var att kunna styra det med dator via USB port. Detta krav begränsade valen utav styrkort samt utav CNC-‐kontroller avsevärt. Då dem flesta system stödjer enbart för parallellport.

Styrkort Korten som var alternativ för projekt var följande

1. USB Utgångskort 4-‐Axlar, JB CNC. (46)

2. 4 axis USB CNC breakout board, Rattm Motor. (47)

3. USB 4 Axis 3.0A 15KHZ CNC Stepper Motor USB Driver Board TB6560 Controller, Rattm Motor. (48)

Alternativ 1 valdes bort omgående då priset för kortet var för högt(1.546SEK), dock var CNC-‐Kontroller inkluderat. Kostnad för stegmotorer tillkommer och resulterar att totalkostnaden skulle överstiga kravet på max kostnad.

Alternativ 2 var prisvärt och inom ramen för maxkostnaden med tanke på att enbart kostnad för stegmotorer tillkommer, då CNC-‐kontroller ingick. Styrkortet gav stöd för nästan alla krav och önskemål som ställdes på styrkortet. Det som den inte uppfyllde var stöd för micro steppning.

Alternativ 3 uppfyllde alla krav och önskemål som ställdes på styrkortet och till en kostnad utav 370SEK inklusive CNC-‐kontroller, jämfört med alternativ 2, 270SEK. Valet blev detta då kostanden var lågt samt att kortet uppfyllde alla krav och önskemål.

CNC-‐Kontroller – Mjukvara

På grund utav kravet med att styra systemet via USB, blev valet utav CNC-‐Kontroller till CNC USB Controller (14). Då detta är enda mjukvaran som stödjer styrning via USB. CNC USB Controller stödjer också importen utav dxf filer.

Stegmotorer

Styrkorten som tidigare nämnts har enbart stöd för 2-‐fasiga hybrid stegmotorer(1.8 grader per steg). Då de äldre var 5-‐fasiga så behövdes dessa bytas ut. För att säkerställa att de nya stegmotorerna uppfyller kravet att kunna driva axlarna. Valdes motorer som motsvarade de äldre motorer med en faktor utav 2. De äldre hade ett hållmoment på 0.9Nm, där av valdes Nema23 med ett hållmoment på 1.9Nm (270oz-‐in)


29

CNC-‐Styrsystem i sin helhet

Valet blev följande för styrsystemets komponenter • Styrkort: USB 4 Axis 3.0A 15KHZ CNC Stepper Motor USB Driver Board

TB6560 Controller • CNC-‐Kontroller – Mjukvara: CNC USB Controller • Stegmotorer 3st: Nema23 med hållmoment 1.9Nm

Detta beställdes i form utav ett kit ifrån Rattm Motor. (49)

3.1.2 Laser

Krav Laser • Skära i tunt trä och plast • Gravera trä och plast • Max kostnad 2.500SEK

Önskemål Laser • Skära i tun plåt

För att få en fungerande CO2 laser krävs det att bygga den ifrån grunden med dess komponenter så som laserrör, skylningssystem, och med optik. Dels skulle tidsåtgången för detta bli för stor och dessutom skulle totalkostnaden överstiga maxkostnaden för lasern. Samma gällde för en Nd:Yag laser.

Prisexempel för en CO2 laser (50) • CO2 laser rör med vattenkylning 1.300SEK • Strömförsörjning 700SEK • Vattenpump 600SEK • Optik från 1.200SEK

Alternativet till detta var en skärande diodlaser ifrån ett turkiskt företag, KaleCNC. KaleCNC levererar ett brett spektra utav diodlasrar. Den laser som överensstämde med projektets krav, var deras 3w 808nm infraröda lasermodul, och det var denna som valdes. Dock uppfylls inte önskemålet med att kunna skära i tun plåt med denna laser, då uteffekten var för låg. För att uppnå detta önskemål krävdes att projektbudgeten utökas med 4.000SEK, som inte gjordes.


30

Figur 21 3w 808nm infraröda lasermodul, mått 115/65/40 mm (2)

Ytterligare en fördel med denna typ av laser är att den kan fästas direkt på z-‐axeln.

3.2 Val av mjukvara

3.2.1 CAD program

Det bestämdes att SolidWorks (51) från Dassault (20) var det lämpligaste CAD programmet för det här projektet och orsakerna till detta var:

• Projektets medlemmar hade tidigare erfarenheter och god kännedom av just detta program.

• En studentversion av programmet fanns tillgänglig att användas för studenter på Halmstad Högskola.

• Programmet var väl lämpat för att ta fram 3D modeller för tillverkning i en CNC-‐maskin.

3.2.2 CAM program

Då endast ett av de CAM-‐programmen som beskrivs i bakgrundsdelen av den här rapporten var gratis och projektet hade en begränsad budget valdes HSMXpress från HSMWorks (24). HSMXpress är ett insticksprogram till CAD-‐programmet SolidWorks och är ett typiskt CAM-‐program som används flitigt tillsammans med SolidWorks för denna typ av arbete. För att få använda en fullversion av programmet krävs endast en registrering hos tillverkaren.

3.2.3 CNC kontroller

CNC USB Controller (14) valdes som kontrollprogram och anledningen var att det helt enkelt ingick i styrkortspaketet som införskaffades och inga andra lämpliga CNC-‐krontrollprogram hade stöd för USB.


31

3.3 Mekanik och konstruktion

Design och tillverkning utav ritningar valdes att utvecklas med Solid Works. Främst utav att projektets medlemmar har sedan tidigare erfarenheter utav Solid Works, men också att programvaran tillhandahas utav Högskolan utan extra kostnader.

3.3.1 Z-axel

För att få till en multifunktionell CNC-‐maskin, för att lätt kunna byta ut verktyg. Var det nödvändigt att tillverka en ny z-‐axel. Placeringen utav denna var där den gamla fräsen satt.

Krav z-‐axeln

• Arbetsområde 100mm • Kunna fästa valfritt verktyg(borr och laser) • Kunna byta verktyg på ett enkelt sätt, med två skruvar. • Max kostnad 1.500SEK

En grund design utformades, enligt Figur 22. Där vänstra delen är till för fäste utav verktyg och mittersta delen är till för att föra över linjerörelsen. Högra delen syftar till att fästa Z-‐axeln där den gamla fräsen satt och utgöra basen för det linjära styrsystemet.

Figur 22 Design z-‐axel

Figur 23 Design linjärstyrning

1

2 3

5

4 6 7 8


32

Figur 23 består utav, 1: Stegmotor, 2: Koppling, 3: Kulskruvfäste/Fk12, 4: Kulbussning med hus/SCS16UU, 5: Slipad härdad axel 16mm, 6: Kulmutter, 7: Kulmutterfäste, 8: Kulskruv.

Efter en diskussion med en svensk leverantör, JBCNC (4) utav linjära styrsystem. Bestämdes att systemet ska grundas på en kulskruv samt utav stålaxlar med kulbussning som stöd(se Figur 23). Det valdes en kulskruv med stigning 5mm samt med diametern 16mm, detta utav två skäl. Dels för att dem två andra axlarna(X, Y) har sedan tidigare denna typ utav kulskruv samt att 5mm stigning med en stegmotor med gradantalet 1.8 genererar en precision på 0.025mm som är helt i riktlinje med kravet. Kulskruven som beställde var med arbetsområde 102mm för att uppfylla kravet med ett arbetsområde på 100mm

För att säkerställa arbetsområde på 100mm krävde också att x-‐axeln höjdes med 50mm. För att kunna använda hela arbetsområdet på z-‐axeln. Detta gjordes med två distanser på sidorna utav x-‐axeln

Figur 24 Anslutningspunkt x/y axel

Det som valdes att köpas in var kulskruvfäste, kulbussning, slipad härdad axel, kulmutter, kulskruv. Resterande delar(inklusive distanser till stegmotor som ej är med i Figur 23) valdes att tillverkas för att hålla kostnaden nere(se Tabell 2). Tillverkningen gjordes i högskolans verkstad och i materialet aluminium. Det för att uppfylla kravet på maxkostnad. Valet utav aluminium ansågs som mest lämpligt av miljömässiga perspektiv. Då aluminium har en väldig hög återvinningsfaktor. Aluminium är också utav låg vikt med en hög styrka som leder till minskade energiförbrukning vid transport (52) (53). Aluminiumet var spill ifrån annan tillverkning och köptes in ifrån Halmstad Mekaniska Verkstad AB (5).


33

3.3.2 Verktygsfäste

Då projektet är avgränsades till enbart två verktyg(handfräs och diodlaser) och handfräsen har ett befintligt fäste sedan tidigare. Utgjorde handfräsfästet modell utav hålbilden för fästplattan, för enkelt kunna fästa handfräsen. Efter den hålbilden tillverkades laserfästet. Tillverkning gjordes efter en egentillverkad ritning i 3D-‐printen i plast på Hälsoteknik på högskolan. Då lasern inte kommer komma i någon kontakt med någon yttre kraft så behövs ingen robust konstruktion.

Figur 25 Fästplatta med hålbilden för verktygsfäste

I den del där verktyg ska fästas(se Figur 25) gjordes två hål(M6) med gängor för att enkelt kunna fästa verktyg, samt kunna byta verktyg på ett enkelt sätt med två skruvar.

3.3.3 Elkonstruktion

All elektronik tillhörande CNC-‐styrsystemet valdes att kapslas in utav en elektroniklåda. För att dels skydda elektroniken men också för att nätaggregatets (till CNC-‐styrsystemet) kontakter är helt oskyddade. Där leds 230VAC och kan vara direkt farligt vid fysik kontakt.

Strömförsörjning utav verktyg sker med ingående 230VAC via styrkortets relä, som är kopplat till ett eluttag på utsidan utav elektroniklådan. Fördelen med styrkortes relä är att det möjliggör att kontrolera verktyget med av och på funktion genom g-‐kod. Eluttaget möjliggör också att lätt kunna byta verktyg och strömförsörja detta.

Den ingående växelströmmen är först kopplat via en nödstopp, dvs. vid nödstopp stryps strömförsörjningen till både styrsystemet och verktyg.


34

Styrkortet som valdes hade stöd för 2 gränslägesbrytare/rörelseaxel. Efter att ha undersökt vilken typ av brytare som användes på en 3D-‐printer, av märket Makerbot (29), valdes en liknande modell för projektet. Dessa var från tillverkaren Omron och modellen D2F (54).

3.4 Noggrannhetstester av CNC-maskinen

För att undersöka om maskinen klarar beställarens krav på en precision på 0,05mm samt för att undersöka dess positionerings-‐ och reperterbarhets-‐prestanda måste något form av test genomföras. Av de beskrivna testerna i 2.3 ovan anses Renishaw QC20 Ballbartestet det mest noggranna och bästa. Kostnaden av ett sådant test ligger utanför projektets budget och därför väljs NAS 979 Composite Cutting Test 4.3.3.5 (45)som det mest lämpliga att basera de följande testerna på.

3.4.1 Designen på bearbetningsprovstycket

Bearbetningsprovstycket utvecklades speciellt för noggrannhetstesterna. Designen är baserad på NAS 979-‐69 Composite Cutting Test 4.3.3.5 (45), mer känd som Circle Diamond Square testet (55). En del ändringar gjordes för att passa den aktuella maskintypen och mätutrustning. Bland annat så har storleken på provstycket förminskats till 20 x 20 mm för att kunna mätas med en mikrometer som har mätområdet 0 -‐ 25 mm. Delen designades i SolidWorks (51)och kan studeras i Figur 26. En annan ändring från NAS 979 testet var att materialet som användes är MDF istället för aluminium. MDF är ett slags trämaterial som framställs genom att pressa samman träfiber med lim (56). Detta p.g.a. att fräshuvudet som användes var anpassad för träd och inte metall.

Figur 26 Designen på teststycket


35

3.4.2 Test 1

Det första testet genomfördes för att undersöka noggrannheten och reperterbarheten då fräshuvudet rör sig över hela arbetsytan. För att åstadkomma detta placerades innan fräsning 12 arbetsstycken med måtten 24 x 24 x 19 mm ut med 100 mm mellanrum. Dessa sattes fast i en testjig med måtten 295 x 400 x 19 mm med skruv underifrån. Själva testjiggen skruvades fast i maskinen med hjälp av två M6-‐bultar i gängade hål i maskinens bottenplatta. Jiggens nedre vänstra hörn placerades sedan i CNC-‐maskinens nollpunkt (hempositionen, d.v.s. x=0, y=0, z=0). Själva fräsningen utfördes med en monterad handfräs av märket Proxxon(se Figur 27). I fräsen sitter en motor på 100 W (57) och rotationshastigheten ställs till 20000 rpm.

Figur 27 Proxxon handfräs (57)

Programmeringen av verktygsbanan till testdelen gjordes med hjälp av HSMXpress (24)som är ett insticksprogram till CAD-‐programmet SolidWorks. HSMXpress är ett typiskt CAM-‐program som används flitigt tillsammans med SolidWorks för denna typ av arbete. HSMXpress är också gratis och endast en registrering hos tillverkaren krävs för att få använda en fullversion av programmet.

Genom att markera de olika ytorna i CAD-‐modellen som skall tillverkas ur ett arbetsstycke skapas de olika fräsbanorna. Dessa banor för vart ett av de 12 teststyckena gjordes i 4 etapper:


36

1. Planfäsning av toppen av arbetsstycket. Denna typen av borttagning av material kallas i HSMXpress för Adaptive Clearing och går ut på att genom en spiralformad rörelse planfräsa bort den översta millimetern av arbetsstycket. (se Figur 28)

Figur 28 Adaptive Clearing

2. Konturfräsning av kvadraten. Den här typen av fräsning kallas för 2D Contour. Den understa kvadraten fräses i denna bana ut i tre nivåer, 2 mm åt gången, och i tre passager med max 0,8 mm åt gången i sidled. Banan som skapades i HSMXpress kan studeras i Figur 29.

Figur 29 2D Contour Kvadraten


37

3. Konturfräsning av cirkeln. Även här användes funktionen 2D Contour. En cirkulär fräsbana skapas i två nivåer, 2mm åt gången, och fyra passager i sidled med max 1 mm åt gången. Denna fräsbana kan studeras i Figur 30.

Figur 30 2D Contour Cirkeln

4. Konturfräsning av diamantfiguren på toppen av testdelen. Också här användes 2D Contour metoden för att skapa en diamantformad fräsbana. Banan går i en nivå där 2 mm fräses bort och 3 passager i sidled med max 1 mm åt gången. (se Figur 31)

Figur 31 2D Contour Diamanten


38

I inställningarna för varje bana valdes en pinnfräs med diametern 2 mm som HSMXpress automatiskt tog in i beräkningarna för verktygsbanan. Genom att skapa ett upprepande mönster i CAM-‐programmet skapades en sammanhängande fräsbana för samtliga 12 arbetsstyckena (se Figur 32). Två olika program skapades med ovanstående banor med 2 olika feedrates (skärhastigheter). Dessa hastigheter var 600 och 800 mm/min. Programmen sparades i form av en G-‐kod som NC-‐filer och importerades till CNC-‐maskinens kontrollprogram. Varje program kördes sedan med maskinen 2 gånger.

Figur 32 Fräsbana för samtliga teststycken


39

Efter varje genomfört test märktes alla teststyckena upp med testnummer och var på testjiggen respektive teststycke var placerat (ex. 3.11, där 3 står för testnummer 3 och 11 för det elfte stycket på jiggen). Därefter mättes måtten A, B, C, D och E i Figur 33 upp för varje kolumn respektive rad. Dessa mätningar gjordes med ett digitalt skjutmått och benämns med A14, A25, A36, B17, B28, B39, C110, C211, C312, D12, D45, D78, D1011, E13, E46, E79 och E1012.(se Figur 33)

Figur 33 Placeringsmått

Sedan skruvades samtliga teststycken bort ifrån testjiggen och mättes enligt Figur 34 och Figur 35 med en digital mikrometer. Dessa mått benämns med Ac, As, Bs, Bc, Cc, Cd, Dc, Dd, E, F och G, där står för cirkel, s för kvadrat (square) och d för diamant.


40

Figur 34 Dimensionsmått (sett ovanifrån)

Figur 35 Dimensionsmått (sidovy)

Samtliga data loggfördes i testprotokoll 1-‐4(se bilaga B)

Slutligen räknades felet ut för varje mätning jämfört med modellen mått. (modellens alla mått finns representerade i Figur 36, Figur 37 och Figur 38.


41

Figur 36 Placeringsmått

Figur 37 Modellens mått (toppvy)


42

Figur 38 Modellens mått (sidovy)

3.4.3 Test 2

I det här testet användes samma bearbetningsstycke som i test 1. Den här gången kördes endast banan för ett bearbetningsstycke och i en låg skärhastighet (100 mm/min). Anledningen till den låga skärhastigheten var för att undvika eventuella geometriska fel relaterade till höga skärhastigheter. Även skärbanan ändrades för att minska belastningen på verktygen och på så sätt få bort eventuella geometriska fel orsakade av nedböjningar av verktyget. Ändringarna i fräsbanorna bestod i att först göra en så kallad grovfräsning, där maximalt 1 mm av materialet togs bort med varje skärning, och slutligen en finfräsning där den sista 0.1mm fräste bort. Detta gällde både i höjdled och sidled.

Bearbetningsstycket mättes upp med mikrometer enligt NAS979 för att få mätvärden på:

Måttnoggrannheten och parallelliteten på den stora kvadraten. Måtten AF, BE, CH och DG i Figur 39 mättes upp och loggades i Testprotokoll Noggrannhetstest 2 i bilaga B.


43

xx.

Figur 39 NAS 979 Stora Kvadraten (45)

1. Diameterns måttnoggrannhet på cirkeln. Måtten AA1, BB1,CC1, DD1, EE1

och FF1 i Figur 40 mättes upp och loggades i Testprotokoll Noggrannhetstest 2 i bilaga B.

Figur 40NAS 979 Cirkeln (45)

2. Måttnoggrannheten och parallelliteten på diamanten på toppen. Måtten AF, BE, CH och DG i Figur 41 mättes upp och loggades i Testprotokoll Noggrannhetstest 2 i bilaga B.


44

Figur 41 NAS 979 Diamanten (45)

Alla måtten loggfördes i Testprotokoll Noggrannhetstest 2 i bilaga B.


45

3.4.4 Test 3, Jämförelse med likvärdig CNC-maskin på marknaden

För att kunna relatera noggrannheten på den multifunktionella CNC-‐maskinen till andra likvärdiga maskiner på marknaden kördes även test 2 på en 3D-‐printer. Maskinen som användes var en Makerbot Replicator 2 (29). Denna printer är en populär 3D-‐skrivare för hemmabruk och kostar US$ 2199. Med hjälp av Makerbots egna programvara MakerWare importerades en stl-‐fil (58), skapad i SolidWorks, av 3D modellen(figur 21) och en printning genomfördes. Denna printning tog ca 25 min och inställningarna printningen gjordes med samt mätdata kan utläsas i Testprotokoll Noggrannhetstest 2 i bilaga B.

3.5 Lasertest

För att fastställa en lämplig fokushöjd samt skärningsdiameter på laser utformades ett test där CNC-‐maskinen med diodlasern monterad kördes i cirkelformiga rörelser. Materialet som användes var svart papper med en tjocklek på 0,3mm. En verktygsbana programmerades manuellt, med G-‐kod, i följande steg:

1. Laser sätts igång. 2. En cirkelformig bana körs med diameter på 20mm. 3. Laser stängs av.

Banan kördes sedan på olika höjder och olika hastigheter i ett upprepande mönster(se Figur 42). Genom att variera skärhastigheten i x-‐led och skärhöjden i y-‐led och sedan studera det laserbearbetade pappret kunde en optimal skärhöjd där skärdiametern på lasern var så liten som möjlig fastställas.

Figur 42 Lasertest


46


47

4 Resultat

4.1 Noggrannhetstesterna

Ett krav från beställaren var att CNC-‐maskinen skulle ha en precision på 0,05mm och resultaten från noggrannhetstesterna gemfördes mot detta krav.

4.1.1 Test 1

Efter att ha sammanställt mätdata från test 1 kan följande resultat presenteras:

• Från positionsmätningen kan det största felet bestämmas till 0,06mm och den totala medelavvikelsen bestämdes till 0,012mm. En liten skillnad mellan de två olika hastigheterna kunde detekteras. Medelavvikelsen vid fräsning med 600mm/min bestämdes till 0,015mm medan felet var 0,009mm då maskinen kördes med skärhastigheten 800mm/min.(se tabell 4)

Tabell 4 Resultat Test 1, Positionstest

Skärhastighet Största avikelsen Medelavvikelse

600mm/min 0.06mm 0,015mm

800mm/min 0.04mm 0,009mm

tillsammans 0,06mm 0,012mm

• Från dimensionsmätningarna bestämdes de olika sidornas medelavvikelser dels separat och dels tog en medelavvikelse fram för samtliga mått. De största medelavvikelserna återfanns på måtten As, Cd samt Bc. Där var den totala medelavvikelsen 0,205mm, 0,194mm respektive 0,144mm. De minsta totala avvikelserna återfanns på måtten E, F och G. Här var de totala medelavvikelserna 0,010mm, 0,007mm respektive 0,014mm. Den totala medelavvikelsen för samtliga mått vid skärningshastigheten 600mm/min var 0,061mm och 0,060mm då skärhastigheten var 800mm/min. Totala medelavvikelsen blev alltså 0,060mm. Se tabell 5, 6 och 7 för samtliga medelavvikelser.

Tabell 5 Resultat Test 1, Dimensionsmått, Feedrate: 600mm/min

Mått Största avikelsen Medelavvikelse

Ac 0,051mm 0,021mm

Bc 0,167mm 0,132mm

Cc 0,048mm 0,057mm


48

Dc 0,079mm 0,037mm

As 0,257mm 0,226mm

Bs 0,008mm 0,002mm

Cd 0,229mm 0,241mm

Dd 0,089mm 0,017mm

E 0,068mm 0,013mm

F 0,030mm 0,010mm

G 0,016mm 0,006mm

Tabell 6 Resultat Test 1, Dimensionsmått, Feedrate: 600mm/min


Ac 0,050mm 0,029mm

Bc 0,208mm 0,156mm

Cc 0,057mm 0,034mm

Dc 0,067mm 0,034mm

As 0,220mm 0,183mm

Bs 0,033mm 0,013mm

Cd 0,241mm 0,203mm

Dd 0,027mm 0,013mm

E 0,013mm 0,068mm

F 0,010mm 0,004mm

G 0,011mm 0,005mm


49

Tabell 7 Resultat Test 1, Dimensionsmått, Totalt


Ac 0,051mm 0,025mm

Bc 0,208mm 0,144mm

Cc 0,057mm 0,030mm

Dc 0,079mm 0,058mm

As 0,257mm 0,205mm

Bs 0,033mm 0,008mm

Cd 0,241mm 0,194mm

Dd 0,089mm 0,015mm

E 0,068mm 0,010mm

F 0,030mm 0,007mm

G 0,016mm 0,004mm

4.1.2 Test 2


• Måttnoggrannheten på sidorna #1, #2, #3 och #4 på den stora kvadraten(outside square) mättes till 0,036mm, 0,175mm, 0,048mm respektive 0,169mm. (se Tabell 8)

Tabell 8 Måttnoggrannhet Stora kvadraten Test 2

Sida Måttnoggrannhet

#1 0,036mm

#2 0,175mm

#3 0,048mm

#4 0,169mm


50

• Avvikelserna på parallellliteten på sidorna #3 och #1 samt på sidorna #4 och #2 på den stora kvadraten(outside square) mättes till 0,006mm respektive 0,012mm. (se Tabell 9)

Tabell 9 Parallelliteten Stora kvadraten Test 2

Sidor Avvikelse

#3 & #1 0,006mm

#4 & #2 0,012mm

• Diameterns måttnoggrannhet för måtten AA1, BB1, CC1, DD1, EE1 och FF1 mättes till 0,283mm, 0,107mm, 0,021mm, 0,072mm, 0,010mm respektive 0,114mm. (se Tabell 10)

Tabell 10 Måttnoggrannhet Cirkeln Test 2

Mått Måttnoggrannhet

AA1 0,283mm

BB1 0,107mm

CC1 0,021mm

DD1 0,072mm

EE1 0,010mm

FF1 0,114mm

• Måttnoggrannheten på sidorna #1, #2, #3 och #4 på diamanten(center canted square) mättes till 0,064mm, 0,009mm, 0,052mm respektive 0,008mm. (se Tabell 11)

Tabell 11 Måttnoggrannhet Diamanten Test 2


#1 0,064mm

#2 0,009mm

#3 0,052mm

#4 0,008mm


51

• Avvikelserna på parallelliteten på sidorna #3 och #5 samt på sidorna #4 och #2 på diamanten(center canted square)mättes till 0,001mm respektive 0,012mm. (se Tabell 12)

Tabell 12 Parallellitet Diamanten Test 2

Sidor Avvikelse

#3 & #1 0,001mm

#4 & #2 0,012mm

4.1.3 Test 3


• Måttnoggrannheten på sidorna #1, #2, #3 och #4 på den stora kvadraten(outside square) mättes till 0,052mm, 0,093mm, 0,016mm respektive 0,068mm. (se Tabell 13)

Tabell 13 Måttnoggrannhet Stora kvadraten Test 3


#1 0,052mm

#2 0,093mm

#3 0,016mm

#4 0,068mm

• Avvikelserna på parallellliteten på sidorna #3 och #1 samt på sidorna #4 och #2 på den stora kvadraten(outside square) mättes till 0,025mm respektive 0,036mm. (se Tabell 14)

Tabell 14 Parallelliteten Stora kvadraten Test 3

Sidor Avvikelse

#3 & #1 0,025mm

#4 & #2 0,036mm


52

• Diameterns måttnoggrannhet för måtten AA1, BB1, CC1, DD1, EE1 och FF1 mättes till 0,244mm, 0,033mm, 0,063mm, 0,152mm, 0,060mm respektive 0,188mm. (se Tabell 15)

Tabell 15 Måttnoggrannhet Cirkeln Test 3

Mått Måttnoggrannhet

AA1 0,244mm

BB1 0,033mm

CC1 0,063mm

DD1 0,152mm

EE1 0,060mm

FF1 0,188mm

• Måttnoggrannheten på sidorna #1, #2, #3 och #4 på diamanten(center canted square) mättes till 0,068mm, 0,035mm, 0,051mm respektive 0,007mm. (se Tabell 16)

Tabell 16 Måttnoggrannhet Diamanten Test 3


#1 0,068mm

#2 0,035mm

#3 0,051mm

#4 0,007mm

• Avvikelserna på parallelliteten på sidorna #3 och #5 samt på sidorna #4 och #2 på diamanten(center canted square)mättes till 0,028mm respektive 0,017mm. (se

• • Tabell 17)


53

Tabell 17 Parallellitet Diamanten Test 3

Sidor Avvikelse

#3 & #1 0,028mm

#4 & #2 0,017mm

4.2 Lasertest

Vid skärning i papper kunde en skärdiameter på 0,5mm bestämmas och den optimala fokushöjden bestämdes till 41mm. Den optimala skärhastigheten bestämdes till 100 mm/min. Vid denna fokushöjd kunde även skärning av balsaträ med tjockleken 1,2mm bekräftas med en skärhastighet på 200 mm/min.

4.3 Mjukvara

De mjukvaror som valdes att användas fungerade utan problem tillsammans. Diagramet nedan (se Figur 43) illustrar flödet från modellering till arbetet som blev utfört med CNC-‐maskinen.

Figur 43 Flödesdiagram mjukvara

4.4 Mekanik och konstruktion


54

Figur 44 CNC bordet ovanifrån

Figur 45 CNC bordet underifrån

Figur 44 och Figur 45 beskriver CAD modellen av den färdiga konstruktionen utav CNC bordet, dess tre axlar med fräs påmonterat. Där dem delar i röd färg är antingen modifierade eller egenkonstruerade delar, och blått är delar i originalskick.

4.4.1 Z-axel

Linjärstyrningen fästs i z-‐axelns bas med två slipade härdade axlar med låsskruvar. Där dess två kulbussningar med hus löper fritt. Kulskruven fästs i toppen av basen med kulskruvsfästet (monterats med 4st skruvar) som sedan sammanlänkas med motorn med kopplingen. En platta är fäst över och länkar ihop kulmutterfäste och dem två kulbussningarna med hus. Där fästplattan för verktyg är fäst på. Motorns rotation resulterar i att fästplattan höjs eller sänks beroende på vilket håll motorn roterar

Efter att konstruerat z-‐axeln kan verktyg med dess fästen lätt bytas ut med enbart två skruvar. Arbetsområdet mättes upp till 96mm och axelns precision mättes upp enligt Tabell 5, Tabell 6, och Tabell 7 ifrån 4.1.1 Test 1.

Figur 46 Z-‐axel med linjärstyrning


55

4.4.2 Verktygsfäste

Resultatet utav laserfästet visas utav Figur 47.

Figur 47 Laserfäste

Fästet är konstruerat på så sätt att lasermodulen skjuts in ifrån sidan efter att laserfästet är fäst i fästplattan i punkten 1. För att inte göra åverkan på själva lasermodulen så spänns lasern fast med två skruvar i punkten 2. Denna konstruktion resulterade i att det är lätt at monter samt montera av laser med dess fäste. Laserstrålen kan nå sitt mål obehindrat med hjälp av skåran i botten, och lasermodulens fläkt kan arbeta obehindrat med öppningen i fronten. Laserfästet är också konstruerat på så sätt att lasern sitter i höjd med fästplattans nedre kant, medens fäste sticker ut 10mm ifrån kanten. Detta möjliggör att kunna använda z-‐axelns nedre gränslägesbrytare för att säkerställa laserns höjd ifrån CNC bordet.

2

2

2

2 1

1


56

4.4.3 Elkonstruktion

Figur 48 Inkapsling utav elektronik samt utav nätaggregat

Figur 48 består utav 1: Styrkort, 2: Nödstopp, 3: Eluttag för verktyg. Elaggregat är dolt i elektroniklådan.

Strömförsörjning utav systemet sker med vanlig stickkontakt för ett vägguttag(230VAC) som är kopplad till nätaggregatet. Nätaggregatet omvandlar 230VAC till 24VDC och strömförsörjer styrkortet. Styrkortet strömförsörjer samt styr i sin tur stegmotorerna. Som tidigare beskrivits så är också en nödstopp monterad. Denna är kopplad på så sätt att både nätaggregatet och strömtillförseln till verktyget slås av då nödstopp trycks in. Verktygets av och på funktion fungerar att styra ifrån CNC-‐kontrollern då denna styr styrkortets reläfunktion. Då strömförsörjningen för verktyget går ifrån ingående 230VAC via reläet till uttaget. Styrkortet är också anslutet till PC via USB anslutning.

Gränslägesbrytarna, 6 till antal, monterades i början och slutet av x-‐, y-‐ och z-‐axlarnas rörelse banor för att kunna detektera ändlägena och förhindra skador på maskinen. z-‐axelns minimumbrytare placerades på en position utanför arbetsytan så att den kunde användas före varje maskinkörning för att mäta längden på verktyget, en så kallad tool sensor(se Figur 49).

Figur 49 Tool sensor

1

2 3


57

5 Slutsatser

5.1 Resultat

Kraven som sattes upp tillsammans med beställaren för den multifunktionella CNC-‐maskinen som utvecklades i det här projektet kunde uppfyllas med några undantag. En redogörelse för dessa följer:

• Arbetsområde för CNC-‐bordet; x-‐axeln: 300mm, y-‐axeln: 400mm, z-‐axeln: 100mm.

För den färdigställda maskinen blev måtten på arbetsområdet: x-‐axeln: 300mm, y-‐axeln: 400mm och z-‐axeln: 96mm. Anledningen för den något kortare z-‐axeln beror på utstickande skruvskallar som inte hade tagits med i beräkningarna vid konstruktion.

• Precision ska vara minst 0,05mm.

Efter de noggrannhetstester som genomfördes kunde man konstatera att vid fräsning uppkom ett geometriskt fel som upprepades vid varje testtillfälle. Dessa fel uppkom på sidan #2 av den stora kvadraten och på diametermåtten FF1, AA1 och BB1 på cirkeln. Avvikelserna på samtliga av dessa mått var mellan 0,107-‐0,283mm, vilket är en relativt stor avvikelse. I och med att positionstesterna i test 1 inte visade på några större avvikelser uteslöts eventuella fel på linjärstyrningarna och styrkort. Vid närmare inspektion av fäste till fräsen och själva fräsen insåg man att de geometriska felen verkar bero på nedböjningar av verktyget/verktygsfästet.

Resultaten från test 2 visar att paralleliteten på dels den stora kvadraten samt diamanten har en avvikelse på maximalt 0,012mm. Samma mätningar genomfördes i test 3 och visar på en maximal avvikelse på parallellitet på 0,036mm. Med denna information kan slutsats dras att den tillverkade CNC-‐maskinen håller en bättre presicion på parallellitet än en liknande maskin på marknaden.

• Styrning av systemet ska ske genom PC via USB.

Systemet kunde styras med framgång med PC kopplat till maskinen via USB.

• En laser-‐skärare skall kunna fästas på CNC-‐maskinen.

Med hjälp av det konstruerade fästet, som tillverkades i plast med en 3D-‐skrivare, kunde lasermodulen sättas fast på CNC-‐maskinen

• Laserskäraren ska kunna hantera material i plast och tunt trä och den ska kunna skära och gravera i dessa material utifrån tvådimensionella ritningar som är gjorda i ett lämpligt CAD-‐program.


58

Laserskäraren som köptes till projektet kunde med framgång skära igenom svart papper med tjockleken 0,3mm och balsaträ med tjockleken 1,2mm. Laser kunde också med framgång både gravera i plast och trä. Genom att tillverka en 2D-‐ritning i ett CAD program och exportera en dxf-‐fil kunde sedan denna dxf-‐fil öppnas i CNC-‐kontrollprogramet och sedan utför önskad skärning/gravering.

• Kunna fästa en borrmaskin på CNC-‐maskinen med funktionerna borrning samt fräsning.

En handfräs kunde fästas på CNC-‐maskinen och borrning samt fräsning kunde genomföras.

• Kunna byta verktyg och funktionalitet på ett enkelt sätt, dvs. fästa verktyget med dess fäste med två skruvar till CNC-‐maskinens z-‐axel.

Både laser och fräs kunde fästas med 2 M6-‐bultar på z-‐axeln.

• Kunna strömförsörja påmonterat verktyg via CNC-‐maskinen.

De tillkopplade verktygen kunde strömförsörjas via ett uttag på elektroniklådan innehållande styrkort.

5.2 Miljöaspekter

Genom att återvända gammal teknologi, en gammal CNC-‐kretskortfräs, och genom att använda aluminium som det huvudsakliga materialet för de delar vi behövt tillverka har vi försökt att bidra till en hållbar utveckling.

5.3 Vidareutveckling

5.3.1 Inom projektet

I detta projekt har med en liten och begränsad budget uppdaterad ett gammalt CNC-‐system till ett mer modernt sådant. Vidareutveckling av system skulle kunna vara att förbereda maskinen för andra typer av verktyg. Styrkortet som inhandlades till projektet har stöd för 4 axlar, i framtida projekt skulle denna fjärde axel kunna integreras i systemet.

5.3.2 Utanför projektet

En rad andra olika liknande projekt skulle kunna använda sig av de metoder och resultat som är beskrivna i detta projekt. Ett exempel är tillverkningen av z-‐axlens linjärstyrning, där projektets metoder skulle vara användbara i alla andra projekt där en linjärstyrning skall integreras eller tillverks (se 3.3.1 och 4.4.1).

Testmetoderna beskrivna i denna rapport, dvs noggrannhetstesterna, skulle kunna användas för att på ett kostnadseffektivt sätt testa olika typer av 3D-‐printrar för hemmabruk eller mindre företag.


59

5.4 Erfarenheter

Projektet har gett oss en stor inblick i hur ett CNC-‐system och laserteknologi fungerar, något som ingen av hade några tidigare erfarenheter av. Det har också fått oss att inse att de testmetoder som finns tillgängliga för att kontrollera CNC-‐systemens noggrannhet är ganska kostsamma. Och för att genomföra ett tillfredställande test med möjligheter till att kunna ställa en bra diagnos kräver en mycket större budget än den vi hade tillgänglig.


60

Litteraturförteckning

1. FedEx. [Online] www.fedex.com/se.

2. Kale CNC. [Online] www.kalecnc.com.

3. Rattm Motor. [Online] www.rattmmotor-‐china.com.

4. JB CNC. [Online] www.jbcnc.se.

5. Halmstad Mekaniska Verkstad AB. [Online] www.hmvab.se.

6. Hills, Richard L. Power from Steam: A history of the stationary steam engine. Cambridge : Cambridge University Press, 1989. ISBN 0521343569.

7. J, Essinger. How a Hand-‐Loom Led to the Birth of the Information Age. u.o. : Oxford University Press, 2004. ISBN 9780192805782.

8. Suh S-‐H., Kang S.K., Chung D-‐H., Stroud I. Theory and Design of CNC Systems. u.o. : Springer, 2008. ISBN 9781848003354.

9. Jedec.org. [Online] ONLINhttp://www.jedec.org/standards-‐documents/dictionary/terms/integrated-‐circuit-‐ic.

10. M., Lynch. What is CNC. CNC Concepts Inc. [Online] http://www.cncci.com/resources/articles/what 20is 20cnc.htm.

11. Wikipedia. [Online] http://en.wikipedia.org/wiki/G-‐code.

12. M., Stephens. G Code & The Sherline Mill. 2007.

13. A., Overby. CNC Machining Handbook. u.o. : McGraw Hill Professional, 2010. ISBN 9780071623018.

14. Planet CNC. [Online] www.planet-‐cnc.com.

15. Mach3. [Online] www.machsupport.com.

16. Linux CNC. [Online] www.linuxcnc.org.

17. Beyond Mech. [Online] http://www.beyondmech.com/pro-‐e/cad-‐topic-‐33.html.

18. Autodesk. [Online] www.autodesk.com.

19. PTC. [Online] www.ptc.com.

20. Dassault. [Online] www.3ds.com.


61

21. Siemens. [Online] www.siemens.com.

22. MasterCam. [Online] http://www.mastercam.com.

23. SurfCam. [Online] www.surfcam.com.

24. HSMWorks. [Online] www.hsmworks.com.

25. [Online] www.smi4motion.com.

26. [Online] www.abcbearing.com.

27. [Online] www.hiwin.it.

28. [Online] www.directindustry.com.

29. MakerBot. [Online] www.makerbot.com.

30. [Online] www.nordex.com.

31. AMT Stegmotorteknik. [Online] www.allmotion.se/files/pdf/AMT_stegmotorteknik.pdf.

32. [Online] www.electrical-‐engineering-‐portal.com.

33. [Online] http://gyan.fragnel.ac.in/~dileep/stepperworking.pdf.

34. P. Milionni, J. Eberly. Laser Physics. u.o. : John Wiley & Sons, Inc, 2010. ISBN-‐13: 978-‐0470387719.

35. Koechener, W. Solid State Laser Engineering 6th ed. u.o. : Springer, 2006. ISBN-‐13: 978-‐0387290942 .

36. K. Thyagarajan, Ajoy Ghatak. Lasers Fundamentals and Applications 2nd Edition . u.o. : Springer, 2011. ISBN-‐13: 978-‐1441964410.

37. Ralf Berggren, Johnnie Hydling. Laserskärning i Sverige. u.o. : Kungliga Tekniska Högskolan, 2010. MG104X Examensarbete inom teknik och management, grundnivå.

38. J. Dutta Majumdar, I. Manna. Lasers processing of materials. u.o. : Sādhanā, 2003. ISSN 0256-‐2499.

39. Laser cutting. [Online] Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology Bombay. www.me.iitb.ac.in/~ramesh/ME677/lasercutting.

40. Schlesinger G., Koenigsberger F. Testing Machine Tools: For the use of machine Tool Makers, Users, Inspectors and Plant engeneers 8th edition. u.o. : Pergamon Press, 1978. ISBN 0080216854.


62

41. Liu H., Li B., Wang X., Tan G. Characteristics of and measurement methods for geometric errors in CNC machine tools. u.o. : Springer, 2009.

42. Renishaw. [Online] www.renishaw.com.

43. Gagesite.com. [Online] http://www.gagesite.com/ballbar-‐system-‐p-‐1130018-‐l-‐en.html.

44. Marathon Excel. [Online] http://www.marathon-‐excel.com/renishaw_ballbar_testing.html.

45. Composite Cutting Test-‐NAS series metal cutting equipment specifications. ”Composite Cutting Test 4.3.3.5” . 1969. ss. 24-‐30.

46. USB Utgångskort 4-‐Axlar, JB CNC. JBCNC. [Online] http://www.jbcnc.se/product_info.php?cPath=4_33&products_id=196.

47. 4 axis USB CNC breakout board, Rattm Motor. Ebay.com. [Online] Ebay. http://www.ebay.com/itm/4-‐axis-‐USB-‐CNC-‐USBCNC-‐breakout-‐board-‐interface-‐controller-‐/291016380348?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item43c1ed8fbc.

48. USB 4 Axis 3.0A 15KHZ CNC Stepper Motor USB Driver Board TB6560 Controller, Rattm Motor. Ebay. [Online] http://www.ebay.com/itm/USB-‐4-‐Axis-‐3-‐0A-‐ 15KHZ-‐CNC-‐Stepper-‐Motor-‐USB-‐Driver-‐Board-‐TB6560-‐Controller-‐ /321133032317?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item4ac505337d.

49. Motor Kitt ifrån Rattm Motor. Ebay. [Online] Motor Kitt ifrån Rattm Motor. http://www.ebay.com/itm/4-‐Aixs-‐USBCNC-‐Nema23-‐Dual-‐shaft-‐CNC-‐stepper-‐motor-‐76mm-‐270-‐oz-‐in-‐3-‐0A-‐CNC-‐kit-‐/300935369907?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item46112554b3.

50. Ebay. [Online] www.eaby.com.

51. SolidWorks. [Online] www.solidworks.se.

52. Svenskt Aluminium. [Online] www.aluminiumriket.com/sv/miljoe/miljoe.php.

53. Wicona. [Online] www.wicona.se/sv/Aluminium/Aluminium-‐-‐Ett-‐material-‐for-‐framtiden/.

54. Omron. [Online] http://components.omron.eu/en/products/catalogue/switches/microswitches/unsealed/d2f/default.html.

55. MDS Laser. [Online] http://www.mds-‐laser.com/renishaw/circlediamondsquare.html.

56. Wikipedia. [Online] http://en.wikipedia.org/wiki/Medium-‐density_fibreboard.


63

57. Proxxon. [Online] www.proxxon.com.

58. Rapid Today. [Online] www.rapidtoday.com/stl-‐file-‐format.html.


64

Bilagor

Bilaga A: Ritningar

Ritningar fästen och adaptrar

Kulskruvsfäste

Motoradapter


65

Motorfäste

Laserfäste


66

Ritningar Z-‐axel

Bakstycke

Bottenstycke


67

Topstycke

Adapter Z-‐axel


68

Fästplatta Z-‐axel


69


70

Bilaga B: Testprotokoll

Testprotokoll Noggrannhetstest 1.1 Datum 2013-‐11-‐19

Klockslag 11.00

Testnummer 1

Feed rate 600

Traverese rate 500

Fräsdiameter 2

Totaltid 1:48.02

Positionsmått: Mått Uppmätt Fel A14 100,00 0 A25 100,00 0 A36 100,00 0 B17 200,00 0 B28 200,00 0 B39 200,00 0 C110 300,00 0 C211 300,00 0 C312 300,00 0 D12 100,01 0,01 D45 100,05 0,05 D78 100,00 0 D1011 100,00 0 E13 200,06 0,06 E46 200,04 0,04 E79 200,06 0,06 E1012 200,02 0,02

Arbetsstyckemått: # Ac Bc Cc Dc As Bs Cd Dd E F G 1 20,038 19,987 20,005 19,997 20,252 20,001 14,328 14,122 5,992 4,004 1,991 2 19,949 19,894 20,011 19,998 20,236 19,999 14,109 14,229 5,966 3,970 1,989 3 20,001 19,884 20,016 19,924 20,189 20,000 14,280 14,114 5,964 3,975 2,006 4 19,976 19,846 20,006 19,930 20,209 19,999 14,293 14,111 5,996 4,004 2,000 5 20,002 19,878 20,011 19,968 20,217 20,000 14,296 14,138 5,996 3,999 2,000 6 20,003 19,872 20,002 20,000 20,219 20,000 14,300 14,140 5,994 3,992 1,998 7 19,999 19,880 20,002 19,989 20,222 20,001 14,287 14,140 5,932 3,984 1,998 8 20,029 19,876 20,015 19,962 20,215 20,001 14,310 14,111 6,002 3,999 2,006 9 20,010 19,860 20,004 19,953 20,247 20,000 14,325 14,140 5,991 3,999 1,990 10 19,997 19,846 20,012 19,962 20,230 19,995 14,335 14,112 6,005 4,001 1,999 11 20,008 19,852 20,026 19,958 20,204 20,005 14,339 14,120 6,003 3,993 1,996 12 20,006 19,882 20,017 19,921 20,245 20,001 14,305 14,109 5,989 3,989 1,994

Avikelser Arbetsstyckemått: # Ac Bc Cc Dc As Bs Cd Dd E F G 1 0,038 0,013 0,005 0,003 0,252 0,001 0,188 0,018 0,008 0,004 0,009 2 0,051 0,106 0,011 0,002 0,236 0,001 0,031 0,089 0,034 0,030 0,011 3 0,001 0,116 0,016 0,076 0,189 0,000 0,140 0,026 0,036 0,025 0,006 4 0,024 0,154 0,006 0,070 0,209 0,001 0,153 0,029 0,004 0,004 0,000 5 0,002 0,122 0,011 0,032 0,217 0,000 0,156 0,002 0,004 0,001 0,000 6 0,003 0,128 0,002 0,000 0,219 0,000 0,160 0,000 0,006 0,008 0,002 7 0,001 0,120 0,002 0,011 0,222 0,001 0,147 0,000 0,068 0,016 0,002 8 0,029 0,124 0,015 0,038 0,215 0,001 0,170 0,029 0,002 0,001 0,006 9 0,010 0,140 0,004 0,047 0,247 0,000 0,185 0,000 0,009 0,001 0,010 10 0,003 0,154 0,012 0,038 0,230 0,005 0,195 0,028 0,005 0,001 0,001 11 0,008 0,148 0,026 0,042 0,204 0,005 0,199 0,020 0,003 0,007 0,004 12 0,006 0,118 0,017 0,079 0,245 0,001 0,165 0,031 0,011 0,011 0,006 medel 0,015 0,120 0,010 0,037 0,224 0,001 0,157 0,023 0,016 0,009 0,005


71


Klockslag 9.20

Testnummer 2

Feed rate 600

Traverese rate 500

Fräsdiameter 2

Totaltid 1:48.02

Positionsmått: Mått Uppmätt Fel A14 100,00 0 A25 100,01 0,01 A36 100,00 0 B17 200,00 0 B28 200,00 0 B39 199,99 0,01 C110 300,00 0 C211 300,00 0 C312 300,00 0 D12 100,03 0,03 D45 100,04 0,04 D78 100,03 0,03 D1011 100,02 0,02 E13 200,04 0,04 E46 200,06 0,06 E79 200,03 0,03 E1012 200,02 0,02


Avvikelser Arbetsstyckemått: # Ac Bc Cc Dc As Bs Cd Dd E F G 1 0,034 0,140 0,026 0,007 0,257 0,003 0,227 0,022 0,002 0,008 0,002 2 0,014 0,111 0,048 0,076 0,213 0,004 0,185 0,015 0,020 0,022 0,016 3 0,023 0,148 0,048 0,042 0,185 0,003 0,224 0,037 0,004 0,006 0,006 4 0,017 0,145 0,046 0,027 0,224 0,008 0,200 0,004 0,010 0,001 0,009 5 0,040 0,153 0,047 0,053 0,240 0,005 0,207 0,011 0,018 0,024 0,007 6 0,031 0,148 0,038 0,040 0,208 0,006 0,225 0,009 0,024 0,010 0,000 7 0,028 0,143 0,041 0,007 0,231 0,000 0,202 0,002 0,031 0,005 0,012 8 0,031 0,141 0,040 0,070 0,224 0,003 0,186 0,005 0,001 0,001 0,008 9 0,037 0,116 0,039 0,025 0,224 0,002 0,229 0,003 0,001 0,017 0,012 10 0,046 0,167 0,026 0,015 0,237 0,001 0,221 0,003 0,001 0,005 0,003 11 0,007 0,160 0,043 0,022 0,251 0,002 0,215 0,002 0,001 0,012 0,007 12 0,011 0,146 0,038 0,055 0,234 0,003 0,219 0,007 0,001 0,008 0,005 medel 0,027 0,143 0,040 0,037 0,227 0,003 0,212 0,010 0,010 0,010 0,007


72


Klockslag 13:30

Testnummer 3

Feed rate 800

Traverese rate 500

Fräsdiameter 2

Totaltid 1:24.24

Positionsmått: Mått Uppmätt Fel A14 100,00 0 A25 100,00 0 A36 100,00 0 B17 200,00 0 B28 200,00 0 B39 200,00 0 C110 300,00 0 C211 300,00 0 C312 300,03 0,03 D12 100,00 0 D45 100,04 0,04 D78 100,00 0 D1011 100,00 0 E13 200,04 0,04 E46 200,00 0 E79 200,02 0,02 E1012 200,01 0,01




73


Klockslag 9.50

Testnummer 4

Feed rate 800

Traverese rate 500

Fräsdiameter 2

Totaltid 1:24.55

Positionsmått: Mått Uppmätt Fel A14 100,00 0 A25 100,00 0 A36 100,00 0 B17 200,00 0 B28 199,97 0,03 B39 200,00 0 C110 300,00 0 C211 299,97 0,03 C312 300,00 0 D12 100,00 0 D45 100,00 0 D78 100,00 0 D1011 100,01 0,01 E13 200,00 0 E46 200,01 0,01 E79 200,03 0,03 E1012 200,04 0,04




74

Testprotokoll Noggrannhetstest 2 Datum 2013-‐12-‐09

Klockslag 9.30

Testnummer 1

Feed rate 100

Traverese rate 500

Fräsdiameter 2

Totaltid 1:24.14

Stora Kvadraten (Outside Square): Mått Uppmätt (mm) Fel (mm) AF 19,825 0,175 BE 19,831 0,169 CH 20,036 0,036 DG 20,048 0,048

Avvikelser i parallellititet: Sidor Avvikelse (mm) #3 & #1 0,006 #4 & #2 0,012

Testprotokoll Noggrannhetstest 3, Makerbot Replicator 2 Datum 2013-‐12-‐09 Klockslag 10,00

Inställningsläge High

Infill 15%

No of shells 2

Layer height 0,10mm

Totaltid 25 min

Stora Kvadraten (Outside Square): Mått Uppmätt (mm) Fel (mm) AF 19,907 0,093 BE 19,932 0,068 CH 19,948 0,052 DG 19,984 0,016

Avvikelser i parallellititet: Sidor Avvikelse (mm) #3 & #1 0,025 #4 & #2 0,036

multifunktionell+cnc.maskin+695380/fulltext01.pdf · 2014-02-10 · mekatronikingenjör!180!hp!...

Documents