Že je člověk tvor v zásadě líný, není nic nového. Že vás při stavbě modýlků dříve nebo později přestane bavit neustálé pižlání překližky lupínkovou pilkou a broušení balzových žeber také nepřekvapí. Ale co s tím? Někdo má štěstí a má kamaráda, který mu takové díly dokáže vyrobit na nějakém stroji. Co vám říká zkratka CNC? Původ je v anglickém textu „computer numerical control“, neboli v češtině ekvivalent “počítačem řízený obráběcí stroj”. Principiálně je to jednoduchá věc. „Něco“ (nůž, laser, fréza, …) se na základě dat z počítače pohybuje v prostoru a odebírá přebytečný materiál. Od principu k reálnému a použitelnému stroji je dlouhá cesta. Takže mnozí vystačí s tím kamarádem.
A ti co si nevystačí, začnou přemýšlet, jak se k takovému pomocníkovi dostat. Najednou se objeví spousta otázek, na které si i jako laik musíte odpovědět. Na co to potřebuji? Jak velký stroj? Jak budu tvořit data? Kde budu shánět nástroje? …. Kolik peněz do toho chci dát?
Vynechme profesionální velké a drahé stroje. Věnujme se jen levelu „hobík – modelář“. V dnešní době takřka neomezených možností se může zdát, že postavit si „malé cé-en-céčko“ doma nemůže být pro zručnějšího kutila velký problém. Na YouTube je spousta videí ze staveb a provozu různých CNC strojů. Najdete i videa, kde je CNC postaveno z překližky, dřevěných trámků, s využitím dílů z 3D tisku a dalších běžných materiálů. No není to bezva? Často se ale na tyto konstrukce dá použít přísloví, že „zoufalí lidé dělají zoufalé činy“. Bohužel ani pořízení „profi“ řešení na hobby úrovni nemusí být zrovna výhra.
Konec filozofování. Takže ještě jednou, co s tím? To jsme takhle jednou s kamarádem při modelářské debatě sklouzli právě i k tématu CNC. A protože kamarád je strojařsky zdatný samouk začal mi vyprávět o různých nástrahách, koncepcích, chybách atd. Já nějakou zkušenost s CNC frézováním mám z firmy, se kterou dlouhodobě spolupracuji. Vyzkoušel jsem si jeden menší stroj od StepFour (kdysi celkem pojem a známá značka, dnes už neexistující) a větší amatérskou frézku postavenou z hliníkových profilů a pohonem os trapézovými šrouby. Pro člověka, který si o takových zařízeních zatím jen četl, to bylo jako zjevení. Ale po krátkém čase přišlo zjištění, že zas takový zázrak to není. Je to pomalé, ne úplně spolehlivé … no zkrátka dělat se na tom dá, ale nic moc. A tak jsme si povídali a povídali, o těch frézkách z YouTube, o těch děsivých koncepcích, o těch precizních komponentech použitých naprosto nevhodným způsobem … až z toho vzešla výzva postavit hobby CNC. Co to znamená hobby CNC? Musí to být spolehlivé, přesné, rozumně rychlé, snadné na údržbu a veliké „tak akorát“, a nemělo by to stát ranec. Asi nic objevného. S takovými požadavky ke svým výtvorům přistupuje většina tvůrců, že?
Zadání jsme postupně upřesnili na velikost pracovní plochy cca 500x800mm, zdvih osy Z 100-120mm. Frézka by si měla poradit s překližkou, plastem, sklotextitem a při zavření obou očí by nouzově měla být schopná opracovat třeba i hliník. Rozměry i koncepce řešení vycházela zejména z mého požadavku na frézování pěnového polystyrénu při výrobě vnitřních výplní křídel. Kvůli ceně a rychlosti pohybu jsme pro pohyb os X a Y navrhli použít řemínky, pro pohyb osy Z šroub a jako pohon krokové motory ve velikosti NEMA17. Řemínky jsou sice obvyklé spíše pro použití v 3D tiskárnách nebo u CNC laserů, ale i u CNC frézky by jejich použití mělo být možné. Snaha byla zbytečně neutrácet a z použitých komponent získat maximum užitku. Je třeba lepší oželet pár centimetrů pracovní plochy a umístit ložiska pojezdů dál od sebe, než mít větší plochu, ale s viklajícím se portálem.
Zcela zásadní je pro CNC stroj tuhost celé konstrukce. Nikdy nedosáhnete uspokojivého výsledku, pokud se vám bude vřeteno „kinklat“ sem-tam několik desetin milimetru. A že na YouTube někteří neváhají prezentovat i horší situace. Jednoduchá úloha: Zkuste vzít do ruky vrtačku, upnout třeba vrták 4-5mm a do kusu dřeva nebo překližky „vyfrézovat“ drážku. Ani náhodou, co? Takže už si umíte přibližně představit, jaké síly na nástroj mohou působit při opracování nejen dřeva, ale třeba i plastů a kovů. Tuhost, tuhost, tuhost, opakujte si stále dokola. Na tuhost stroje má vliv spousta věcí. Jednak tuhost vlastní konstrukce rámu a portálu, dále tuhost pojezdů (nepodepřená tyč umí na větších rozponech hodně pozlobit), tuhost uchycení vřetene a v neposlední řadě také přesnost pohonu na všech osách (např. od trapézových šroubů bez možnosti vymezení vůlí zázraky skutečně nečekejte).
Tak to je v kostce vše, co nás k návrhu a stavbě stroje vedlo. A když už jsme se do toho pustili, napadlo nás zkusit další podobné konstrukce, ale třeba s využitím jiných / dražších komponent – kuličkových šroubů, lineárních vedení, také s jinými velikostmi pracovního prostoru atd. Každá koncepce je vhodná pro jiné využití. Není potřeba tvořit univerzální stroj „na všechno“. Tyto stroje chceme nabídnout případným zájemcům v různém stádiu dokončení. Od funkční mechanické části s motory až po kompletní stroje vybavené i řídící elektronikou. Každý si pak může vybrat, zda vezme jen základ a svůj stroj si dokončí k obrazu svému, nebo raději ušetří trochu vlastního času a půjde do hotového řešení.
Celou tuto aktivitu jsme obalili schránkou s názvem
LUPA-CNC focused on utility
