Since 2000
STORIA della Millwood
Il mio primo modello di fresa a CNC, decisi di pubblicare le sue foto dopo diverse richieste di amici aeromodellisti ansiosi di poter vedere com’era e di quali fossero le sue caratteristiche.
Il suo nome è MillWood2000, un nome che dice tutto di sé, ossia una fresa a controllo numerico, nata principalmente per il taglio della balsa (ma anche compensato, PVC, nylon…) e finita/collaudata nel 2000.
Le dimensioni e la zona utile di lavoro le potete vedere direttamente dall' immagine.
Questa fresa è ormai in funzione da diversi anni ed ha tagliato praticamente di tutto.
Dopo il taglio di centine e ordinate dei miei nuovi aeromodelli, ha realizzato sagome per giocattoli dei bambini, disegnato e inciso targhette e stemmi più disparati.
Ha realizzato persino modellini in scala di abitazioni per uno studio tecnico di progettazione
Come avete visto dalla foto, MillWood2000 usa come fresa da taglio il Dremel mod 395, ho deciso questo perché è di ottima qualità ed affidabilità, inoltre ha una velocità di rotazione variabile da 10.000 fino a 33.000 giri/min.
Quello che salta subito all’occhio è sicuramente la sua struttura in legno
Il mio scopo era quello di realizzare qualcosa di semplice, funzionale ed economico, utilizzando materiali facilmente lavorabili e reperibili in negozi specializzati ad un prezzo ragionevole.
Alla fine il risultato finale è andato oltre le mie aspettative, la funzionalità e la precisione ottenute sono ottime, realizzare centine e ordinate dei miei nuovi aeromodelli era diventato un divertimento.
Altro motivo che mi ha spinto alla realizzazione della fresa è stato quello di capire il suo funzionamento nei minimi dettagli, partendo dal funzionamento dei motori passo-passo (step motor) all’elettronica che li comanda, dal codice di programmazione (G-code) ai vari programmi di controllo e programmazione fresa.
Ma ritornando alla struttura in legno, se guardiamo bene nei punti nevralgici, ho usato come sistema di scorrimento delle barre in acciaio rettificate che scorrono su cuscinetti a strisciamento autolubrificanti della DU, per irrigidire il piano di appoggio ho usato del profilato in alluminio da 20x80, mentre, sulla barra filettata di movimento, ho inserito cuscinetti a sfera reggispinta.
Per avere un perfetto scorrimento delle parti che compongono i tre assi (X Y e Z), ho dovuto far fare i fori di scorrimento e fissaggio delle aste di guida, mediante una fresa meccanica, altrimenti se avessi usato il mio trapano a colonna, non avrei sicuramente eseguito tali fori con precisione centesimale.
È molto importante che i tre assi scorrano liberamente senza eccessivo attrito e senza “puntamenti” in tutta la loro corsa; si deve tener conto che i motori passo-passo non sono dei mostri di potenza , almeno quelli che si usano normalmente su tali frese hobbistiche.
Sulla MillWood2000 che vedete nelle varie immagini, ho inserito anche gli interruttori di fine corsa, ma onestamente non ritengo siano totalmente necessari.
Come manutenzione basta "spolverare" le barre di guida aspirando con un aspirapolvere la polvere che si forma.
Non bisogna oliare nulla in quanto le boccole guida sono autolubrificanti.
Come supporto del Dremel uso lo stesso che viene fornito con il kit della base di supporto Dremel, ha lo svantaggio che dovete spendere molto per tale supporto completo, ma è ben fatto, e si presta bene come sistema di fissaggio.
La struttura
L'elettronica
Il realizzare la parte elettronica è stata la cosa più laboriosa.
Non ho voluto acquistare nulla di già pronto poiché mi piace capire come è composta e come lavora; inoltre i prezzi che trovavo nel web erano piuttosto elevati.
Il progetto delle schede di controllo motore e dell’interfaccia tra tali schede ed il computer via porta parallela, l’ho preso da Hans Wedemeyer.
Il problema principale è stato il realizzare i circuiti stampati a doppia faccia con il sistema della fotoincisione, li avrò rifatti circa quattro volte ma alla fine ce l’ho fatta.
Con tali schede, basate sulla coppia di integrati L297 e L298, si può comandare motori passo-passo fino a 30V e 2Amp.
La corrente assorbita è regolabile mediante un trimmer. Sulla scheda madre, ossia quella che si collega alla porta parallela del PC, si possono avere varie opzioni, tipo esclusione controllo di un asse o inserimento/disinserimento degli interruttori di fine corsa. Per quello che concerne i motori passo-passo, li ho reperiti da Conrad in Francia, sono grandezza "23" (57X57mm), bipolari da 200 passi/giro ossia 1.8° per step. Per l'asse X ho usato un "17", più piccolo ma non dà problemi. Come alimentazione dei motori utilizzo un trasformatore da 12V e circa 6Amp, stabilizzato con un ponte raddrizzatore e condensatore elettrolitico da circa 10.000 mF: è più che sufficiente per lo scopo. Per alimentare invece la parte elettronica delle schede utilizzo un piccolo alimentatore separato, tipo quelli integrati con la spina per alimentare piccoli apparecchi radio, inserito sempre all'interno del contenitore. Tutta la parte elettronica, compresa alimentazione, è racchiusa all’interno di un contenitore metallico con all’interno una ventolina di raffreddamento.
MillWood2004
Questo è il modello 2004, aveva dimensioni e prestazioni superiori al primo eseguito.
Tutti i particolari sono stati realizzati mediante pantografo a CN per ottenere un' ottima precisione e coassialità dei fori.
Il supporto della fresa (asse Z), e stato fatto in alluminio per una maggiore rigidità.
L'area utile di lavoro è di 420X297 con Z=35 mm, praticamente come un foglio formato A3
Come vedete sono passato dal progetto alla realizzazione, in questi casi l'uso di un CAD 3D aiuta molto la progettazione.
Per i due assi Y e Z, ho impiegato multistrato in faggio da 12 mm, molto duro e rigido, mentre par il piano di lavoro e quindi asse X, ho usato multistrato di betulla da 22 mm, solido e funzionale.
Il piano di lavoro ha uno spessore di 22 mm che è ottimo per conferire robustezza.
Avrei potuto usare del truciolare al posto del multistrato (risparmiando parecchio), ma ho preferito non avere problemi di curvature del piano, inoltre visti i numerevoli fori, il multistrato si comporta molto meglio.
I quattro fori che vedete in linea, servono per fissare il piano di lavoro mediante viti.
Il piano di lavoro è l'unico pezzo che viene solo avvitato e non anche incollato.
In questo modo, se viene danneggiato il piano di lavoro (una fresata accidentale può sempre capitare), o se desiderate avere anche un piano con fori o guide per il fissaggio dei pezzi da tagliare, grazie a queste viti potete facilmente sostituirlo: vi piace l'idea?.
Nell'immagine si può notare la piastra in alluminio che dovrà portare il supporto per la fresa (Dremel o altro).
La planarità rispetto al piano durante il completo spostamente sugli assi X e Y rimane entro 0.15 mm.
MillWood2008
Come linea e concezione rispecchia il modello in legno 2004, ma la struttura ora è completamente in alluminio, tutti i pezzi sono realizzati su un centro di lavoro a controllo numerico, la precisione di ogni singolo pezzo è centesimale.
I pezzi vengono uniti mediante viti, ne risulta una struttura rigida e precisa.
Da questo modello introduco il piano di lavoro in profilo di alluminio scanalato.
Con questo nuovo piano di lavoro, il bloccaggio dei pezzi da lavorare risulta agevole.
Il sistema di guide è su barre di acciaio cementate/rettificate, sulle quali scorrono dei particolari cuscinetti a strisciamento a basso coefficiente di attrito e autolubrificanti.
Il diametro di tali barre è di 18 mm per gli assi X e Y, e di 10 mm per l’asse Z.
Per lo spostamento degli assi sono utilizzate delle barre trapezio diametro 14 mm passo 4 mm, su questa faccio lavorare una chiocciola realizzata in materiale plastico autolubrificante.
I motori passo passo sono bipolari da 2 Amp/fase, sono collegati in diretta sulla barra di spostamento, il collegamento avviene mediante uno speciale giunto elastico.
La velocità massima di spostamento assi della MillWood2008 è settabile da 1.500 a 2.000 mm/min senza perdite di passo.
MillWoodEVO
Questa è la penultima evoluzone della serie Millwood, la principale novità interessa il sistema di guide, si basa su cuscinetti a ricircolo di sfere (4 per ogni asse), e il diametro delle barre di guida che è ora di 20 mm per tutti e tre gli assi.
Tutti i pezzi della struttura sono ricavati dal pieno e mediante fresatura su centro CNC, la dimensione di alcuni particolari è stata aumentata per una maggiore rigidità.
