Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Familienverklebung über ein riesiges CNC-Routerprojekt

Diese herzerwärmende Geschichte erschien kürzlich in meinem Posteingang von Sean Fairburn, einem Vater, der zusammen mit seinen Kindern in seinem Geschäft einen großen CNC-Fräser baute. Als ich aufwuchs, habe ich von Vater-Sohn-Projekten gehört, bei denen das Ergebnis ein restaurierter Hot Rod war (ich wohne an der Route 66, hier sind alle Autos). Mein Vater und ich machten eher Wandern als Bauen, was ich heute noch bei meinen Kindern schätze. Ich hatte nicht gehört, dass sich eine Familie über die Blitze eines Schweißers und das Surren von Schrittmotoren verband, während ich einen riesigen CNC-Fräser baute!

Hier ist Seans Geschichte.

Meine Söhne und ich begannen vor vier Jahren mit dem Bau unserer fortschrittlichen Schreibtisch- und Elektronikplattform, die wir Gaming Thrones nennen. Damals war mein ältester Sohn Caleb 17, Joshua 15 und Nathanael 12 Jahre alt. Der Grund für den Bau der Throne war, dass ich und meine Söhne einen erstaunlich bequemen, speziell für die Zusammenarbeit entworfenen Arbeitsbereich zur Verfügung stellten. Caleb entwarf die Throne und alle ihre Teile in Fusion 360. Wir mieteten Schränke mit CNC-Fräsern, um die 89 Einzelteile für jeden Thron auszuschneiden. Es war zeitaufwändig, das Design genau zu machen, und das Bearbeiten aller Teile mit den üblichen Modifikationen und Änderungen war sehr schwierig und verlangsamte den Fortschritt.

Wir haben uns entschieden, Vorlagen für zukünftige Throne auf einem Tischfräser auszuschneiden. Diese Methode hat sich für zwei Throne bewährt, aber jedes Mal, wenn wir das Design ändern wollten, brauchten wir für jedes Teil eine neue Vorlage. Außerdem wurde die Zeit für das Ausschneiden aller Teile von 2,2 Stunden auf einer CNC auf 4 Tage verlängert, da jedes Loch, jeder Schnitt, jeder Senker und jeder Rundungsbereich von Hand ausgeführt werden musste.

An diesem Punkt haben wir beschlossen, dass wir jeden Aspekt des Prozesses verstehen und implementieren müssen, um uns die Flexibilität zu geben, die erforderlich ist, um voranzukommen. Der Hauptgrund dafür war, einen Katalysator für die Ausbildung meiner Kinder zu schaffen und ihnen einen praktischen Grund zu geben, um zu lernen, was es bedeutet, sich durch jeden Aspekt eines Projekts zu bewegen und die miteinander verknüpften Disziplinen zu lösen und zu verstehen:

• Durch das Entwerfen der Throne in Fusion 360 konnten sie das Fusion- und 3D-Design erlernen

• Konstruieren Sie die Teile und folgen Sie dem Entwurf, der in der praktischen Holzbearbeitung präzise umgesetzt wurde

• Wenn Sie jedes Teil mit Schleifen und Lackieren abschließen, entsteht ein Gefühl von Qualität und Handwerkskunst

• Beim Zusammenfügen wurden alle Teile zusammengefügt und jeder Aspekt jeder Ebene wurde real und geschätzt.

Der nächste Schritt bestand darin, die Kosten und die Fähigkeit zu prüfen, Produkte schnell und effizient herzustellen. Wenn wir von einer Firma einen Auftrag für 12 Throne erhalten, würde es drei Monate dauern, bis sie von Hand ausgeführt wurde. Es wurde offensichtlich, dass wir eine eigene CNC-Maschine herstellen mussten.

Die Jungs hatten bereits das Know-how, um dies zu gestalten; Gemeinsam haben wir uns vorgenommen, etwas zu schaffen, das groß und stabil ist und einen Schnittbereich von 4 Fuß x 8 Fuß bietet. Ich wollte auch, dass es weniger Bodenfläche beansprucht und die Staubabsaugung besser als herkömmliche Flachtische verwaltet wird. Wir haben uns entschieden, es sehr stark zu machen, mit der Fähigkeit, weiches Metall und Hartholz mit Leichtigkeit zu schneiden. Wir haben jedes Teil untersucht und wenn es wie Nema 34 Motoren und Halterungen gekauft werden könnte, würden wir es kaufen. Wir haben die Halterungen, das Portal und die Tischbasis aus einem 3x3x3 / 16-Zoll-Vierkantrohr aus Stahl gefertigt.

Dies eröffnete eine völlig neue Fertigkeit: das Schweißen, einschließlich des Verständnisses der Thermodynamik, die die Genauigkeit erschwert, wenn sich Schweißnähte ausdehnen und zusammenziehen, während Stahlteile gehalten werden.

Es war wohl der schwierigste Teil des gesamten Projekts, jedes einzelne Teil mit dem Ziel eines sehr flachen, engen und ebenen Bettes zusammenzuschweißen. Das Zentrum endete etwa 1/4 ″ höher als die Ecken über dem 5 x 10 Fuß großen Bett. Ich habe erwartet, dass es schlimmer wird ..

Als nächstes kam der Kauf von Linearschienen und Blöcken, die wir von Motion Constrained erhielten. Dann die Zahnstange für die Motorräder, die viel Geduld erforderte, da wir wieder sehr präzise und bewusst die Teile einstellen und dann alle Schraubenlöcher bohren und klopfen mussten.

Wir konstruierten und schweißten das Portal mit parallelen Rohren, um aus einem Stück Stärke zu schaffen und die Flexibilität für die Montage mehrerer Spindeln und Werkzeuge zu gewährleisten. Bei diesem 88 ″ langen Stahlportal mussten wir vertikale Hebebühnen an den Tischschienenblöcken anbringen und sie dann spannungsfrei präzise an ihren Platz schweißen, um eine perfekte Passform zu erreichen. Wir haben den exakten Abstand und die parallele Positionierung beibehalten, indem wir Holzklötze zwischen den beiden Enden 6 1/16 Zoll festklemmen und sie dann sehr schnell anheften, um zu verhindern, dass sie auseinander gezogen werden.

Wir haben auch einen speziellen Z-Wagen entwickelt, um mehrere Werkzeuge montieren zu können, die in verschiedenen Höhen verschraubt werden, sodass die Z-Verstellspindel nicht so lang sein muss. Dies funktionierte großartig und ermöglichte es uns, die Werkzeuge präzise auf 90º des Tisches zu bringen.

Wir beschlossen, den Tisch um 65º zu neigen, um die Staubabsaugung zu erleichtern, da die Schwerkraft die Späne nach unten an die Unterseite des Auffangkanals ziehen würde. Dank dieses Designs können wir problemlos auf einer 4 Fuß x 5 Fuß großen Materialplatte ankommen und weniger Platz in der Garage einnehmen.

Wir installierten die Motoren, Netzteile, Steuerungen und Verkabelungen, stellten die Stromzufuhr fest und bauten eine angepasste 220-V-Leistungsschalterbox zusammen, um alles laufen zu lassen, einschließlich der 4-kW-Spindel und des VFD (Variable Frequency Device), das wie ein industrieller Router mit 6 PS Drehmoment aussieht .

Caleb entschied sich dafür, einen alten G5 Mac Tower auszuhöhlen und als Controller-Box zu verwenden, weil er cool aussah und man niemals Mac-Sachen in der Nähe von CNC-Maschinen sieht. Wir dachten, es wäre ziemlich lustig für die Leute, sich unser Rig anzusehen und sich zu fragen, ob es auf einem alten Mac G5 läuft

Das Löten war für Nathanael die Aufgabe, 4-Pin-Stecker und -Buchsen an jedes Kabel der Motoren anzuschließen, um das System schnell zu trennen. Das Messen und Testen wurde zu einer weiteren wichtigen Fähigkeit, die wir gelernt haben, da alle Drähte auf Kontinuität geprüft und richtig eingestellt wurden, um die Dinge in Ordnung zu halten.

Nachdem alle Teile vorhanden waren, mussten wir eine Entfernungskalibrierung für alle drei Achsen durchführen, so dass 12 "in der Mach3-Software 12" tatsächlich geschnitten ist. Dies erfolgt in einem Abschnitt zur Motorabstimmung des Programms. Sie stellen die Schritte pro Zoll für jeden Achsmotor ein, vergleichen die tatsächlich zurückgelegte Entfernung und nehmen dann Anpassungen vor, um eine immer feinere Genauigkeit zu erzielen. Wir haben ein X-acto-Messer in einem Bohrfutter verwendet, um die zurückgelegte Entfernung zu markieren, die bei einer Entfernung von 96 in 0,002 Zoll erreicht wurde.

Caleb, jetzt 21, arbeitet freiberuflich als Designer bei einer 3D-Druckerei in New Orleans. Zuvor arbeitete er in einem High-End-Schrankfachgeschäft mit CNC, bevor er zurückkehrte, um unsere Heim-CNC zu bauen und mit mir an den Thronen und den von uns verkauften maßgefertigten Werkstatthockern und -tischen zu arbeiten. Als er jünger war, würde ich ihn bestrafen, indem er Photoshop-Tutorials anschaut. Jetzt geht er direkt ins Internet, um Tutorials zu allem, was er lernen möchte, anzuschauen.

Joshua arbeitet jetzt in derselben Schreinerei und fertigt und installiert Schränke und baut Türflächen und Schubladenfronten. Wenn er nicht bei der Arbeit ist, ist er ein Holzwender und ein sehr praktischer Hersteller. Er ist ein großer Fan von Jimmy DiResta. Joshua hat keine Angst und kann etwas machen.

Nathanael arbeitete eine Zeit lang im Finishing und lernte, Schränke zu schleifen und zu lackieren. Er liebt das und hat eine sehr gute Geduld. Er beschäftigt sich auch mit Holzschnitzerei und Inlay sowie Kalligraphie. Er lernte Fusion 360 von seinem älteren Bruder Caleb und bringt es seinem jüngeren Bruder Isaac bei, anstatt Videospiele zu spielen.

Sogar mein 11-jähriger Isaac hat jetzt einen 2: 2-Lego-Stein im Maßstab 10: 1 in Fusion 360 entworfen. Er weiß, wie man die Teile CAM bringt, die Teile bearbeitet, die Datei nach MACH3 importiert, die Bits lädt und das Holz schneidet. Er weiß genau, welche Materialien verwendet werden müssen und wie viel Zeit es braucht, um jede Lego herzustellen. Er sammelt jetzt Holz, um Weihnachtsgeschenke zu machen, um sie an andere zu verkaufen, und setzt alles um, was er gelernt hat. Macht mich sehr stolz

Heutzutage werde ich einfach Papa, bin ermutigend, unterstützend und immer auf der Hut. Manchmal fange ich Dinge an und gebe sie den Jungs weiter. Ich bin pensioniert, aber seit 25 Jahren Kameramann und US-amerikanischer Veterinär, ermutige ich mich zu Teamwork, zu guter Kommunikation und zu den Informationen über die von Ihnen geleistete Arbeit. Sie müssen wissen, was Sie tun. Ich betone für meine Jungs, im Moment zu sein und auf die Werkzeuge zu achten. Ich ermutige zum Testen und zu mutigen Experimenten, insbesondere bei Designs und Oberflächen. Versagen ist ein mächtiger Lehrer.

Bei jedem Projekt kann ich immer mehr an meine Kinder übergeben werden, sodass sie letztendlich jeden Aspekt abwickeln und die Gesamtzeit und das benötigte Material kennen, wenn sie auf einen Job bieten oder ein von ihnen hergestelltes Produkt verkaufen. Ich bin sehr stolz auf meine Kinder - die Zeit, in die sie investiert wurden, um bessere Macher, Erfinder und Unternehmer zu werden, hat in ihrer Zukunft ein breites Spektrum an Fähigkeiten freigesetzt.


Technische Daten unseres Heim-CNC:

• 5 ft x 10 ft Bett für 4 ft x 8 ft Schneidebereich (2 Zoll Lagniappe)

• 88 ″ Portalbreite mit 3 ″ Bodenfläche, die mit einem Bettwinkel von 65 ° verwendet wird.

• Die Y-Achse kann 512 ipm erreichen

• Die X-Achse kann 410 IPM erreichen

• Die Z-Achse kann 150 ipm erreichen (Leitspindel: Igus Drylin, mit Energieketten-Träger)

• Die Spindel dreht sich von 8.000 bis 18.000 U / min

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