Piirilevyjyrsimen rakentelua – osa 4

Olen esitellyt piirilevyjyrsimen rakentelua ja testailua kolmessa aiemmassa kirjoituksessa, mutta ei tämä projekti ole vieläkään valmis. Onneksi ei ole kiire tämän projektin suhteen, vaan voin tätä edistää rauhassa, kunhan muilta hommilta kerkeän. Ylimääräistä aikaa tällaisena korona-aikana voi ihminen käyttää erilaisiin rakenteluihin ja puuhailuihin, tai sitten voi käydä katsomassa osoitteessa nettikasinoopas.com, josko sieltä löytyisi jotain mielenkiintoista arpapeliä ajan kuluksi. Viime kerralla kun aihetta päivittelin, sain aikaiseksi ensimmäisen jyrsinnän ja piirilevyn tehtyä. Kerron tässä osassa hieman tarkemmin ensimmäisestä jyrsitystä piirilevystä, sekä siitä, mitä on sen jälkeen tapahtunut/tehty.

Piirilevyyn saatiin siis ensimmäinen eristysjyrsintä aikaiseksi. Eristysjyrsintä tarkoittaa sitä, että jyrsimen terällä eristetään piirilevyn kuparin muodot ja johtimet muusta ympärillä olevasta kuparialueesta omiksi alueiksiin. Eristysjyrsinnän jälkeen piirilevyyn tehdään reiät, mihin komponenttien jalat saadaan kiinni. Tähän työhön käytin 0.8mm poranteriä 2 kpl. Ensimmäiselle kävi kalpaten, koska unohdin asettaa Z-aseman nollaan G92 Z0 -komennolla, ennen poratiedoston ajoa:

Erään kerran kävi näin...

Uudella terällä reikien onnistuneen poraamisen jälkeen tein irtijyrsinnän, missä piirilevy jyrsitään irti piirilevyaihiosta. Kaikki nämä operaatiot tehtiin G-koodiksi Flatcam-ohjelmistolla, joka viimeisimmässä päivityksessä jo mainittiin. Lopputuloksena n. 10 minuuttia jyrsintää ja piirilevy vapautui kahleistaan:

Piirilevyn irtijyrsintä aihiosta
Piirilevyn irtijyrsintä aihiosta

Jyrsinnän jälkeen piirilevyä on hieman hiottu purseiden poistamiseksi ja kiiltävän pinnan aikaansaamiseksi ennen komponenttien juottamista.

Ja mitäpä se olisi jyrsitty piirilevy ilman komponentteja - ei mitään tietenkään. Sen vuoksi tähän juotettiin seuraavaksi komponentit paikoilleen ja päästiin uuden pulman pariin. Krhm... Huomaatko kuvassa jotain outoa?

"Mitä?"

Kyllä, huomaan saman, jyrsimen moottoreiden askeleet ovat päin puuta jolloin piirilevyn vedot/reiät -> kaikki ovat väärän mittaisia. No kalibrointi ei onneksi ole sen ihmeellisempi operaatio, kuin 3D-tulostimen moottoreiden kalibrointi, mistä olenkin jutun jo aiemmin kirjoittanut.

Komponentit kuitenkin saavat kytkennän eloon ja lämpötila-anturi toimii. Tosin ledit eivät tulleet oikeaan järjestykseen lämpötilan mukaan, mutta se oli ihan suunniteltu juttu hyppylankojen minimoimiseksi. Proof-Of-Concept kuitenkin toimii!

Lämpötila-anturikytkentä
Ensimmäinen onnistunut kytkentä

X ja Y -askelmoottorien askeleet korjattuani, päädyin tekemään samaa piirilevykuvaa uudestaan. Olihan minulla kaikki tarvittavat G-koodit jo valmiina, niin testi oli varsin nopea tehdä. Vaihdoin piirilevyaihion uuteen ja kokeilin jyrsintää uudestaan. Jostakin syystä jälki kuitenkin alkoi huonontumaan ja vedot katkeilemaan levyltä. Minulla oli nyt X ja Y-askeleet oikein, joten vedot ovat kapeammat kuin ennen XY-tasossa. Useamman eri jyrsinasetuksen kokeilun jälkeen vaikutti siltä, että jyrsin liikuttaa myös Z-akselia liikaa. Ja toisinaan taas liian vähän.

Jyrsinpedin säätö

Näiden testijyrsintöjen perusteella totesin, että jyrsinterä uppoaa hieman liian syvälle materiaaliin. Näissä testeissä huomasin myös kieroutta jyrsimen pöydässä, eli printterikielessä puhuttaisiin että peti ei ole levelissä. Säätövaraa ei tietenkään ollut, koska pöytä on varsin kiinteä asennus, joten tästä inspiroituneena lähdin korjaamaan asiaa jyrsimällä pöytään tasaisen pinnan 3,15 mm:n tasojyrsinterällä. Tein jyrsinkoodin käsipelillä ja hetkisen koneelle ohjeita tiedostoon naputeltuani alkoi puru lentämään Dremelin terästä. Toisen kotvasen kuluttua myös savu alkoi täyttämään ilmapiiriä…

Jyrsimen pöydän tasaus
Jyrsimen pöydän tasaus

Jyrsintään kului aikaa noin 30-40 minuuttia ja tässä touhussa taisin myös ylikuumentaa tämän pienen terän. No ei auta, ajattelin ja kokeilin samalla terällä vielä tasoitella pöydän pintaan syntyneitä jurmuja kääntämällä terän kulkusuuntaa 90 astetta laidasta laitaan ja syventämällä terän kulkua pöydän pinnassa 0.1mm askelin.

Voihan Alvari sentään
Aaltomaisia muotoja...

Loppujen lopuksi jyrsimen terä kulki työskentelyalueella enemmän tai vähemmän manuaalisesti G-koodeja lähetellen parin tunnin ajan, kunnes jälki oli - sanotaanko nyt vaikka, että yllättävän tasaista. Pinnassa näkyy pientä aaltoilua ensimmäisen jyrsinnän jäljiltä, ja sen juuri ja juuri saattaa tuntea sormella. Mutta what the heck, tämä on riittävän hyvä tähän hommaan!

Jyrsinpöytä tasoitettu
Jyrsinpöytä tasoitettu

Z-akselin korjaus

Seuraava ongelma löytyi Z-akselin kytkimestä eli "couplerista". Alla oleva gifu selventänee asiaa. Tähän löytyi nopeasti apu Thingiversestä, mistä löysin Nema-17 moottorin ja M8-kierretangon väliin sopivan adapterin.

vanha Z-coupler joustaa liikaa
Nema 17 M8 kierretanko adapteri
Nema-17 M8-kierretanko adapteri eli "coupler"

Nyt kun Z-akseli piti purkaa osiksi, niin sama oli päivittää sitä muutenkin pidemmällä kierretangolla. Alla olevassa kuvassa on myös uusi Z-coupler paikallaan.

Z-coupler PLA-muovista
Z-coupleri PLA-muovista
M8-kierretangon päivitys

Kierretangon yläpäähän suunnittelin ohjuriadapterin ja yhden iteraation jälkeen mitoituskin meni oikein:

3D-mallinnus palvelu
3D-mallinnettu kappale Fusion 360 -ohjelmalla
Offsettiä reikiin
Kierretanko ei aivan keskellä rungon reikää ole, joten reikiin tuli offsettia
Wobble-ohjuri
Nuppi päähän

Lisäsin kierretangon päähän 3D-tulostetun nupin, minkä avulla Z-akselia voidaan manuaalisesti säätää esimerkiksi ennen jyrsintätyötä 0-tasoon.

Mittakellolla testailin uutta liiketarkkuutta Z-akselille ja se osoittautui olevan ainakin 0.1mm liikkeeseen asti tarkka kalibroinnin jälkeen. Alkuperäiset steps/mm arvot olivat Z-akselilla 400, kun mittakellolla säädin niin askeliksi tuli lopulta 320. Toistettavuus oli yllättävän hyvä, mutta ei täydellinen ja jos ajatellaan näin, että jyrsintäsyvyyttä voidaan nyt säätää 0.1mm askelin niin se lienee riittävä tälle vekottimelle... No eniveis, jatkotestit sen näyttää.

Led-valon tekeminen

Kun kerta ruvettiin hifistelemään Z-akselin kanssa, niin laitetaan jyrsimeen myös valo. Elektroniikka käyttää 24 voltin jännitettä ja minulla sattui olemaan vain 12 voltin ledinauhaa. Kytkin kaksi nauhaa sarjaan ja tein kuvien mukaisen kotelopatentin kuumaliimasta ja paksusta läpinäkyvästä muovilevystä. Ruuvasin valon M3-ruuvilla Z-akseliin kiinni:

Nyt jyrsimen työtä näkee hieman hämärämmässäkin kauhistella.

Hätäseis kytkin on mielestäni tarpeellinen lisävaruste esim. terien pelastamiseksi. Tämä kytkin olisikin jo pelastanut ainakin yhden terän, mutta parempi myöhään kuin ei milloinkaan. Minulla oli ylimääräisenä tällainen iso arcade-kytkin missä on sopivan jämäkkä mikrokytkin, minkä päätin valjastaa tähän käyttöön. Etsin netistä sopivan symbolin napin sisälle, tulostin sen paperille ja laitoin leikatun symbolin kytkimen sisään. Lopuksi tein nopsan tellingin hätäseissille. Hätäseis kytkeytyy ohjauselektroniikan prosessorin reset-linjan ja maan väliin, eli kun hätäseissiä painetaan niin kaikki liike lakkaa, koska prosessori resetoituu.

Hätäseis - netistä tulostettu symboli

Seuraava steppi olisikin tehdä lisää jyrsintöjä ja opetella hieman Fusion 360:lla CNC-koneistuksien tekemistä. Nimittäin nimikylttihän tälle pitäisi saada jyrsittyä. Tähän mennessä tämä on ollut ihan hauska vapaa-ajan projekti silloin, kun tämän kanssa on kerennyt puuhastelemaan. En tiedä milloin on lopullisesti valmista, liekkö koskaan, mutta sellaistahan se tämä harrastus tuppaa olemaan. Eipä muuta kuin seuraavaan kertaan... Pysykää terveenä! 🙂

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.