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Maker + T = Market 造訪社團 » 溫度

原文網址 Charlie Ting
2018-12-26 21:37:07

[能量儲備]

今年八月突如其來的大停電相信很多人受害很深,也記憶猶新。

但是卻發現UPS的運作卻遠不如廠商宣稱的效果,所以就仔細了解一下電池的狀況。

這一查之後,發現原來對電池的使用竟然是一知半解。

●原本的使用模式

常常是到電料行買顆電池(鉛酸)就裝到UPS裡去,一開始好像正常,但往往沒多久就沒什麼蓄電力。這時就加一些電瓶水再撐一下。雖然現在很多都號稱是免加水,但裡面常常是沒水的狀態。但加了水好像也沒什麼用,充電時狂冒泡。

●觀念修正

1. 以鉛酸電池來說,重點在鉛板和硫酸水的放電作用。所以當它沒水時,只加水是沒用的。而一般機車行買到的電瓶水的比重其實有很大疑慮,所以加了不一定有用。

所以今天索性去天水路買一瓶硫酸和比重計,自己調比重 1.28 的硫酸水來用。而先前買的電瓶水比重根本才1出頭而已,跟蒸餾水沒兩樣。

2. 電極狀態
有時候電瓶會顯得有氣無力,打開後瓶子裡是沒什麼水的,這時如果加了比重不足的水,在充電時電壓會衝很快,然後開始狂冒泡。這表示電極處於電解水的狀態,而根本沒有進行還原動作。

這時應該是加入比重到位的水,然後先進行放電。等放電到一定比例之後,補足電解水,然後再重新充電。這樣子電極板才能充分進行還原。

而這時的充電電壓會穩定在 13 伏多,而且不會有狂冒泡的現象。代表裡面是在進行還原程序,而不是在電解水。

3. 硫酸水比重
一般說法是大概在 1.28 左右即可,但是 1.28 的比重大概要怎麼調,沒有比重計其實也搞不清楚。以稍早調配的經驗來看,大概是 1000 CC 的水配 400 cc 的硫酸。

而這是什麼概念呢?很危險!

因為在調配這些硫酸水的過程大概分了十幾次慢慢加,每加一次瓶子的溫度就上升一次。而且隨著比重越大,溫度上升的狀況越明顯。

!要以硫酸(少)加入水(多)的狀態稀釋!
!要以硫酸(少)加入水(多)的狀態稀釋!
!要以硫酸(少)加入水(多)的狀態稀釋!

●結語

看來手上一些運作不良的電瓶可以好好整頓一下了。

PS. 硫酸一瓶 500ml 200 元
比重計一支 80 元

Small Black
2018-12-26 23:00:05

感謝分享

Charlie Ting
2018-12-27 16:52:56

耶~~~電池救回來了!爽~~

陳曉澔
2018-12-28 23:03:09

真神,,,,


原文網址 Charlie Ting
2018-12-23 01:10:08

[中科一日遊-雷射切割課程]

首先感謝 Farmbot採果專案的資訊,留意到中科在12/22有這場課程(12/29也有喔),因為對雷射切割(金屬)很有興趣,所以毫不考慮就報名了。

報名的部份,要先加入中科自造的會員,網址在這裡 https://ctsphub.tw/

然後從課程一覽裡看最近有那些課
https://ctsphub.tw/port/courses/course-all/

之後就是填寫報名資料就可以參加了。(包括餐點喔,超佛的)

--- 課程部份 ---

因為是講機台的操作,所以場地是在地下一樓的工廠裡上課,很有以前上實習課的感覺。

課程的安排算是清楚明白,先有一些加工影片(但我遲到了一下子,沒看到),然後講加工原理,之後是講軟體操作,最後就是實際上機操作(下午)。

這些東西說難不難,如果以3D列印的角度來看,就是一個是減法,一個是加法。所以3D列印是把料融化擠出成型,但要維持它的形狀和控制熱堆積;在雷射切割來說,則是要把材料融化噴掉才能切割,但也要避免熱堆積。

而這些操作基本上也一樣是多變數的狀態,很吃經驗值的。要用多少功率,多少速率,距離,用什麼氣體,什麼壓力,切什麼材料,都會有影響。這部份因為有相對高的風險,所以建議是套用已知的參數再作必要的微調,但不適合亂試,畢竟不是自己的機子,保護措施也不像工廠那麼完整。

--- 實務操作 ---

雷射切割機因為功率大,系統的安控機制自然是比較完整的,所以整個系統包括了水冷系統、雷射光源、切割氣體、控制系統、加工機床等。

在操作上為了確保運作風險處於最低的狀態,開關機有它的必要程序:

1. 先開水冷系統。這部份先解除緊急開關,然後確認面板上的溫度正常,聽到繼電器聲音後才開啟電源。

2. 再開雷射光源。先將主開關復位,然後鑰匙開關轉到REM。

3. 開啟切割氣體,氮氣或氧氣或Air看需求,先放鬆調壓閥門(無輸出),打開主氣閥(確認瓶內壓力),然後鎖緊調壓閥到希望的輸出壓力,一般約 10~20 bar。但因為會透過管路造成壓降,所以實際出氣壓力要以機台上的壓力值為準,這裡要略大才可以。

4. 開啟控制系統。一樣先開主電源,然後開啟機床電源,再開啟電腦電源。

5. 之後開啟雷射切割軟體,將雷射頭復位,並作基本校正。都OK之後,開機就算完成。

--- 關機操作 ---
(這部份有點忘了,因為那時候接了二通電話)

1. 關閉雷射光源。Key OFF, 然後主開關切掉。
2. 關閉氣源主開關,然後放鬆調壓閥變成無輸出。
3. 用雷射機台的控制器進行排氣(把氣瓶到雷射機台間的管線內氣體排除)
4. 關閉電腦
5. 關閉機台電源
6. 關閉控制系統電源
7. 確認水冷系統風扇是否停止運作,確認停止運作後,按下緊急開關切掉電源。

--- 重點 ---

這場雷射教學的重點部份,主要在於軟體操作。因為雷射切割並不是簡單切一切就搞定了,必須在切之前就把很多加工過程、材料的狀況等等因素都考慮進去,而這些東西都是在軟體上要能呈現出來,例如要開始切之前要先預熱板材,這會造成變色的問題,所以要用引線來避免。

例如切割厚度太厚時,切割的縫會呈現傾斜的狀態,為了要切斷就必須多走一段距離。

例如小件加工時,為了避免工件掉落,所以要留邊讓工件不會掉落。

這當中有很多小細節都是要在切割之前就先想清楚,作好安排,才能爽爽切。

--- 結語 ---

中科自造可以說是目前遇到最佛的自造工廠了,除了設備齊全之外,課程安排和活動執行都很用心。推薦有興趣了解和從事 maker 的同好們,多留意他們的課程,也可以多多利用他們的資源,加速自己的專案速度喔。

楊明
2018-12-25 07:00:37

這是全自動雷射完折的嗎?


原文網址 Charlie Ting
2018-12-09 18:35:31

[綜合工作台]

除了配電的端子排是買的之外,其他都是回收的。

在之前光洗個電路板就被慘電之後,發現回收了這麼多東西竟然都是收起來放著,沒派上用場。

痛定思痛後,決定該把這些東西都接起來,讓它們發揮應有的功能,所以就有了這個東西。

基本上4組溫控器可以用來監控不同的區塊溫度,然後再透過 SSR 去控制供電。

而 Relay module 的部份跟之前的 LED 燈條控制一樣,打算再弄一組用來控制低功率的供電。

內部電源部份預計提供 5V、12V和 24V方便使用。

water pump 則是用來強制水冷循環用的,因為之後會架上 ZVS 模組來處理一些簡單的退火和焠火需求。

總之,該動起來了~~~~ Rocks!

廖永慶
2018-12-09 18:41:52

這是什麼東西做什麼用的

莊小琮
2018-12-09 20:37:53

離子風扇@@


原文網址 Charlie Ting
2018-12-03 01:55:03

[被慘電]

說起來有點丟臉,但覺得跟過去的經驗差太多,值得留個記錄,免得日後又忘了這慘痛的經驗。

話說為了搞數位攝影棚,先把地基處理好,接下來要搞照明,所以先用之前回收的 LED 燈管弄了很多要佈,但這些當然不會是一支接一個開關慢慢開,所以就把之前回收的 Relay module 來出來用,再透過位移暫存器來控制,初步實驗是OK的,電路和程式都很簡單。

但一切惡夢就從買到的 TB62706BN 這顆 pitch 1.778mm 的 IC 開始....

首先,光是零件在台灣都買不到,只能從淘寶上找,也不是那麼好找,這可以理解現在科技進步,所以腳位越來越密,但這種密度造成不小的困擾。

然後,不論是 EAGLE 和 KiCAD 也都沒有找到這樣的 footprint,原本還幻想著可以從網路上找到,最後發現 KiCAD 的操作概念比較簡易,所以用 KiCAD 自己畫,終於處理掉。

洗板子,本來想說用感光式的PCB來用,順便把那台快三十年前的紫光燈拿出來用,結果光是買投影片就超難找,市面上的店幾乎都沒賣,不然就是不耐高溫的賽璐絡片。最後在PCHOME上才找到,然後在電子材料時也才看到他們也有賣,只是比較貴。

曝光的問題解決了,再來就是顯像。這實在是失敗率頗高的步驟。因為沒有設備,只是簡單放在容器裡顯像,結果發現它的顯像速度有太多變數,像是紫外燈照多久、溫度、濃度、液體使用壽命;然後常常顯像的速度不一致,也不均勻,造成線條粗細不穩,也有些沒洗乾淨,變成很難控制。

蝕刻

以前都是用一種棕黃色的液體在蝕刻,現在改成一種透明溶液,刻完後液體變淺藍色(可能是X酸銅),這個動作因為上一個動作的光罩去除不均勻,也常常造成銅箔粗細受到影響。結果就是都盡可能的用粗一點的線條,免得斷掉。但線條一粗,PCB 的 route 就不好 layout,結果一直改。

鑽孔

好不容易蝕刻好之後,開始鑽孔~~~哇哩咧,0.6mm的孔以現在的視力真的是看不到東西在那裡。最後只好把舊手機架起來當放大鏡用,透過螢幕去看才捉得準。但這又產生另一個問題。

對位

因為幾乎無法使用單層板來 layout,用雙層板然後透過 via 來串接電路可以優化許多,但前提是你兩層的定位要夠準,不然 0.6mm 的孔,1.2mm 的 via,隨便一偏就歪了。via 偏掉事小,那個 1.778mm pitch 的IC腳位偏掉,東偏一點,西偏一點,最後會搞死人。

焊接

因為用了雙層板,結果有些焊點被零件蓋住,等於必須按照一定的順序才能焊完,有些甚至要特別留空隙去焊。

助焊劑

因為腳位太密、間隙太細、顯像及蝕刻的殘餘物以及助焊劑似乎帶酸性,結果有些腳位竟然放大看是開路的,但上電後卻會變短路,甚至有火花。

事情還沒完~~~

這一連串的問題下來,已經搞得讓人開始懷疑人生了,更扯的是,第一版作出來的電路都 tune 好了之後,想說為了避免短路,在電路板上噴上絕緣保護漆,結果它卻變成誤動作。只好再把它洗掉,但最後還是怪怪的,而且電路太擠很難維修,就乾脆重作。

之後想到手上的 UV 印表機,捨棄用投影片作光罩的方式,直接用 UV 印表機把電路印在雙面銅箔的 PCB 上面,這樣的動作其實比投影片快得多,也較省。因為不需要有投影片,不用紫光燈照射,也不用顯影,印的速度基本上頂多一二分鐘。但也不是沒缺點,就是雙面時的定位要很準,這個的難度比用投影片高一點。

之後一樣丟下去蝕刻,基本上 UV 硬墨比 UV 軟墨合適,比較不會剝落,而且不用太厚,印太厚並沒有比較好。但是一樣會出現毛細現象的問題,太細的地方因為對流狀況不佳,容易有殘留。所以可能要像蝕刻機一樣用汽泡浴的方式處理。

最後,用了最笨的方法,

1. 先作一個轉接板,把 1.778mm pitch 的 IC 腳位改為 2.54mm 的 PIN 腳,順便把電容和電阻作在轉接板上,簡化電路。

2. 再作一個配線板,上面主要就是作各種訊號的串接,只有轉接板和連接器,其他什麼零件也沒有。

3. 因為簡化電路之後,via 的數量大幅下降,另外難焊的零件也都把焊點盡量控制在背面。

但最後 32 port 的訊息還是有一個 port 的準位異常。

不過這點也很難說到底是電路有問題,或是 IC 有狀況了,因為在重覆施作的過程中,發現淘寶賣家以新舊零件混在一起出貨,有些 IC 是全新的,有些則是回收品,有些甚至針腳斷了 1/3,搞不好根本焊不到。

這幾天這樣折磨之後,發現對電路的觀念完全停留在二十幾年前的認知,現在完全不是那回事了。也難怪現在大家都盡可能用擴充板的方式在作試驗,而不是重新 layout 板子。因為 SMT 的技術才能把體積作到很小,但線路要細如髮絲的話,不靠機械自動化生產是作不到的,這又要有量。

在這樣多重阻礙的情況下,一般 maker 要把電路的佔比放大的機率恐怕很低。而在這樣的情況下,看來有很多值得優化的空間,也有很多的資訊需要重新 update ,之後不能再這樣硬幹了。

洪維鴻
2018-12-03 02:45:04

銅蝕刻液主成分就高濃度雙氧水~

摸到會癢刺,皮膚會直接發白膨脹~比鋁蝕刻液舒服些⋯⋯ ? ? ?

楊明
2018-12-03 07:26:42

洗電路板?你有CNC直接放下去刻就好了啦!又不是大量的。

戴士偉
2018-12-03 07:58:50

看完心路歷程被慘電XD

Clarence Lee
2018-12-03 10:10:16

疑 這應該直接gerber out 丟對岸pcb打樣比較快又省時吧 (or seeedstudio也就很方便了) 也可以直接安排代找料跟打件
PCB打樣對岸的價格還是可以考慮使用的~

李穆
2018-12-03 23:39:39

電路板怎麼沒考慮用雷雕模組來做曝光?


原文網址 Charlie Ting
2018-01-20 14:14:23

[概念試驗 - 智慧型除濕箱之除濕自控系統]

把之前撿回來的各種表頭、電源供應器、風扇組一組,加上另外買的致冷晶片和熱電阻,整個除濕的自控系統就成型了。

當然,這只是測試概念用的而已,實務上不會搞這麼複雜。這個只是拿來作數據觀測和架構調整而已。

整體來說,致冷晶片的兩側大概可維持20度C左右的溫差。同時,把當下的室溫考慮進來,再配合露點曲線,就知道如何利用它來除濕了。

例如,假設現在室溫25度,熱端捉35度(熱端與室溫的溫差決定了風扇的散熱效率),那麼冷端大概是15度左右,這時15度的露點能達到什麼濕度,就是它的極限了,而只要這個濕度值在你的容許範圍內,那這機器就可視為能正常發揮效用。

至於效能,有很多影響的指標,例如空間大小,濕度來源的含水量、蒸散速度、....。通常大家不會把這問題想那麼多,要不然可能還得分區處理。

未來實務上當然可以 cost down 很多地方,例如用 MCU 來當控制核心,用低價的熱電阻進行多點偵測,再用個小面板作控制即可。整個成本大概幾百塊就有了。

另外,也可以再加上濕度檢測,讓整個系統的運作可以聰明的按照不同的濕度、溫度狀況,進行最快速的除濕,並適時降低功耗。

陳建仲
2018-02-27 01:01:11

真的很想去參觀大大的工作室呢,跟討教


原文網址 Charlie Ting
2018-01-17 03:34:40

[溫控烙鐵實際操作示範]

https://www.youtube.com/watch?v=89BW1ntGDYQ

先簡單說明一下,原本的概念有些錯誤,我以為是要透過 event 判定來控制供電,結果發現怎麼設定還是邏輯卡卡的。仔細爬文後發現,關鍵是要透過 OUT 的腳位來控制,至於 OUT 是支援那一種模式,則要看控制器的類型而定,以我這款是支援 SSR,所以我把供電的部份透過 SSR 去切換就都正常了。

但實用上如果每次開機都要設定某個數值也太麻煩了,所以我設定了4個不同溫度(LSP 組別),0度,100度,300度,450度。然後將 mode 鍵的功能設定為切換 LSP,這樣 mode 鍵就變成切換溫度的快捷鍵了。

同理,若有人想拿這烙鐵來修 3d模型,你可以設定一組 PLA 的參數,一組 ABS 用,一組是焊接電路用,一組歸零就好了。

如此一來,一支陽春的烙鐵馬上就變成多功能的烙鐵了~~~

^O^/


原文網址 Charlie Ting
2018-01-15 03:46:08

[DIY] 自製溫控烙鐵

我又來洗版了.....XD
不過為了避免臉書現在的動向不明,以後文章會主要公告在自己網站,到這邊是跟大家分享成果和交流心得。

●常見的其他用途

3D 列印模型修整

要修整模型時,溫度是一個重要因素,以 PLA 來說,它的玻璃化溫度大概 65℃;而 ABS 大概 105℃。這表示針對不同材質就要調整到適當的溫度才好用。

避免過熱

部份電子零件對溫度很敏感,溫度太高時,操作時間相對短,一旦手殘就會造成零件受損,所以也要適度控溫。

優化切割面

有些烙鐵前方是可以加刀片的,若將烙鐵加熱到適當溫度,除了可以更好加工之外,切割面也會更好。例如切皮件,或者一些布料。

●自製溫控烙鐵零件表
1. 一般烙鐵一支 150 元
2. PT 100 熱電阻 一顆 25 元
3. azbil SDC15 一顆 10元(回收品)
4. 耐熱玻纖管 一條(1m) 5元
5. 電源開關 一個 0元(回收品)
6. 零件盒 一個 75元
7. 6mm 蛇管 1.2米 10元
8. 香蕉插頭、插座 2組 30元
9. 電源插座 30元

●改裝過程
1. 先把整支烙鐵拆開。

2. 安裝 PT100 熱電阻
這東西小不拉幾的,長寬都不到 2mm,不好搞。但因為是改裝,測溫點的位置和形狀不好決定,所以只能用原生晶片來測,不然的話買現成封裝好的會省事很多。
總之,決定測量點在加熱線圈和烙鐵頭接合處,所以先把耐熱管穿好,再用較粗的單芯線穿過,之後用杜邦端子把單芯線和熱電阻的線夾起來,之後塞入耐熱管中。
不能用焊的,因為會被融掉,所以選擇用機械式的固定法。

3. 配線
把 PT100 的訊號線穿過烙鐵桿,然後用蛇管把它跟電線纏繞在一起。
因為是電阻類的訊號,所以不擔心訊號干擾的問題。

4. 裝上香蕉插頭
本來在想是不是換更省錢簡單的作法,但後來想到其實這個控溫平台可以通用,除了用來接烙鐵外,一些其他要控溫的設備也能用。雖然到時會再製作專屬控制系統,但這個平台就可以用作前期測試。所以用香蕉插頭好像也不錯...

5. 零件盒加工
這盒子的材質頗有趣,蠻軟的。用超音波刀切它時像在切奶油一樣,所以挖洞的動作三二下就好了。各零件的定位也只用最簡單的原則決定,就是平衡,所以就隨便用尺畫一畫就開挖了。還好尺寸都是準的...

6. 系統組裝
東西都準備好後,就是把溫度控制器 azbil SDC15 裝進去再用它的專屬扣環卡住,開關裝上去卡好,然後在原本的烙鐵座上挖二個洞,找二根長度適當的螺絲把它跟盒子鎖在一起。然後把香蕉插座和電源插座裝上去,整個就大功告成了。

●延伸應用
其實這個 project 算是暖身動作而已,只是順便把手上的工具升級一下,重點是熟悉溫度控制器、感應元件(熱電阻、熱電偶、其他類比訊號)之間的介接和組裝上的問題,之後作其他應用時才會更得心應手。

後續預計要作的有:

1. 自製塑膠射出機
塑膠射出的幾個關鍵之中,溫控是第一要點,其次是模具,之後是射出機構。所以這次先完成溫控,之後會針對氣壓控制進行測試,再製作自己的射出機。之後就可以拿模具來射了....

2. 真空成型機
這個也是一個想作很久的東西,但它的控溫得更細膩,因為要均勻,而且是透過空氣加熱。結構和負壓的部份倒是好處理。

3. 致冷除濕
致冷晶片是個很有趣的東西,它的原理剛好跟熱電偶相反。這東西要能夠有效的運作,兩側溫差的維持是非常重要的。但是很多防潮箱的控制電路是非常陽春的,甚至完全沒有處理這問題。所以有了溫度控制器後,就能很容易把這部份作優化。

4. 3D模型修正筆
只要把烙鐵頭改成其它不同形狀,就可以用來進行模型修正了,而且溫度適中的情況下會讓你更好作業。

https://www.inventor.com.tw/news/31

陳曉澔
2018-01-15 09:58:09

你也真是超級強的。。。。。

陳曉澔
2018-01-15 09:58:54

留點工具錢給人賺吧~XD

張可鵬
2018-01-15 10:34:52

對射出機超有興趣~

洪維鴻
2018-01-15 11:49:40

都沒想到能這樣改!!!⋯=口=

童化金
2018-01-15 15:38:27

聽說致冷晶片很耗電效率又差


原文網址 Charlie Ting
2017-09-29 14:55:21

[ATOM CNC 的未來?]

品牌:英國Aberlink
型號:Xtreme (CNC)
量測行程:X300 Y300 Z200mm
精度:3um+(L/250)
產地:100%英國生產製造
可放置現場操作的三次元
恆溫40度,工件溫度自我補償
無須氣源,只需要電源,隨插隨用

PS. 看到別人的廣告,無法分享,只好轉載。
這圖很有趣,它突顯了如果要用 delta 架構作 CNC,會遇到的問題和解法大概就是這樣了。

雅竹題
2017-09-29 17:58:47

精度看起來很神⋯⋯

曾俊維
2017-09-30 15:07:17


原文網址 Charlie Ting
2017-07-23 22:41:55

[求救]

需要懂電機或冷凍空調的人指點一下。

這是20年前從冰箱拆下來的壓縮機,我拿它來作真空幫浦,最近準備來弄一台真空成型機,所以打算用它來接一個 tank (真空腔),再接真空成型機。

放了20年原本積了厚厚的灰,好不容易清乾淨,也都潤滑好了,卻忘了以前線是怎麼接的。

有稍微爬文試接了一下,如圖的接法是可以,但轉速很慢,溫度偏高。所以想說是不是有地方沒接好或接錯了。(很多排列組合都試過,有正反轉的配線,但一樣慢;也有的配線根本不會動)

PS:馬達的三個端子之間的電阻分別是 4.4 歐姆、9.9 歐姆和 14.3 歐姆。

不知道有沒有人有想法?

李穆
2017-07-23 22:52:07

會不會本來就是壞的?

曾俊維
2017-07-23 23:01:36

哈哈哈,說不定是壞的

戴士偉
2017-07-23 23:12:37

轉速很慢是差不多每分鐘幾轉?

戴士偉
2017-07-23 23:41:22

20年前的冰箱是接 110 還 220 ?

Moko Jenson Huang
2017-07-24 02:51:46

爬了一下google,都是講冷氣的多,這種壓縮機需要控制板嗎?

Roy Lo
2017-07-24 08:02:24

剛剛Google [冰箱壓縮機 接線],❨圖片❩有一些接線圖,不知道有沒有你需要的(^^ゞ

Charlie Ting
2017-08-14 21:02:52

搞定了


原文網址 Charlie Ting
2017-02-19 22:33:03

[CNC 分享]

先講好,目前完成度大概只有1/2,雖然能動了,但有些東西仍然是腦補的。
因為馬上就要三月了,開始要步入活動旺季,剩下的幾天又要把 PROTON 裝起來,所以趁現在先作作筆記分享,免得忘了。

目前的 CNC 套件是二年前買的,一開始不熟沒裝完,而且又買了 ATOM 就都焦點轉到 ATOM,現在再回頭組裝,有了 ATOM 的 DIY 經驗幫助不少。

這台是台灣玩家改良美國 Shapeoko 2 所推出的套件,主要在鋁擠斷面有改良、用料也有更加強。

而我自己則是再替它加強了幾個地方,這就是要跟大家分享的。

‧Open build 開源

我個人很強調這個,所以在 3DP 部份我只會把時間放在開放的架構上,原因就跟這台 CNC 一樣,它是開源的,可以輕鬆擁有,但也可以強化改造。

所以原本台灣玩家改良了鋁擠,而我則是把它原本配的塑膠導輪,改為不鏽鋼導輪;原本的底板是密集板,我現在是在上面加了一大片 S45C 的鋼板,而鋁製的真空吸盤。

如果沒有開源,有些東西就很難搞。包括像 Arduino UNO + CNC Shield,如果自己用麵包板拉線,幾個小時就不見了,有擴充板省事太多。

‧F = m a

其實我沒操作過 CNC,所以這些都是腦補的。用的也只是國中物理和專科的機械概念而已。

CNC 的運作核心?在我來看,就是以 F=ma 這個公式為基礎的。為什麼呢?

這公式突顯了作用力等於質量乘以加速度。所以生活上有太多例子可以看出事情的發展,例如你拿一支小鐵槌打釘子到保麗龍、到木板、到地板、到鐵板,會得到不同的結果。

而這跟你拿的鐵槌大小、釘子的材質、長度、加工物的硬度和質量都有關係。

所以重點來了,以原本這台 CNC 的架構,有幾個根本的錯誤!

第一,是用塑膠導輪,這基本上強度和耐用性就有限。所以,我把它改成不鏽鋼導輪。

第二,是頭重腳輕,主軸(Z軸) > X、Y軸 > 底板,這表示它的誤差會很大。所以我在密集板上舖鋼板,增加底板質量和穩定性。

第三,Z軸的設計不良,馬達的擺設方式會造成結構強度的降低和質心的改變。所以我預計把它改成後置式。

這幾個地方的關鍵考量都是由 F=ma 出發。

因為,在刀座移動、加減速、接觸物件、切削的全部過程,它們都在運動,而這些力量會在整個機器,甚至工作枱上傳遞。

這時,錯誤的配重就會造成力量的不當傳送和吸收震動,讓整個物件和精度處於不穩定的狀態,無法維持良好的切削運作狀態。

所以簡單來說,這邊的改良就是讓整個機器盡可能處於 rigid body 的理想狀態。

這時,把焦點集中在刀具接觸工件時,雙方硬度、切削量、切削速度所產生的反作用力,以此來評估主軸強度、結構吸震性(或共振抑制),最後再看切削速度和散熱問題如何安排。

如此,才能確保機器能在它的容許範圍內發揮最大的加工能力並且具體合理的精度。

‧架構優化

目前這台 Shapeoko 2 的架構除了 Z 軸馬達應該改為後置之外(可降低機台高度,加強手輪,可加強 Z 軸扭力、降低質心),另外它的配線也是處於完全隨性的作法。

若以官方的配線來看,就是整把線綑一綑而已,實在不OK。

所以我在 X 軸和 Y 軸後面加了拖鏈,這樣就可以把線都藏起來,甚至把三軸都包起來。這樣作的好處是才不會因為切削碎屑亂跑卡到傳動部份,影響精度。

‧ATOM+ 之 CNC 模組

從這台 CNC 的組裝經驗中,我大致上看出了日後在 ATOM+ 上加裝 CNC 的努力方向和定位。

從定位來看,ATOM+ 的 CNC 加工會為木頭、塑料、石膏為主。主要的考量原因在於機台強度、結構質量分佈等,因此不會考慮金屬的部份。

從努力方向來看,傳動方式的改良(皮帶改螺桿、碳纖改金屬管)、定位方式改良(目前的邏輯是找出一個理想平面,再用加法運作,在CNC的邏輯要修正),五軸刀頭的最簡設計、無刷主軸的設計(沒錯,這得自己作,改良質心、轉動慣量、ER接頭、無刷電機、水冷),然後是軟體,以及主板改32位元,不然跑不動。

從用途來看,ATOM+ 的 CNC 可以擴大 3DP 的加法應用,加入減法,大大提升完成設計的彈性。

當然,如果把主軸改成噴頭,那就是升級成五軸 3DP 了。

從挑戰的難度來看,加工/切片軟體的開發是最難的,再來是硬體的設計測試,最後是韌體的修改,但這部份其實還好。

‧CNC 的再升級

以目前這台 CNC 來看,頂多是雕雕電路板、塑膠板和木板,切薄鋁片的話,有點勉強。重點會在主軸的功率、重量和使用的刀具,最後是進刀量。

鑽鋁片的話,應該也還OK,但散熱要留意,不然溫度上升、黏性上升後就變數大了。鐵板?洗洗睡先....

再升級的幾個重點會是:

1. 動力,至少改成 57 步進,然後改成螺桿傳動。最好是改伺服馬達。
2. 傳動,從鋁擠改為鋼製傳動組成,然後直接鎖在鋼板上。最好是二片鋼板夾心。
3. 驅動器,改為專用驅動器。另外,寧可用時規皮帶減速,也要少用驅動器的細分。因為細分的優點在於減少 over shoot,提升運動的穩定性,但不表示可以依賴它來維持精度。因此,精度靠減速比,而不是驅動器的細分。
4. 主軸的質量和功率,F=ma,所以相同的切削情況下,質量越大,加速度越小,等於震動越小精度越高。不過主軸也要穩就是了。
5. 換刀和校正的方便性,這部份是決定工作效率的重點,以目前的 DIY 版本來看,傾向使用三軸雷射定位。不過 sensor 很多,控制器很少的問題要先解決。

以上,跟大家分享。

若腦補有錯的地方歡迎指正,有相關經驗的也歡迎分享。謝謝!

先準備開工賺錢了,有空再繼續改良。


 

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