Merkur MC30F2T - 4osá CNC frézka Ing. Richard Němec
1. Stroj MC30xxx Stroj Merkur MC30 je malá stolní tříosá CNC frézka stavebnicové koncepce s variabilním provedením a možností rozšíření na 4 osy. Výrobcem stroje je firma MERKUR TOYS s.r.o. Police nad Metují, kvalitní profesionální a cenově dostupný řídicí systém GVE66 a obslužný program Armote vyrábí a dodává pražská firma Gravos. Stroj je určen zejména pro účely výuky a pro nenáročné hobby použití, nejedná se tedy rozhodně o produkční stroj. Snahou výrobce bylo vytvořit stroj se standardním řídicím systémem, vysokou životností, jednoduchou a dostatečně tuhou mechanickou konstrukcí, snadnou opravitelností a jednoduchou údržbou za přijatelnou cenu. 2. Naše frézka MC30F2T V rámci aktivity č. 3 projektu OPPA byl zakoupen stroj MERKUR MC30 v provedení označeném MC30F2T. Je to dosud nevyšší provedení stroje MC30. Základní stroj MC30 je v tomto provedení doplněn modulem čtvrté osy, vřetenem poháněným motorem o výkonu 250W a s možností upnutí nástroje s maximálním průměrem 6mm. Dále je stroj doplněn pevným senzorem pro měření nástroje, upínací deskou s obvyklými T-drážkami, odsávacím adaptérem pro připojení vysavače, LED osvětlením pracovního prostoru a svěrákem pro upnutí obrobků. Ke stroji byl dokoupen výkonný průmyslový vysavač Kärcher k odsávání třísek v průběhu práce stroje i k údržbě a čištění stroje a pracoviště po práci. 3. Popis stroje Stroj MC30F2T je stolní frézka s rozměry 400x470x500mm a s hmotností 23kg. Základ stroje je tvořen skříňovým nosníkem, který je sešroubován z plechových profilových dílů. Horní plochu rámu tvoří silná deska s mnoha otvory, která slouží u základního provedení MC30 jako upínací. U provedení T je na této desce připevněna duralová upínací deska s T-drážkami.
Pod upínací deskou, uvnitř základního nosníku jsou uloženy 2 pohybové šrouby v provedení s vymezenou vůlí. Na následujícím obrázku je spodní strana základní upínací desky. Levý šroub (z pohledu obsluhy) je poháněn krokovým motorem Microcon prostřednictvím kvalitní pružné spojky.
Krokový motor osy Y je umístěn vně rámu stroje na čelním panelu stroje. Pravý pohybový šroub je patřen ručním točítkem, které umožňuje ruční posuv ve směru osy Y při vypnutém stroji. Oba pohybové šrouby osy Y jsou propojeny převodem s ozubený řemenem napínaným napínákem. Převod je uložen pod krytem na zadní straně stroje, V provedení stroje s upínací deskou s T-drážkami je bohužel možno kryt sejmout až po odmontování upínací desky s T- drážkami. Výrobce nabízí také variantu stroje se dvěma krokovými motory pro pohon pohybových šroubů osy Y (bez řemenového převodu), u této varianty stroje není ale možné rozšíření na čtyřosé provedení, protože řídicí systém GVE66 umožňuje řízení maximálně čtyř krokových motorů. Pobočních stranách základního rámu jsou přišroubována posuvná vedení, po kterých se pohybuje portál osy Y, který nese posuvná vedení osy X.
Portál osy Y je opět, podobně jako základní rám stroje, konstruován jako skříňový nosník, je složen z tvarových plechových dílů spojených šrouby. V konstrukci stroje nejsou použity žádné nerozebíratelné spoje (svary, nýtování, lepení), je to dáno stavebnicovou koncepcí stroje. Pro uživatele je to velmi výhodné, údržba stroje je velmi jednoduchá a stroj je snadno přizpůsobitelný potřebám uživatele. Portál osy Y nese posuvné vedení osy X a posuvový šroub osy X. Posuvový šroub osy X je poháněn prostřednictvím pružné spojky krokovým motorem Microcom. Motory os X a Z jsou menšího výkonu než motor osy Y (posouvají a urychlují menší hmotnost).
Po vedení osy X pojíždí vozík, který nese posuvnou část vedení a matici pohybového šroubu osy Z a matici pohybového šroubu osy X. Rám vřeteníku je tvořen jedním plechovým tvarovým dílem, vyztuženým přišroubovanými žebry. Rám nese motor osy Z, pohybový šroub osy Z s uložením, spojkou a krokovým motorem a také objímku pro upevnění vřetene.
U stroje MC30 v provedení MC30F2T je v roli vřetene použit frézovací motor PROXXON BFW 40/E. Hřídel vřetene (motoru stroj je bez převodů) je 3x uložen v kuličkovém ložisku, motor je pro upnutí do objímky stroje MC30 opatřen válcovou upínací plochou se standardním průměrem 43mm (EURO-norma). Nástroj je upínán do kleštiny (se strojem jsou dodávány kleštiny o průměru 2,35-3,0-3,2-4,0-5,0 a 6,0 mm), kleštiny jsou standardní, je možno dokoupit i jiné rozměry. Základní sada je však zcela vyhovující.
Frézovací motor PROXXON BFW 40/E je opatřen velkoplošným bezpečnostním vypínačem, který je při vertikální montáži motoru na stroji MC30 dobře viditelný a snadno dosažitelný oběma rukama. Frézovací motor PROXXON BFW 40/E je stejnosměrný elektromotor na napětí 40V o výkonu 250W. Motor je řízem a napájen prostřednictvím elektronické řídicí jednotky PROXXON. Otáčky vřetene lze plynule měnit v rozsahu od 900 6000 min -1. Jednotka je samostatně napájena z elektrorozvodné sítě 230V/50Hz.
Nedílnou součástí stroje je řídicí systém GVE66. Samotná deska systému GVE66 je umístěna v samostatné plechové skříňce a ke stroji připojen několika kabely, které jsou prakticky neodpojitelné bez rozebrání skříňky řídicího systému ovládacího panelu. Na ovládacím panelu je obvyklé červené a zelené tlačítko a vypínač s integrovanou kontrolkou. Na pravém boku ovládacího panelu (z pohledu obsluhy) je souosý napájecí konektor 24V. Prostřednictvím tohoto napájecího konektoru je napájena řídicí jednotka GVE66 a také krokové motory os X, Y, Z a také případně krokový motor osy A (rotační čtvrté osy). K napájení stroje je použit spínaný zdroj 24V/5A (120W) obvyklé konstrukce se zeleným kontrolním světlem (zapojeni koaxiálního konektoru: + je uprostřed).
Stroj MC30F2T je doplněn o modul čtvrté osy (rotační osy A), který je upevněn na vhodné místo upínací desky s T-drážkami pomocí ě šroubů a upínacích kamenů. Modul čtvrté osy je tvořen samosvornou šnekovou převodovkou s vymezenou vůlí. Na výstupním (hnaném) hřídeli je nasazena upínací hlavě se třemi čelistmi, vstupní (hnací) hřídel šnekové převodovky je poháněn prostřednictvím pružné spojky krokovým motorem Microcom (pod žlutým krytem).
Na opačném konci hnaného hřídele šnekové převodovky je výstředníkový mechanizmus a referenční spínač (resp. Rozpínací kontakt, protože všechny koncové a referenční spínače jsou ve skutečnosti rozpínací kontakty při přerušení proudové smyčky dojde k okamžitému zastavení stroje, tedy např. při poruše vodičů). Tento mechanizmus slouží k nalezení referenční polohy osy A. Při instalaci čtvrté osy ke stroji MC30 je třeba zakoupit upgrade software řídicího systému GVE66, protože základní verze software, se kterým je GVE66 dodáván, je schopen ovládat č osy, není je však schopen ovládat současne v reálném čase. Software je nainstalován v paměti typu flash na desce GVE66 (není tedy dodáván na žádném mediu CD, DVD ).
Dalším volitelným doplňkovým modulem stroje MC30 je pevný senzor osy Z (nástrojová sonda) slouží k měření délky nástroje (korekce) a k měření výšky polotovaru. Senzor je tvořen měřicím spínačem hříbkem (opět ale rozpínací kontakt použit), plechovou krabičkou a tlačítkem, které spouští měření (lze použít i senzor bez tlačítka, měření je však obtížnější a snáze může dojít ke kolizi). K desce GVE66 je senzor připojen kabelem s konektorem Canon 9pin/male, je třeba otevřít řídicí panel. Po připojení ale senzor nefunguje, systém o něm neví. Po provedení změny v konfiguračním souboru ovládacího programu Armote je povoleno používání senzoru (a po jeho případném odpojení nebo poruše nelze se strojem komunikovat).
Senzor výrobce dodává nekalibrovaný, proto je nutné provést kalibraci pomocí precizního posuvného měřítka či lépe pomocí mikrometru. Po stisknutí hříbku senzoru se spínač senzoru rozpojí, potom při plynulém pozvolném uvolňování senzoru hledáme hodnotu, při které dojde opět k sepnutí snímače. Tato hodnota musí být uložena do konfigurace programu Armote. Zadání nesprávné hodnoty může způsobit vážné poškození stroje. Výrobce nabízí ke stroji také ofukovací (resp. odsávací) adaptér pro připojení vysavače. K našemu stroji MC30F2T byl dokoupen průmyslový vysavač Kärcher.
Dobré osvětlení pracoviště je jedním ze základních předpokladů bezpečné práce, výrobce jeko volitelné příslušenství nabízí LED osvětlení pracovní plochy. Toto osvětlení je montováno na zadní stranu portálu osy X, je dodáváno bez dokumentace. Je tedy na uživateli, jakým způsobem bude osvětlení napájet a ovládat. Vzhledem k velice malé energetické náročnosti LED osvětlení jsem zvolil nejjednodušší variantu zapojení, světlo se rozsvěcí při zapnutí stroje. Řídicí jednotka stroje GVE66 komunikuje s počítačem po sériové lince RS232C. Vzhledem k tomu, že většina současných počítaču již toto rozraní nemá, dodal výrobce stroje adaptér na USB port. Tento adaptér je noname výrobek a nemá opticky oddělené signály rozhraní RS232C od USB (toto oddělení je požadováno výrobcem řídicí jednotky GVE66). Adaptér je však plně funkční a byl výrobce dodán nad rámec objednávky a nebyl účtován. Posledním doplňkem, který byl se strojem dodán je svěrák. Jedná se o jednoduchý svěrák čínské výroby a je pro stroj mc30 na první pohled příliš veliký, je s ním však počítáno zejména pro upínání kuprextitových desek při gravírování plošných spojů metodou dělicích čar.
Veškerá dokumentace a software je na CD, které je k dodávce přiloženo. Na CD je podrobný stavební návod pro stroj MC30, výrobce předpokládal, že stroj bude dodáván jako stavebnice a proto je manuál pravdu velice podrobný a názorný, je příkladně zpracován. Podobně kvalitně je zpracován manuál k programu Armote, popisuje verzi 1.07, se strojem je dodáván Armote verze 1.14 a také 1.173, změny ale nejsou z hlediska manuálu podstatné. Manuál není určen pro začátečníka.
Program Armote je dováván ve dvou verzích. Nejedná se o klasickou instalaci, složka s programem se pouze zkopíruje na pevný disk PC. Program je dodáván i s konfiguračním souborem pro stroj MC30 základního provedení. CD dále obsahuje ve složce Utility ovladače virtuálního sériového portu pro Microsoft Windows (v našem případě ale bylo nutno zkoušet a hledat jiné ovladače), programy Terminal a ComScan, které mohou zkušenému uživateli řešit problémy s komunikací se strojem (zprovoznit virtuální sériový port je někdy poměrně obtížné). Program GV66_config u určen pro konfiguraci řídicí jednotky GVE66 a je určen pro pokročilé uživatele. Jednotka je však od výrobce nakonfigurována a použití tohoto programu není nutné. Je také přiložena demo verze programu Gravostar výrobce, firma Gravos, ho označuje jako 2.5 D program, je zaměřen především na gravírovací práce. 4. Hodnocení Stroj je dodáván ve složeném stavu, není však rozhodně ve stavu vhodném k okamžitému nasazení ve výuce. Je to stavebnice, tomu je podřízena konstrukce. U stavebnice se předpokládá, že ji bude skládat osoba dostatečně manuálně zručná, zkušená, schopná pracovat systematicky a dle technické dokumentace a také případně schopná samostatně řešit vzniklé technické problémy. Se stoupající složitostí stavebnice rostou i nároky na stavitele. Stavebnice čtyřosé CNC frézky je velmi náročná a její složení a uvedení do provozu vžaduje mnoho práce a trpělivosti. Na pečlivosti a trpělivosti při oživování a seřizování stroje ale závisí jeho spolehlivost, dosažitelná přesnost práce a životnost stroje. Stroj MC30F2T je pro účely výuky (i přes určité výhrady ke konstrukci a některá omezení) plně použitelný.