접사튜브 부품 제작용 CNC 업그레이드

지난 며칠동안 고민하다 결국은 CNC를 업그레이드 하기로 했습니다.

뭐.. 기계를 바꾼 건 아니고, CNC를 구동하는 스테퍼 모터가 있는데, 이 스테퍼 모터의 구동에 필요한 펄스 발생 메커니즘을 바꿨습니다.

일반적으로 취미가용 CNC는 그 구조를 간단하게 하기 위해, 구동 모터로 스테퍼 모터를 사용하고, CNC의 구동은 취미가용 CNC 사용자들에게 잘 알려진 Mach3라는 프로그램을 사용합니다.

PC에 실린 Mach3라는 프로그램은 복잡한 단계로 G-Code를 CNC 구동 모터를 제어하는 값비싼 장비 대신, 컴퓨터 프로그램을 이용해, 소프트웨어적으로 프린터 포트로 스테퍼 모터 구동에 필요한 디지털 펄스를 발생시킵니다.

그럼, 이 펄스 신호를 외부의 모터 구동 보드에서 전압을 증폭시켜, 실제 스테퍼 모터를 구동시키는 전압과 전류를 펄스에 따라 구동하게 됩니다.

근데, 문제는 PC에서 발생시켜주는 프린터 포트로 나가는 시그널의 질과 속도가 그다지 훌륭하지 않다는 겁니다.

제가 사용하는 PC에서 발생시켜주는 프린터 포트의 펄스에 노이즈나 jitter가 좀 발생하는 것 같아, 작업 중 약간의 오차도 발생하고, 이를 보정하기 위해 중간중간 원점 조정을 다시 해주고 있습니다.

그래서, 인터넷을 뒤지던 중, 아래와 같은 제품을 발견했습니다. Smooth Stepper라는 제품인데, 이는 PC에서 발생시키는 스테퍼 모터의 펄스 발생을 대신 해주는 보드 입니다.

Mach3에서 직접 펄스를 발생시키는 대신, 필요한 정보를 보드에 USB로 보내주면, 보드가 대신 양질의 펄스를 훨씬 높은 주파수로 CNC 컨트롤러로 보내주는 역할을 합니다.

덕분에, 스테퍼 모터의 속도는 월등히 빠른 속도로 구동시킬 수 있고, 더욱 정밀한 가공이 가능해지면, 약간이지만, 모터의 힘도 좋아집니다. 가격은 꼴랑 $150 정도 밖에 하지 않는데, 그 효과가 정말 엄청납니다.

 

아래는 Smooth Stepper를 이용하기 전과 후를 비교한 동영상입니다.

절삭속도 자체는 바뀔 수 없지만, 절삭하지 않는 상태에서 속도는 3배 이상으로 빨라지고, 가속도까지 높아져서, 전체적인 공정 시간이 많이 단축 됩니다.

케이스 뚜껑과 본체는 각각 거의 CNC 가공시간에 1시간 정도 걸리던 것이, 이제는 40분 이내로 완성할 수 있습니다.

아래 동영상에서 절삭 속도를 보시지 마시고, 절삭하지 않을 때의 이동속도를 눈여겨 봐주십시오. ^^

원래는 거의 10배이상의 속도를 낼 수 있지만, 제가 가진 CNC의 스테퍼 모터가 그리 강력하지 않아 약 3배 정도 밖에 끌어올리지 못했습니다. 그래도, 엄청나게 빨라지고, 스테퍼 모터의 구동도 훨씬 부드러워져, 결과물의 품질 향상에도 많은 도움이 되고 있습니다.