Ponieważ już wiadomo do czego przeznaczona ma być tworzona maszyna, wypada sprecyzować założenia jakie powinna spełniać. A więc:
1. Wymiary
Maszyna ma być eksploatowana w mieszkaniu a nie w warsztacie więc jej wymiary muszą się mieścić w rozsądnych granicach kącika majsterkowicza nawet jeżeli w pomieszczeniu, w którym on urzęduje nie ma łóżek do spania, stołów do spożywania posiłków itp. mebli. Warto zauważyć, że nadal większość mieszkańców w Polsce mieszka w domach wielorodzinnych (blokach mieszkalnych), w których wymiary pomieszczeń nie są duże. Wymiar maszyny rzutuje w sposób oczywisty na wielkość obrabianych przez nią elementów. Projektując taką maszynę można postępować w dwojaki sposób.
a. założyć jej maksymalne wymiary i dążyć w jej rozwiązaniu do jak największego wymiaru obrabianych części.
b. założyć maksymalne wymiary obrabianych części i dążyć do minimalizowania wymiarów maszyny.
2. Dokładność obróbki
Oczywiście budując takie urządzenie liczymy na to, że wykonane przedmioty będą dokładniejsze niż te wykonane ręcznie ale znając przeznaczenie maszyny nie starajmy się otrzymać maksymalnie dzisiaj osiąganych dokładności. Bo najczęściej nie jest to konieczne a dodatkowo wiąże się z nieuzasadnionym podnoszeniem kosztów jej wykonania.
3. Koszt
O koszcie można już wnioskować z punktu poprzedniego ale warto również rozważyć różnice między poszczególnymi wariantami wykonania, bo czasami niewielkie poniesienie kosztów może skutkować zdecydowanym podniesieniem dokładności albo istotnym zaoszczędzeniem czasu i pracochłonności wykonania.
4. Hałas pracującej maszyny
To bardzo istotny punkt, bo maszyna znajduję się w mieszkaniu i musimy się liczyć i z domownikami i z sąsiadami.
5. Zapylenie pomieszczenia
Podobnie jak w punkcie poprzednim. Specjalnie istotne przy obróbce drewna (również sklejki i niektórych tworzyw sztucznych).
6. Gdzie to ustawić
To niełatwa sprawa i jakiekolwiek rady nie wydają się zbyt słuszne. Prawie każdy ma inne uwarunkowania i musi to rozwiązać we własnym zakresie.
7. Czwarta oś
Jej istnienie bardzo silnie powiększa możliwości maszyny, więc warto to też wziąć pod uwagę, tym bardziej że koszt jej wykonania jest niewielki. Biorąc powyższe pod uwagę autor opracowania zastosował następujące rozwiązania:
ad 1. Wykonano projekt zgodnie z punktem „a” Założone wymiary podstawy to: 600 x 600 mm a wymiary szafki na której ma być umieszczona wynoszą: szerokość= 700 mm, głębokość=650 mm i wysokość = 800 mm. (dokładniej 855 mm – będzie to omówione później)
ad 2. Przyjęto konstrukcję z profili aluminiowych (przeważnie ceowników) i grubej ( i możliwie twardej) płyty stolarskiej, w minimalnej ilości. Jako prowadnice użyto wałków i łożysk liniowych a do napędu śrub trapezowych z nakrętkami mosiężnymi. Silniki oczywiście krokowe i zgodnie z założeniami – ze średniej półki (i pod względem mocy i pod względem ceny).
ad.3. Przyjęto zasadę, że skoro maszyna ma być „ze średniej półki”, to musi średnio kosztować. Nie czyniono oszczędności za wszelką cenę, bo to się zawsze odbija na jakości ale i nie czyniono zakupów niepotrzebnie drogich komponentów i nie korzystano z drogich i nie zawsze pewnych usług. Przy omawianiu poszczególnych rozwiązań będą te rzeczy wspominane.
ad. 4. Średniej wielkości maszyna, z natury rzeczy średnio hałasuje. Wynika to z powodu obróbki materiału średniej wielkości wiórem. Z drugiej strony tego rodzaju maszyny pracują z natury rzeczy mniejszym wiórem niż tradycyjne frezarki ale to niestety pociąga za sobą konieczność wysokich obrotów narzędzia. Dlatego jako elektrowrzeciono zastosowano ręczną szlifierkę marki PROXXON, charakteryzującą się stosunkowo dużym momentem obrotowym i stosunkowo cichą pracą. Autor uznał że oferowane elektrowrzeciona są za drogie, za głośne i posiadają niepotrzebnie wysoką moc. Szacunkowo można przyjąć, że do takiej maszyny najodpowiedniejszym elektrowrzecionem powinno być elektrowrzeciono posiadające moc około 300 – 400 W ale niestety na polskim rynku jest ono nieosiągalne. (Przynajmniej tak było, w czasie w którym powstawał ten projekt) Drugim źródłem hałasu są silniki krokowe. Na to specjalnie konstruktor maszyny nie ma wpływu. Może tylko liczyć na rozsądną konstrukcję silnika, na fakt że nie są to silniki dużej mocy i ewentualnie stosować w prac niezbyt szybkie posuwy. Teoretycznie hałas silników krokowych nie zależy od szybkości ich działania ale…. wraz z szybkości ich działania wzrasta częstotliwość słyszalnego dźwięku i w tym przypadku wyższy dźwięk powoduje bardziej nieprzyjemne odczucia. Ale przeważnie udaje się znaleźć jakiś kompromis, bo w przeciwieństwie do zakładu produkcyjnego majsterkowiczowi się z zasadzie nie spieszy.
ad 5. Maszyna dla amatora (hobbysty, modelarza) z całą pewnością w pierwszej kolejności będzie obrabiać drewno, tworzywa sztuczne, aluminium i mosiądz. Oczywiście „najgroźniejszym” materiałem jest drewno. Z tego powodu trzeba myśleć o rozsądnej osłonie freza – nie może ona jednak zasłaniać miejsca obróbki ani wchodzić w kolizję z obrabianym materiałem. Warto również pomyśleć o odsysaniu wiórów – w przypadku konstrukcji amatorskiej za pomocą odkurzacza zakończonego stosowną ssawką.
Ad 6. Autor nie znalazł w swoim mieszkaniu stosownego miejsca i był zmuszony – prócz przebudowy swojego kącika majsterkowicza – zaprojektować specjalny stolik (pamiętajmy, że ma on nietypową szerokość i głębokość), na którym stanęła maszyna, w którym znalazło się miejsce na komputer i sterownik i jeszcze kilka szufladek.
Ad.7. Zdecydowano, że maszyna będzie jednak zawierać czwartą oś, ponieważ jak było wspomniane powiększa to w istotny sposób możliwości maszyny a koszt jej wykonania jest w odniesieniu do kosztów całości bardzo mały. Do napędu czwartej osi zastosowano również silnik FL57STH56-1006A jednakże ze względu na specyfikę tej osi zastosowano dodatkowo pewne rozwiązania. 1. Zastosowano dodatkową przekładnię zmniejszającą obroty osi (pamiętajmy, że jednocześnie zwiększającą moment obrotowy) w stosunku 1:5. Rozwiązanie to ułatwia przy okazji lepsze wykorzystanie miejsca dla obrabianego przedmiotu. (szczegóły w dalszym opisie). 2. Mechanizm czwartej osi – zakładany na maszynę jednak dość rzadko – wykonano w dwóch częściach. Pogarsza to nieco dokładność współosiowości napędu i podpory – co dla amatora nie ma istotnego znaczenia – pozwala jednak o wiele łatwiej rozwiązać mocowanie obrabianych przedmiotów o różnej długości. Mechanizmy czwartej osi mocowane są do stołu maszyny na tej samej zasadzie co obrabiany przedmiot.
