Да се научите как да сглобите CNC машина от нулата е по-лесно, отколкото си мислите. Разделихме процеса „Направи си сам“ на поредица от лесни за следване стъпки за начинаещи. От закупуване на части до инсталиране на софтуер, нашето ръководство „Направи си сам“ ще ви преведе през това как лесно да си направите собствена CNC машина.
Какво е CNC машина?
CNC машината е автоматизиран електроинструмент, който използва компютърна програма за управление на двигателя, задвижващ 3-те оси X, Y и Z, за да се движи напред и назад по траекторията на инструмента, генерирана от CAD/CAM софтуер, съгласно G-кодови команди. Накрая, инструментът на шпиндела завършва резултатите от резба, рязане и фрезоване.
Неща, които трябва да имате предвид
Когато става въпрос за CNC машини, всеки ще се сети за високата им цена и сложните програмни операции, които ни карат да се чувстваме неразбираеми. Всъщност ние опознаваме и изучаваме CNC, като правим някои прости и нискобюджетни CNC машини, което ни позволи да преминем от начинаещ до експерт в съвременната CNC технология. Трудността при самостоятелното изработване на CNC машина се състои във високата цена на машинните комплекти и трудността при обработката, а настройката и използването на софтуера са сравнително прости. След месец изучаване и проучване на CNC, реших да изградя свои собствени CNC машинни комплекти с управление Mach3, използвайки местни материали.
Трудност на изграждането: Умерен.
Продължителност на строителството: 16 дни.
Инструменти „Направи си сам“: Менгема, електрически бормашини, ръчни триони, пробни перфоратори, метчици, разширители, шублери, огъвачки и винтове.
Първи стъпки
Това ръководство е посветено на създаването на функционална CNC машина със следните характеристики.
1. Порталната конструкция има добра стабилност, голям формат за обработка, компактен и лек w8 дизайн на работния плот, лек w8 и лесен за носене.
2. Може да се използва за рязане и фрезоване на печатни платки, PVC, акрил, MDF, дърво, алуминий и мед.
3. Точността на обработка може да достигне 0.1 мм, което може да отговори на изискванията на повечето печатни платки, форми, печати и табели.
4. Цената му е под $1, 000, а сглобяването е удобно и лесно.
5. Използваните части и суровини могат да бъдат намерени или закупени на местно ниво, което намалява притесненията.
6. Процесът „Направи си сам“ не изисква твърде сложни инструменти.
7. Mach3 контролер, лесен за употреба.
8. Шпинделът се задвижва от стъпков двигател с висока прецизност.
Как да изградим структура на CNC машина?
Тази CNC машина използва фиксирана портална конструкция. Цялата машина е разделена на основна маса, портална рамка, каретка по оста X, работна маса по оста Y и каретка по оста Z. Задвижващият стъпков двигател на работната маса по оста Y е фиксиран към долната плоча. , винт и 2 гладки пръта и портал като плъзгащ водач на масата по оста Y.
На портала са фиксирани задвижващият стъпков двигател на каретката по оста X, водещият винт и двете гладки пръти, използвани като плъзгащи водачи на каретката по оста X. На каретката по оста X са фиксирани задвижващият стъпков двигател на каретката по оста Z, водещият винт и двете гладки пръти, използвани като плъзгащи водачи на каретката по оста Z.
Има L-образни фиксиращи скоби и U-образни задържащи пръстени за фиксиране на шпиндела върху каретката на оста Z.
Гайката, съчетана с водещия винт, е заварена към каретката на осите X, Y и Z.
Как да направим схема за CNC машина?
Веригата се състои от 3 идентични задвижващи части на стъпков двигател по ос X, ос Y, ос Z. Сега вземете оста X като колона, за да илюстрираме принципа ѝ на работа.
Схема на драйвера на стъпков двигател с L297/L298
Схемата е съставена основно от 2 интегрални схеми L297 и L298, предназначени за управление на стъпкови двигатели. Основната функция на L297 е разпределението на импулсите. Тя генерира изходни логически импулси на своите изходни клеми A, B, C и D, за да управлява L298. L297 също така има 2 PWM прекъсвача за управление на тока на фазовата намотка и реализиране на управление на прекъсвача с постоянен ток, за да се получат добри характеристики на честотата на въртящия момент.
Импулсът по оста X от HDR1 (пин 2) постъпва в CLOCK (пин 18) на U1 (L297) и се обработва от U1 на неговите изходни клеми A, B, C, D, C (пинове 4, 6, 7, 9), за да генерира логически импулс. Изходният логически импулс постъпва в U2 (L298), за да задейства двойния H мост на неговите изходни клеми (пинове 2, 3, 13 и 14), за да изведе стъпкови импулси, които да задвижат въртенето на стъпковия двигател.
L298 е интегрална схема с двоен H-мост за високо напрежение и висок ток.
L297 и L298 се използват за формиране на цялостна задвижваща система, която може да управлява двуфазни стъпкови двигатели с максимално напрежение 2V и ток 46A на фаза.
SYNC (пин 1) на U1 е синхронизиращият пин, свързан към пин 1 на U3 и U5, за да се осъществи синхронизацията на множество L297.
Платка за управление на драйвера на стъпков двигател
Щифтът ENABLE (пин 10) на U1 позволява на управляващия пин да контролира изходната логика. Когато е ниско ниво, INH1, INH2, A, B, C, D са принудително настроени на ниско ниво, за да не работи драйверът L298. CONTROL (пин 11) се използва за избор на управление на сигнала на прекъсвача. Когато е ниско ниво, сигналът на прекъсвача действа върху INH1, INH2, а когато е високо ниво, сигналът на прекъсвача действа върху сигналите A, B, C, D. Първият е подходящ за едностепенен режим на работа, а другият режим може да се използва за стъпков двигател в биполярен режим на работа.
VREF (пин 15) на S1U1 е пинът за регулиране на референтното напрежение и напрежението на този пин се регулира, за да се зададе пиковият ток на фазовата намотка на стъпковия двигател.
Комплекти драйвери за стъпкови двигатели
CW/CCW (пин 17) на U1 е пинът за определяне на посоката на въртене на стъпковия двигател по оста X, а сигналът за определяне на посоката за оста X от HDR1 (пин 6) е свързан към този пин.
HALF/FULL (пин 19) е пинът за управление на режима на възбуждане. Когато е висок, това е режим на управление на половин стъпка, а когато е нисък, това е режим на управление на пълна стъпка. RESET (пин 20) е асинхронен сигнал за нулиране и неговата функция е да нулира разпределителя на импулси.
D3-D26 са диодите със свободен ход на H-моста на драйвера L298.
Как да настроя CNC контролера Mach3?
Mach3 е най-често използваният CNC контролер за CNC машини. Инсталирането му е лесно. Първо, поставете платката за движение Mach3 в дънната платка на компютъра. В операционната система Windows драйверът за Mach3 ще бъде инсталиран по подразбиране.
Комплект USB Mach3 3-осен CNC контролер
Можете също да изберете DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC и други CNC контролери.
Как да инсталирате и използвате CAD/CAM софтуер?
Най-разпространеният CAD/CAM софтуер за CNC машини включва Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros. 3D, който може да проектира 2D/3D чертежи за генериране на траектории на обработващите инструменти.
CAD/CAM софтуер
Как да сглобим комплекти CNC машини?
Долната маса, каретката по оста X, работната маса по оста Y и каретката по оста Z са изработени от огъваща машина с 1.5-2mm Студено валцувани стоманени плочи, които могат да осигурят най-добрата точност на обработка. Ако няма огъващи машини, може да се огъне и ръчно с ръчен чук върху голям менгеме. По време на ръчната обработка с чук, към детайла трябва да се добави желязна подложка, за да се избегнат следи от чука. След огъване е необходимо допълнително оформяне. Нито една от равнините не е изкривена и не образува ъгъл от 90 градуса една спрямо друга. За да се осигури правилното положение на щанцоването, върхът на иглата за очертаване, който е успореден и перпендикулярен на първата линия на очертаване, трябва да е тънък, линията на очертаване трябва да е точна, а позиционирането на пробния щанц трябва да е внимателно и точно.
Комплекти CNC машини
Например, пробийте дупка с диаметър 6 мм два пъти. Първо използвайте свредло с диаметър 2 мм, за да пробиете дупката. Определете дали дупката с диаметър 4 мм е точна според линията на напречно позициониране. Ако не е точна, използвайте градинска пила, за да я коригирате. , и накрая разпробийте дупката с... 6mm свредло, така че грешката в позицията на отвора е относително малка.
Порталната конструкция може да се изреже с ръчен трион от железния кил на антистатичния под с дебелина на стената 1.2mm според чертежа и може да се огъва, обработва и оформя в менгеме. Светлинната лента, използвана като 3-осна направляваща релса X, Y, Z, изисква гладка повърхност с гладък диаметър 8-10mmМоже да се реши чрез демонтиране на плъзгащата релса на използвания матричен принтер и гумения валяк за мастило в старата касета на лазерния принтер. Двете гладки шини във всяка посока трябва да са с еднаква дължина, а челните им повърхности трябва да са плоски. Пробийте отвори в центъра на челните повърхности, за да навиете тел M2 и ги фиксирайте с... 5mm болтове. Изработката трябва да бъде хоризонтална и вертикална, особено двете светлинни ленти във всяка посока трябва да са абсолютно последователни. Паралелността е много важна, тя определя успеха или неуспеха на продукцията.
Водещият винт на 3-те оси е водещ винт с диаметър 6mм и стъпка от 1mmТози водещ винт може да се използва за отрязване на необходимата дължина от дългия водещ винт, продаван в магазина за железария, за декорация на тавана. Съпротивлението и хлабината трябва да са малки, а гайката е заварена в съответния отвор на каретката, за да се сведе до минимум хлабината и да се подобри точността на гравиращата машина.
Плъзгащата се втулка е месингов конектор за маркуч, закупен от магазин за железария. Необходимо е да се избере вътрешен диаметър, малко по-малък от диаметъра на плъзгащата се шина, и след това да се използва ръчен разбърквач, за да се усука вътрешният диаметър, така че да съвпадне точно с плъзгащата се шина. Ако е необходимо, полирайте оптичната ос с металографска шкурка, нарежете плъзгащата се втулка на секции с дължина 6 мм, общо 12 секции, и след това използвайте мощен поялник, за да я запоите в съответния отвор на каретката. Не поставяйте плъзгащата се втулка по време на заваряване. Ако спойката проникне вътре, използвайте цинков хлорид като флюс, за да осигурите качеството на запояване. При сглобяване внимавайте съпротивлението на плъзгащата се маса да е малко и постоянно. Ако съпротивлението е голямо, плъзгащата се втулка може да се загрее отново с поялник, за да отговаря на изискванията.
Валът на стъпковия двигател и винтовият прът са свързани чрез медна тръба от 6mАнтена с диаметър m. Винтовият прът и медната тръба са здраво заварени и се гарантира, че са концентрични. Другият край на медната тръба се вкарва във вала на стъпковия двигател и след това се пробива хоризонтално. В малък отвор се вкарва щифт, за да се фиксира, а другият край на винтовия прът се заварява с гайка към каретката.
Тази CNC машина може да се управлява гъвкаво според размера и размера на собствените си материали, но цялата машина не трябва да бъде твърде голяма, за да се избегне лоша твърдост.
Как да работим с CNC машина?
Преди CNC обработка, предварително трябва да се подготви списък с програми за обработка:
1. Определете процедурата за обработка на детайла, както и инструментите и скоростта на рязане, използвани за обработка.
2. Определете точката на свързване на контура на детайла.
3. Задайте позицията на стартиране и затваряне на ножа и позицията на координатния начален пункт.
Напишете набора от инструкции за цифрово управление съгласно предписания формат на операторите, въведете набора от инструкции в устройството за цифрово управление за обработка (декодиране, работа и др.), усилете сигнала през управляващата верига, задвижете серво мотора, за да получите ъгловото изместване и ъгловата скорост, и след това преобразувайте компонентите чрез изпълнителния компонент. Линейното изместване на работната маса се осъществява, за да се осъществи подаването.
Нека започнем да работим с CNC машина с 9-те стъпки, както следва.
Стъпка 1. CNC програмиране.
Преди обработка, CNC програмирането трябва да бъде анализирано и компилирано. Ако програмата е дълга или сложна, не програмирайте на CNC машината, а използвайте програмиращата машина или компютърното програмиране, и след това прехвърлете данните обратно към CNC системата на CNC машината чрез дискета или комуникационен интерфейс. Това може да спести време за обработка и да увеличи спомагателното време за обработка.
Стъпка 2. Включете машината.
Обикновено първо се включва основното захранване, за да може CNC машината да е в състояние да се включи. Стартирането на CNC система с ключов бутон едновременно с това включва и машината, а CRT дисплеят на CNC системата показва информация за състоянието на свързване на клемите и другото спомагателно оборудване.
Стъпка 3. Задайте твърда референтна точка.
Преди обработка, установете референтната точка за движение на всяка координата на машината. Тази стъпка трябва да се извърши първа за машината на системата за управление на увеличението.
Стъпка 4. Стартирайте CNC програмирането.
В зависимост от носителя на програмата (лента, диск), тя може да бъде въведена от лентова машина, програмираща машина или серийна комуникация. Ако е проста програма, тя може да бъде въведена директно на контролния панел на CNC машината чрез клавиатура или да се въвежда сегмент по сегмент в режим MDI за дистанционна обработка на сегменти. Преди обработка, в програмата трябва да се въведат и началото на детайла, параметрите на инструмента, отместването и различните стойности на компенсация.
Стъпка 5. Редактиране на програмата.
Ако въведената програма трябва да бъде променена, превключвателят за избор на работен режим трябва да се постави в позиция за редактиране. Използвайте клавиша за редактиране, за да добавяте, изтривате и променяте.
Стъпка 6. Проверка и отстраняване на грешки в програмата.
Първо, заключете машината и стартирайте системата. Тази стъпка е за проверка на програмата. Ако има някаква грешка, тя трябва да бъде редактирана отново.
Стъпка 7. Фиксиране и подравняване на детайла.
Фиксирайте и подравнете детайла, който ще се обработва, и установете референтна точка. Методът използва ръчно инкрементално движение, непрекъснато движение или ръчно движение на колелото на машинния инструмент. Задайте началната точка в началото на програмата и задайте референтната точка на инструмента.
Стъпка 8. Започнете CNC обработка.
Непрекъснатата обработка обикновено използва добавяне на програми в паметта. Скоростта на подаване при CNC обработка може да се регулира чрез превключвателя за скорост на подаване. По време на обработка, бутонът за задържане на подаването може да се натисне, за да се спре движението на подаване, за да се наблюдава ситуацията на обработка или да се извърши ръчно измерване. Натиснете отново бутона за стартиране на цикъла, за да възобновите обработката. За да се гарантира, че купата е правилна, тя трябва да се провери отново преди добавяне. По време на фрезоване, за плоски извити детайли, може да се използва молив вместо инструмент, за да се начертае контурът на детайла върху хартията, което е по-интуитивно. Ако системата има траектория на инструмента, функцията за симулация може да се използва за проверка на коректността на програмата.
Стъпка 9. Изключете машината.
След добавяне, преди да изключите захранването, обърнете внимание на проверката на състоянието на CNC машината и позицията на всяка част от машината. Първо изключете захранването на машината, след това изключете захранването на системата и накрая изключете главното захранване.
Въпроси и Отговори
Колко вида CNC машини могат да бъдат сглобени самостоятелно?
Най-често срещаните видове CNC машини, които можете да изработите сами, включват CNC рутери, CNC стругове, CNC фрези, CNC шлифовъчни машини, CNC бормашини, CNC лазери и CNC плазмени резачки.
Колко струва изграждането на комплекти CNC машини?
Цената на комплектите „Направи си сам“ с ЦПУ машини включва компютър, контролна платка, машинни части и аксесоари. По-голямата част от разходите са концентрирани в хардуера, който зависи от точността, необходима за вашия план за ЦПУ обработка, а средната цена е под $1, 000.
Какво може да прави една CNC машина?
CNC машините могат да извършват фрезоване, струговане, рязане, дърворезба, гравиране, маркиране, шлайфане, огъване, пробиване, почистване, заваряване на метал, дърво, пластмаса, пяна, плат и камък.
Как да изберем шпинделен двигател?
Шпинделният двигател е основната част за CNC машините. Необходимо е да закупите правилния шпинделен двигател за вашите бизнес планове, всичко в зависимост от материалите, които обработвате, и прецизността, необходима за вашите проекти.
Как да изберем преносна система?
Единият е дали да изберете винт или сачмено-винтова система за избор на предавателна система. Тук всъщност предлагам, че е много по-добре да изберете сачмено-винтова система. Въпреки че използвам водеща винтова система, все пак препоръчвам да изберете сачмено-винтова система. Сачмено-винтовата система има висока прецизност и малка грешка при въртене. А в процеса на предаване звукът е много слаб. Процесът на предаване на винта е триенето между метал и метал. Въпреки че звукът не е много силен, грешката при въртене ще става все по-голяма и по-голяма с удължаване на времето на триене.
Как да изберем стъпков двигател?
Докато CNC машината работи, стъпковият двигател работи. Ако двигателят не е избран внимателно, тогава, първо, той много лесно се прегрява. Двигателят е горещ, когато машината започне да работи, което не би трябвало да е това, което искаме. Въртящият момент на двигателя също е проблем, който трябва да се вземе предвид, и е лесно да се загубят стъпки, ако въртящият момент е недостатъчен. Така че не бъдете алчни, когато избирате стъпков двигател.
Предупреждения
Независимо дали изграждате достъпен CNC рутер, или за изработка на най-добрата бюджетна CNC стругова машина, дори и да работите сами с най-евтината CNC фрезова машина, първото предупреждение е захранването на CNC машината. Машината има 1 стъпкови двигателя и един шпинделен двигател. Следователно, токът на CNC машината е много голям по време на употреба. При закупуване на DC захранване трябва да се закупи DC захранване с по-голям номинален ток. Определящият фактор за скоростта на шпинделния двигател е напрежението на DC захранването. Колкото по-високо е напрежението, толкова по-бърза може да се върти максималната скорост на шпиндела, така че напрежението не може да бъде твърде малко.
В обобщение, предлагам номиналното напрежение на самостоятелно изработената CNC машина да е около 30V, а номиналният ток да е поне 10A за да се осигури нормална работа на машината. Напрежението от 30V се използва главно за шпинделния двигател, а стъпковият двигател не се нуждае от толкова високо напрежение. Тъй като стъпковият двигател се задвижва от винт, въртящият момент може да бъде голям дори при малко напрежение. Затова предлагам само 12V да е достатъчно за напрежението, подавано към стъпковия двигател. Стъпковият двигател използва 12V, но напрежението, осигурено от DC захранването, е 30V. Тук е необходимо да се използва трансформатор. Мощността на този трансформатор трябва да е висока. Токът на 3-те стъпкови двигателя трябва да преминава през този трансформатор. Разсейването на топлината от трансформатора не може да се поддържа, което води до сериозно генериране на топлина.
