A învăța cum să construiești o mașină CNC de la zero este mai ușor decât ai putea crede. Am împărțit procesul de bricolaj într-o serie de pași ușor de urmat pentru începători. De la cumpărarea de piese până la instalarea software-ului, ghidul nostru de bricolaj vă va ghida prin cum să vă creați cu ușurință propria mașină CNC.
Ce este o mașină CNC?
O mașină CNC este o unealtă electrică automată care utilizează un program de calculator pentru a controla motorul pentru a conduce cele 3 axe ale lui X, Y și Z pentru a se deplasa înainte și înapoi de-a lungul traseului sculei generat de software-ul CAD/CAM conform comenzilor G-code. În cele din urmă, unealta de pe ax completează rezultatele sculptării, tăierii și frezării.
Lucruri de luat în considerare
Când vine vorba de mașini CNC, toată lumea se va gândi la costurile sale ridicate și la operațiunile complexe de programare, care ne fac să ne simțim incomprehensibil. De fapt, cunoaștem și învățăm CNC făcând unele simple și mașini CNC cu preț redus, care ne-a permis să trecem de la un începător la un expert în tehnologia CNC modernă. Dificultatea de a face bricolaj o mașină CNC constă în costul ridicat al kit-urilor de mașină și în dificultatea de prelucrare, iar setarea și utilizarea software-ului este relativ simplă. După o lună de studiu și cercetare CNC, am decis să-mi construiesc propriile seturi de mașini CNC controlate Mach3 folosind materiale disponibile local.
Dificultatea de construire: Moderat.
Durata construcției: Zilele 16.
Instrumente de bricolaj: Menghine de banc, burghie electrice, ferăstraie de mână, poansone de probă, robinete, aleză, șublere, îndoitori și șuruburi.
Noțiuni de bază
Acest ghid se referă la crearea unei mașini CNC funcționale cu următoarele caracteristici.
1. Structura portalului are stabilitate bună, format mare de procesare, design desktop compact și ușor w8, ușor w8 și ușor de transportat.
2. Poate fi folosit pentru a tăia și freza PCB, PVC, acril, MDF, lemn, aluminiu și cupru.
3. Precizia sa de prelucrare poate ajunge la 0.1 mm, ceea ce poate îndeplini cerințele majorității plăcilor PCB, matrițelor, ștampilelor și semnelor.
4. Costul său este sub $1,000, iar asamblarea este convenabilă și ușoară.
5. Piesele și materiile prime folosite pot fi găsite sau cumpărate local, ceea ce reduce grijile.
6. Procesul DIY nu necesită instrumente prea complicate.
7. Controler Mach3, ușor de utilizat.
8. Axul este antrenat de un motor pas cu mare precizie.
Cum se construiește o structură de mașină CNC?
Această mașină CNC adoptă o structură de portal fix. Întreaga mașină este împărțită într-o masă de bază, un cadru portal, un cărucior pe axa X, o masă de lucru pe axa Y și un cărucior pe axa Z. Motorul pas cu pas al mesei de lucru pe axa Y este fixat pe placa de jos. , șurub și 2 bare netede și portal ca ghidaj de glisare a mesei pe axa Y.
Pe portal sunt fixate motorul de antrenare pas cu pas al căruciorului axei X, șurubul de plumb și cele 2 bare netede utilizate ca ghidaje de alunecare ale căruciorului axei X. Pe căruciorul axei X sunt fixate motorul pas cu pas de antrenare al căruciorului axei Z, șurubul de plumb și cele 2 bare netede utilizate ca ghidaje de alunecare ale căruciorului axei Z.
Există console de fixare în formă de L și inele de reținere în formă de U pentru fixarea axului pe căruciorul axei Z.
Piulița potrivită cu șurubul de plumb este sudată pe căruciorul axelor X, Y și Z.
Cum se face un circuit de mașină CNC?
Circuitul constă din 3 părți identice de acționare a motorului pas pe axa X axa Y axa Z. Acum luați axa X ca coloană pentru a ilustra principiul său de funcționare.
Circuitul driverului motorului pas cu pas cu L297/L298
Circuitul este compus în principal din 2 circuite integrate L297 și L298 dedicate unui motor pas cu pas. Funcția principală a L297 este distribuția pulsului. Acesta generează impulsuri logice de ieșire la bornele sale de ieșire A, B, C și D pentru a conduce L298. L297 are, de asemenea, 2 elicoptere PWM pentru a controla curentul de înfășurare a fazei și pentru a realiza controlul elicopterului cu curent constant pentru a obține caracteristici bune de frecvență a cuplului.
Impulsul axei X de la HDR1 (pinul 2) intră în CLOCK (pinul 18) al lui U1 (L297) și este procesat de U1 la bornele sale de ieșire A, B, C, D, C (pinii 4, 6, 7, 9). ) pentru a genera Impulsul logic de ieșire intră în U2 (L298) pentru a conduce podul dublu H la bornele sale de ieșire (pinii 2, 3, 13 și 14) pentru a emite impulsuri pas pentru a conduce motorul pas cu pas să se rotească.
L298 este un driver dublu de circuit integrat de înaltă tensiune și curent de înaltă punte H.
L297 și L298 sunt folosite pentru a forma un sistem complet de antrenare, care poate acționa motoare pas cu 2 faze cu o tensiune maximă de 46V și un curent de 2A pe fază.
SYNC (pinul 1) al lui U1 este pinul de sincronizare conectat la pinul 1 al lui U3 și U5 pentru a realiza sincronizarea mai multor L297.
Placa de control pentru driverul motorului pas cu pas
Activarea (pin 10) al lui U1 permite pinului de control să controleze logica de ieșire. Când este scăzut, INH1, INH2, A, B, C, D sunt forțați la un nivel scăzut pentru a face driverul L298 să nu funcționeze. CONTROL (pin 11) este folosit pentru a selecta controlul semnalului chopper. Când este de nivel scăzut, semnalul chopper acționează asupra INH1, INH2, iar când este de nivel înalt, semnalul chopper acționează asupra semnalelor A, B, C, D. Primul este potrivit pentru modul de lucru cu o singură treaptă, iar cele 2 moduri pot fi utilizate pentru motorul pas cu pas al modului de lucru bipolar.
VREF (pin 15) al S1U1 este pinul de reglare a tensiunii de referință, iar tensiunea acestui pin este ajustată pentru a seta curentul de vârf al înfășurării de fază a motorului pas cu pas.
Seturi de drivere a motorului pas cu pas
Cw/ccw (pinul 17) al lui U1 este pinul pentru specificarea direcției de rotație a motorului pas cu pas pe axa X, iar semnalul de specificare a direcției pentru axa X de la HDR1 (pinul 6) este conectat la acest pin.
HALF/FULL (pin 19) este pinul de control al modului de excitație. Când este ridicat, este un mod de conducere cu jumătate de pas, iar când este scăzut, este un mod de conducere cu pas complet. RESET (pin 20) este un semnal de resetare asincron, iar funcția sa este de a reseta distribuitorul de impulsuri.
D3-D26 sunt diodele cu roată liberă ale podului H al driverului L298.
Cum se configurează controlerul CNC Mach3?
Mach3 este cel mai frecvent utilizat controler CNC pentru mașini CNC. Instalarea sa este simplă. Mai întâi, introduceți cardul de mișcare Mach3 pe placa de bază a computerului. În sistemul de operare Windows, driverul Mach3 va fi instalat implicit.
Kit controler CNC USB Mach3 cu 3 axe
De asemenea, puteți alege DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC și alte controlere CNC.
Cum se instalează și se utilizează software-ul CAD/CAM?
Cele mai comune software CAD/CAM pentru mașini CNC includ Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros 3D, care poate proiecta 2D/3D desene pentru a genera trasee scule de prelucrare.
Software CAD / CAM
Cum să asamblați kiturile de mașini CNC?
Masa de jos, căruciorul pe axa X, masa de lucru pe axa Y și căruciorul pe axa Z sunt realizate de o mașină de îndoit cu 1.5-2mm plăci de oțel laminate la rece, care pot asigura cea mai ideală precizie de prelucrare. Dacă nu există îndoitori, acesta poate fi, de asemenea, îndoit manual cu un ciocan de mână pe o menghină mare. În timpul prelucrării cu ciocanul de mână, pe piesa de prelucrat trebuie adăugat un fier de călcat pentru a evita să lase urme de ciocan pe piesa de prelucrat. După îndoire, este necesară modelarea suplimentară. Niciunul dintre avioane nu este deformat și formează un unghi de 90 de grade unul față de celălalt. Pentru a asigura poziția corectă de perforare, punctul acului acului de marcat care este paralel și perpendicular pe prima linie de marcat trebuie să fie subțire, linia de marcat trebuie să fie precisă, iar soclul de poziționare a poansonului de probă trebuie să fie atent și precis.
Seturi de mașini CNC
De exemplu, perforați o gaură cu un diametru de 6 mm de 2 ori. Mai întâi, utilizați un burghiu cu diametrul de 4 mm pentru a găuri gaura. Determinați dacă orificiul cu diametrul de 4 mm este precis în funcție de linia de poziționare transversală. Dacă nu este exact, utilizați un fișier asortat de grădină pentru a o corecta. , iar în final alezează gaura cu a 6mm burghiu, astfel încât eroarea de poziție a găurii este relativ mică.
Portalul poate fi tăiat cu un ferăstrău manual din chila de fier a podelei antistatice cu o grosime a peretelui de 1.2mm conform desenului și poate fi îndoit, prelucrat și modelat pe menghină. Bara luminoasă folosită ca șină de ghidare cu 3 axe X, Y, Z necesită o suprafață netedă cu un diametru neted de 8-10mm. Poate fi rezolvată prin demontarea șinei de glisare a imprimantei matrice de puncte uzate și a rolei de cauciuc de cerneală din vechiul cartuș de imprimantă laser. Cele 2 bare netede din fiecare direcție trebuie să fie de lungime egală, iar fețele de capăt trebuie să fie plate. Găuriți găuri în centrul fețelor de capăt pentru a atinge firul M5 și fixați-le cu ajutorul 5mm șuruburi. Manopera trebuie sa fie orizontala si verticala, in special cele 2 bare luminoase in fiecare directie trebuie sa fie absolut Paralelismul este foarte important, determina succesul sau esecul productiei.
Șurubul plumb al celor 3 axe este un șurub plumb cu un diametru de 6mm și un pas de 1mm. Acest șurub de plumb poate fi folosit pentru a tăia lungimea necesară din șurubul lung de plumb vândut în magazinul de hardware pentru decorarea tavanului. Rezistența și jocul trebuie să fie mici, iar piulița este sudată în orificiul corespunzător al căruciorului pentru a minimiza jocul și pentru a îmbunătăți precizia mașinii de gravat.
Manșonul glisant este un conector de furtun din alamă achiziționat într-un magazin de hardware. Este necesar să selectați diametrul interior puțin mai mic decât diametrul barei de glisare și apoi să utilizați un alez manual pentru a răsuci diametrul interior pentru a se potrivi precis cu bara de glisare. Dacă este necesar, lustruiți axa optică cu șmirghel metalografic, tăiați manșonul de alunecare în secțiuni lungi de 6 mm, un total de 12 secțiuni, apoi utilizați un fier de lipit de mare putere pentru a-l lipi în orificiul corespunzător al căruciorului. Nu așezați manșonul de alunecare în timpul sudării. Dacă lipirea pătrunde în interior, utilizați clorură de zinc ca flux pentru a asigura calitatea lipirii. La asamblare, aveți grijă ca rezistența mesei glisante să fie mică și consistentă. Dacă rezistența este mare, manșonul de alunecare poate fi reîncălzit cu un fier de lipit pentru a îndeplini cerințele.
Arborele motorului pas cu pas și tija șurubului sunt conectate printr-un tub de cupru de a 6mm diametru antenă tijă. Tija șurubului și tubul de cupru sunt bine sudate și asigurate a fi concentrice. Celălalt capăt al tubului de cupru este introdus în arborele motorului pas cu pas și apoi găurit orizontal. Un știft este introdus într-o gaură mică pentru a-l fixa, iar celălalt capăt al tijei șurubului este sudat cu o piuliță pe cărucior.
Această mașină CNC poate fi controlată în mod flexibil în funcție de dimensiunea și dimensiunea propriilor materiale, dar întreaga mașină nu ar trebui să fie prea mare pentru a evita rigiditatea slabă.
Cum se operează o mașină CNC?
Înainte de prelucrarea CNC, trebuie pregătită în prealabil o listă de programe de prelucrare:
1. Determinați procedura de prelucrare a piesei și sculele și viteza de tăiere utilizate pentru prelucrare.
2. Determinați punctul de conectare al conturului piesei.
3. Setați poziția de pornire și închidere a cuțitului și poziția originii coordonatelor.
Scrieți setul de instrucțiuni de control numeric conform formatului de instrucțiune prescris, introduceți setul de instrucțiuni în dispozitivul de control numeric pentru procesare (decodare, operare etc.), amplificați semnalul prin circuitul de comandă, conduceți servomotorul pentru a ieși deplasarea unghiulară și viteza unghiulară, apoi convertiți componentele prin componenta de execuție. Deplasarea liniară a mesei de lucru este realizată pentru a realiza alimentarea.
Să începem să operam o mașină CNC cu cei 9 pași după cum urmează.
Pasul 1. Programare CNC.
Înainte de prelucrare, programarea CNC trebuie analizată și compilată mai întâi. Dacă programul este lung sau complicat. Nu programați pe mașina CNC, ci folosiți mașina de programare sau programarea computerului, apoi faceți backup la sistemul CNC al mașinii CNC printr-o dischetă sau o interfață de comunicare. Acest lucru poate evita ocuparea timpului mașinii și poate crește timpul auxiliar de prelucrare.
Pasul 2. Porniți mașina.
În general, alimentarea principală este pornită mai întâi, astfel încât mașina CNC să aibă condițiile de pornire. Porniți un sistem CNC cu un buton cheie și mașina unealtă este pornită în același timp, iar CRT-ul sistemului de control CNC afișează informații. Starea de conectare a scoicilor și a altor echipamente auxiliare.
Pasul 3. Setați punctul de referință solid.
Înainte de prelucrare, stabiliți data de mișcare a fiecărei coordonate a mașinii. Acest pas trebuie efectuat în primul rând pentru mașina sistemului de control al creșterii.
Pasul 4. Începeți programarea CNC.
În funcție de mediul de program (bandă, disc), acesta poate fi introdus de către aparatul de bandă, mașina de programare sau comunicarea în serie. Dacă este un program simplu, acesta poate fi introdus direct pe panoul de control CNC prin tastatură, sau introducere segment cu segment în modul MDI pentru procesarea segmentului de la distanță. Înainte de prelucrare, în program trebuie introduse, de asemenea, originea piesei, parametrii sculei, decalajul și diferitele valori de compensare.
Pasul 5. Editarea programului.
Dacă programul introdus trebuie modificat, comutatorul de selectare a modului de lucru ar trebui să fie plasat în poziția de editare. Utilizați tasta de editare pentru a adăuga, șterge și modifica.
Pasul 6. Program de inspecție și depanare.
Mai întâi, blocați mașina unealtă și rulați numai sistemul. Acest pas este de a verifica programul. Dacă există vreo eroare, aceasta trebuie editată din nou.
Pasul 7. Fixarea și alinierea piesei de prelucrat.
Fixați și aliniați piesa de prelucrat și stabiliți un punct de referință. Metoda adoptă mișcare manuală incrementală, mișcare continuă sau mișcare manuală a roții a mașinii-unelte. Setați punctul de pornire la începutul programului și setați referința instrumentului.
Pasul 8. Începeți prelucrarea CNC.
Prelucrarea continuă utilizează în general adăugiri de programe în memorie. Viteza de avans în prelucrarea CNC poate fi ajustată prin comutatorul vitezei de avans. În timpul prelucrării, butonul de menținere a avansului poate fi apăsat pentru a întrerupe mișcarea de avans pentru a observa situația de procesare sau pentru a efectua măsurarea manuală. Apăsați din nou butonul de pornire a ciclului pentru a relua prelucrarea. Pentru a vă asigura că vasul este corect, ar trebui să fie verificat din nou înainte de a adăuga. În timpul frezării, pentru piesele curbe plate, se poate folosi un creion în locul unui instrument pentru a desena conturul piesei pe hârtie, ceea ce este mai intuitiv. Dacă sistemul are o cale de sculă, funcția de simulare poate fi utilizată pentru a verifica corectitudinea programului.
Pasul 9. Opriți mașina.
După adăugare, înainte de a opri alimentarea, acordați atenție să verificați starea mașinii CNC și poziția fiecărei părți a mașinii. Opriți mai întâi alimentarea mașinii, apoi opriți alimentarea sistemului și, în final, opriți alimentarea principală.
Întrebări frecvente
Câte tipuri de mașini CNC pot fi construite singur?
Cele mai comune tipuri de mașini CNC care pot fi realizate de dvs. includ routere CNC, strunguri CNC, freze CNC, polizoare CNC, burghie CNC, lasere CNC și freze CNC cu plasmă.
Cât costă să construiești kituri de mașini CNC?
Costul truselor de mașini CNC DIY include computer, placă de control, piese pentru mașini și accesorii. Cea mai mare parte a costurilor este concentrată în hardware, care depinde de precizia de care aveți nevoie pentru planul dumneavoastră de prelucrare CNC, iar costul mediu este sub $1, 000.
Ce poate face o mașină CNC?
Mașinile CNC pot face frezare, strunjire, tăiere, sculptură, gravare, marcare, șlefuire, îndoire, găurire, curățare, sudare pentru metal, lemn, plastic, spumă, țesătură și piatră.
Cum să alegi un motor cu ax?
Motorul axului este piesa de bază pentru mașinile CNC. Este necesar să cumpărați motorul ax potrivit pentru planurile dvs. de afaceri, totul în funcție de materialele pe care le prelucrați și de precizia necesară pentru proiectele dvs.
Cum să alegi un sistem de transmisie?
Una este dacă să alegeți un șurub sau un șurub cu bile pentru alegerea sistemului de transmisie. Aici sugerez de fapt că este mult mai bine să alegeți un șurub cu bile. Deși folosesc un șurub plumb, recomand totuși alegerea unui șurub cu bile. Șurubul cu bile are o precizie ridicată și o eroare mică de rotație. Și în procesul de transmitere, sunetul este foarte mic. Procesul de transmisie al șurubului este frecarea dintre metal și metal. Deși sunetul nu este foarte puternic, eroarea de rotație va deveni din ce în ce mai mare după ce timpul de frecare este lung.
Cum să alegi un motor pas cu pas?
Atâta timp cât mașina CNC funcționează, motorul pas cu pas funcționează. Dacă motorul nu este selectat cu atenție, atunci motorul este foarte ușor de încălzit. Motorul este fierbinte când mașina începe să funcționeze, ceea ce nu ar trebui să fie ceea ce ne dorim. Cuplul motorului este, de asemenea, o problemă de luat în considerare și este ușor să pierdeți pași dacă cuplul este insuficient. Deci, nu fi lacom când alegi un motor pas cu pas.
Precautii
Indiferent dacă construiți un router CNC accesibil, sau făcând cea mai bună mașină de strung CNC de buget, chiar și lucrând cu DIY cea mai ieftină mașină de frezat CNC, prima precauție este sursa de alimentare a mașinii CNC. Există 1 motoare pas cu pas și un motor cu ax pe mașină. Prin urmare, curentul mașinii CNC este foarte mare în procesul de utilizare. Când achiziționați o sursă de curent continuu, trebuie achiziționată o sursă de alimentare CC cu un curent nominal mai mare. Determinantul vitezei motorului axului este tensiunea sursei de curent continuu. Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât viteza maximă a axului se poate roti mai rapid, astfel încât tensiunea nu poate fi prea mică.
În rezumat, sugerez că tensiunea nominală a mașinii CNC autofabricate este de aproximativ 30V și curentul nominal este de cel puțin 10A pentru a asigura funcționarea normală a mașinii. Tensiunea de 30V este utilizată în principal pe motorul axului, iar motorul pas cu pas nu are nevoie de o tensiune atât de mare. Deoarece motorul pas cu pas este antrenat de un șurub, cuplul poate fi în continuare mare chiar și cu o tensiune mică. Așa că sugerez că doar 12V este suficient pentru tensiunea furnizată motorului pas cu pas. Motorul pas cu pas folosește 12V, dar tensiunea furnizată de sursa de curent continuu este de 30V. Aici, trebuie folosit un transformator. Puterea acestui transformator ar trebui să fie mare. Prin acest transformator trebuie sa treaca curentul celor 3 motoare pas cu pas. Disiparea căldurii a transformatorului nu poate ține pasul, rezultând o generare serioasă de căldură.
