Naučiť sa postaviť CNC stroj od nuly je jednoduchšie, ako si možno myslíte. Postup DIY sme rozdelili do série jednoduchých krokov pre začiatočníkov. Od nákupu dielov až po inštaláciu softvéru, náš sprievodca pre domácich majstrov vás prevedie tým, ako si jednoducho vyrobiť svoj vlastný CNC stroj.
Čo je to CNC stroj?
CNC stroj je automatizované elektrické náradie, ktoré používa počítačový program na ovládanie motora na poháňanie 3 osí X, Y a Z na pohyb tam a späť pozdĺž dráhy nástroja vygenerovanej softvérom CAD/CAM podľa príkazov G-kódu. Nakoniec nástroj na vretene dokončí rezanie, rezanie a frézovanie.
Veci na zváženie
Keď sa povie CNC stroje, každému sa vybaví ich vysoká cena a zložité programovacie operácie, kvôli ktorým sa cítime nevyspytateľne. V skutočnosti vieme a učíme sa CNC tak, že vytvoríme jednoduché a lacné CNC stroje, čo nám umožnilo povýšiť zo začiatočníka na odborníka v modernej CNC technológii. Náročnosť DIY CNC stroja spočíva vo vysokej cene strojových súprav a obtiažnosti obrábania a nastavenie a používanie softvéru je relatívne jednoduché. Po mesiaci štúdia a výskumu CNC som sa rozhodol postaviť si vlastné súpravy CNC strojov riadených Mach3 s použitím lokálne dostupných materiálov.
Náročnosť stavby: Mierne.
Trvanie budovy: Dni 16.
Nástroje pre domácich majstrov: Stolové zveráky, elektrické vŕtačky, ručné píly, vzorkovače, závitníky, výstružníky, strmene, ohýbačky a skrutky.
začať
Táto príručka je o vytvorení funkčného CNC stroja s nasledujúcimi funkciami.
1. Portálová štruktúra má dobrú stabilitu, veľký formát spracovania, kompaktný a lightw8 desktop dizajn, ľahký w8 a ľahko sa prenáša.
2. Môže sa použiť na rezanie a frézovanie PCB, PVC, akrylu, MDF, dreva, hliníka a medi.
3. Jeho presnosť obrábania môže dosiahnuť 0.1 mm, čo môže spĺňať požiadavky väčšiny dosiek plošných spojov, foriem, pečiatok a značiek.
4. Jeho cena je nižšia $1000 a montáž je pohodlná a jednoduchá.
5. Použité diely a suroviny sa dajú zohnať alebo kúpiť lokálne, čo znižuje starosti.
6. DIY proces nevyžaduje príliš zložité nástroje.
7. Ovládač Mach3, jednoduché použitie.
8. Vreteno je poháňané krokovým motorom s vysokou presnosťou.
Ako zostaviť štruktúru CNC stroja?
Tento CNC stroj využíva pevnú portálovú štruktúru. Celý stroj je rozdelený na základný stôl, portálový rám, vozík osi X, pracovný stôl osi Y a vozík osi Z. Pohonný krokový motor pracovného stola s osou Y je upevnený na spodnej doske. , skrutka a 2 hladké tyče a portál ako posuvné vedenie stola v osi Y.
Na portáli je upevnený hnací krokový motor vozíka osi X, vodiaca skrutka a 2 hladké tyče používané ako klzné vedenia vozíka osi X. Na vozíku osi X je upevnený hnací krokový motor vozíka osi Z, vodiaca skrutka a 2 hladké tyče používané ako klzné vedenia vozíka osi Z.
Na upevnenie vretena na vozíku osi Z sú upevňovacie konzoly v tvare L a poistné krúžky v tvare U.
Matica zladená s vodiacou skrutkou je privarená na vozíku osí X, Y a Z.
Ako vyrobiť obvod CNC stroja?
Obvod pozostáva z 3 rovnakých častí pohonu krokového motora osi X osi Y osi Z. Teraz vezmite os X ako stĺpec na ilustráciu princípu fungovania.
Obvod ovládača krokového motora s L297/L298
Obvod sa skladá hlavne z integrovaných obvodov L2 a L297 vyhradených pre 298 krokové motory. Hlavnou funkciou L297 je distribúcia impulzov. Generuje výstupné logické impulzy na svojich výstupných svorkách A, B, C a D na pohon L298. L297 má tiež 2 PWM choppery na riadenie prúdu fázového vinutia a realizáciu riadenia choppera s konštantným prúdom na získanie dobrých frekvenčných charakteristík krútiaceho momentu.
Impulz osi X z HDR1 (pin 2) vstupuje do CLOCK (pin 18) U1 (L297) a je spracovaný U1 na svojich výstupných svorkách A, B, C, D, C (piny 4, 6, 7, 9) na generovanie Výstupný logický impulz vstupuje do U2 (L298), aby priviedol dvojitý H a mostík 2, 3 na výstupnú svorku 13. výstupné krokové impulzy na pohon krokového motora do otáčania.
L298 je vysokonapäťový a vysokoprúdový vysokonapäťový ovládač integrovaného obvodu s dvojitým mostíkom H.
L297 a L298 sa používajú na vytvorenie kompletného pohonného systému, ktorý dokáže poháňať 2-fázové krokové motory s maximálnym napätím 46V a prúdom 2A na fázu.
SYNC (pin 1) U1 je synchronizačný kolík pripojený k kolíku 1 U3 a U5 na realizáciu synchronizácie viacerých L297.
Riadiaca doska ovládača krokového motora
ENABLE (pin 10) U1 umožňuje riadiacemu kolíku ovládať výstupnú logiku. Keď je nízka, INH1, INH2, A, B, C, D sú všetky nútené znížiť úroveň, aby ovládač L298 nefungoval. CONTROL (pin 11) sa používa na výber ovládania signálu choppera. Keď je nízka úroveň, signál choppera pôsobí na INH1, INH2 a keď je vysoká, signál choppera pôsobí na signály A, B, C, D. Prvý je vhodný pre jednostupňový pracovný režim a 2 režimy možno použiť pre krokový motor bipolárneho pracovného režimu.
VREF (kolík 15) S1U1 je kolík na nastavenie referenčného napätia a napätie tohto kolíka sa nastavuje tak, aby sa nastavil špičkový prúd fázového vinutia krokového motora.
Súpravy ovládačov krokového motora
Cw/ccw (pin 17) U1 je kolík na určenie smeru otáčania krokového motora osi X a na tento kolík je pripojený signál určujúci smer pre os X z HDR1 (kolík 6).
HALF/FULL (pin 19) je kolík ovládania režimu budenia. Keď je vysoká, ide o polovičný jazdný režim, a keď je nízka, ide o jazdný režim v úplnom kroku. RESET (pin 20) je asynchrónny resetovací signál a jeho funkciou je resetovať rozdeľovač impulzov.
D3-D26 sú voľnobežné diódy H-mostíka ovládača L298.
Ako nastaviť ovládač Mach3 CNC?
Mach3 je najbežnejšie používaný CNC riadiaci systém pre CNC stroje. Jeho inštalácia je jednoduchá. Najprv vložte pohybovú kartu Mach3 na základnú dosku počítača. V operačnom systéme Windows sa štandardne nainštaluje ovládač Mach3.
Súprava 3-osového CNC ovládača USB Mach3
Môžete si tiež vybrať DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC a ďalšie CNC riadiace jednotky.
Ako nainštalovať a používať CAD/CAM softvér?
Medzi najbežnejšie CAD/CAM softvéry pre CNC stroje patria Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros 3D, ktorý dokáže navrhnúť 2D/3D výkresy na generovanie dráh obrábacích nástrojov.
CAD/CAM softvér
Ako zostaviť súpravy CNC strojov?
Spodný stôl, vozík osi X, pracovný stôl osi Y a vozík osi Z sú vyrobené ohýbacím strojom s 1.5-2mm oceľové plechy valcované za studena, ktoré dokážu zabezpečiť najideálnejšiu presnosť obrábania. Ak nie sú ohýbačky, dá sa ohýbať aj ručne ručným kladivom na veľkom zveráku. Počas spracovania ručným kladivom by sa mala na obrobok pridať žehlička, aby sa predišlo zanechaniu stôp po kladive na obrobku. Po ohnutí je potrebné ďalšie tvarovanie. Žiadna z rovín nie je zdeformovaná a zvierajú navzájom 90-stupňový uhol. Aby sa zaistila správna poloha dierovania, hrot ihly rycej ihly, ktorý je rovnobežný a kolmý na 1. ryhovaciu čiaru, by mal byť tenký, ryha by mala byť presná a objímka na umiestnenie vzorky razníka by mala byť opatrná a presná.
Súpravy CNC strojov
Napríklad dvakrát prerazte otvor s priemerom 6 mm. Najprv použite vrták s priemerom 2 mm na vyvŕtanie otvoru. Podľa krížovej polohovacej čiary určite, či je otvor s priemerom 4 mm presný. Ak to nie je presné, použite na opravu záhradný súbor. a nakoniec vystružte otvor pomocou a 6mm vrták, takže chyba polohy otvoru je relatívne malá.
Portál je možné vyrezať ručnou pílou zo železného kýlu antistatickej podlahy s hrúbkou steny 1.2mm podľa výkresu a dá sa ohýbať, spracovávať a tvarovať na zveráku. Svetelná lišta používaná ako 3-osová vodiaca lišta X, Y, Z vyžaduje hladký povrch s hladkým priemerom 8-10mm. Dá sa to vyriešiť demontážou posuvnej lišty použitej ihličkovej tlačiarne a farbiaceho gumového valčeka v starej kazete do laserovej tlačiarne. 2 hladké tyče v každom smere by mali mať rovnakú dĺžku a koncové plochy by mali byť ploché. V strede koncových plôch vyvŕtajte otvory na poklepanie na drôt M5 a pripevnite ich 5mm skrutky. Spracovanie musí byť horizontálne a vertikálne, najmä 2 svetelné pruhy v každom smere musia byť absolútne Paralelnosť je veľmi dôležitá, rozhoduje o úspechu alebo neúspechu výroby.
Vodiaca skrutka 3 osí je vodiaca skrutka s priemerom 6mm a rozteč 1mm. Táto vodiaca skrutka sa môže použiť na odrezanie požadovanej dĺžky z dlhej vodiacej skrutky predávanej v železiarstve na dekoráciu stropu. Odpor a vôľa by mali byť malé a matica je privarená v zodpovedajúcom otvore vozíka, aby sa minimalizovala vôľa a zlepšila presnosť gravírovacieho stroja.
Posuvná objímka je mosadzná hadicová spojka zakúpená v železiarstve. Je potrebné zvoliť vnútorný priemer o niečo menší ako je priemer posuvnej lišty a potom pomocou ručného výstružníka vnútorný priemer skrútiť tak, aby presne zodpovedal posuvnej lište. V prípade potreby optickú os vyleštite metalografickým brúsnym papierom, narežte posuvnú objímku na 6 mm dlhé časti, celkovo 12 častí a potom ju pomocou vysokovýkonnej spájkovačky prispájkujte do príslušného otvoru vozíka. Počas zvárania neumiestňujte posuvnú manžetu. Ak spájka prenikne dovnútra, použite chlorid zinočnatý ako tavidlo, aby ste zaistili kvalitu spájkovania. Pri montáži dávajte pozor, aby odpor posuvného stola bol malý a konzistentný. Ak je odpor veľký, posuvnú objímku je možné opätovne nahriať spájkovačkou, aby vyhovovala požiadavkám.
Hriadeľ krokového motora a skrutková tyč sú spojené medenou rúrkou a 6mprútová anténa s priemerom m. Skrutková tyč a medená rúrka sú pevne zvarené a sú sústredené. Druhý koniec medenej rúrky sa vloží do hriadeľa krokového motora a potom sa vodorovne vyvŕta. Do malého otvoru sa vloží kolík na upevnenie a druhý koniec skrutkovacej tyče sa privarí maticou na vozík.
Tento CNC stroj je možné flexibilne riadiť podľa veľkosti a veľkosti vlastných materiálov, ale celý stroj by nemal byť príliš veľký, aby nedochádzalo k zlej tuhosti.
Ako obsluhovať CNC stroj?
Pred CNC obrábaním by ste si mali vopred pripraviť zoznam obrábacích programov:
1. Určite postup spracovania dielu a nástroje a rýchlosť rezania použité na spracovanie.
2. Určite bod pripojenia obrysu dielu.
3. Nastavte polohu spustenia a zatvárania noža a polohu začiatku súradníc.
Zapíšte súbor inštrukcií numerického riadenia podľa predpísaného formátu príkazu, vložte súbor inštrukcií do zariadenia numerického riadenia na spracovanie (dekódovanie, ovládanie atď.), zosilnite signál cez riadiaci obvod, poháňajte servomotor na výstup uhlového posunu a uhlovej rýchlosti a potom konvertujte komponenty cez vykonávací komponent. Lineárny posun pracovného stola sa realizuje na realizáciu podávania.
Začnime obsluhovať CNC stroj s 9 krokmi, ako je uvedené nižšie.
Krok 1. CNC programovanie.
Pred obrábaním by sa malo najprv analyzovať a zostaviť programovanie CNC. Ak je program dlhý alebo zložitý. Neprogramujte na CNC stroji, ale použite programovací stroj alebo počítačové programovanie a potom zálohujte do CNC systému CNC stroja cez disketu alebo komunikačné rozhranie. Môže sa tak vyhnúť zaberaniu strojového času a zvýšiť pomocný čas obrábania.
Krok 2. Zapnite zariadenie.
Vo všeobecnosti sa najprv zapne hlavné napájanie, takže CNC stroj má podmienky zapnutia. Spustite CNC systém pomocou kľúčového tlačidla a súčasne sa zapne obrábací stroj a CRT riadiaceho systému CNC zobrazí informácie. Stav pripojenia klieští a iných pomocných zariadení.
Krok 3. Nastavte pevný referenčný bod.
Pred obrábaním stanovte nulový bod pohybu pre každú súradnicu stroja. Tento krok by sa mal vykonať ako prvý pre stroj systému riadenia zvýšenia.
Krok 4. Spustite CNC programovanie.
Podľa programového média (páska, disk) môže byť zadaný páskovým strojom, programovacím strojom alebo sériovou komunikáciou. Ak ide o jednoduchý program, môže byť zadaný priamo na ovládacom paneli CNC pomocou klávesnice alebo segment po segmente v režime MDI pre vzdialené spracovanie segmentov. Pred obrábaním treba do programu zadať aj pôvod dielu, parametre nástroja, korekciu a rôzne hodnoty korekcie.
Krok 5. Úprava programu.
Ak je potrebné zadaný program upraviť, prepínač pracovného režimu by mal byť umiestnený do polohy editovania. Na pridanie, odstránenie a zmenu použite tlačidlo úprav.
Krok 6. Kontrola a ladenie programu.
Najprv uzamknite obrábací stroj a spustite iba systém. Tento krok slúži na kontrolu programu. Ak sa vyskytne chyba, je potrebné ju znova upraviť.
Krok 7. Upevnenie a zarovnanie obrobku.
Upevnite a zarovnajte obrobok, ktorý sa má spracovať, a vytvorte referenčnú hodnotu. Metóda využíva manuálny prírastkový pohyb, nepretržitý pohyb alebo ručný pohyb kolesa obrábacieho stroja. Nastavte počiatočný bod na začiatok programu a nastavte referenciu nástroja.
Krok 8. Spustite CNC obrábanie.
Kontinuálne obrábanie vo všeobecnosti využíva programové doplnky v pamäti. Rýchlosť posuvu pri CNC obrábaní je možné nastaviť prepínačom rýchlosti posuvu. Počas obrábania je možné stlačiť tlačidlo zastavenia posuvu, aby ste zastavili pohyb posuvu, aby ste mohli sledovať situáciu spracovania alebo vykonať manuálne meranie. Opätovným stlačením tlačidla spustenia cyklu obnovíte obrábanie. Aby ste sa uistili, že miska je správna, mala by sa pred pridaním znova skontrolovať. Počas frézovania je možné pri plochých zakrivených kusoch použiť namiesto nástroja ceruzku na nakreslenie obrysu dielu na papier, čo je intuitívnejšie. Ak má systém dráhu nástroja, je možné použiť funkciu simulácie na kontrolu správnosti programu.
Krok 9. Vypnite zariadenie.
Po pridaní, pred vypnutím napájania, venujte pozornosť kontrole stavu CNC stroja a polohy každej časti stroja. Najskôr vypnite napájanie stroja, potom vypnite napájanie systému a nakoniec vypnite hlavné napájanie.
Často kladené otázky
Koľko typov CNC strojov si môžete postaviť sami?
Medzi najbežnejšie typy CNC strojov, ktoré si môžete vyrobiť sami, patria CNC frézy, CNC sústruhy, CNC frézy, CNC brúsky, CNC vŕtačky, CNC lasery a CNC plazmové rezačky.
Koľko stojí zostavenie súprav CNC strojov?
Náklady na súpravy CNC strojov pre domácich majstrov zahŕňajú počítač, riadiacu dosku, časti strojov a príslušenstvo. Väčšina nákladov sa sústreďuje na hardvér, čo závisí od presnosti, ktorú požadujete pre plán CNC obrábania, a priemerná cena je nižšia ako $1, 000.
Čo dokáže CNC stroj?
CNC stroje dokážu frézovať, sústružiť, rezať, vyrezávať, gravírovať, značiť, brúsiť, ohýbať, vŕtať, čistiť, zvárať kov, drevo, plasty, penu, látky a kameň.
Ako si vybrať vretenový motor?
Vretenový motor je hlavnou súčasťou CNC strojov. Pre vaše obchodné plány je potrebné zakúpiť správny motor vretena, všetko v závislosti od materiálov, ktoré obrábate, a presnosti požadovanej pre vaše projekty.
Ako si vybrať prevodový systém?
Jedným z nich je, či zvoliť skrutku alebo guľôčkovú skrutku pre výber prevodového systému. Tu vlastne navrhujem, že je oveľa lepšie zvoliť guľôčkovú skrutku. Aj keď používam vodiacu skrutku, aj tak odporúčam zvoliť skrutku guľôčkovú. Guličková skrutka má vysokú presnosť a malú chybu otáčania. A v procese prenosu je zvuk veľmi malý. Proces prenosu skrutky je trenie medzi kovom a kovom. Aj keď zvuk nie je príliš hlasný, chyba otáčania sa po dlhšom čase trenia bude zväčšovať a zväčšovať.
Ako si vybrať krokový motor?
Kým pracuje CNC stroj, pracuje krokový motor. Ak motor nie je vybraný starostlivo, potom sa motor veľmi ľahko zahreje. Keď stroj začne pracovať, motor je horúci, čo by nemalo byť to, čo chceme. Problémom je aj krútiaci moment motora a pri nedostatočnom krútiacom momente je ľahké stratiť kroky. Nebuďte teda pri výbere krokového motora lakomí.
Upozornenie
Či už staviate cenovo dostupný CNC router, alebo výroba najlacnejšieho CNC sústruhu, dokonca aj práca s DIY najlacnejšou CNC frézou, 1. opatrnosťou je napájanie CNC stroja. Na stroji sú 3 krokové motory a jeden vretenový motor. Preto je prúd CNC stroja v procese používania veľmi veľký. Pri kúpe jednosmerného zdroja je potrebné zakúpiť jednosmerný zdroj s väčším menovitým prúdom. Určujúcim faktorom rýchlosti vretenového motora je napätie jednosmerného zdroja. Čím vyššie je napätie, tým rýchlejšie sa maximálne otáčky vretena môžu otáčať, takže napätie nemôže byť príliš malé.
Stručne povedané, navrhujem, aby menovité napätie vlastného CNC stroja bolo asi 30 V a menovitý prúd bol najmenej 10A aby sa zabezpečila normálna prevádzka stroja. Napätie 30V sa používa hlavne na vretenovom motore a krokový motor nepotrebuje také vysoké napätie. Pretože je krokový motor poháňaný skrutkou, krútiaci moment môže byť stále veľký aj pri malom napätí. Navrhujem teda, že na napätie dodávané do krokového motora stačí len 12V. Krokový motor používa 12V, ale napätie poskytované jednosmerným zdrojom je 30V. Tu je potrebné použiť transformátor. Výkon tohto transformátora by mal byť vysoký. Prúd 3 krokových motorov musí prechádzať týmto transformátorom. Odvádzanie tepla transformátora nemôže držať krok, čo vedie k vážnemu vývinu tepla.
