Jak postavit CNC stroj od nuly?

Jak postavit CNC stroj od nuly? - DIY průvodce

Naučit se postavit CNC stroj od nuly je jednodušší, než si možná myslíte. Rozdělili jsme proces DIY do série snadno pochopitelných kroků pro začátečníky. Od nákupu dílů až po instalaci softwaru, náš průvodce pro kutily vás provede tím, jak si snadno vyrobit vlastní CNC stroj.

Co je to CNC stroj?

CNC stroj je automatizované elektrické nářadí, které používá počítačový program k ovládání motoru k pohonu 3 os X, Y a Z k pohybu tam a zpět po dráze nástroje generované softwarem CAD/CAM podle příkazů G-kódu. Nakonec nástroj na vřetenu dokončí vyřezávání, řezání a frézování.

Věci, které je třeba zvážit

Když se řekne CNC stroje, každý si vybaví jejich vysokou cenu a složité programovací operace, kvůli kterým se cítíme nepochopitelně. Ve skutečnosti známe a učíme se CNC tím, že uděláme nějaké jednoduché a levné CNC stroje, což nám umožnilo povýšit ze začátečníka na odborníka v moderní CNC technologii. Obtížnost DIY CNC stroje spočívá ve vysoké ceně strojních sad a obtížnosti obrábění a nastavení a použití softwaru je relativně jednoduché. Po měsíci studia a zkoumání CNC jsem se rozhodl postavit si vlastní soupravy CNC strojů řízených Mach3 za použití místně dostupných materiálů.

Obtížnost stavby: Mírný.

Délka stavby: Dny 16.

Nástroje pro kutily: Stolní svěráky, elektrické vrtačky, ruční pily, vzorkovače, závitníky, výstružníky, posuvná měřítka, ohýbačky a šrouby.

Začínáme

Tato příručka je o vytvoření funkčního CNC stroje s následujícími funkcemi.

1. Portálová struktura má dobrou stabilitu, velký formát zpracování, kompaktní a lightw8 desktop design, lehký w8 a snadno se přenáší.

2. Může být použit k řezání a frézování PCB, PVC, akrylu, MDF, dřeva, hliníku a mědi.

3. Jeho přesnost obrábění může dosáhnout 0.1 mm, což může splňovat požadavky většiny desek plošných spojů, forem, razítek a značek.

4. Jeho cena je nižší $1000 a sestavení je pohodlné a snadné.

5. Použité díly a suroviny lze sehnat nebo zakoupit lokálně, což snižuje starosti.

6. DIY proces nevyžaduje příliš složité nástroje.

7. řadič Mach3, snadné použití.

8. Vřeteno je poháněno krokovým motorem s vysokou přesností.

Jak postavit konstrukci CNC stroje?

Tento CNC stroj využívá pevnou portálovou strukturu. Celý stroj je rozdělen na základní stůl, portálový rám, vozík osy X, pracovní stůl osy Y a vozík osy Z. Pohon krokového motoru pracovního stolu v ose Y je upevněn na spodní desce. , šroub a 2 hladké tyče a portál jako posuvné vedení stolu v ose Y.

Na portálu jsou upevněny hnací krokový motor vozíku osy X, vodicí šroub a 2 hladké tyče používané jako kluzná vedení vozíku osy X. Na vozíku osy X jsou upevněny hnací krokový motor vozíku osy Z, vodicí šroub a 2 hladké tyče používané jako kluzná vedení vozíku osy Z.

Pro upevnění vřetena na vozíku osy Z jsou k dispozici upevňovací konzoly ve tvaru L a pojistné kroužky ve tvaru U.

Matice slícovaná s vodicím šroubem je navařena na vozíku os X, Y a Z.

Jak vyrobit obvod CNC stroje?

Obvod se skládá ze 3 stejných částí pohonu krokového motoru osy X osy Y osy Z. Nyní vezměte osu X jako sloup, abyste ilustrovali její pracovní princip.

Okruh ovladače krokového motoru s L297/L298

Obvod se skládá hlavně ze 2 integrovaných obvodů L297 a L298 vyhrazených pro 297 krokové motory. Hlavní funkcí L298 je pulsní distribuce. Generuje výstupní logické impulsy na svých výstupních svorkách A, B, C a D pro řízení L297. L2 má také PWM choppery pro řízení proudu fázového vinutí a realizaci řízení chopperu konstantního proudu pro získání dobré frekvenční charakteristiky točivého momentu.

Puls osy X z HDR1 (pin 2) vstupuje do CLOCK (pin 18) U1 (L297) a je zpracováván U1 na jeho výstupních svorkách A, B, C, D, C (piny 4, 6, 7, 9 ) pro generování Výstupní logický impuls vstupuje do U2 (L298) a budí dvojitý H můstek na jeho výstupních svorkách (piny 2, 3, 13 a 14). výstupní krokové impulsy, které pohánějí krokový motor k otáčení.

L298 je duální H-můstek vysokonapěťový a vysokoproudový ovladač integrovaného obvodu.

L297 a L298 se používají k vytvoření kompletního pohonného systému, který může pohánět 2-fázové krokové motory s maximálním napětím 46V a proudem 2A na fázi.

SYNC (pin 1) U1 je synchronizační kolík připojený k kolíku 1 U3 a U5 pro realizaci synchronizace více L297.

Řídicí deska ovladače krokového motoru

ENABLE (pin 10) U1 umožňuje řídicímu kolíku ovládat výstupní logiku. Když je nízká, INH1, INH2, A, B, C, D jsou všechny nuceny snížit úroveň, aby ovladač L298 nefungoval. CONTROL (pin 11) se používá k výběru ovládání signálu chopperu. Když je nízká úroveň, signál chopperu působí na INH1, INH2, a když je vysoká, signál chopperu působí na signály A, B, C, D. První je vhodný pro jednostupňový pracovní režim a 2 režimy lze použít pro krokový motor bipolárního pracovního režimu.

VREF (vývod 15) S1U1 je kolík pro nastavení referenčního napětí a napětí tohoto kolíku se nastavuje pro nastavení špičkového proudu fázového vinutí krokového motoru.

Sady ovladačů krokových motorů

Cw/ccw (pin 17) U1 je kolík pro specifikaci směru otáčení krokového motoru osy X a signál udávající směr pro osu X z HDR1 (pin 6) je připojen k tomuto kolíku.

HALF/FULL (pin 19) je kolík ovládání režimu buzení. Když je vysoká, jedná se o poloviční jízdní režim, a když je nízká, jde o režim jízdy v plném kroku. RESET (pin 20) je asynchronní resetovací signál a jeho funkcí je resetování rozdělovače impulsů.

D3-D26 jsou volnoběžné diody H-můstku budiče L298.

Jak nastavit Mach3 CNC ovladač?

Mach3 je nejběžněji používaný CNC ovladač pro CNC stroje. Jeho instalace je jednoduchá. Nejprve vložte pohybovou kartu Mach3 na základní desku počítače. V operačním systému Windows bude standardně nainstalován ovladač Mach3.

USB Mach3 3osá CNC řídicí sada

Můžete si také vybrat DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC a další CNC řídicí jednotky.

Jak nainstalovat a používat CAD/CAM software?

Mezi nejběžnější CAD/CAM software pro CNC stroje patří Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros 3D, který umí navrhovat 2D/3D výkresy pro generování drah obráběcích nástrojů.

CAD/CAM software

Jak sestavit sestavy CNC strojů?

Spodní stůl, vozík osy X, pracovní stůl osy Y a vozík osy Z jsou vyrobeny ohýbacím strojem s 1.5-2mm ocelové plechy válcované za studena, které dokáží zajistit nejideálnější přesnost obrábění. Pokud nejsou ohýbačky, lze jej ohýbat i ručně ručním kladivem na velkém svěráku. Během ručního zpracování kladivem by se měla na obrobek přidat podložka, aby na obrobku nezůstaly stopy po kladivu. Po ohnutí je nutné další tvarování. Žádná z rovin není zkroucená a svírají vůči sobě úhel 90 stupňů. Aby byla zajištěna správná poloha děrování, hrot jehly rýsovací jehly, který je rovnoběžný a kolmý k 1. rýsovací linii, by měl být tenký, rýsovací čára by měla být přesná a objímka pro umístění vzorku razníku by měla být pečlivá a přesná.

Soupravy CNC strojů

Například 6krát prorazte díru o průměru 2 mm. Nejprve použijte vrták o průměru 4 mm k vyvrtání otvoru. Zjistěte, zda je otvor o průměru 4 mm přesný podle příčné polohovací čáry. Pokud to není přesné, použijte k nápravě zahradní pilník. a nakonec otvor vystružte pomocí a 6mm vrtáku, takže chyba polohy otvoru je relativně malá.

Portál lze řezat ruční pilou ze železného kýlu antistatické podlahy o síle stěny 1.2mm podle výkresu a lze jej ohýbat, opracovávat a tvarovat na svěráku. Světelná lišta používaná jako 3osá vodicí lišta X, Y, Z vyžaduje hladký povrch s hladkým průměrem 8-10mm. Lze to vyřešit demontáží kluzné lišty použité jehličkové tiskárny a barvícího pryžového válečku ve staré kazetě do laserové tiskárny. 2 hladké tyče v každém směru by měly mít stejnou délku a koncové plochy by měly být ploché. Vyvrtejte otvory ve středu koncových ploch pro závitování drátu M5 a upevněte je 5mm šrouby. Zpracování musí být vodorovné a svislé, zejména 2 světelné pruhy v každém směru musí být absolutně Rovnoběžnost je velmi důležitá, rozhoduje o úspěchu nebo neúspěchu výroby.

Vodicí šroub 3 os je vodicí šroub o průměru 6mm a rozteč 1mm. Tento vodicí šroub lze použít k odříznutí požadované délky z dlouhého vodícího šroubu prodávaného v železářství pro dekoraci stropu. Odpor a vůle by měly být malé a matice je přivařena v odpovídajícím otvoru vozíku, aby se minimalizovala vůle a zlepšila se přesnost gravírovacího stroje.

Posuvná objímka je mosazná hadicová spojka zakoupená v železářství. Je nutné zvolit vnitřní průměr o něco menší, než je průměr posuvné lišty, a poté pomocí ručního výstružníku vnitřní průměr zkroutit tak, aby přesně odpovídal posuvné liště. V případě potřeby optickou osu vyleštěte metalografickým brusným papírem, posuvnou objímku nařežte na 6 mm dlouhé úseky, celkem 12 úseků, a poté pomocí vysokovýkonné páječky připájejte do odpovídajícího otvoru vozíku. Neumisťujte posuvné pouzdro během svařování. Pokud pájka pronikne dovnitř, použijte jako tavidlo chlorid zinečnatý, abyste zajistili kvalitu pájení. Při montáži dávejte pozor, aby odpor posuvného stolu byl malý a stálý. Pokud je odpor velký, lze posuvnou objímku dohřát páječkou, aby vyhovovala požadavkům.

Hřídel krokového motoru a šroubová tyč jsou spojeny měděnou trubkou z a 6mprutová anténa o průměru m. Šroubová tyč a měděná trubka jsou pevně svařeny a je zajištěno, že jsou soustředné. Druhý konec měděné trubky se vloží do hřídele krokového motoru a poté se vodorovně vyvrtá. Do malého otvoru se zasune kolík pro jeho upevnění a druhý konec šroubové tyče se přivaří maticí na vozík.

Tento CNC stroj lze flexibilně řídit podle velikosti a velikosti vlastních materiálů, ale celý stroj by neměl být příliš velký, aby nedocházelo ke špatné tuhosti.

Jak obsluhovat CNC stroj?

Před CNC obráběním by měl být předem připraven seznam obráběcích programů:

1. Určete postup zpracování součásti a nástroje a řeznou rychlost použité pro zpracování.

2. Určete bod připojení obrysu součásti.

3. Nastavte polohu spouštění a zavírání nože a polohu počátku souřadnic.

Zapište sadu instrukcí numerického řízení podle předepsaného formátu příkazu, vložte sadu instrukcí do numerického řídicího zařízení pro zpracování (dekódování, ovládání atd.), zesilte signál přes budicí obvod, pohánějte servomotor pro výstup úhlového posunutí a úhlovou rychlost, a poté převést komponenty prostřednictvím komponenty provedení. Lineární posun pracovního stolu je realizován pro realizaci podávání.

Začněme obsluhovat CNC stroj s 9 následujícími kroky.

Krok 1. CNC programování.

Před obráběním by mělo být nejprve analyzováno a zkompilováno CNC programování. Pokud je program dlouhý nebo složitý. Neprogramujte na CNC stroji, ale použijte programovací stroj nebo počítačové programování a poté zálohujte do CNC systému CNC stroje přes disketu nebo komunikační rozhraní. Tím se lze vyhnout zabírání strojního času a prodloužit pomocný čas obrábění.

Krok 2. Zapněte stroj.

Obecně se nejprve zapne hlavní napájení, takže CNC stroj má podmínky pro zapnutí. Spusťte CNC systém pomocí klíčového tlačítka a současně se zapne obráběcí stroj a CRT řídicího systému CNC zobrazí informace. Stav připojení kleští a dalších pomocných zařízení.

Krok 3. Nastavte referenční bod tělesa.

Před obráběním stanovte vztažný bod pohybu pro každou souřadnici stroje. Tento krok by měl být proveden jako první pro stroj systému řízení zvýšení.

Krok 4. Spusťte CNC programování.

Podle programového média (páska, disk) může být zadán páskovým strojem, programovacím strojem nebo sériovou komunikací. Pokud se jedná o jednoduchý program, lze jej zadat přímo na ovládacím panelu CNC pomocí klávesnice nebo zadat segment po segmentu v režimu MDI pro vzdálené zpracování segmentů. Před obráběním je třeba do programu zadat také počátek dílu, parametry nástroje, offset a různé kompenzační hodnoty.

Krok 5. Editace programu.

Je-li třeba zadaný program upravit, přepněte přepínač pracovního režimu do polohy editace. K přidání, odstranění a změně použijte klávesu Edit.

Krok 6. Kontrola a ladění programu.

Nejprve zablokujte obráběcí stroj a spusťte pouze systém. Tento krok slouží ke kontrole programu. Pokud se vyskytne nějaká chyba, je třeba ji znovu upravit.

Krok 7. Upevnění a vyrovnání obrobku.

Upevněte a vyrovnejte obrobek, který má být zpracován, a stanovte měřítko. Metoda využívá ruční přírůstkový pohyb, kontinuální pohyb nebo ruční pohyb kola obráběcího stroje. Nastavte počáteční bod na začátek programu a nastavte referenci nástroje.

Krok 8. Spusťte CNC obrábění.

Kontinuální obrábění obecně využívá přidávání programů do paměti. Rychlost posuvu při CNC obrábění lze upravit přepínačem rychlosti posuvu. Během obrábění lze stisknutím tlačítka pro zastavení posuvu pozastavit pohyb posuvu a sledovat situaci zpracování nebo provést ruční měření. Opětovným stisknutím tlačítka spuštění cyklu obnovíte obrábění. Aby bylo zajištěno, že je miska správná, měla by být před přidáním znovu zkontrolována. Během frézování lze u plochých zakřivených kusů místo nástroje použít tužku k nakreslení obrysu součásti na papír, což je intuitivnější. Pokud má systém dráhu nástroje, lze pro kontrolu správnosti programu použít simulační funkci.

Krok 9. Vypněte stroj.

Po přidání, před vypnutím napájení, věnujte pozornost kontrole stavu CNC stroje a polohy jednotlivých částí stroje. Nejprve vypněte napájení zařízení, poté vypněte napájení systému a nakonec vypněte hlavní napájení.

Nejčastější dotazy

Kolik typů CNC strojů lze postavit sami?

Mezi nejběžnější typy CNC strojů, které si můžete sami vyrobit, patří CNC frézky, CNC soustruhy, CNC frézy, CNC brusky, CNC vrtačky, CNC lasery a CNC plazmové řezačky.

Kolik stojí výroba sad CNC strojů?

Náklady na sady DIY CNC strojů zahrnují počítač, řídicí desku, součásti strojů a příslušenství. Většina nákladů se soustředí na hardware, což závisí na přesnosti, kterou požadujete pro plán CNC obrábění, a průměrné náklady jsou nižší než $1, 000.

Co umí CNC stroj?

CNC stroje mohou provádět frézování, soustružení, řezání, řezbářství, gravírování, značení, broušení, ohýbání, vrtání, čištění, svařování kovů, dřeva, plastů, pěny, tkaniny a kamene.

Jak vybrat vřetenový motor?

Vřetenový motor je základní součástí CNC strojů. Pro vaše obchodní plány je nutné zakoupit správný vřetenový motor, vše v závislosti na materiálech, které obrábíte, a na přesnosti požadované pro vaše projekty.

Jak vybrat přenosový systém?

Jedním z nich je, zda zvolit pro volbu převodového systému šroub nebo kuličkový šroub. Zde vlastně navrhuji, že je mnohem lepší zvolit kuličkový šroub. I když používám vodící šroub, přesto doporučuji zvolit šroub kuličkový. Kuličkový šroub má vysokou přesnost a malou chybu otáčení. A v procesu přenosu je zvuk velmi malý. Proces přenosu šroubu je tření mezi kovem a kovem. Ačkoli zvuk není příliš hlasitý, chyba rotace bude po dlouhé době tření větší a větší.

Jak vybrat krokový motor?

Dokud pracuje CNC stroj, pracuje krokový motor. Pokud není motor pečlivě vybrán, za prvé se motor velmi snadno zahřeje. Motor je horký, když stroj začne pracovat, což by nemělo být to, co chceme. Kroutící moment motoru je také problém, který je třeba vzít v úvahu, a je snadné ztratit kroky, pokud je točivý moment nedostatečný. Nebuďte tedy při výběru krokového motoru lakomí.

Upozornění

Ať už stavíte cenově dostupný CNC router, nebo výroba nejlepšího rozpočtového CNC soustruhu, dokonce i práce s DIY nejlevnější CNC frézkou, 1. opatrností je napájení CNC stroje. Na stroji jsou 3 krokové motory a jeden vřetenový motor. Proto je proud CNC stroje v procesu použití velmi velký. Při nákupu stejnosměrného zdroje je třeba zakoupit stejnosměrný zdroj s větším jmenovitým proudem. Určujícím faktorem otáček vřetenového motoru je napětí stejnosměrného zdroje. Čím vyšší je napětí, tím rychleji se maximální rychlost vřetena může otáčet, takže napětí nemůže být příliš malé.

V souhrnu navrhuji, aby jmenovité napětí vlastního CNC stroje bylo asi 30 V a jmenovitý proud byl min. 10A aby byl zajištěn normální provoz stroje. Napětí 30V se používá hlavně na vřetenový motor a krokový motor nepotřebuje tak vysoké napětí. Protože je krokový motor poháněn šroubem, může být točivý moment stále velký i při malém napětí. Navrhuji tedy, že na napětí dodávané do krokového motoru stačí pouze 12V. Krokový motor používá 12V, ale napětí poskytované stejnosměrným zdrojem je 30V. Zde je třeba použít transformátor. Výkon tohoto transformátoru by měl být vysoký. Proud 3 krokových motorů musí procházet tímto transformátorem. Odvod tepla transformátoru nemůže držet krok, což má za následek vážné vytváření tepla.

Jak vyrobit sadu CNC routeru doma? - DIY průvodce

2022-06-28 Předchozí

18 nejlepších způsobů, jak odstranit rez z kovu

2022-07-14 další

Jak si vyrobit CNC stroj od nuly pro začátečníky