Iemācīties izgatavot CNC iekārtu no nulles ir vieglāk, nekā jūs varētu domāt. Esam sadalījuši “dari pats” procesu virknē viegli izpildāmu soļu iesācējiem. Sākot ar detaļu iegādi un beidzot ar programmatūras instalēšanu, mūsu “dari pats” ceļvedis palīdzēs jums viegli izveidot savu CNC iekārtu.
Kas ir CNC mašīna?
CNC iekārta ir automatizēta elektroinstruments, kas izmanto datorprogrammu, lai vadītu motoru, kas darbina 3 asis — X, Y un Z —, lai pārvietotos uz priekšu un atpakaļ pa instrumenta trajektoriju, ko ģenerē CAD/CAM programmatūra saskaņā ar G koda komandām. Visbeidzot, instruments uz vārpstas pabeidz grebšanas, griešanas un frēzēšanas rezultātus.
Lietas, kas jāņem vērā
Runājot par CNC iekārtām, ikviens domās par to augstajām izmaksām un sarežģītajām programmēšanas darbībām, kas liek mums justies neizprotamām. Patiesībā mēs zinām un apgūstam CNC, veicot dažus vienkāršus un lētas CNC iekārtas, kas ļāva mums no iesācēja kļūt par mūsdienu CNC tehnoloģijas ekspertu. CNC iekārtas pašam izgatavošanas grūtības slēpjas iekārtu komplektu augstajās izmaksās un apstrādes sarežģītībā, savukārt programmatūras iestatīšana un lietošana ir samērā vienkārša. Pēc mēneša CNC studijām un izpētes es nolēmu izveidot savus Mach3 vadāmos CNC iekārtu komplektus, izmantojot vietēji pieejamos materiālus.
Būvēšanas grūtības pakāpe: Mērens.
Būvniecības ilgums: 16 dienas.
Pašdarināšanas rīki: Skrūvspīles, elektriskās urbjmašīnas, rokas zāģi, paraugu perforatori, vītņgriezi, urbji, suporti, locītāji un skrūves.
Darba sākšana
Šī rokasgrāmata ir par funkcionālas CNC iekārtas izveidi ar šādām funkcijām.
1. Portāla konstrukcijai ir laba stabilitāte, liels apstrādes formāts, kompakts un viegls w8 darbvirsmas dizains, viegls w8 un viegli pārnēsājams.
2. To var izmantot PCB, PVC, akrila, MDF, koka, alumīnija un vara griešanai un frēzēšanai.
3. Tā apstrādes precizitāte var sasniegt 0.1 mm, kas var atbilst vairuma PCB plātņu, veidņu, zīmogu un zīmju prasībām.
4. Tās izmaksas ir zemākas par $1,000, un montāža ir ērta un vienkārša.
5. Izmantotās detaļas un izejmateriālus var atrast vai iegādāties vietējā tirgū, kas mazina raizes.
6. Pašdarināšanas procesam nav nepieciešami pārāk sarežģīti rīki.
7. Mach3 kontrolieris, viegli lietojams.
8. Vārpstu darbina soļdzinējs ar augstu precizitāti.
Kā izveidot CNC mašīnas struktūru?
Šai CNC iekārtai ir fiksēta portāla struktūra. Visa iekārta ir sadalīta pamatgaldā, portāla rāmī, X ass ratiņos, Y ass darba galdā un Z ass ratiņos. Y ass darba galda piedziņas soļu motors ir fiksēts uz apakšējās plāksnes, skrūves un 2 gludiem stieņiem un portāla kā Y ass galda bīdāmās vadotnes.
Uz portāla ir piestiprināts X ass ratiņu piedziņas soļu motors, vadošā skrūve un 2 gludie stieņi, ko izmanto kā X ass ratiņu bīdāmās vadotnes. Uz X ass ratiņiem ir piestiprināts Z ass ratiņu piedziņas soļu motors, vadošā skrūve un 2 gludie stieņi, ko izmanto kā Z ass ratiņu bīdāmās vadotnes.
Vārpstas nostiprināšanai uz Z ass ratiņiem ir L veida stiprinājuma kronšteini un U veida fiksācijas gredzeni.
Uzgrieznis, kas atbilst vadošajai skrūvei, ir piemetināts pie X, Y un Z asu ratiņiem.
Kā izveidot CNC mašīnas shēmu?
Ķēde sastāv no 3 identiskām soļu motora piedziņas daļām X asī, Y asī un Z asī. Tagad, lai ilustrētu tās darbības principu, aplūkosim X asi kā kolonnu.
Pakāpju motora vadītāja shēma ar L297/L298
Ķēde galvenokārt sastāv no divām soļu motora integrētajām shēmām L2 un L297. L298 galvenā funkcija ir impulsu sadale. Tā ģenerē izejas loģiskos impulsus izejas spailēs A, B, C un D, lai vadītu L297. L298 ir arī divi PWM smalcinātāji, lai kontrolētu fāzes tinuma strāvu un realizētu nemainīgas strāvas smalcinātāja vadību, lai iegūtu labas griezes momenta frekvences raksturlielumus.
X ass impulss no HDR1 (2. tapa) nonāk U18 (L1) CLOCK (297. tapa) un tiek apstrādāts ar U1 tā izejas spailēs A, B, C, D, C (4., 6., 7., 9. tapa), lai ģenerētu izejas loģisko impulsu. Izejas loģiskais impulss nonāk U2 (L298), lai darbinātu dubulto H tiltu tā izejas spailēs (2., 3., 13. un 14. tapa) un izvadītu soļu impulsus, kas darbina soļu motoru un liek tam rotēt.
L298 ir divu H tiltu augstsprieguma un lielas strāvas integrētās shēmas draiveris.
L297 un L298 tiek izmantoti, lai izveidotu pilnīgu piedziņas sistēmu, kas var darbināt divfāžu soļu motorus ar maksimālo spriegumu 2 V un strāvu 46 A uz fāzi.
U1 SYNC (1. tapa) ir sinhronizācijas tapa, kas savienota ar U1 un U3 5. tapas, lai realizētu vairāku L297 sinhronizāciju.
Soļu motora vadītāja vadības plate
U10 slēdža ENABLE (1. tapa) iespējo vadības tapu, lai kontrolētu izejas loģiku. Kad tas ir zems, INH1, INH2, A, B, C, D visi tiek piespiesti iestatīt uz zemu līmeni, lai L298 draiveris nedarbotos. CONTROL (11. tapa) tiek izmantota, lai izvēlētos pārveidotāja signāla vadību. Kad tas ir zems, pārveidotāja signāls iedarbojas uz INH1, INH2, un, kad tas ir augsts, pārveidotāja signāls iedarbojas uz A, B, C, D signāliem. Pirmais režīms ir piemērots vienpakāpes darba režīmam, bet abus režīmus var izmantot bipolārā darba režīma soļu motoram.
S15U1 VREF (1. tapa) ir atsauces sprieguma regulēšanas tapa, un šīs tapas spriegums tiek regulēts, lai iestatītu soļu motora fāzes tinuma maksimālo strāvu.
Soļu motoru vadītāju komplekti
U17 cw/ccw (1. tapa) ir tapa X ass soļu motora griešanās virziena noteikšanai, un šai tapai ir pievienots HDR1 (6. tapa) X ass virziena noteikšanas signāls.
HALF/FULL (19. tapa) ir ierosmes režīma vadības tapa. Kad tā ir augsta, tas ir pussoļa vadības režīms, un, kad tā ir zema, tas ir pilna soļa vadības režīms. RESET (20. tapa) ir asinhrons atiestatīšanas signāls, un tā funkcija ir atiestatīt impulsu sadalītāju.
D3-D26 ir L298 draivera H tilta brīvgaitas diodes.
Kā iestatīt Mach3 CNC kontrolieri?
Mach3 ir visbiežāk izmantotais CNC kontrolieris CNC iekārtām. Tā instalēšana ir vienkārša. Vispirms ievietojiet Mach3 kustības karti datora mātesplatē. Windows operētājsistēmā Mach3 draiveris tiks instalēts pēc noklusējuma.
USB Mach3 3 asu CNC kontroliera komplekts
Varat izvēlēties arī DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC un citus CNC kontrollerus.
Kā instalēt un lietot CAD/CAM programmatūru?
Visizplatītākā CAD/CAM programmatūra CNC iekārtām ir Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros. 3D, kas var izstrādāt 2D/3D rasējumi apstrādes instrumentu trajektoriju ģenerēšanai.
CAD/CAM programmatūra
Kā salikt CNC mašīnu komplektus?
Apakšējais galds, X ass ratiņi, Y ass darbagalds un Z ass ratiņi ir izgatavoti ar liekšanas mašīnu ar 1.52mm Auksti velmētas tērauda plāksnes, kas var nodrošināt visideālāko apstrādes precizitāti. Ja nav locītāju, to var arī manuāli saliekt ar rokas āmuru uz lielām skrūvspīlēm. Rokas āmura apstrādes laikā sagatavei jāpievieno paliktnis, lai izvairītos no āmura nospiedumu atstāšanas uz sagataves. Pēc saliekšanas ir nepieciešama turpmāka formēšana. Neviena no plaknēm nav deformēta un neveido 90 grādu leņķi viena pret otru. Lai nodrošinātu pareizu caurumošanas pozīciju, rakstīšanas adatas galam, kas ir paralēls un perpendikulārs pirmajai rakstīšanas līnijai, jābūt plānam, rakstīšanas līnijai jābūt precīzai, un parauga perforatora pozicionēšanas ligzdai jābūt uzmanīgai un precīzai.
CNC mašīnu komplekti
Piemēram, izurbiet 6 mm diametra caurumu divās reizēs. Vispirms izmantojiet 2 mm diametra urbi, lai izurbtu caurumu. Pārbaudiet, vai 4 mm diametra caurums ir precīzs, vadoties pēc šķērsvirziena līnijas. Ja tas nav precīzs, izmantojiet dārza vīli, lai to labotu, un visbeidzot izurbiet caurumu ar urbi. 6mm urbja uzgalis, lai urbuma pozīcijas kļūda būtu relatīvi maza.
Portālu var griezt ar rokas zāģi no antistatiskās grīdas dzelzs ķīļa ar sienas biezumu 1.2mm saskaņā ar rasējumu, un to var saliekt, apstrādāt un veidot uz skrūvspīlēm. Gaismas stienim, ko izmanto kā X, Y, Z 3 asu vadotni, ir nepieciešama gluda virsma ar gludu diametru 8-10mmTo var atrisināt, demontējot izlietotā punktmatricas printera sliedi un vecā lāzerprintera kasetnes tintes gumijas rullīti. Abiem gludajiem stieņiem katrā virzienā jābūt vienāda garuma, un gala virsmām jābūt plakanām. Gala virsmu centrā izurbiet caurumus M2 vada izvadīšanai un nostipriniet tos ar 5mm skrūves. Izstrādājumam jābūt horizontālam un vertikālam, jo īpaši 2 gaismas stieņiem katrā virzienā jābūt absolūti precīziem. Paralēlitāte ir ļoti svarīga, tā nosaka ražošanas panākumus vai neveiksmi.
3 asu vadošā skrūve ir vadošā skrūve ar diametru 6mm un piķis 1mmŠo svina skrūvi var izmantot, lai nogrieztu nepieciešamo garumu no garās svina skrūves, ko pārdod datortehnikas veikalā griestu dekorēšanai. Pretestībai un klīrensam jābūt mazam, un uzgrieznis tiek piemetināts atbilstošajā ratiņu caurumā, lai samazinātu brīvkustību un uzlabotu gravēšanas iekārtas precizitāti.
Bīdāmā uzmava ir misiņa šļūtenes savienotājs, ko var iegādāties datortehnikas veikalā. Ir jāizvēlas iekšējais diametrs, kas ir nedaudz mazāks par bīdāmās stieņa diametru, un pēc tam ar manuālu urbi jāpagriež iekšējais diametrs, lai precīzi atbilstu bīdāmajai stienim. Ja nepieciešams, optisko asi nopulējiet ar metālisko smilšpapīru, sagrieziet bīdāmo uzmavu 6 mm garās daļās, kopā 12 daļās, un pēc tam ar jaudīgu lodāmuru pielodējiet to atbilstošajā ratiņu caurumā. Nenovietojiet bīdāmo uzmavu metināšanas laikā. Ja lodējums iekļūst iekšpusē, izmantojiet cinka hlorīdu kā plūsmu, lai nodrošinātu lodēšanas kvalitāti. Montējot, pārliecinieties, ka bīdāmā galda pretestība ir maza un vienmērīga. Ja pretestība ir liela, bīdāmo uzmavu var atkārtoti uzsildīt ar lodāmuru, lai tā atbilstu prasībām.
Pakāpju motora vārpsta un skrūvju stienis ir savienoti caur vara cauruli no a 6mm diametra stieņa antena. Skrūvveida stienis un vara caurule ir stingri sametināti un nodrošināti koncentriskuma ziņā. Vara caurules otrs gals tiek ievietots soļu motora vārpstā un pēc tam horizontāli urbts. Tapa tiek ievietota nelielā caurumā, lai to nostiprinātu, un skrūvējamā stieņa otrs gals tiek piemetināts ar uzgriezni pie ratiņiem.
Šo CNC mašīnu var elastīgi vadīt atbilstoši tās materiālu izmēram un izmēram, taču visai mašīnai nevajadzētu būt pārāk lielai, lai izvairītos no sliktas stingrības.
Kā vadīt CNC mašīnu?
Pirms CNC apstrādes iepriekš jāsagatavo apstrādes programmu saraksts:
1. Nosakiet detaļas apstrādes procedūru, kā arī apstrādei izmantotos instrumentus un griešanas ātrumu.
2. Nosakiet detaļas kontūras savienojuma punktu.
3. Iestatiet naža sākuma un aizvēršanas pozīciju un koordinātu sākuma punkta pozīciju.
Uzrakstiet ciparu vadības instrukciju kopu saskaņā ar noteikto paziņojuma formātu, ievadiet instrukciju kopu ciparu vadības ierīcē apstrādei (dekodēšanai, darbībai utt.), pastipriniet signālu caur piedziņas ķēdi, vadiet servomotoru, lai izvadītu leņķisko nobīdi un leņķisko ātrumu, un pēc tam konvertējiet komponentus caur izpildes komponentu. Darba galda lineārā nobīde tiek realizēta, lai realizētu padevi.
Sāksim darbināt CNC iekārtu ar šādiem 9 soļiem.
1. darbība. CNC programmēšana.
Pirms apstrādes uzsākšanas CNC programmēšana vispirms ir jāanalizē un jāapkopo. Ja programma ir gara vai sarežģīta, neprogrammējiet uz CNC iekārtas, bet gan izmantojiet programmēšanas iekārtu vai datorprogrammēšanu un pēc tam, izmantojot disketi vai sakaru saskarni, izveidojiet savienojumu ar CNC iekārtas CNC sistēmu. Tas var ietaupīt iekārtas laiku un palielināt papildu apstrādes laiku.
2. darbība. Ieslēdziet ierīci.
Parasti vispirms tiek ieslēgta galvenā barošana, lai CNC iekārtai būtu ieslēgšanas nosacījumi. CNC sistēma tiek iedarbināta ar atslēgas pogu, un iekārta tiek ieslēgta vienlaikus, un CNC vadības sistēmas CRT displejā tiek parādīta informācija par stiprinājuma un cita palīgiekārtu savienojuma statusu.
3. solis. Iestatiet cieto atskaites punktu.
Pirms apstrādes nosakiet katras mašīnas koordinātas kustības atskaites punktu. Šis solis vispirms jāveic mašīnai ar palielināšanas vadības sistēmu.
4. darbība. Sāciet CNC programmēšanu.
Atkarībā no programmas datu nesēja (lente, disks) to var ievadīt, izmantojot lentes iekārtu, programmēšanas iekārtu vai seriālo sakaru tīklu. Ja tā ir vienkārša programma, to var ievadīt tieši CNC vadības panelī, izmantojot tastatūru, vai arī ievadīt segmentus pa segmentiem MDI režīmā attālinātai segmentu apstrādei. Pirms apstrādes programmā jāievada arī detaļas izcelsme, instrumenta parametri, nobīde un dažādas kompensācijas vērtības.
5. darbība. Programmas rediģēšana.
Ja ievadītā programma ir jāmaina, darba režīma izvēles slēdzis jānovieto rediģēšanas pozīcijā. Izmantojiet rediģēšanas taustiņu, lai pievienotu, dzēstu un mainītu.
6. darbība. Programmas pārbaude un atkļūdošana.
Vispirms bloķējiet darbgaldu un palaidiet tikai sistēmu. Šajā solī pārbaudiet programmu. Ja ir kāda kļūda, tā ir jārediģē vēlreiz.
7. darbība. Sagataves nostiprināšana un izlīdzināšana.
Fiksējiet un izlīdziniet apstrādājamo sagatavi un izveidojiet atskaites punktu. Metode izmanto manuālu pakāpenisku kustību, nepārtrauktu kustību vai manuālu darbgalda riteņu kustību. Iestatiet sākuma punktu uz programmas sākumu un iestatiet instrumenta atskaites punktu.
8. darbība. Sāciet CNC apstrādi.
Nepārtrauktā apstrādē parasti tiek izmantotas programmas pievienošanas atmiņā. CNC apstrādes padeves ātrumu var regulēt ar padeves ātruma slēdzi. Apstrādes laikā padeves apturēšanas pogu var nospiest, lai apturētu padeves kustību un novērotu apstrādes situāciju vai veiktu manuālu mērīšanu. Lai atsāktu apstrādi, vēlreiz nospiediet cikla sākuma pogu. Lai pārliecinātos, ka bļoda ir pareiza, tā pirms pievienošanas ir jāpārbauda vēlreiz. Frēzēšanas laikā plakaniem, izliektiem gabaliem detaļas kontūras uzzīmēšanai uz papīra var izmantot zīmuli, nevis instrumentu, kas ir intuitīvāk. Ja sistēmai ir instrumenta ceļš, simulācijas funkciju var izmantot, lai pārbaudītu programmas pareizību.
9. darbība. Izslēdziet ierīci.
Pēc pievienošanas, pirms strāvas izslēgšanas, pievērsiet uzmanību CNC iekārtas statusam un katras iekārtas daļas pozīcijai. Vispirms izslēdziet iekārtas barošanu, pēc tam izslēdziet sistēmas barošanu un visbeidzot izslēdziet galveno barošanu.
Biežāk uzdotie jautājumi
Cik daudz CNC iekārtu veidu var uzbūvēt pats?
Visizplatītākie CNC iekārtu veidi, ko var izgatavot pašu spēkiem, ir CNC frēzes, CNC virpas, CNC frēzmašīnas, CNC slīpmašīnas, CNC urbjmašīnas, CNC lāzeri un CNC plazmas griezēji.
Cik maksā CNC mašīnu komplektu izgatavošana?
Pašdarinātu CNC iekārtu komplektu cenā ietilpst dators, vadības plate, iekārtas detaļas un piederumi. Lielākā daļa izmaksu ir koncentrētas aparatūrā, kas ir atkarīga no jūsu CNC apstrādes plānam nepieciešamās precizitātes, un vidējās izmaksas ir zem $1, 000.
Ko var paveikt CNC mašīna?
CNC iekārtas var veikt frēzēšanu, virpošanu, griešanu, grebšanu, gravēšanu, marķēšanu, slīpēšanu, liekšanu, urbšanu, tīrīšanu, metināšanu metālam, kokam, plastmasai, putām, audumam un akmenim.
Kā izvēlēties vārpstas motoru?
Vārpstas motors ir CNC iekārtu galvenā sastāvdaļa. Ir nepieciešams iegādāties pareizo vārpstas motoru atbilstoši jūsu biznesa plāniem, atkarībā no apstrādājamajiem materiāliem un projektiem nepieciešamās precizitātes.
Kā izvēlēties pārvades sistēmu?
Viens no jautājumiem ir, vai izvēlēties transmisijas sistēmu - skrūvi vai lodīšu skrūvi. Šeit es faktiski iesaku izvēlēties lodīšu skrūvi. Lai gan es izmantoju svina skrūvi, es tomēr iesaku izvēlēties lodīšu skrūvi. Lodīšu skrūvei ir augsta precizitāte un maza rotācijas kļūda. Un pārraides procesā skaņa ir ļoti klusa. Skrūves pārraides process ir berze starp metālu. Lai gan skaņa nav ļoti skaļa, rotācijas kļūda kļūs arvien lielāka, berzes laikam kļūstot ilgākam, tā palielināsies.
Kā izvēlēties soļu motoru?
Kamēr CNC iekārta darbojas, darbojas arī soļu motors. Ja motors nav rūpīgi izvēlēts, pirmkārt, tas ļoti viegli uzkarst. Kad iekārta sāk darboties, motors ir karsts, kas nav vēlams. Arī motora griezes moments ir problēma, kas jāņem vērā, un, ja griezes moments nav pietiekams, ir viegli zaudēt soļus. Tāpēc, izvēloties soļu motoru, nevajag būt pārspīlētam.
Brīdinājumi
Neatkarīgi no tā, vai jūs būvējat pieejama CNC frēze, vai arī izgatavojot labāko budžeta CNC virpas iekārtu, pat strādājot ar pašu rokām lētāko CNC frēzmašīnu, pirmais piesardzības pasākums ir CNC iekārtas barošanas avots. Mašīnā ir 1 soļu motori un viens vārpstas motors. Tāpēc CNC iekārtas strāva lietošanas laikā ir ļoti liela. Iegādājoties līdzstrāvas barošanas avotu, jāiegādājas līdzstrāvas barošanas avots ar lielāku nominālo strāvu. Vārpstas motora ātruma noteicošais faktors ir līdzstrāvas barošanas avota spriegums. Jo augstāks spriegums, jo ātrāk var griezties vārpsta, tāpēc spriegums nevar būt pārāk mazs.
Rezumējot, es iesaku, ka paštaisītās CNC iekārtas nominālais spriegums ir aptuveni 30 V un nominālā strāva ir vismaz 10A lai nodrošinātu mašīnas normālu darbību. Vārpstas motoram galvenokārt tiek izmantots 30 V spriegums, un soļu motoram nav nepieciešams tik augsts spriegums. Tā kā soļu motoru darbina skrūve, griezes moments var būt liels pat ar mazu spriegumu. Tāpēc es iesaku, ka soļu motoram piegādājamajam spriegumam pietiek tikai ar 12 V. Soļu motors izmanto 12 V, bet līdzstrāvas barošanas avota nodrošinātais spriegums ir 30 V. Šeit jāizmanto transformators. Šī transformatora jaudai jābūt augstai. Trīs soļu motoru strāvai jāiet caur šo transformatoru. Transformatora siltuma izkliede nevar tikt līdzi, kā rezultātā rodas nopietna siltuma veidošanās.
