Učenje izrade CNC stroja od nule lakše je nego što mislite. Proces "uradi sam" podijelili smo u niz jednostavnih koraka za početnike. Od kupnje dijelova do instaliranja softvera, naš vodič "uradi sam" provest će vas kroz postupak izrade vlastitog CNC stroja.
Što je CNC stroj?
CNC stroj je automatizirani električni alat koji koristi računalni program za upravljanje motorom koji pokreće 3 osi X, Y i Z kako bi se pomicale naprijed-natrag duž putanje alata koju generira CAD/CAM softver prema G-kod naredbama. Konačno, alat na vretenu dovršava rezultate rezbarenja, rezanja i glodanja.
Stvari koje treba razmotriti
Kada su u pitanju CNC strojevi, svi će pomisliti na njihovu visoku cijenu i složene programske operacije, što nas čini neshvatljivima. Zapravo, CNC poznajemo i učimo izrađujući neke jednostavne i jeftini CNC strojevi, što nam je omogućilo da se od početnika razvijemo u stručnjaka u modernoj CNC tehnologiji. Teškoća samostalne izrade CNC stroja leži u visokoj cijeni kompleta strojeva i složenosti obrade, a postavljanje i korištenje softvera relativno je jednostavno. Nakon mjesec dana proučavanja i istraživanja CNC-a, odlučio sam izraditi vlastite komplete CNC strojeva s upravljanjem Mach3 koristeći lokalno dostupne materijale.
Teškoća gradnje: Umjereno.
Trajanje izgradnje: Dani 16-a.
Alati za samostalnu izradu: Stolni škripci, električne bušilice, ručne pile, probijači uzoraka, nareznice, razvrtači, čeljusti, savijači i vijci.
Početak
Ovaj vodič se odnosi na izradu funkcionalnog CNC stroja sa sljedećim značajkama.
1. Portalna konstrukcija ima dobru stabilnost, veliki format obrade, kompaktan i lagan dizajn radne površine, lagan je i jednostavan za nošenje.
2. Može se koristiti za rezanje i glodanje PCB-a, PVC-a, akrila, MDF-a, drveta, aluminija i bakra.
3. Njegova točnost obrade može doseći 0.1 mm, što može zadovoljiti zahtjeve većine PCB ploča, kalupa, žigova i znakova.
4. Njegova cijena je ispod $1,000, a sastavljanje je praktično i jednostavno.
5. Dijelovi i sirovine koji se koriste mogu se pronaći ili kupiti lokalno, što smanjuje brige.
6. Proces "uradi sam" ne zahtijeva previše komplicirane alate.
7. Mach3 kontroler, jednostavan za korištenje.
8. Vreteno pokreće koračni motor s visokom preciznošću.
Kako izgraditi strukturu CNC stroja?
Ovaj CNC stroj ima fiksnu portalnu strukturu. Cijeli stroj je podijeljen na osnovni stol, portalni okvir, kolica X-osi, radni stol Y-osi i kolica Z-osi. Pogonski koračni motor radnog stola Y-osi pričvršćen je na donju ploču. , vijak i 2 glatke šipke i portal kao klizna vodilica stola Y-osi.
Na portalu su pričvršćeni pogonski koračni motor kolica X-osi, vodeći vijak i 2 glatke šipke koje se koriste kao klizne vodilice kolica X-osi. Na kolicima X-osi pričvršćeni su pogonski koračni motor kolica Z-osi, vodeći vijak i 2 glatke šipke koje se koriste kao klizne vodilice kolica Z-osi.
Postoje nosači za fiksiranje u obliku slova L i prstenovi za zadržavanje u obliku slova U za fiksiranje vretena na nosaču Z-osi.
Matica koja je usklađena s vodećim vijkom zavarena je na nosaču osi X, Y i Z.
Kako napraviti strujni krug za CNC stroj?
Sklop se sastoji od 3 identična pogonska dijela koračnog motora: X osi, Y osi, Z osi. Sada uzmimo X os kao stupac kako bismo ilustrirali njezin princip rada.
Kružni krug upravljačkog sklopa koračnog motora s L297/L298
Sklop se uglavnom sastoji od 2 integrirana kruga L297 i L298 namijenjena za pogon koračnih motora. Glavna funkcija L297 je distribucija impulsa. Generira izlazne logičke impulse na svojim izlaznim terminalima A, B, C i D za pogon L298. L297 također ima 2 PWM choppera za kontrolu struje faznog namota i ostvarivanje kontrole choppera konstantne struje kako bi se postigle dobre karakteristike frekvencije momenta.
Impuls X-osi iz HDR1 (pin 2) ulazi u CLOCK (pin 18) U1 (L297) i obrađuje ga U1 na svojim izlaznim terminalima A, B, C, D, C (pinovi 4, 6, 7, 9) za generiranje. Izlazni logički impuls ulazi u U2 (L298) za pokretanje dvostrukog H mosta na njegovim izlaznim terminalima (pinovi 2, 3, 13 i 14) za izlazne impulse koraka za pokretanje koračnog motora.
L298 je dvostruki H-mostni integrirani sklop za visoki napon i veliku struju.
L297 i L298 se koriste za formiranje kompletnog pogonskog sustava koji može pokretati dvofazne koračne motore s maksimalnim naponom od 2 V i strujom od 46 A po fazi.
SYNC (pin 1) U1 je pin za sinkronizaciju spojen na pin 1 U3 i U5 kako bi se ostvarila sinkronizacija više L297 mikrokontrolera.
Upravljačka ploča upravljačkog programa koračnog motora
ENABLE (pin 10) U1 omogućuje kontrolnom pinu kontrolu izlazne logike. Kada je niska razina, INH1, INH2, A, B, C, D su svi prisiljeni na nisku razinu kako bi se spriječio rad upravljačkog sklopa L298. CONTROL (pin 11) se koristi za odabir kontrole signala sjeckalice. Kada je niska razina, signal sjeckalice djeluje na INH1, INH2, a kada je visoka razina, signal sjeckalice djeluje na signale A, B, C, D. Prvi je prikladan za jednostupanjski način rada, a 2 načina rada mogu se koristiti za koračni motor bipolarnog načina rada.
VREF (pin 15) S1U1 je pin za podešavanje referentnog napona, a napon ovog pina se podešava kako bi se postavila vršna struja faznog namota koračnog motora.
Kompleti upravljačkih programa za koračne motore
CW/CCW (pin 17) U1 je pin za određivanje smjera rotacije koračnog motora X-osi, a signal za određivanje smjera za X-osi iz HDR1 (pin 6) spojen je na ovaj pin.
HALF/FULL (pin 19) je pin za upravljanje načinom pobude. Kada je visok, to je način rada s pola koraka, a kada je nizak, to je način rada s punim korakom. RESET (pin 20) je asinkroni signal resetiranja, a njegova je funkcija resetiranje razdjelnika impulsa.
D3-D26 su diode slobodnog hoda H-mosta L298 upravljačkog sklopa.
Kako postaviti Mach3 CNC kontroler?
Mach3 je najčešće korišteni CNC kontroler za CNC strojeve. Njegova instalacija je jednostavna. Prvo umetnite Mach3 karticu za kretanje u matičnu ploču računala. U operativnom sustavu Windows, Mach3 upravljački program bit će instaliran prema zadanim postavkama.
USB Mach3 CNC kontroler s 3 osi
Također možete odabrati DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC i druge CNC kontrolere.
Kako instalirati i koristiti CAD/CAM softver?
Najčešći CAD/CAM softver za CNC strojeve uključuje Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros. 3D, koji može dizajnirati 2D/3D crteži za generiranje putanja alata za obradu.
CAD / CAM softver
Kako sastaviti komplete CNC strojeva?
Donji stol, kolica X-osi, radni stol Y-osi i kolica Z-osi izrađeni su strojem za savijanje s 1.5-2mm Hladno valjane čelične ploče, koje mogu osigurati najidealniju točnost obrade. Ako nema savijača, mogu se savijati i ručno ručnim čekićem na velikom škripcu. Tijekom obrade ručnom čekićem, na radni komad treba dodati željezo za podlogu kako bi se izbjegli tragovi čekića na radnom komadu. Nakon savijanja potrebno je daljnje oblikovanje. Nijedna ravnina nije iskrivljena i ne tvori kut od 90 stupnjeva jedna prema drugoj. Kako bi se osigurao ispravan položaj bušenja, vrh igle za ocrtavanje koji je paralelan i okomit na prvu liniju ocrtavanja treba biti tanak, linija ocrtavanja treba biti točna, a utičnica za pozicioniranje uzorka bušilice treba biti pažljiva i točna.
CNC strojevi
Na primjer, izbušite rupu promjera 6 mm u 2 navrata. Prvo izbušite rupu svrdlom promjera 4 mm. Prema liniji križnog pozicioniranja utvrdite je li rupa promjera 4 mm točna. Ako nije točna, ispravite je vrtnom turpijom i na kraju izbušite rupu 6mm svrdlo, tako da je pogreška položaja rupe relativno mala.
Portal se može rezati ručnom pilom iz željezne kobilice antistatičkog poda debljine stijenke 1.2mm prema crtežu, a može se savijati, obrađivati i oblikovati na škripcu. Svjetlosna traka koja se koristi kao X, Y, Z vodilica s 3 osi zahtijeva glatku površinu s glatkim promjerom od 8-10mmTo se može riješiti demontažom klizne vodilice rabljenog matričnog pisača i gumenog valjka za tintu u starom ulošku laserskog pisača. Dvije glatke šipke u svakom smjeru trebaju biti jednake duljine, a čeone površine trebaju biti ravne. Izbušite rupe u središtu čeonih površina za spajanje žice M2 i pričvrstite ih s... 5mm vijci. Izrada mora biti horizontalna i vertikalna, posebno 2 svjetlosne šipke u svakom smjeru moraju biti apsolutno. Paralelizam je vrlo važan, određuje uspjeh ili neuspjeh proizvodnje.
Vodeći vijak 3 osi je vodeći vijak promjera 6mm i nagib od 1mmOvaj vodeći vijak može se koristiti za rezanje potrebne duljine s dugog vodećeg vijka koji se prodaje u trgovini željeznom robom za ukrašavanje stropa. Otpor i zazor trebaju biti mali, a matica se zavaruje u odgovarajuću rupu kolica kako bi se smanjio zazor i poboljšala točnost gravirnog stroja.
Klizna čahura je mesingani priključak za crijevo koji se kupuje u trgovini željezarijom. Potrebno je odabrati unutarnji promjer nešto manji od promjera klizne šipke, a zatim ručnim razvrtačem uvrnuti unutarnji promjer kako bi se precizno podudarao s kliznom šipkom. Ako je potrebno, ispolirati optičku os metalografskim brusnim papirom, izrezati kliznu čahuru na dijelove duljine 6 mm, ukupno 12 dijelova, a zatim je lemilicom velike snage zalemiti u odgovarajući otvor nosača. Ne postavljajte kliznu čahuru tijekom zavarivanja. Ako lem prodre unutra, upotrijebite cinkov klorid kao fluks kako biste osigurali kvalitetu lemljenja. Prilikom sastavljanja pazite da je otpor kliznog stola mali i konzistentan. Ako je otpor velik, klizna čahura se može ponovno zagrijati lemilicom kako bi se zadovoljili zahtjevi.
Osovina koračnog motora i vijčana šipka spojene su bakrenom cijevi od 6mŠipkasta antena promjera m. Vijak i bakrena cijev su čvrsto zavarene i osigurano je da su koncentrične. Drugi kraj bakrene cijevi umetnut je u osovinu koračnog motora, a zatim se vodoravno izbuši. Igla se umetne u malu rupu za pričvršćivanje, a drugi kraj vijka zavaren je maticom na nosač.
Ovaj CNC stroj može se fleksibilno kontrolirati prema veličini i veličini vlastitih materijala, ali cijeli stroj ne smije biti prevelik kako bi se izbjegla slaba krutost.
Kako upravljati CNC strojem?
Prije CNC obrade, popis programa obrade treba unaprijed pripremiti:
1. Odredite postupak obrade dijela te alate i brzinu rezanja koji se koriste za obradu.
2. Odredite točku spajanja konture dijela.
3. Postavite položaj pokretanja i zatvaranja noža i položaj koordinatnog ishodišta.
Napišite skup instrukcija za numeričko upravljanje prema propisanom formatu naredbi, unesite skup instrukcija u uređaj za numeričko upravljanje za obradu (dekodiranje, rad itd.), pojačajte signal kroz pogonski krug, pogonite servo motor za izlaz kutnog pomaka i kutne brzine, a zatim pretvorite komponente kroz izvršnu komponentu. Linearno pomicanje radnog stola ostvaruje se za ostvarenje pomicanja.
Počnimo s radom na CNC stroju s 9 koraka kako slijedi.
Korak 1. CNC programiranje.
Prije strojne obrade, CNC programiranje treba prvo analizirati i sastaviti. Ako je program dugačak ili kompliciran, nemojte programirati na CNC stroju, već koristite programski stroj ili računalno programiranje, a zatim se vratite na CNC sustav CNC stroja putem diskete ili komunikacijskog sučelja. To može izbjeći zauzimanje vremena stroja i povećati pomoćno vrijeme obrade.
Korak 2. Uključite stroj.
Općenito, glavno napajanje se prvo uključuje kako bi CNC stroj imao uvjete za uključivanje. Pokrenite CNC sustav tipkom i alatni stroj se istovremeno uključuje, a CRT CNC upravljačkog sustava prikazuje informacije. Status veze kliješta i ostale pomoćne opreme.
Korak 3. Postavite čvrstu referentnu točku.
Prije obrade, utvrdite referentnu točku kretanja svake koordinate stroja. Ovaj korak treba prvo izvršiti za stroj sustava za povećanje upravljanja.
Korak 4. Započnite CNC programiranje.
Ovisno o mediju programa (traka, disk), može se unijeti pomoću magnetofona, programatora ili serijske komunikacije. Ako se radi o jednostavnom programu, može se unijeti izravno na CNC upravljačku ploču pomoću tipkovnice ili unositi segment po segment u MDI načinu rada za daljinsku obradu segmenata. Prije obrade, u program se također mora unijeti ishodište obratka, parametri alata, pomak i razne vrijednosti kompenzacije.
Korak 5. Uređivanje programa.
Ako je potrebno izmijeniti uneseni program, prekidač za odabir načina rada treba postaviti u položaj za uređivanje. Tipku za uređivanje koristite za dodavanje, brisanje i promjenu.
Korak 6. Pregled programa i otklanjanje pogrešaka.
Prvo, zaključajte alatni stroj i pokrenite samo sustav. Ovaj korak je za provjeru programa. Ako postoji bilo kakva greška, potrebno ju je ponovno urediti.
Korak 7. Učvršćivanje i poravnavanje obratka.
Fiksirajte i poravnajte obradak koji se obrađuje te postavite referentnu vrijednost. Metoda usvaja ručno inkrementalno kretanje, kontinuirano kretanje ili ručno kretanje kotača alatnog stroja. Postavite početnu točku na početak programa i postavite referencu alata.
Korak 8. Započnite CNC obradu.
Kontinuirana obrada općenito koristi dodavanje programa u memoriju. Brzina posmaka u CNC obradi može se podesiti prekidačem brzine posmaka. Tijekom obrade, gumb za zadržavanje posmaka može se pritisnuti kako bi se pauziralo kretanje posmaka radi promatranja situacije obrade ili ručnog mjerenja. Ponovno pritisnite gumb za pokretanje ciklusa kako biste nastavili obradu. Kako biste osigurali da je zdjela ispravna, treba je ponovno provjeriti prije dodavanja. Tijekom glodanja, za ravne zakrivljene komade, umjesto alata može se koristiti olovka za crtanje obrisa dijela na papiru, što je intuitivnije. Ako sustav ima putanju alata, funkcija simulacije može se koristiti za provjeru ispravnosti programa.
Korak 9. Isključite stroj.
Nakon dodavanja, prije isključivanja napajanja, provjerite status CNC stroja i položaj svakog dijela stroja. Prvo isključite napajanje stroja, zatim isključite napajanje sustava i na kraju isključite glavno napajanje.
Pitanja i odgovori
Koliko vrsta CNC strojeva možete sami izraditi?
Najčešće vrste CNC strojeva koje možete sami izraditi uključuju CNC glodalice, CNC tokarilice, CNC glodalice, CNC brusilice, CNC bušilice, CNC lasere i CNC plazma rezače.
Koliko košta izrada kompleta CNC strojeva?
Cijena DIY CNC strojnih kompleta uključuje računalo, upravljačku ploču, dijelove stroja i pribor. Većina troškova koncentrirana je u hardveru, što ovisi o točnosti koja vam je potrebna za vaš CNC plan obrade, a prosječna cijena je ispod $1, 000.
Što CNC stroj može učiniti?
CNC strojevi mogu obavljati glodanje, tokarenje, rezanje, rezbarenje, graviranje, označavanje, brušenje, savijanje, bušenje, čišćenje, zavarivanje metala, drveta, plastike, pjene, tkanine i kamena.
Kako odabrati vretenasti motor?
Vretenski motor je ključni dio CNC strojeva. Potrebno je kupiti pravi vretenasti motor za vaše poslovne planove, sve ovisno o materijalima koje obrađujete i preciznosti potrebnoj za vaše projekte.
Kako odabrati prijenosni sustav?
Jedno je treba li odabrati vijak ili kuglični vijak za odabir prijenosnog sustava. Ovdje zapravo predlažem da je puno bolje odabrati kuglični vijak. Iako koristim vodeći vijak, ipak preporučujem odabir kugličnog vijka. Kuglični vijak ima visoku preciznost i malu pogrešku rotacije. A tijekom prijenosa, zvuk je vrlo tih. Proces prijenosa vijka je trenje između metala i metala. Iako zvuk nije jako glasan, pogreška rotacije će postajati sve veća i veća nakon što je vrijeme trenja dulje.
Kako odabrati koračni motor?
Sve dok CNC stroj radi, radi i koračni motor. Ako motor nije pažljivo odabran, prvo se vrlo lako pregrijava. Motor je vruć kada stroj počne raditi, što ne bi trebalo biti ono što želimo. Okretni moment motora također je problem koji treba uzeti u obzir i lako je izgubiti korake ako je okretni moment nedovoljan. Stoga nemojte biti pohlepni pri odabiru koračnog motora.
Upozorenja
Bez obzira gradite li pristupačan CNC glodalica, ili izrada najboljeg povoljnog CNC tokarilice, čak i rad s DIY najjeftinijom CNC glodalicom, prva mjera opreza je napajanje CNC stroja. Na stroju postoje 1 koračna motora i jedan motor vretena. Stoga je struja CNC stroja vrlo velika tijekom korištenja. Prilikom kupnje istosmjernog napajanja treba kupiti istosmjerno napajanje s većom nazivnom strujom. Odrednica brzine motora vretena je napon istosmjernog napajanja. Što je veći napon, to je veća maksimalna brzina okretanja vretena, tako da napon ne smije biti premalen.
Ukratko, predlažem da nazivni napon ručno izrađenog CNC stroja bude oko 30 V, a nazivna struja najmanje 10A kako bi se osigurao normalan rad stroja. Napon od 30 V uglavnom se koristi na motoru vretena, a koračnom motoru nije potreban tako visoki napon. Budući da koračni motor pokreće vijak, okretni moment može biti velik čak i s malim naponom. Stoga predlažem da je samo 12 V dovoljno za napon koji se dovodi do koračnog motora. Koračni motor koristi 12 V, ali napon koji osigurava istosmjerno napajanje je 30 V. Ovdje je potrebno koristiti transformator. Snaga ovog transformatora trebala bi biti visoka. Struja 3 koračna motora mora proći kroz ovaj transformator. Transformator ne može pratiti odvođenje topline, što rezultira ozbiljnim stvaranjem topline.
