At lære at bygge en CNC-maskine fra bunden er nemmere, end du måske tror. Vi har opdelt DIY-processen i en række nemme at følge trin for begyndere. Fra køb af dele til installation af software, vores gør-det-selv-guide vil guide dig gennem, hvordan du nemt laver din egen CNC-maskine.
Hvad er en CNC-maskine?
En CNC-maskine er et automatiseret elværktøj, der bruger computerprogram til at styre motoren til at drive de 3 akser af X, Y og Z for at bevæge sig frem og tilbage langs værktøjsstien genereret af CAD/CAM-software i henhold til G-kode kommandoer. Endelig fuldender værktøjet på spindlen udskærings-, skære- og fræseresultaterne.
Ting at overveje
Når det kommer til CNC-maskiner, vil alle tænke på dets høje omkostninger og komplekse programmeringsoperationer, som får os til at føle os uudgrundelige omkring det. Faktisk kender og lærer vi CNC ved at lave nogle enkle og lavpris CNC-maskiner, hvilket har gjort os i stand til at opgradere fra nybegynder til ekspert i moderne CNC-teknologi. Vanskeligheden ved gør-det-selv en CNC-maskine ligger i de høje omkostninger ved maskinsættene og vanskeligheden ved bearbejdning, og indstillingen og brugen af softwaren er relativt enkel. Efter en måned med at studere og undersøge CNC besluttede jeg at bygge mine egne Mach3-styrede CNC-maskinesæt ved hjælp af lokalt tilgængelige materialer.
Bygningssvær: Moderat.
Bygningens varighed: 16 dage.
DIY Værktøj: Bænkskruestik, elektriske boremaskiner, håndsave, prøvestempler, haner, oprømmere, kalibere, bøjninger og skruer.
Kom godt i gang
Denne vejledning handler om at skabe en funktionel CNC-maskine med følgende funktioner.
1. Portalstrukturen har god stabilitet, stort behandlingsformat, kompakt og letw8 skrivebordsdesign, let w8 og nem at bære.
2. Det kan bruges til at skære og fræse PCB, PVC, akryl, MDF, træ, aluminium og kobber.
3. Dens bearbejdningsnøjagtighed kan nå op på 0.1 mm, hvilket kan opfylde kravene til de fleste PCB-plader, forme, stempler og skilte.
4. Dens omkostninger er under $1,000, og monteringen er praktisk og nem.
5. De brugte dele og råvarer kan findes eller købes lokalt, hvilket mindsker bekymringer.
6. Gør-det-selv-processen kræver ikke for komplicerede værktøjer.
7. Mach3 controller, nem at bruge.
8. Spindlen drives af en stepmotor med høj præcision.
Hvordan bygger man en CNC-maskinestruktur?
Denne CNC-maskine vedtager en fast portalstruktur. Hele maskinen er opdelt i et bundbord, en portalramme, en X-aksevogn, et Y-akse arbejdsbord og en Z-aksevogn. Y-aksens arbejdsbords drev-trinmotor er fastgjort på bundpladen. , skrue og 2 glatte stænger og portal som Y-akse bordskydestyr.
På portalen er køretrinsmotoren på X-aksevognen, blyskruen og de 2 glatte stænger, der bruges som glideføringer på X-aksevognen, fastgjort. På X-aksevognen er Z-aksevognens drivende stepmotor fastgjort, blyskruen og de 2 glatte stænger, der bruges som glideføringer for Z-aksevognen.
Der er L-formede fastgørelsesbeslag og U-formede holderinge til fastgørelse af spindlen på Z-aksevognen.
Møtrikken, der er matchet med blyskruen, er svejset på vognen af X-, Y- og Z-akser.
Hvordan laver man et CNC-maskinekredsløb?
Kredsløbet består af 3 identiske stepmotordrivdele af X-aksens Y-akse Z-akse. Tag nu X-aksen som en søjle for at illustrere dens arbejdsprincip.
Steppermotor driverkredsløb med L297/L298
Kredsløbet er hovedsageligt sammensat af 2 stepmotor dedikerede drev integrerede kredsløb L297 og L298. Hovedfunktionen af L297 er pulsfordeling. Den genererer udgangslogiske impulser ved dens udgangsterminaler A, B, C og D for at drive L298. L297 har også 2 PWM-choppere til at styre faseviklingsstrømmen og realisere konstantstrømchopper-styring for at opnå gode drejningsmomentfrekvenskarakteristika.
X-akseimpulsen fra HDR1 (ben 2) går ind i UR (ben 18) på U1 (L297) og behandles af U1 ved dens udgangsterminaler A, B, C, D, C (ben 4, 6, 7, 9 ) for at generere Den logiske udgangsimpuls går ind i U2 (L298) for at drive den dobbelte H-bro ved dens udgangsterminaler (ben 2, 3, 13 og 14) for at udsende trinimpulser for at drive stepmotoren til at rotere.
L298 er en dobbelt H-bro højspændings- og højstrøms integreret kredsløbsdriver.
L297 og L298 bruges til at danne et komplet drivsystem, som kan drive 2-fasede stepmotorer med en maksimal spænding på 46V og en strøm på 2A pr. fase.
SYNC (ben 1) af U1 er synkroniseringsstiften forbundet med ben 1 på U3 og U5 for at realisere synkroniseringen af flere L297'ere.
Styrekort til stepmotordriver
ENABLE (ben 10) på U1 gør det muligt for kontrolstiften at styre outputlogikken. Når det er lavt, er INH1, INH2, A, B, C, D alle tvunget til lavt niveau for at få L298-driveren til ikke at fungere. CONTROL (ben 11) bruges til at vælge styring af choppersignalet. Når det er lavt niveau, virker choppersignalet på INH1, INH2, og når det er højt niveau, virker choppersignalet på A, B, C, D signalerne. Førstnævnte er velegnet til et-trins arbejdstilstand, og de 2 tilstande kan bruges til stepmotoren i den bipolære arbejdstilstand.
VREF (ben 15) på S1U1 er referencespændingsjusteringsstiften, og spændingen på denne stift justeres for at indstille spidsstrømmen af stepmotorens fasevikling.
Trinmotor driversæt
Cw/ccw (ben 17) på U1 er stiften til at specificere rotationsretningen for X-akse stepmotoren, og det retningsspecificerende signal for X-aksen fra HDR1 (ben 6) er forbundet til denne stift.
HALF/FULL (ben 19) er excitationstilstandens kontrolstift. Når den er høj, er det en halv-trins køretilstand, og når den er lav, er det en fuld-trins køretilstand. RESET (ben 20) er et asynkront nulstillingssignal, og dets funktion er at nulstille pulsfordeleren.
D3-D26 er friløbsdioderne i H-broen på L298-driveren.
Sådan konfigureres Mach3 CNC-controller?
Mach3 er den mest brugte CNC-controller til CNC-maskiner. Dens installation er enkel. Indsæt først Mach3-bevægelseskortet på computerens bundkort. I Windows-operativsystemet vil Mach3-driveren blive installeret som standard.
USB Mach3 3-akset CNC-controllersæt
Du kan også vælge DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC og andre CNC-controllere.
Hvordan installerer og bruger man CAD/CAM-software?
Den mest almindelige CAD/CAM-software til CNC-maskiner omfatter Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros 3D, som kan designe 2D/3D tegninger til at generere bearbejdningsværktøjsbaner.
CAD/CAM-software
Hvordan samler man CNC-maskinesæt?
Bundbordet, X-aksevogn, Y-akse arbejdsbord og Z-aksevogn er lavet af en bukkemaskine med 1.5-2mm koldvalsede stålplader, som kan sikre den mest ideelle bearbejdningsnøjagtighed. Er der ingen bøjninger, kan den også bøjes manuelt med en håndhammer på en stor skruestik. Under håndhammerbearbejdning bør der tilføjes et pudejern til arbejdsemnet for at undgå at efterlade hammermærker på arbejdsemnet. Efter bøjning kræves yderligere formning. Ingen af flyene er skæve og danner en 90-graders vinkel i forhold til hinanden. For at sikre den korrekte stanseposition skal nålespidsen på skribenålen, der er parallel og vinkelret på den 1. stempellinje, være tynd, stempellinjen skal være nøjagtig, og prøvestansepositioneringsfatningen skal være forsigtig og nøjagtig.
CNC-maskinesæt
Slå for eksempel et hul med en diameter på 6 mm ind 2 gange. Brug først et bor med en diameter på 4 mm til at bore hullet. Bestem, om hullet med en diameter på 4 mm er nøjagtigt i henhold til krydspositioneringslinjen. Hvis det ikke er nøjagtigt, skal du bruge en have-assorteret fil til at rette det. , og til sidst rømme hullet med en 6mm bor, så hulpositionsfejlen er forholdsvis lille.
Portalen kan skæres til med en håndsav fra jernkølen på det antistatiske gulv med en vægtykkelse på 1.2mm ifølge tegningen, og den kan bøjes, bearbejdes og formes på en skruestik. Lysstangen, der bruges som X, Y, Z 3-akset styreskinne kræver en glat overflade med en glat diameter på 8-10mm. Det kan løses ved at afmontere glideskinnen på den brugte matrixprinter og blækgummivalsen i den gamle laserprinterpatron. De 2 glatte stænger i hver retning skal være lige lange, og endefladerne skal være flade. Bor huller i midten af endefladerne for at banke M5-tråden, og fastgør dem med 5mm bolte. Håndværket skal være vandret og lodret, især de 2 lysbjælker i hver retning skal være absolut. Parallellen er meget vigtig, den afgør succes eller fiasko for produktionen.
Ledskruen på de 3 akser er en blyskrue med en diameter på 6mm og en tonehøjde på 1mm. Denne blyskrue kan bruges til at skære den nødvendige længde fra den lange blyskrue, der sælges i byggebranchen til dekoration af loftet. Modstanden og spillerum skal være lille, og møtrikken er svejset i det tilsvarende hul i vognen for at minimere tilbageslaget og forbedre graveringsmaskinens nøjagtighed.
Skydemanchetten er en messing slangeforbindelse købt i en byggemarked. Det er nødvendigt at vælge den indvendige diameter lidt mindre end diameteren af glidestangen, og derefter bruge en manuel oprømmer til at vride den indvendige diameter, så den passer præcist til glidestangen. Poler om nødvendigt den optiske akse med metallografisk sandpapir, skær glidebøsningen i 6 mm lange sektioner, i alt 12 sektioner, og brug derefter en højeffekt loddekolbe til at lodde den ind i det tilsvarende hul i vognen. Placer ikke glidemuffen under svejsning. Hvis loddet trænger ind, skal du bruge zinkklorid som flusmiddel for at sikre loddekvaliteten. Når du samler, skal du være opmærksom på, at glidebordets modstand er lille og ensartet. Hvis modstanden er stor, kan glidemuffen genopvarmes med en loddekolbe for at opfylde kravene.
Steppermotorens aksel og skruestangen er forbundet gennem et kobberrør af en 6mm diameter stangantenne. Skruestangen og kobberrøret er fast svejset og sikret at være koncentriske. Den anden ende af kobberrøret indsættes i stepmotorakslen og bores derefter vandret. En stift indsættes i et lille hul for at fiksere den, og den anden ende af skruestangen er svejset med en møtrik på vognen.
Denne CNC-maskine kan styres fleksibelt i henhold til størrelsen og størrelsen af sine egne materialer, men hele maskinen bør ikke være for stor for at undgå dårlig stivhed.
Hvordan betjener man en CNC-maskine?
Før CNC-bearbejdning skal en liste over bearbejdningsprogrammer udarbejdes på forhånd:
1. Bestem forarbejdningsproceduren for delen og værktøjerne og skærehastigheden, der bruges til forarbejdningen.
2. Bestem emnets konturforbindelsespunkt.
3. Indstil positionen for start og lukning af kniven og positionen for koordinatstarten.
Skriv det numeriske kontrolinstruktionssæt i henhold til det foreskrevne erklæringsformat, indtast instruktionssættet i den numeriske kontrolenhed til behandling (afkodning, betjening osv.), forstærk signalet gennem drivkredsløbet, drev servomotoren til at udsende vinkelforskydningen og vinkelhastighed, og konverter derefter komponenterne gennem udførelseskomponenten. Den lineære forskydning af arbejdsbordet realiseres for at realisere fremføringen.
Lad os begynde at betjene en CNC-maskine med de 9 trin som følger.
Trin 1. CNC-programmering.
Før bearbejdning skal CNC-programmeringen først analyseres og kompileres. Hvis programmet er langt eller kompliceret. Lad være med at programmere på CNC-maskinen, men brug programmeringsmaskinen eller computerprogrammering, og sikkerhedskopier derefter til CNC-maskinens CNC-system gennem en diskette eller kommunikationsgrænseflade. Dette kan undgå at optage maskintid og øge hjælpetiden for bearbejdning.
Trin 2. Tænd for maskinen.
Generelt tændes hovedstrømmen først, så CNC-maskinen har tændingsbetingelserne. Start et CNC-system med en nøgleknap, og værktøjsmaskinen tændes på samme tid, og CRT-styresystemets CRT viser information. Tilslutningsstatus for musling og andet hjælpeudstyr.
Trin 3. Indstil fast referencepunkt.
Inden bearbejdning fastlægges bevægelsesnulpunktet for hver koordinat på maskinen. Dette trin skal udføres 1. for maskinen i stigningskontrolsystemet.
Trin 4. Start CNC-programmering.
I henhold til programmediet (bånd, disk) kan det indlæses af båndmaskine, programmeringsmaskine eller seriel kommunikation. Hvis det er et simpelt program, kan det indtastes direkte på CNC-kontrolpanelet med tastaturet, eller indlæses segment for segment i MDI-tilstand til fjernsegmentbehandling. Inden bearbejdning skal emnets oprindelse, værktøjsparametre, offset og forskellige kompensationsværdier også indtastes i programmet.
Trin 5. Programredigering.
Hvis det indtastede program skal ændres, skal omskifteren til valg af arbejdstilstand placeres i redigeringspositionen. Brug redigeringstasten til at tilføje, slette og ændre.
Trin 6. Program Inspection & Debugging.
Først skal du låse værktøjsmaskinen og kun køre systemet. Dette trin er at kontrollere programmet. Hvis der er en fejl, skal den redigeres igen.
Trin 7. Fastgørelse og justering af emnet.
Fastgør og juster det emne, der skal bearbejdes, og opret et benchmark. Metoden anvender manuel trinvis bevægelse, kontinuerlig bevægelse eller manuel hjulbevægelse af værktøjsmaskinen. Indstil startpunktet til begyndelsen af programmet, og indstil referencen for værktøjet.
Trin 8. Start CNC-bearbejdning.
Kontinuerlig bearbejdning bruger generelt programtilføjelser i hukommelsen. Tilspændingen ved CNC-bearbejdning kan justeres med tilspændingskontakten. Under bearbejdning kan fremføringsholdknappen trykkes ned for at pause fremføringsbevægelsen for at observere bearbejdningssituationen eller udføre manuel måling. Tryk på cyklusstartknappen igen for at genoptage bearbejdningen. For at sikre, at skålen er korrekt, bør den kontrolleres igen, før den tilføjes. Under fræsning, for flade buede stykker, kan en blyant bruges i stedet for et værktøj til at tegne omridset af delen på papiret, hvilket er mere intuitivt. Hvis systemet har en værktøjssti, kan simuleringsfunktionen bruges til at kontrollere programmets rigtighed.
Trin 9. Sluk for maskinen.
Efter tilføjelse, før du slukker for strømmen, skal du være opmærksom på at kontrollere status for CNC-maskinen og positionen af hver del af maskinen. Sluk først for maskinen, sluk derefter for systemet, og sluk til sidst for hovedstrømmen.
Ofte Stillede Spørgsmål
Hvor mange typer CNC-maskiner kan du selv bygge?
De mest almindelige typer af CNC-maskiner, der skal laves af dig selv, omfatter CNC-fræsere, CNC-drejebænke, CNC-fræsere, CNC-slibere, CNC-bor, CNC-lasere og CNC-plasmaskærere.
Hvor meget koster det at bygge CNC-maskinesæt?
Omkostningerne til DIY CNC-maskinesæt inkluderer computer, styrekort, maskindele og tilbehør. De fleste af omkostningerne er koncentreret i hardware, som afhænger af den nøjagtighed, du krævede til din CNC-bearbejdningsplan, og de gennemsnitlige omkostninger er under $1, 000.
Hvad kan en CNC-maskine?
CNC-maskiner kan udføre fræsning, drejning, skæring, udskæring, gravering, mærkning, slibning, bukning, boring, rengøring, svejsning til metal, træ, plast, skum, stof og sten.
Hvordan vælger man en spindelmotor?
Spindelmotor er kernedelen til CNC-maskiner. Det er nødvendigt at købe den rigtige spindelmotor til dine forretningsplaner, alt afhængig af de materialer, du bearbejder, og den præcision, der kræves til dine projekter.
Hvordan vælger man et transmissionssystem?
Den ene er, om man skal vælge en skrue eller en kugleskrue til valget af transmissionssystem. Her foreslår jeg faktisk, at det er meget bedre at vælge en kugleskrue. Selvom jeg bruger en blyskrue, anbefaler jeg stadig at vælge en kugleskrue. Kugleskruen har høj præcision og lille rotationsfejl. Og i transmissionsprocessen er lyden meget lille. Skruens transmissionsproces er friktionen mellem metal og metal. Selvom lyden ikke er særlig høj, vil rotationsfejlen blive større og større efter friktionstiden er lang.
Hvordan vælger man en stepmotor?
Så længe CNC-maskinen arbejder, virker stepmotoren. Hvis motoren ikke vælges omhyggeligt, så er motoren 1. meget nem at varme op. Motoren er varm, når maskinen begynder at arbejde, hvilket ikke burde være det, vi ønsker. Motorens drejningsmoment er også et problem, der skal tages i betragtning, og det er nemt at miste skridt, hvis drejningsmomentet er utilstrækkeligt. Så vær ikke grådig, når du vælger en stepmotor.
Forsigtighedsregler
Uanset om du bygger en prisbillig CNC router, eller gør den bedste budget CNC drejebænk, selv arbejder med DIY den billigste CNC fræsemaskine, den første advarsel er strømforsyningen til CNC maskinen. Der er 1 stepmotorer og en spindelmotor på maskinen. Derfor er strømmen af CNC-maskinen meget stor i brugsprocessen. Ved køb af en jævnstrømsforsyning skal der købes en jævnstrømsforsyning med en større mærkestrøm. Determinanten for spindelmotorens hastighed er DC-strømforsyningens spænding. Jo højere spænding, jo hurtigere kan spindlens maksimale hastighed rotere, så spændingen kan ikke være for lille.
Sammenfattende foreslår jeg, at den nominelle spænding på den selvfremstillede CNC-maskine er omkring 30V og den nominelle strøm er mindst 10A for at sikre normal drift af maskinen. Spændingen på 30V bruges hovedsageligt på spindelmotoren, og stepmotoren behøver ikke så høj en spænding. Fordi stepmotoren drives af en skrue, kan drejningsmomentet stadig være stort selv med en lille spænding. Så jeg foreslår, at kun 12V er nok til den spænding, der leveres til stepmotoren. Stepmotoren bruger 12V, men spændingen fra DC-strømforsyningen er 30V. Her skal der bruges en transformer. Effekten af denne transformer bør være høj. Strømmen af de 3 stepmotorer skal passere gennem denne transformer. Transformatorens varmeafledning kan ikke følge med, hvilket resulterer i alvorlig varmeudvikling.
