Hur man bygger en CNC-maskin från grunden?

Hur man bygger en CNC-maskin från grunden? - Gör-det-själv-guide

Att lära sig att bygga en CNC-maskin från grunden är lättare än du kanske tror. Vi har delat upp gör-det-själv-processen i en serie lätta att följa steg för nybörjare. Från att köpa delar till att installera programvara, vår gör-det-själv-guide går dig igenom hur du enkelt gör din egen CNC-maskin.

Vad är en CNC-maskin?

En CNC-maskin är ett automatiserat elverktyg som använder datorprogram för att styra motorn för att driva de tre axlarna X, Y och Z för att röra sig fram och tillbaka längs verktygsbanan som genereras av CAD/CAM-programvara enligt G-kodkommandon. Slutligen slutför verktyget på spindeln skärnings-, skär- och fräsresultaten.

Saker att tänka på

När det kommer till CNC-maskiner kommer alla att tänka på dess höga kostnader och komplexa programmeringsoperationer, vilket får oss att känna oss outgrundliga för det. Faktum är att vi känner till och lär oss CNC genom att göra några enkla och lågkostnads CNC-maskiner, vilket har gjort det möjligt för oss att uppgradera från en nybörjare till en expert på modern CNC-teknik. Svårigheten med DIY en CNC-maskin ligger i de höga kostnaderna för maskinsatserna och svårigheten att bearbeta, och inställningen och användningen av programvaran är relativt enkel. Efter en månad av att studera och undersöka CNC bestämde jag mig för att bygga mina egna Mach3-styrda CNC-maskinsatser med hjälp av lokalt tillgängliga material.

Byggsvårigheter: Måttlig.

Byggnadslängd: 16 dagar.

DIY-verktyg: Bänkskruvstäd, elektriska borrar, handsågar, provstansar, kranar, brotschar, bromsok, bockare och skruvar.

Komma igång

Den här guiden handlar om att skapa en funktionell CNC-maskin med följande funktioner.

1. Gantrystrukturen har bra stabilitet, stort bearbetningsformat, kompakt och lätt skrivbordsdesign, lätt vikt och lätt att bära.

2. Den kan användas för att skära och fräsa PCB, PVC, akryl, MDF, trä, aluminium och koppar.

3. Dess bearbetningsnoggrannhet kan nå 0.1 mm, vilket kan uppfylla kraven för de flesta PCB-skivor, formar, stämplar och skyltar.

4. Dess kostnad är under US$1,000 XNUMX, och monteringen är bekväm och enkel.

5. De delar och råvaror som används kan hittas eller köpas lokalt, vilket minskar bekymmer.

6. Gör-det-själv-processen kräver inte alltför komplicerade verktyg.

7. Mach3-kontroller, lätt att använda.

8. Spindeln drivs av en stegmotor med hög precision.

Hur man bygger en CNC-maskinstruktur?

Denna CNC-maskin antar en fast portalstruktur. Hela maskinen är uppdelad i ett basbord, en portalram, en X-axelvagn, ett Y-axelarbetsbord och en Z-axelvagn. Y-axelns arbetsbords drivstegmotor är fixerad på bottenplattan. , skruv och två släta stänger och portal som Y-axelbordets glidstyrning.

På portalen är X-axelvagnens drivstegmotor, ledskruven och de två släta stängerna som används som glidstyrningar för X-axelvagnen fixerade. På X-axelvagnen sitter Z-axelvagnens drivande stegmotor, ledskruven och de två släta stängerna som används som glidstyrningar för Z-axelvagnen.

Det finns L-formade fästen och U-formade fästringar för att fästa spindeln på Z-axelvagnen.

Muttern som matchas med ledarskruven är svetsad på vagnen av X-, Y- och Z-axlar.

Hur man gör en CNC-maskinkrets?

Kretsen består av tre identiska stegmotordrivdelar av X-axelns Y-axel Z-axeln. Ta nu X-axeln som en kolumn för att illustrera dess arbetsprincip.

Stegmotordrivkrets med L297/L298

Kretsen består huvudsakligen av två integrerade stegmotorkretsar L297 och L298. Huvudfunktionen hos L297 är pulsfördelning. Den genererar logiska utgångspulser vid sina utgångsanslutningar A, B, C och D för att driva L298. L297 har också två PWM-choppers för att styra faslindningsströmmen och realisera konstantströmchopper-styrning för att erhålla bra vridmomentfrekvensegenskaper.

X-axelpulsen från HDR1 (stift 2) går in i KLOCKA (stift 18) på U1 (L297) och bearbetas av U1 vid dess utgångsterminaler A, B, C, D, C (stift 4, 6, 7, 9 ) för att generera Den logiska utgångspulsen går in i U2 (L298) för att driva den dubbla H-bryggan vid dess utgångsterminaler (stift 2, 3, 13 och 14) för att mata ut stegpulser för att driva stegmotorn att rotera.

L298 är en dubbel H-brygga för integrerade kretsar med hög spänning och hög ström.

L297 och L298 används för att bilda ett komplett drivsystem, som kan driva tvåfasstegmotorer med en maximal spänning på 46V och en ström på 2A per fas.

SYNC (stift 1) för U1 är synkroniseringsstiftet som är anslutet till stift 1 på U3 och U5 för att realisera synkroniseringen av flera L297.

Styrkort för stegmotor förare

ENABLE (stift 10) på U1 gör det möjligt för kontrollstiftet att styra utgångslogiken. När den är låg tvingas INH1, INH2, A, B, C, D alla till låg nivå för att få L298-drivrutinen att inte fungera. CONTROL (stift 11) används för att välja styrning av choppersignalen. När den är låg, verkar choppersignalen på INH1, INH2, och när den är hög, verkar choppersignalen på A, B, C, D-signalerna. Den förra är lämplig för enstegsarbetsläget och de två lägena kan användas för stegmotorn i det bipolära arbetsläget.

VREF (stift 15) för S1U1 är referensspänningsjusteringsstiftet, och spänningen på detta stift justeras för att ställa in toppströmmen för stegmotorns faslindning.

Stegmotordrivrutiner

Cw/ccw (stift 17) för U1 är stiftet för att specificera rotationsriktningen för X-axelns stegmotor, och den riktningsspecificerande signalen för X-axeln från HDR1 (stift 6) är ansluten till detta stift.

HALV/FULL (stift 19) är styrstiftet för excitationsläget. När det är högt är det ett halvstegs körläge och när det är lågt är det ett fullstegs körläge. RESET (stift 20) är en asynkron återställningssignal, och dess funktion är att återställa pulsfördelaren.

D3-D26 är frihjulsdioderna i H-bryggan på L298-drivrutinen.

Hur ställer jag in en Mach3 CNC-styrenhet?

Mach3 är den mest använda CNC-styrenheten för CNC-maskiner. Dess installation är enkel. Sätt först in Mach3-rörelsekortet på datorns moderkort. I Windows operativsystem kommer Mach3-drivrutinen att installeras som standard.

USB Mach3 3 Axis CNC Controller Kit

Du kan också välja DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC och andra CNC-styrenheter.

Hur man installerar och använder CAD/CAM-programvara?

Den vanligaste CAD/CAM-mjukvaran för CNC-maskiner inkluderar Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros 3D, som kan designa 2D/3D ritningar för att generera banor för bearbetningsverktyg.

CAD / CAM-programvara

Hur monterar man CNC-maskinsatser?

Bottenbordet, X-axelvagnen, Y-axelns arbetsbord och Z-axelvagnen är gjorda av en bockningsmaskin med 1.5-2 mm kallvalsade stålplåtar, vilket kan säkerställa den mest idealiska bearbetningsnoggrannheten. Om det inte finns några böjare kan den också böjas manuellt med en handhammare på ett stort skruvstäd. Under handhammarbearbetning bör ett dynjärn läggas till arbetsstycket för att undvika att lämna hammarmärken på arbetsstycket. Efter böjning krävs ytterligare formning. Inget av planen är skevt och bildar en 90-graders vinkel mot varandra. För att säkerställa korrekt stansposition bör nålpunkten på ritsnålen som är parallell och vinkelrät mot den första ritningslinjen vara tunn, ritslinjen ska vara korrekt och provstansens positioneringshylsa ska vara försiktig och exakt.

CNC-maskinsatser

Slå till exempel ett hål med en diameter på 6 mm två gånger. Använd först en 4 mm diameter borr för att borra hålet. Bestäm om hålet med en diameter på 4 mm är korrekt enligt korspositioneringslinjen. Om det inte är korrekt, använd en trädgårdsfil för att rätta till det. , och till sist brotscha hålet med en 6 mm borr, så att hålpositionsfelet är relativt litet.

Portalen kan skäras med en handsåg från järnkölen på det antistatiska golvet med en väggtjocklek på 1.2 mm enligt ritningen, och den kan böjas, bearbetas och formas på ett skruvstäd. Ljusstaven som används som X, Y, Z treaxlig styrskena kräver en slät yta med en slät diameter på 8-10 mm. Det kan lösas genom att demontera glidskenan på den använda matrisskrivaren och färggummivalsen i den gamla laserskrivarpatronen. De två släta stängerna i vardera riktningen ska vara lika långa och ändytorna ska vara plana. Borra hål i mitten av ändytorna för att knacka på M5-tråden och fixera dem med 5 mm bultar. Utförandet måste vara horisontellt och vertikalt, speciellt de två ljusstavarna i varje riktning måste vara absolut. Parallelliteten är mycket viktig, den avgör framgången eller misslyckandet för produktionen.

Ledskruven för de tre axlarna är en ledskruv med en diameter på 6 mm och en stigning på 1 mm. Denna ledskruv kan användas för att skära av den erforderliga längden från den långa ledskruven som säljs i järnaffären för dekoration av taket. Motståndet och spelet ska vara litet, och muttern är svetsad i motsvarande hål på vagnen för att minimera glappet och förbättra graveringsmaskinens noggrannhet.

Glidhylsan är en slangkoppling i mässing köpt i en järnaffär. Det är nödvändigt att välja innerdiametern något mindre än glidstångens diameter och sedan använda en manuell brotsch för att vrida innerdiametern för att exakt matcha glidstången. Vid behov polera den optiska axeln med metallografiskt sandpapper, skär glidhylsan i 6 mm långa sektioner, totalt 12 sektioner, och använd sedan en högeffektslödkolv för att löda in den i motsvarande hål på vagnen. Placera inte glidhylsan under svetsning. Om lodet tränger in, använd zinkklorid som flussmedel för att säkerställa lödkvaliteten. Var noga med att skjutbordets motstånd är litet och konsekvent vid montering. Om motståndet är stort kan glidhylsan värmas upp med en lödkolv för att uppfylla kraven.

Stegmotorns axel och skruvstången är anslutna genom ett kopparrör av en 6 mm diameter stångantenn. Skruvstången och kopparröret är ordentligt svetsade och säkerställs att de är koncentriska. Den andra änden av kopparröret sätts in i stegmotoraxeln och borras sedan horisontellt. Ett stift sätts in i ett litet hål för att fixera det, och den andra änden av skruvstången är svetsad med en mutter på vagnen.

Denna CNC-maskin kan styras flexibelt efter storleken och storleken på sina egna material, men hela maskinen bör inte vara för stor för att undvika dålig styvhet.

Hur man använder en CNC-maskin?

Före CNC-bearbetning bör en lista över bearbetningsprogram förberedas i förväg:

1. Bestäm bearbetningsproceduren för delen och verktygen och skärhastigheten som används för bearbetningen.

2. Bestäm detaljens konturanslutningspunkt.

3. Ställ in positionen för start och stängning av kniven och positionen för koordinatorigin.

Skriv den numeriska styrinstruktionsuppsättningen enligt det föreskrivna satsformatet, mata in instruktionsuppsättningen i den numeriska styrenheten för bearbetning (avkodning, drift, etc.), förstärk signalen genom drivkretsen, kör servomotorn för att mata ut vinkelförskjutningen och vinkelhastighet, och konvertera sedan komponenterna genom exekveringskomponenten. Den linjära förskjutningen av arbetsbordet realiseras för att realisera matningen.

Låt oss börja använda en CNC-maskin med de 9 stegen enligt följande.

Steg 1. CNC-programmering.

Före bearbetning bör CNC-programmeringen analyseras och kompileras först. Om programmet är långt eller komplicerat. Programmera inte på CNC-maskinen, utan använd programmeringsmaskinen eller datorprogrammering och säkerhetskopiera sedan till CNC-maskinens CNC-system via en diskett eller kommunikationsgränssnitt. Detta kan undvika att uppta maskintid och öka den extra tiden för bearbetning.

Steg 2. Slå på maskinen.

Generellt slås huvudströmmen på först, så att CNC-maskinen har påslagningsvillkoren. Starta ett CNC-system med en nyckelknapp och verktygsmaskinen slås på samtidigt, och CNC-styrsystemets CRT visar information. Anslutningsstatus för musslan och annan hjälputrustning.

Steg 3. Ställ in fast referenspunkt.

Före bearbetning, fastställa rörelsereferens för varje koordinat för maskinen. Detta steg bör utföras först för maskinen i ökningskontrollsystemet.

Steg 4. Starta CNC-programmering.

Beroende på programmediet (band, disk) kan det matas in av bandmaskin, programmeringsmaskin eller seriell kommunikation. Om det är ett enkelt program kan det matas in direkt på CNC-kontrollpanelen med tangentbordet, eller matas in segment för segment i MDI-läge för fjärrsegmentbearbetning. Före bearbetning måste också ursprunget för stycket, verktygsparametrar, offset och olika kompensationsvärden matas in i programmet.

Steg 5. Programredigering.

Om det inmatade programmet behöver ändras, bör omkopplaren för val av arbetsläge placeras i redigeringsläget. Använd redigeringsknappen för att lägga till, ta bort och ändra.

Steg 6. Programinspektion och felsökning.

Lås först verktygsmaskinen och kör bara systemet. Detta steg är att kontrollera programmet. Om det finns något fel måste det redigeras igen.

Steg 7. Fixering och justering av arbetsstycket.

Fixa och rikta in arbetsstycket som ska bearbetas och upprätta ett riktmärke. Metoden använder manuell inkrementell rörelse, kontinuerlig rörelse eller manuell hjulrörelse av verktygsmaskinen. Ställ in startpunkten till början av programmet och ställ in referensen för verktyget.

Steg 8. Starta CNC-bearbetning.

Kontinuerlig bearbetning använder i allmänhet programtillägg i minnet. Matningshastigheten vid CNC-bearbetning kan justeras med matningshastighetsomkopplaren. Under bearbetning kan matningshållningsknappen tryckas in för att pausa matningsrörelsen för att observera bearbetningssituationen eller utföra manuell mätning. Tryck på cykelstartknappen igen för att återuppta bearbetningen. För att säkerställa att skålen är korrekt bör den kontrolleras igen innan du lägger till. Under fräsning, för platta böjda bitar, kan en penna användas istället för ett verktyg för att rita konturerna av delen på papperet, vilket är mer intuitivt. Om systemet har en verktygsbana kan simuleringsfunktionen användas för att kontrollera programmets korrekthet.

Steg 9. Stäng av maskinen.

Efter tillsats, innan du stänger av strömmen, var uppmärksam på att kontrollera CNC-maskinens status och positionen för varje del av maskinen. Stäng först av maskinens ström, stäng sedan av systemet och stäng slutligen av huvudströmmen.

Vanliga frågor

Hur många typer av CNC-maskiner kan byggas själv?

De vanligaste typerna av CNC-maskiner att tillverka själv inkluderar CNC-routrar, CNC-svarvar, CNC-fräsar, CNC-slipmaskiner, CNC-borrar, CNC-lasrar och CNC-plasmaskärare.

Hur mycket kostar det att bygga CNC-maskinsatser?

Kostnaden för DIY CNC-maskinsatser inkluderar dator, styrkort, maskindelar och tillbehör. Det mesta av kostnaden är koncentrerad till hårdvara, vilket beror på den noggrannhet du krävde för din CNC-bearbetningsplan, och den genomsnittliga kostnaden är under US$1,000.

Vad kan en CNC-maskin göra?

CNC-maskiner kan fräsa, svarva, skära, skära, gravera, markera, slipa, bocka, borra, rengöra, svetsa för metall, trä, plast, skum, tyg och sten.

Hur väljer man en spindelmotor?

Spindelmotor är kärndelen för CNC-maskiner. Det är nödvändigt att köpa rätt spindelmotor för dina affärsplaner, allt beroende på materialen du bearbetar och precisionen som krävs för dina projekt.

Hur väljer man ett transmissionssystem?

En är om man ska välja en skruv eller en kulskruv för valet av transmissionssystem. Här tipsar jag faktiskt om att det är mycket bättre att välja en kulskruv. Även om jag använder en blyskruv rekommenderar jag ändå att välja en kulskruv. Kulskruven har hög precision och litet rotationsfel. Och i överföringsprocessen är ljudet väldigt litet. Skruvens överföringsprocess är friktionen mellan metall och metall. Även om ljudet inte är särskilt högt kommer rotationsfelet att bli större och större efter att friktionstiden är lång.

Hur väljer man en stegmotor?

Så länge som CNC-maskinen fungerar fungerar stegmotorn. Om motorn inte väljs noggrant, är motorn först mycket lätt att värma upp. Motorn är varm när maskinen börjar fungera, vilket inte borde vara det vi vill ha. Motorns vridmoment är också ett problem att ta hänsyn till, och det är lätt att tappa steg om vridmomentet är otillräckligt. Så var inte girig när du väljer en stegmotor.

Försiktighetsåtgärder

Oavsett om du bygger en prisvärd CNC-router, eller göra den bästa budget CNC-svarvmaskinen, även om du arbetar med DIY till den billigaste CNC-fräsmaskinen, är den första försiktigheten strömförsörjningen till CNC-maskinen. Det finns tre stegmotorer och en spindelmotor på maskinen. Därför är CNC-maskinens ström mycket stor under användning. Vid köp av en DC-strömförsörjning bör en DC-strömförsörjning med en högre märkström köpas. Bestämningsfaktorn för spindelmotorns varvtal är spänningen på DC-strömförsörjningen. Ju högre spänning, desto snabbare kan spindelns maximala hastighet rotera, så spänningen kan inte vara för liten.

Sammanfattningsvis föreslår jag att märkspänningen för den egentillverkade CNC-maskinen är cirka 30V och märkströmmen är minst 10A för att säkerställa maskinens normala drift. Spänningen på 30V används huvudsakligen på spindelmotorn, och stegmotorn behöver inte så hög spänning. Eftersom stegmotorn drivs av en skruv kan vridmomentet fortfarande vara stort även med en liten spänning. Så jag föreslår att endast 12V räcker för spänningen som tillförs stegmotorn. Stegmotorn använder 12V, men spänningen från DC-strömförsörjningen är 30V. Här behöver en transformator användas. Effekten av denna transformator bör vara hög. Strömmen från de tre stegmotorerna måste passera genom denna transformator. Transformatorns värmeavledning kan inte hänga med, vilket resulterar i allvarlig värmeutveckling.

Hur man gör en CNC-routersats hemma? - Gör-det-själv-guide

28 juni 2022 Föregående Post

18 bästa sätten att ta bort rost från metall i 2024

14 juli 2022 Nästa Post

Hur man gör en CNC-maskin från grunden för nybörjare