Aprendre a construir una màquina CNC des de zero és més fàcil del que penses. Hem desglossat el procés de bricolatge en una sèrie de passos fàcils de seguir per a principiants. Des de la compra de peces fins a la instal·lació de programari, la nostra guia de bricolatge t'explicarà com construir fàcilment la teva pròpia màquina CNC.
Què és una màquina CNC?
Una màquina CNC és una eina elèctrica automatitzada que utilitza un programa informàtic per controlar el motor i impulsar els 3 eixos X, Y i Z per moure's endavant i enrere al llarg de la trajectòria de l'eina generada pel programari CAD/CAM segons les ordres del codi G. Finalment, l'eina del cargol completa els resultats de tall, tall i fresat.
Coses a considerar
Quan es tracta de màquines CNC, tothom pensa en el seu alt cost i les seves complexes operacions de programació, cosa que ens fa sentir incomprensibles. De fet, coneixem i aprenem CNC fent algunes coses senzilles i... màquines CNC de baix cost, que ens ha permès passar de principiants a experts en la tecnologia CNC moderna. La dificultat de fer-se una màquina CNC per si mateix rau en l'alt cost dels kits de màquina i la dificultat de mecanitzar, i la configuració i l'ús del programari són relativament senzills. Després d'un mes d'estudiar i investigar el CNC, vaig decidir construir els meus propis kits de màquina CNC controlada per Mach3 utilitzant materials disponibles localment.
Dificultat de construcció: Moderat.
Durada de la construcció: Dies 16.
Eines de bricolatge: Mordasses de banc, trepants elèctrics, serres manuals, punxons de mostres, mascles, escariadors, calibres, doblegadores i cargols.
Començant
Aquesta guia tracta sobre la creació d'una màquina CNC funcional amb les següents característiques.
1. L'estructura del pòrtic té bona estabilitat, gran format de processament, disseny d'escriptori compacte i lleuger, lleuger i fàcil de transportar.
2. Es pot utilitzar per tallar i fresar PCB, PVC, acrílic, MDF, fusta, alumini i coure.
3. La seva precisió de mecanitzat pot arribar als 0.1 mm, cosa que pot complir els requisits de la majoria de plaques de PCB, motlles, segells i rètols.
4. El seu cost és inferior a $1,000, i el muntatge és còmode i fàcil.
5. Les peces i les matèries primeres utilitzades es poden trobar o comprar localment, cosa que redueix les preocupacions.
6. El procés de bricolatge no requereix eines massa complicades.
7. Controlador Mach3, fàcil d'utilitzar.
8. El fus és accionat per un motor pas a pas amb alta precisió.
Com construir una estructura de màquina CNC?
Aquesta màquina CNC adopta una estructura de pòrtic fix. Tota la màquina es divideix en una taula base, un bastidor de pòrtic, un carro de l'eix X, una taula de treball de l'eix Y i un carro de l'eix Z. El motor pas a pas d'accionament de la taula de treball de l'eix Y està fixat a la placa inferior, cargol i 2 barres llises i pòrtic com a guia de lliscament de la taula de l'eix Y.
Al pòrtic, hi ha fixats el motor pas a pas d'accionament del carro de l'eix X, el cargol principal i les 2 barres llises que s'utilitzen com a guies lliscants del carro de l'eix X. Al carro de l'eix X hi ha fixats el motor pas a pas d'accionament del carro de l'eix Z, el cargol principal i les 2 barres llises que s'utilitzen com a guies lliscants del carro de l'eix Z.
Hi ha suports de fixació en forma de L i anells de retenció en forma d'U per fixar el cargol al carro de l'eix Z.
La femella que coincideix amb el cargol de guia està soldada al carro dels eixos X, Y i Z.
Com fer un circuit de màquina CNC?
El circuit consta de 3 parts idèntiques d'accionament del motor pas a pas: eix X, eix Y i eix Z. Ara, preneu l'eix X com una columna per il·lustrar el seu principi de funcionament.
Circuit de controlador de motor pas a pas amb L297/L298
El circuit està compost principalment per 2 circuits integrats d'accionament dedicats per a motors pas a pas, L297 i L298. La funció principal de L297 és la distribució d'impulsos. Genera impulsos lògics de sortida als seus terminals de sortida A, B, C i D per controlar L298. L297 també té 2 choppers PWM per controlar el corrent del bobinatge de fase i aconseguir un control de chopper de corrent constant per obtenir bones característiques de freqüència de parell.
L'impuls de l'eix X de HDR1 (pin 2) entra al CLOCK (pin 18) d'U1 (L297) i és processat per U1 als seus terminals de sortida A, B, C, D, C (pins 4, 6, 7, 9) per generar. L'impuls lògic de sortida entra a U2 (L298) per controlar el pont doble en H als seus terminals de sortida (pins 2, 3, 13 i 14) per emetre impulsos de pas per impulsar la rotació del motor pas a pas.
L298 és un controlador de circuit integrat de doble pont H d'alta tensió i alta corrent.
L297 i L298 s'utilitzen per formar un sistema d'accionament complet, que pot accionar motors pas a pas de 2 fases amb una tensió màxima de 46 V i un corrent de 2 A per fase.
El SYNC (pin 1) d'U1 és el pin de sincronització connectat al pin 1 d'U3 i U5 per realitzar la sincronització de múltiples L297.
Placa de control del controlador del motor pas a pas
L'ENABLE (pin 10) d'U1 habilita el pin de control per controlar la lògica de sortida. Quan és baix, INH1, INH2, A, B, C, D es forcen a un nivell baix per fer que el controlador L298 no funcioni. CONTROL (pin 11) s'utilitza per seleccionar el control del senyal del chopper. Quan és baix, el senyal del chopper actua sobre INH1, INH2, i quan és alt, el senyal del chopper actua sobre els senyals A, B, C, D. El primer és adequat per al mode de treball d'una sola etapa i els 2 modes es poden utilitzar per al motor pas a pas del mode de treball bipolar.
El VREF (pin 15) de S1U1 és el pin d'ajust de voltatge de referència, i el voltatge d'aquest pin s'ajusta per establir el corrent màxim del debanament de fase del motor pas a pas.
Kits de controladors de motors pas a pas
El cw/ccw (pin 17) d'U1 és el pin per especificar la direcció de rotació del motor pas a pas de l'eix X, i el senyal d'especificació de direcció per a l'eix X de HDR1 (pin 6) està connectat a aquest pin.
HALF/FULL (pin 19) és el pin de control del mode d'excitació. Quan està en estat alt, és un mode de conducció de mig pas, i quan està en estat baix, és un mode de conducció de pas complet. RESET (pin 20) és un senyal de reinici asíncron i la seva funció és reiniciar el distribuïdor d'impulsos.
D3-D26 són els díodes de roda lliure del pont H del controlador L298.
Com configurar el controlador CNC Mach3?
Mach3 és el controlador CNC més utilitzat per a màquines CNC. La seva instal·lació és senzilla. Primer, inseriu la targeta de moviment Mach3 a la placa base de l'ordinador. Al sistema operatiu Windows, el controlador Mach3 s'instal·larà per defecte.
Kit de controlador CNC USB Mach3 de 3 eixos
També podeu triar DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC i altres controladors CNC.
Com instal·lar i utilitzar programari CAD/CAM?
El programari CAD/CAM més comú per a màquines CNC inclou Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros. 3D, que pot dissenyar 2D/3D dibuixos per generar trajectòries d'eines de mecanitzat.
Programari CAD / CAM
Com muntar kits de màquines CNC?
La taula inferior, el carro de l'eix X, la taula de treball de l'eix Y i el carro de l'eix Z estan fabricats per una màquina de doblegar amb 1.5-2mm Planxes d'acer laminades en fred, que poden garantir la precisió de mecanitzat més ideal. Si no hi ha doblegadors, també es poden doblegar manualment amb un martell manual en un cargol gran. Durant el processament amb martell manual, s'ha d'afegir un ferro de coixinet a la peça de treball per evitar deixar marques de martell a la peça de treball. Després de doblegar, cal donar-li més forma. Cap dels plans està deformat i forma un angle de 90 graus entre si. Per tal de garantir la posició de punxó correcta, la punta de l'agulla de traçat que és paral·lela i perpendicular a la primera línia de traçat ha de ser fina, la línia de traçat ha de ser precisa i el sòcol de posicionament del punxó de mostra ha de ser acurat i precís.
Kits de màquines CNC
Per exemple, feu un forat amb un diàmetre de 6 mm dues vegades. Primer, utilitzeu un trepant de 2 mm de diàmetre per perforar el forat. Determineu si el forat de 4 mm de diàmetre és precís segons la línia de posicionament transversal. Si no és precís, utilitzeu una llima de jardineria per corregir-ho. i finalment, freseu el forat amb una 6mbroca m, de manera que l'error de posició del forat és relativament petit.
El pòrtic es pot tallar amb una serra manual des de la quilla de ferro del terra antiestàtic amb un gruix de paret d'1.2mm segons el dibuix, i es pot doblegar, processar i modelar en un cargol. La barra de llum utilitzada com a guia de 3 eixos X, Y, Z requereix una superfície llisa amb un diàmetre llis de 8-10mmEs pot solucionar desmuntant el rail lliscant de la impressora matricial usada i el corró de goma entintadora del cartutx de la impressora làser antiga. Les 2 barres llises en cada direcció han de tenir la mateixa longitud i les cares dels extrems han de ser planes. Perforeu forats al centre de les cares dels extrems per connectar el cable M5 i fixeu-los amb 5mm cargols. La mà d'obra ha de ser horitzontal i vertical, especialment les 2 barres de llum en cada direcció han de ser absolutament... El paral·lelisme és molt important, ja que determina l'èxit o el fracàs de la producció.
El cargol de guia dels 3 eixos és un cargol de guia amb un diàmetre de 6mm i un to de 1mmAquest cargol de guia es pot utilitzar per tallar la longitud necessària del cargol de guia llarg que es ven a la ferreteria per a la decoració del sostre. La resistència i la folgança han de ser petites, i la femella es solda al forat corresponent del carro per minimitzar el joc i millorar la precisió de la màquina de gravat.
El màniga lliscant és un connector de mànega de llautó que es compra en una ferreteria. Cal seleccionar un diàmetre interior lleugerament més petit que el diàmetre de la barra lliscant i, a continuació, utilitzar un escariador manual per girar el diàmetre interior perquè coincideixi amb precisió amb la barra lliscant. Si cal, polir l'eix òptic amb paper de vidre metal·logràfic, tallar el màniga lliscant en seccions de 6 mm de llarg, un total de 12 seccions, i després utilitzar un soldador d'alta potència per soldar-lo al forat corresponent del carro. No col·locar el màniga lliscant durant la soldadura. Si la soldadura penetra a l'interior, utilitzar clorur de zinc com a flux per garantir la qualitat de la soldadura. En el muntatge, aneu amb compte que la resistència de la taula lliscant sigui petita i consistent. Si la resistència és gran, el màniga lliscant es pot reescalfar amb un soldador per complir els requisits.
L'eix del motor pas a pas i la vareta de cargol estan connectats mitjançant un tub de coure 6mAntena de vareta de m de diàmetre. La vareta de cargol i el tub de coure estan fermament soldats i s'assegura que siguin concèntrics. L'altre extrem del tub de coure s'insereix a l'eix del motor pas a pas i després es perfora horitzontalment. S'insereix un passador en un petit forat per fixar-lo i l'altre extrem de la vareta de cargol es solda amb una femella al carro.
Aquesta màquina CNC es pot controlar de manera flexible segons la mida i la mida dels seus propis materials, però tota la màquina no ha de ser massa gran per evitar una mala rigidesa.
Com s'opera una màquina CNC?
Abans del mecanitzat CNC, cal preparar amb antelació una llista de programes de mecanitzat:
1. Determineu el procediment de processament de la peça i les eines i la velocitat de tall utilitzades per al processament.
2. Determineu el punt de connexió del contorn de la peça.
3. Establiu la posició d'inici i tancament del ganivet i la posició de l'origen de coordenades.
Escriviu el conjunt d'instruccions de control numèric segons el format d'instrucció prescrit, introduïu el conjunt d'instruccions al dispositiu de control numèric per al seu processament (descodificació, operació, etc.), amplifiqueu el senyal a través del circuit de control, accioneu el servomotor per generar el desplaçament angular i la velocitat angular i, a continuació, convertiu els components a través del component d'execució. El desplaçament lineal de la taula de treball es realitza per realitzar l'alimentació.
Comencem a operar una màquina CNC amb els 9 passos següents.
Pas 1. Programació CNC.
Abans de mecanitzar, cal analitzar i compilar primer la programació CNC. Si el programa és llarg o complicat, no programeu a la màquina CNC, sinó que utilitzeu la programació de la màquina o la programació per ordinador i, a continuació, feu una còpia de seguretat al sistema CNC de la màquina CNC a través d'un disquet o una interfície de comunicació. Això pot evitar ocupar el temps de la màquina i augmentar el temps auxiliar de mecanitzat.
Pas 2. Engegueu la màquina.
Generalment, l'alimentació principal s'encén primer, de manera que la màquina CNC tingui les condicions d'encesa. Inicieu un sistema CNC amb un botó clau i la màquina-eina s'engega al mateix temps, i el CRT del sistema de control CNC mostra informació. Estat de connexió de la clam i altres equips auxiliars.
Pas 3. Establiu un punt de referència sòlid.
Abans de mecanitzar, establiu les dades de moviment de cada coordenada de la màquina. Aquest pas s'ha de realitzar primer per a la màquina del sistema de control d'augment.
Pas 4. Inicieu la programació CNC.
Segons el suport del programa (cinta, disc), es pot introduir mitjançant una màquina de cinta, una màquina de programació o una comunicació sèrie. Si es tracta d'un programa senzill, es pot introduir directament al tauler de control CNC mitjançant el teclat o es pot introduir segment per segment en mode MDI per al processament remot de segments. Abans del mecanitzat, també s'han d'introduir al programa l'origen de la peça, els paràmetres de l'eina, el desplaçament i diversos valors de compensació.
Pas 5. Edició del programa.
Si cal modificar el programa introduït, cal col·locar el selector del mode de treball a la posició d'edició. Utilitzeu la tecla d'edició per afegir, suprimir i canviar.
Pas 6. Inspecció i depuració del programa.
Primer, bloquegeu la màquina-eina i només executeu el sistema. Aquest pas serveix per comprovar el programa. Si hi ha algun error, cal tornar-lo a editar.
Pas 7. Fixació i alineació de la peça.
Fixeu i alineeu la peça que s'ha de processar i establiu un punt de referència. El mètode adopta el moviment incremental manual, el moviment continu o el moviment manual de la roda de la màquina-eina. Establiu el punt d'inici al principi del programa i configureu la referència de l'eina.
Pas 8. Inicieu el mecanitzat CNC.
El mecanitzat continu generalment utilitza addicions de programes a la memòria. La velocitat d'avanç en el mecanitzat CNC es pot ajustar mitjançant l'interruptor de velocitat d'avanç. Durant el mecanitzat, es pot prémer el botó de retenció d'avanç per pausar el moviment d'avanç per observar la situació del processament o realitzar mesures manuals. Premeu de nou el botó d'inici del cicle per reprendre el mecanitzat. Per assegurar-vos que el bol sigui correcte, s'ha de tornar a comprovar abans d'afegir-lo. Durant el fresat, per a peces planes i corbes, es pot utilitzar un llapis en lloc d'una eina per dibuixar el contorn de la peça al paper, cosa que és més intuïtiva. Si el sistema té una trajectòria d'eina, es pot utilitzar la funció de simulació per comprovar la correcció del programa.
Pas 9. Apagueu la màquina.
Després d'afegir, abans de desconnectar l'alimentació, presteu atenció a comprovar l'estat de la màquina CNC i la posició de cada part de la màquina. Desconnecteu primer l'alimentació de la màquina, després desconnecteu l'alimentació del sistema i finalment desconnecteu l'alimentació principal.
Preguntes freqüents
Quants tipus de màquines CNC pots construir tu mateix?
Els tipus més comuns de màquines CNC que podeu fer vosaltres mateixos inclouen fresadores CNC, torns CNC, fresadores CNC, rectificadores CNC, trepants CNC, làsers CNC i talladores de plasma CNC.
Quant costa construir kits de màquines CNC?
El cost dels kits de màquines CNC DIY inclou l'ordinador, la placa de control, les peces de la màquina i els accessoris. La major part del cost es concentra en el maquinari, que depèn de la precisió que necessiteu per al vostre pla de mecanitzat CNC, i el cost mitjà és inferior a $1, 000.
Què pot fer una màquina CNC?
Les màquines CNC poden fresar, tornejar, tallar, tallar, gravar, marcar, polir, doblegar, perforar, netejar i soldar metall, fusta, plàstic, escuma, tela i pedra.
Com triar un motor de fus?
El motor del capçal és la part central de les màquines CNC. Cal comprar el motor del capçal adequat per als vostres plans de negoci, tot depenent dels materials que esteu mecanitzant i de la precisió necessària per als vostres projectes.
Com triar un sistema de transmissió?
Una és si triar un cargol o un cargol de boles per a l'elecció del sistema de transmissió. Aquí suggereixo que és molt millor triar un cargol de boles. Tot i que utilitzo un cargol de guia, encara recomano triar un cargol de boles. El cargol de boles té una alta precisió i un petit error de rotació. I en el procés de transmissió, el so és molt petit. El procés de transmissió del cargol és la fricció entre el metall i el metall. Tot i que el so no és gaire fort, l'error de rotació serà cada cop més gran després que el temps de fricció sigui llarg.
Com triar un motor pas a pas?
Mentre la màquina CNC funciona, el motor pas a pas funciona. Si el motor no es selecciona amb cura, primer és molt fàcil que s'escalfi. El motor s'escalfa quan la màquina comença a funcionar, cosa que no hauria de ser el que volem. El parell del motor també és un problema a tenir en compte, i és fàcil perdre passos si el parell és insuficient. Així que no sigueu avariciosos a l'hora de triar un motor pas a pas.
Precaucions
Tant si esteu construint un enrutador CNC assequible, o fent el millor torn CNC econòmic, fins i tot treballant amb la fresadora CNC més barata de bricolatge, la primera precaució és la font d'alimentació de la màquina CNC. Hi ha 1 motors pas a pas i un motor de cargol a la màquina. Per tant, el corrent de la màquina CNC és molt gran durant el procés d'ús. Quan compreu una font d'alimentació de CC, s'ha de comprar una font d'alimentació de CC amb un corrent nominal més gran. El determinant de la velocitat del motor del cargol és el voltatge de la font d'alimentació de CC. Com més alt sigui el voltatge, més ràpid pot girar la velocitat màxima del cargol, de manera que el voltatge no pot ser massa petit.
En resum, suggereixo que la tensió nominal de la màquina CNC feta a mà és d'uns 30 V i el corrent nominal és com a mínim 10A per garantir el funcionament normal de la màquina. El voltatge de 30V s'utilitza principalment al motor del fus, i el motor pas a pas no necessita un voltatge tan alt. Com que el motor pas a pas és accionat per un cargol, el parell encara pot ser gran fins i tot amb un voltatge petit. Per tant, suggereixo que només 12V és suficient per al voltatge subministrat al motor pas a pas. El motor pas a pas utilitza 12V, però el voltatge proporcionat per la font d'alimentació de CC és de 30V. Aquí, cal utilitzar un transformador. La potència d'aquest transformador ha de ser alta. El corrent dels 3 motors pas a pas ha de passar per aquest transformador. La dissipació de calor del transformador no pot mantenir el ritme, cosa que provoca una generació de calor important.
