Å lære å bygge en CNC-maskin fra bunnen av er enklere enn du kanskje tror. Vi har delt ned DIY-prosessen i en serie enkle trinn for nybegynnere. Fra å kjøpe deler til å installere programvare, vår DIY-guide vil lede deg gjennom hvordan du enkelt kan lage din egen CNC-maskin.
Hva er en CNC-maskin?
En CNC-maskin er et automatisert elektroverktøy som bruker dataprogram for å kontrollere motoren for å drive de 3 aksene til X, Y og Z for å bevege seg frem og tilbake langs verktøybanen generert av CAD/CAM-programvare i henhold til G-kode-kommandoer. Til slutt fullfører verktøyet på spindelen utskjærings-, kutte- og freseresultatene.
Ting å vurdere
Når det gjelder CNC-maskiner, vil alle tenke på de høye kostnadene og komplekse programmeringsoperasjonene, noe som får oss til å føle oss uutgrunnelige. Faktisk kjenner og lærer vi CNC ved å lage noen enkle og lavpris CNC-maskiner, som har gjort oss i stand til å oppgradere fra en nybegynner til en ekspert på moderne CNC-teknologi. Vanskeligheten med DIY en CNC-maskin ligger i de høye kostnadene for maskinsettene og vanskeligheten med å bearbeide, og innstillingen og bruken av programvaren er relativt enkel. Etter en måned med å studere og undersøke CNC, bestemte jeg meg for å bygge mine egne Mach3-kontrollerte CNC-maskinsett ved å bruke lokalt tilgjengelige materialer.
Byggevansker: Moderat.
Byggets varighet: 16 dager.
DIY-verktøy: Benkskrukker, elektriske bor, håndsager, prøvestanser, kraner, rømmere, skyvelære, bøyere og skruer.
Komme i gang
Denne veiledningen handler om å lage en funksjonell CNC-maskin med følgende funksjoner.
1. Gantry-strukturen har god stabilitet, stort behandlingsformat, kompakt og lightw8 skrivebordsdesign, lett w8 og lett å bære.
2. Den kan brukes til å kutte og frese PCB, PVC, akryl, MDF, tre, aluminium og kobber.
3. Maskineringsnøyaktigheten kan nå 0.1 mm, noe som kan oppfylle kravene til de fleste PCB-plater, former, stempler og skilt.
4. Kostnaden er under $1000, og monteringen er praktisk og enkel.
5. Delene og råvarene som brukes kan finnes eller kjøpes lokalt, noe som reduserer bekymringene.
6. Gjør-det-selv-prosessen krever ikke for kompliserte verktøy.
7. Mach3-kontroller, enkel å bruke.
8. Spindelen drives av en trinnmotor med høy presisjon.
Hvordan bygge en CNC-maskinstruktur?
Denne CNC-maskinen bruker en fast portalstruktur. Hele maskinen er delt inn i et bunnbord, en portalramme, en X-aksevogn, et Y-akse arbeidsbord og en Z-aksevogn. Drivtrinnmotoren til Y-aksens arbeidsbord er festet på bunnplaten. , skrue, og 2 glatte stenger og portal som skyveguide for Y-aksen.
På portalen er kjøretrinnmotoren til X-aksevognen, blyskruen og de 2 glatte stengene som brukes som glideføringer til X-aksevognen festet. På X-aksevognen er den drivende trinnmotoren til Z-aksevognen festet, blyskruen og de 2 glatte stengene som brukes som glideføringer for Z-aksevognen.
Det er L-formede festebraketter og U-formede festeringer for å feste spindelen på Z-aksevognen.
Mutteren matchet med blyskruen er sveiset på vognen av X-, Y- og Z-akser.
Hvordan lage en CNC-maskinkrets?
Kretsen består av 3 identiske trinnmotordrivdeler av X-akse Y-akse Z-akse. Ta nå X-aksen som en kolonne for å illustrere arbeidsprinsippet.
Trinnmotor driverkrets med L297/L298
Kretsen består hovedsakelig av integrerte kretser L2 og L297 med dedikerte 298 trinnmotorer. Hovedfunksjonen til L297 er pulsfordeling. Den genererer utgangslogiske pulser ved utgangsklemmene A, B, C og D for å drive L298. L297 har også 2 PWM-choppere for å kontrollere faseviklingsstrømmen og realisere konstantstrøm-chopper-kontroll for å oppnå gode dreiemomentfrekvenskarakteristikk.
X-aksepulsen fra HDR1 (pinne 2) går inn i KLOKKEN (pinne 18) til U1 (L297) og behandles av U1 ved utgangsklemmene A, B, C, D, C (pinne 4, 6, 7, 9) for å generere Den logiske utgangspulsen går inn i U2 (L298) for å drive dens 2 utgang, H-broen på dens 3 utgang, H-bro. 13 og 14) for å gi ut trinnpulser for å drive trinnmotoren til å rotere.
L298 er en integrert kretsdriver med dobbel H-bro med høy spenning og høy strøm.
L297 og L298 brukes til å danne et komplett drivsystem, som kan drive 2-fase trinnmotorer med en maksimal spenning på 46V og en strøm på 2A per fase.
SYNC (pinne 1) til U1 er synkroniseringspinnen koblet til pinne 1 på U3 og U5 for å realisere synkroniseringen av flere L297-er.
Trinnmotor førerkontrollkort
ENABLE (pin 10) til U1 gjør det mulig for kontrollpinnen å kontrollere utgangslogikken. Når den er lav, blir INH1, INH2, A, B, C, D alle tvunget til lavt nivå for å få L298-driveren til å ikke fungere. CONTROL (pinne 11) brukes til å velge kontroll av choppersignalet. Når det er lavt nivå, virker choppersignalet på INH1, INH2, og når det er høyt nivå, virker choppersignalet på A, B, C, D-signalene. Førstnevnte er egnet for ett-trinns arbeidsmodus og de 2 modusene kan brukes for trinnmotoren til den bipolare arbeidsmodusen.
VREF (pinne 15) til S1U1 er referansespenningsjusteringspinnen, og spenningen til denne pinnen justeres for å stille inn toppstrømmen til faseviklingen til trinnmotoren.
Trinnmotor driversett
Cw/ccw (pinne 17) til U1 er pinnen for å spesifisere rotasjonsretningen til X-aksens steppermotor, og retningsspesifiserende signal for X-aksen fra HDR1 (pin 6) er koblet til denne pinnen.
HALF/FULL (pinne 19) er eksitasjonsmoduskontrollpinnen. Når den er høy, er det en halvtrinns kjøremodus, og når den er lav er det en full-trinns kjøremodus. RESET (pin 20) er et asynkront tilbakestillingssignal, og funksjonen er å tilbakestille pulsfordeleren.
D3-D26 er frihjulsdiodene til H-broen til L298-driveren.
Hvordan sette opp Mach3 CNC-kontroller?
Mach3 er den mest brukte CNC-kontrolleren for CNC-maskiner. Installasjonen er enkel. Først setter du inn Mach3-bevegelseskortet på datamaskinens hovedkort. I Windows-operativsystemet vil Mach3-driveren være installert som standard.
USB Mach3 3-akset CNC-kontrollsett
Du kan også velge DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC og andre CNC-kontrollere.
Hvordan installere og bruke CAD/CAM-programvare?
Den vanligste CAD/CAM-programvaren for CNC-maskiner inkluderer 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 for å generere bearbeidingsverktøybaner.
CAD/CAM -programvare
Hvordan sette sammen CNC-maskinsett?
Bunnbordet, X-aksevogn, Y-akse arbeidsbord og Z-aksevogn er laget av en bøyemaskin med 1.5-2mm kaldvalsede stålplater, som kan sikre den mest ideelle maskineringsnøyaktigheten. Hvis det ikke er bøyer, kan den også bøyes manuelt med en håndhammer på en stor skrustikke. Under håndhammerbehandling bør et putejern legges til arbeidsstykket for å unngå å etterlate hammermerker på arbeidsstykket. Etter bøying kreves ytterligere forming. Ingen av flyene er skjev og danner en 90-graders vinkel til hverandre. For å sikre riktig stanseposisjon, bør nålepunktet på skripenålen som er parallell og vinkelrett på 1. skriftlinje være tynn, rillelinjen skal være nøyaktig, og prøvestanseposisjoneringssokkelen bør være forsiktig og nøyaktig.
CNC-maskinsett
For eksempel, slå et hull med en diameter på 6 mm i 2 ganger. Bruk først en 4 mm diameter bor for å bore hullet. Bestem om hullet med en diameter på 4 mm er nøyaktig i henhold til kryssposisjoneringslinjen. Hvis det ikke er nøyaktig, bruk en hageassortert fil for å rette den. , og til slutt rømme hullet med en 6mm bor, slik at hullposisjonsfeilen er relativt liten.
Portalen kan kuttes med en håndsag fra jernkjølen på det antistatiske gulvet med en veggtykkelse på 1.2mm ifølge tegningen, og den kan bøyes, bearbeides og formes på en skrustikke. Lysstangen som brukes som X, Y, Z 3-akset føringsskinne krever en glatt overflate med en jevn diameter på 8-10mm. Det kan løses ved å demontere glideskinnen til den brukte matriseskriveren og blekkgummivalsen i den gamle laserskriverpatronen. De 2 glatte stengene i hver retning skal være like lange og endeflatene skal være flate. Bor hull i midten av endeflatene for å banke M5-tråden, og fest dem med 5mm bolter. Utførelsen må være horisontal og vertikal, spesielt de 2 lysstavene i hver retning må være absolutt. Parallelliteten er veldig viktig, den avgjør suksessen eller fiaskoen til produksjonen.
Ledskruen til de 3 aksene er en blyskrue med en diameter på 6mm og en tonehøyde på 1mm. Denne blyskruen kan brukes til å kutte den nødvendige lengden fra den lange blyskruen som selges i jernvarehandelen for dekorasjon av taket. Motstanden og klaringen skal være liten, og mutteren er sveiset i det tilsvarende hullet på vognen for å minimere tilbakeslaget og forbedre nøyaktigheten til graveringsmaskinen.
Skyvehylsen er en messing slangekobling kjøpt i en jernvarehandel. Det er nødvendig å velge den indre diameteren litt mindre enn diameteren på glidestangen, og deretter bruke en manuell rømmer for å vri den indre diameteren for å matche glidestangen nøyaktig. Om nødvendig, poler den optiske aksen med metallografisk sandpapir, kutt skyvehylsen i 6 mm lange seksjoner, totalt 12 seksjoner, og bruk deretter en høyeffekt loddebolt for å lodde den inn i det tilsvarende hullet på vognen. Ikke plasser glidehylsen under sveising. Hvis loddetinn trenger inn, bruk sinkklorid som flussmiddel for å sikre loddekvaliteten. Ved montering, pass på at motstanden til skyvebordet er liten og konsistent. Hvis motstanden er stor, kan glidehylsen ettervarmes med loddebolt for å oppfylle kravene.
Akselen til trinnmotoren og skruestangen er forbundet gjennom et kobberrør av en 6mm diameter stangantenne. Skrustaven og kobberrøret er fast sveiset og sikret å være konsentriske. Den andre enden av kobberrøret settes inn i trinnmotorakselen og bores deretter horisontalt. En pinne settes inn i et lite hull for å fikse den, og den andre enden av skruestangen er sveiset med en mutter på vognen.
Denne CNC-maskinen kan styres fleksibelt i henhold til størrelsen og størrelsen på sine egne materialer, men hele maskinen bør ikke være for stor for å unngå dårlig stivhet.
Hvordan betjene en CNC-maskin?
Før CNC-bearbeiding bør en liste over maskineringsprogrammer utarbeides på forhånd:
1. Bestem bearbeidingsprosedyren for delen og verktøyene og skjærehastigheten som brukes til bearbeiding.
2. Bestem konturforbindelsespunktet til delen.
3. Still inn posisjonen for start og lukking av kniven og posisjonen til koordinatorigo.
Skriv det numeriske kontrollinstruksjonssettet i henhold til det foreskrevne setningsformatet, skriv in instruksjonssettet inn i den numeriske kontrollenheten for prosessering (dekoding, drift, etc.), forsterk signalet gjennom drivkretsen, kjør servomotoren for å sende ut vinkelforskyvningen og vinkelhastigheten, og konverter deretter komponentene gjennom utførelseskomponenten. Den lineære forskyvningen av arbeidsbordet realiseres for å realisere matingen.
La oss begynne å betjene en CNC-maskin med de 9 trinnene som følger.
Trinn 1. CNC-programmering.
Før maskinering bør CNC-programmeringen analyseres og kompileres først. Hvis programmet er langt eller komplisert. Ikke programmer på CNC-maskinen, men bruk programmeringsmaskinen eller dataprogrammering, og sikkerhetskopier deretter til CNC-systemet til CNC-maskinen gjennom en diskett eller kommunikasjonsgrensesnitt. Dette kan unngå å oppta maskintid og øke hjelpetiden for maskinering.
Trinn 2. Slå på maskinen.
Vanligvis slås hovedstrømmen på først, slik at CNC-maskinen har påslagsforholdene. Start et CNC-system med en nøkkelknapp og maskinen slås på samtidig, og CRT-en til CNC-kontrollsystemet viser informasjon. Tilkoblingsstatus for musling og annet hjelpeutstyr.
Trinn 3. Angi solid referansepunkt.
Før bearbeiding, fastsett bevegelsesnulpunktet for hver koordinat til maskinen. Dette trinnet skal utføres første gang for maskinen til økningskontrollsystemet.
Trinn 4. Start CNC-programmering.
I henhold til programmediet (bånd, disk), kan det legges inn av båndmaskin, programmeringsmaskin eller seriell kommunikasjon. Hvis det er et enkelt program, kan det legges inn direkte på CNC-kontrollpanelet med tastatur, eller legges inn segment for segment i MDI-modus for ekstern segmentbehandling. Før bearbeiding må også stykkets opprinnelse, verktøyparametere, offset og ulike kompensasjonsverdier legges inn i programmet.
Trinn 5. Programredigering.
Hvis det angitte programmet må endres, bør bryteren for valg av arbeidsmodus settes i redigeringsposisjon. Bruk redigeringstasten for å legge til, slette og endre.
Trinn 6. Programinspeksjon og feilsøking.
Først låser du maskinverktøyet og kjører bare systemet. Dette trinnet er å sjekke programmet. Hvis det er noen feil, må den redigeres på nytt.
Trinn 7. Arbeidsstykkefiksering og justering.
Fikser og juster arbeidsstykket som skal behandles, og opprett en benchmark. Metoden bruker manuell inkrementell bevegelse, kontinuerlig bevegelse eller manuell hjulbevegelse av maskinverktøyet. Sett startpunktet til begynnelsen av programmet, og angi referansen til verktøyet.
Trinn 8. Start CNC-bearbeiding.
Kontinuerlig bearbeiding bruker vanligvis programtilføyelser i minnet. Matingshastigheten i CNC-bearbeiding kan justeres med matehastighetsbryteren. Under bearbeiding kan matehold-knappen trykkes inn for å pause matingsbevegelsen for å observere bearbeidingssituasjonen eller utføre manuell måling. Trykk på syklusstartknappen igjen for å fortsette bearbeidingen. For å sikre at bollen er riktig, bør den kontrolleres på nytt før du legger den til. Under fresing, for flate buede stykker, kan en blyant brukes i stedet for et verktøy for å tegne omrisset av delen på papiret, noe som er mer intuitivt. Hvis systemet har en verktøybane, kan simuleringsfunksjonen brukes til å kontrollere riktigheten av programmet.
Trinn 9. Slå av maskinen.
Etter å ha lagt til, før du slår av strømmen, vær oppmerksom på å sjekke statusen til CNC-maskinen og posisjonen til hver del av maskinen. Slå først av strømmen til maskinen, slå deretter av systemet, og til slutt slå av hovedstrømmen.
Spørsmål og svar
Hvor mange typer CNC-maskiner kan bygges selv?
De vanligste typene CNC-maskiner som du kan lage selv inkluderer CNC-fresere, CNC-dreiebenker, CNC-freser, CNC-kverner, CNC-bor, CNC-lasere og CNC-plasmakuttere.
Hvor mye koster det å bygge CNC-maskinsett?
Kostnaden for DIY CNC-maskinsett inkluderer datamaskin, kontrollkort, maskindeler og tilbehør. Mesteparten av kostnadene er konsentrert i maskinvare, som avhenger av nøyaktigheten du trenger for din CNC-maskinplan, og gjennomsnittskostnaden er under $1, 000.
Hva kan en CNC-maskin gjøre?
CNC-maskiner kan frese, dreie, skjære, utskjære, gravere, merke, slipe, bøye, bore, rengjøre, sveise for metall, tre, plast, skum, stoff og stein.
Hvordan velge en spindelmotor?
Spindelmotor er kjernedelen for CNC-maskiner. Det er nødvendig å kjøpe den riktige spindelmotoren for forretningsplanene dine, alt avhengig av materialene du bearbeider og presisjonen som kreves for prosjektene dine.
Hvordan velge et overføringssystem?
Den ene er om man skal velge en skrue eller en kuleskrue for valg av overføringssystem. Her foreslår jeg faktisk at det er mye bedre å velge en kuleskrue. Selv om jeg bruker en blyskrue, anbefaler jeg likevel å velge en kuleskrue. Kuleskruen har høy presisjon og liten rotasjonsfeil. Og i overføringsprosessen er lyden veldig liten. Overføringsprosessen til skruen er friksjonen mellom metall og metall. Selv om lyden ikke er veldig høy, vil rotasjonsfeilen bli større og større etter at friksjonstiden er lang.
Hvordan velge en trinnmotor?
Så lenge CNC-maskinen fungerer, fungerer trinnmotoren. Hvis motoren ikke velges nøye, er motoren for det første veldig lett å varme opp. Motoren er varm når maskinen begynner å fungere, noe som ikke burde være det vi ønsker. Motorens dreiemoment er også et problem å vurdere, og det er lett å miste trinn dersom dreiemomentet er utilstrekkelig. Så ikke vær grådig når du velger en trinnmotor.
Forsiktighetsregler
Enten du bygger en rimelig CNC-ruter, eller gjør den beste budsjett CNC dreiebenkmaskinen, selv arbeider med DIY den billigste CNC-fresemaskinen, den første forsiktigheten er strømforsyningen til CNC-maskinen. Det er 1 trinnmotorer og en spindelmotor på maskinen. Derfor er strømmen til CNC-maskinen veldig stor i bruksprosessen. Når du kjøper en DC-strømforsyning, bør du kjøpe en DC-strømforsyning med en større merkestrøm. Determinanten for hastigheten til spindelmotoren er spenningen til DC-strømforsyningen. Jo høyere spenning, jo raskere kan spindelens maksimale hastighet rotere, så spenningen kan ikke være for liten.
Oppsummert foreslår jeg at merkespenningen til den selvlagde CNC-maskinen er omtrent 30V og merkestrømmen er minst 10A for å sikre normal drift av maskinen. Spenningen på 30V brukes hovedsakelig på spindelmotoren, og trinnmotoren trenger ikke så høy spenning. Fordi trinnmotoren er drevet av en skrue, kan dreiemomentet fortsatt være stort selv med en liten spenning. Så jeg foreslår at bare 12V er nok for spenningen som leveres til trinnmotoren. Trinnmotoren bruker 12V, men spenningen fra DC-strømforsyningen er 30V. Her må en transformator brukes. Kraften til denne transformatoren skal være høy. Strømmen til de 3 trinnmotorene må passere gjennom denne transformatoren. Varmespredningen til transformatoren kan ikke holde tritt, noe som resulterer i alvorlig varmeutvikling.
