כיצד לעשות בעצמך מכונת CNC מאפס למתחילים

ללמוד איך לבנות מכונת CNC מאפס קל יותר ממה שאתה חושב. פירקנו את תהליך ה-DIY לסדרה של שלבים קלים לביצוע למתחילים. מקניית חלקים ועד להתקנת תוכנה, מדריך ה-DIY שלנו ידריך אותך כיצד ליצור בקלות מכונת CNC משלך.

מהי מכונת CNC?

מכונת CNC היא כלי חשמלי אוטומטי המשתמש בתוכנת מחשב כדי לשלוט במנוע כדי להניע את 3 הצירים של X, Y ו-Z לנוע קדימה ואחורה לאורך נתיב הכלי שנוצר על ידי תוכנת CAD/CAM לפי פקודות קוד G. לבסוף, הכלי על הציר משלים את תוצאות הגילוף, החיתוך והכרסום.

דברים שצריך לקחת בחשבון

כשמדובר במכונות CNC, כולם יחשבו על העלות הגבוהה ופעולות התכנות המורכבות שלהן, שגורמות לנו להרגיש בלתי נתפס לגביה. למעשה, אנו יודעים ולומדים CNC על ידי יצירת כמה פשוטים ו מכונות CNC בעלות נמוכה, מה שאפשר לנו לשדרג ממתחיל למומחה בטכנולוגיית CNC מודרנית. הקושי של DIY מכונת CNC טמון בעלות הגבוהה של ערכות המכונות ובקושי בעיבוד, וההגדרה והשימוש בתוכנה פשוטים יחסית. לאחר חודש של לימוד ומחקר CNC, החלטתי לבנות ערכות מכונת CNC מבוקרות משלי באמצעות חומרים זמינים מקומיים.

קושי בבנייה: לְמַתֵן.

משך הבנייה: 16 ימים.

כלי עשה זאת בעצמך: סגנונות ספסל, מקדחות חשמליות, מסורים ידניים, חבטות לדוגמא, ברזים, חוגרים, קליפרים, מכופפים וברגים.

תחילת העבודה

מדריך זה עוסק ביצירת מכונת CNC פונקציונלית עם התכונות הבאות.

1. למבנה הגאנטרי יציבות טובה, פורמט עיבוד גדול, עיצוב שולחני קומפקטי וקל W8, קל W8 וקל לנשיאה.

2. זה יכול לשמש כדי לחתוך ולטחון PCB, PVC, אקריליק, MDF, עץ, אלומיניום, ונחושת.

3. דיוק העיבוד שלו יכול להגיע ל-0.1 מ"מ, שיכול לעמוד בדרישות של רוב לוחות ה-PCB, התבניות, החותמות והשלטים.

4. העלות שלו מתחת $1,000, וההרכבה נוחה וקלה.

5. את החלקים וחומרי הגלם בהם נעשה שימוש ניתן למצוא או לקנות במקום, מה שמפחית דאגות.

6. תהליך ה-DIY אינו דורש כלים מסובכים מדי.

7. בקר Mach3, קל לשימוש.

8. הציר מונע על ידי מנוע צעד בדיוק גבוה.

כיצד לבנות מבנה מכונת CNC?

מכונת CNC זו מאמצת מבנה גב קבוע. המכונה כולה מחולקת לשולחן בסיס, מסגרת גב, כרכרה בציר X, שולחן עבודה בציר Y ועגלה בציר Z. מנוע ההנעה של שולחן העבודה בציר ה-Y קבוע על הצלחת התחתונה. , בורג, ו-2 מוטות חלקים וגבורה כמדריך הזזה לשולחן בציר Y.

על השער, קבועים מנוע ההנעה של גררת ציר ה-X, בורג העופרת ו-2 המוטות החלקים המשמשים כמובילי ההזזה של גררת ציר ה-X. על הגררה של ציר ה-X קבועים מנוע הצעד המניע של הגררה של ציר ה-Z, בורג העופרת ו-2 המוטות החלקים המשמשים כמובילי הזזה של הגררה של ציר Z.

ישנם סוגריים לקיבוע בצורת L וטבעות שמירה בצורת U לקיבוע הציר על הגררה של ציר Z.

האום המותאם לבורג העופרת מרותך על הגררה של צירי X, Y ו-Z.

כיצד ליצור מעגל מכונת CNC?

המעגל מורכב מ-3 חלקי מנוע צעד זהים של ציר X ציר Y ציר Z. כעת קח את ציר ה-X כעמודה כדי להמחיש את עקרון העבודה שלו.

מעגל נהג מנוע צעד עם L297/L298

המעגל מורכב בעיקר מ-2 מעגלים משולבים של מנועי צעד ייעודיים L297 ו-L298. הפונקציה העיקרית של L297 היא חלוקת הדופק. הוא מייצר פולסים לוגיים פלט במסופי המוצא שלו A, B, C ו-D כדי להניע את L298. ל-L297 יש גם 2 מסוקי PWM לשליטה בזרם מתפתל הפאזה ולממש בקרת מסוק זרם קבוע כדי להשיג מאפייני תדר מומנט טובים.

הדופק של ציר ה-X מ-HDR1 (פין 2) נכנס לשעון (פין 18) של U1 (L297) ומעובד על ידי U1 במסופי המוצא שלו A, B, C, D, C (פינים 4, 6, 7, 9) כדי ליצור הדופק הלוגי של המוצא נכנס ל-U2 (L298) כדי להניע את הפינים הכפולים שלו, H, 2. 3 ו-13) כדי להוציא פולסי צעד כדי להניע את מנוע הצעד לסיבוב.

L298 הוא דרייבר מעגל משולב במתח גבוה וזרם גבוה כפול גשר H.

L297 ו-L298 משמשים ליצירת מערכת הנעה שלמה, שיכולה להניע מנועי צעד דו-פאזיים עם מתח מרבי של 2V וזרם של 46A לכל פאזה.

ה-SYNC (פין 1) של U1 הוא פין הסינכרון המחובר לפין 1 של U3 ו-U5 כדי לממש את הסנכרון של מספר L297s.

לוח בקרת נהג מנוע צעד

ה-ENABLE (פין 10) של U1 מאפשר לפין הבקרה לשלוט בלוגיקת הפלט. כאשר הוא נמוך, INH1, INH2, A, B, C, D נאלצים כולם לרמה נמוכה כדי לגרום לדריבר ה-L298 לא לעבוד. CONTROL (פין 11) משמש לבחירת השליטה של ​​אות המסוק. כאשר הוא ברמה נמוכה, אות המסוק פועל על INH1, INH2, וכאשר הוא ברמה גבוהה, אות המסוק פועל על האותות A, B, C, D. הראשון מתאים למצב עבודה חד-שלבי וניתן להשתמש בשני המצבים עבור מנוע הצעד של מצב העבודה הדו-קוטבי.

ה-VREF (פין 15) של S1U1 הוא פין התאמת מתח הייחוס, והמתח של פין זה מותאם כדי לקבוע את זרם השיא של סלילה הפאזה של מנוע הצעד.

ערכות נהג מנוע צעד

ה-cw/ccw (פין 17) של U1 הוא הפין לציון כיוון הסיבוב של מנוע הצעד של ציר ה-X, והאות מציין הכיוון עבור ציר ה-X מ-HDR1 (פין 6) מחובר לפין זה.

חצי/מלא (פין 19) הוא פין בקרת מצב עירור. כאשר הוא גבוה, זהו מצב נהיגה של חצי צעד, וכשהוא נמוך, זהו מצב נהיגה של צעדים מלאים. RESET (פין 20) הוא אות איפוס אסינכרוני, ותפקידו לאפס את מפיץ הדופק.

D3-D26 הן הדיודות החופשיות של גשר H של הנהג L298.

כיצד להגדיר את בקר Mach3 CNC?

Mach3 הוא בקר ה-CNC הנפוץ ביותר עבור מכונות CNC. ההתקנה שלו פשוטה. ראשית, הכנס את כרטיס התנועה של Mach3 בלוח האם של המחשב. במערכת ההפעלה Windows, מנהל ההתקן של Mach3 יותקן כברירת מחדל.

ערכת בקר CNC USB Mach3 3 צירים

אתה יכול גם לבחור DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC ובקרי CNC אחרים.

כיצד להתקין ולהשתמש בתוכנת CAD/CAM?

תוכנת ה-CAD/CAM הנפוצה ביותר עבור מכונות CNC כוללות Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros 3D, שיכול לעצב 2D/3D שרטוטים ליצירת נתיבי כלי עיבוד.

תוכנת CAD/CAM

כיצד להרכיב ערכות מכונת CNC?

השולחן התחתון, עגלת ציר ה-X, שולחן העבודה בציר ה-Y והגררה בציר ה-Z מיוצרים על ידי מכונת כיפוף עם 1.5-2mm לוחות פלדה מגולגלים קרים, שיכולים להבטיח את דיוק העיבוד האידיאלי ביותר. אם אין מכופפים, ניתן גם לכופף אותו ידנית עם פטיש יד על מלחציה גדולה. במהלך עיבוד פטיש ידני, יש להוסיף ברזל רפידה לפריט העבודה כדי למנוע השארת סימני פטיש על חלק העבודה. לאחר כיפוף, נדרש עיצוב נוסף. אף אחד מהמטוסים אינו מעוות ויוצר זווית של 90 מעלות זה לזה. על מנת להבטיח את מיקום האגרוף הנכון, נקודת המחט של מחט השרבוט המקבילה ומאונכת לקו השרבוט הראשון צריכה להיות דקה, קו השרבוט צריך להיות מדויק, ושקע מיקום האגרוף לדוגמא צריך להיות זהיר ומדויק.

ערכות מכונת CNC

לדוגמה, ניקוב חור בקוטר של 6 מ"מ ב-2 פעמים. ראשית, השתמש במקדחה בקוטר 4 מ"מ כדי לקדוח את החור. קבע אם החור בקוטר 4 מ"מ מדויק בהתאם לקו המיקום הצלב. אם זה לא מדויק, השתמש בקובץ מגוון לגינה כדי לתקן את זה. , ולבסוף חורצים את החור עם א 6mמקדח מ', כך ששגיאת מיקום החור קטנה יחסית.

ניתן לחתוך את המשקוף בעזרת מסור ידני מקיר הברזל של הרצפה האנטי סטטית בעובי דופן 1.2mm לפי השרטוט, וניתן לכופפו, לעבד ולעצב אותו על מלחציים. פס האור המשמש כמסילה מובילה של 3 צירים X,Y,Z דורש משטח חלק בקוטר חלק של 8-10mm. ניתן לפתור זאת על ידי פירוק מסילת ההחלקה של מדפסת המטריצה ​​המשומשת ורולר הגומי הדיו במחסנית מדפסת הלייזר הישנה. 2 הסורגים החלקים בכל כיוון צריכים להיות באורך שווה ופניות הקצה צריכים להיות שטוחים. קדחו חורים במרכז פני הקצה כדי להקיש על חוט M5, וקבעו אותם בעזרתם 5mm ברגים. הביצוע חייב להיות אופקי ואנכי, במיוחד 2 פסי האור בכל כיוון חייבים להיות מוחלטים ההקבלה חשובה מאוד, היא קובעת את ההצלחה או הכישלון של הייצור.

בורג העופרת של 3 הצירים הוא בורג עופרת בקוטר של 6mמ' וגובה של 1mm. ניתן להשתמש בבורג עופרת זה כדי לחתוך את האורך הנדרש מבורג העופרת הארוך הנמכר בחנות לחומרי בניין לקישוט התקרה. ההתנגדות והמרווח צריכים להיות קטנים, והאום מרותך בחור המתאים של הכרכרה כדי למזער את התגובה ולשפר את הדיוק של מכונת החריטה.

שרוול ההזזה הוא מחבר צינור פליז שנרכש בחנות לחומרי בניין. יש צורך לבחור את הקוטר הפנימי מעט קטן יותר מקוטר המוט הזזה, ולאחר מכן להשתמש בקוטר ידני כדי לסובב את הקוטר הפנימי כך שיתאים במדויק למוט ההזזה. במידת הצורך, צחצחו את הציר האופטי בנייר זכוכית מטאלוגרפי, חתכו את שרוול ההזזה למקטעים באורך 6 מ"מ, בסך הכל 12 חלקים, ולאחר מכן השתמשו במלחם בעל הספק גבוה כדי להלחים אותו לתוך החור המתאים של הגררה. אין למקם את שרוול ההזזה במהלך הריתוך. אם ההלחמה חודרת פנימה, השתמש באבץ כלוריד כשטף כדי להבטיח את איכות ההלחמה. בעת ההרכבה יש להקפיד שההתנגדות של שולחן ההזזה תהיה קטנה ועקבית. אם ההתנגדות גדולה, ניתן לחמם את שרוול ההזזה באמצעות מלחם כדי לעמוד בדרישות.

הציר של מנוע הצעד ומוט הברגים מחוברים דרך צינור נחושת של א 6mאנטנת מוט בקוטר מ'. מוט הבורג וצינור הנחושת מרותכים היטב ומובטחים להיות קונצנטריים. הקצה השני של צינור הנחושת מוחדר לתוך פיר מנוע הצעד, ולאחר מכן קדח אופקית. סיכה מוכנסת לחור קטן כדי לתקן אותו, והקצה השני של מוט הבורג מרותך עם אום על הכרכרה.

ניתן לשלוט במכונת CNC זו בצורה גמישה בהתאם לגודל ולגודל החומרים שלה, אך המכונה כולה לא צריכה להיות גדולה מדי כדי למנוע קשיחות ירודה.

כיצד להפעיל מכונת CNC?

לפני עיבוד CNC, יש להכין מראש רשימה של תוכניות עיבוד:

1. קבע את הליך העיבוד של החלק ואת הכלים ומהירות החיתוך המשמשים לעיבוד.

2. קבע את נקודת חיבור המתאר של החלק.

3. קבעו את מיקום ההתחלה והסגירה של הסכין ואת מיקום מוצא הקואורדינטות.

כתוב את ערכת הוראות הבקרה המספרית לפי פורמט ההצהרה שנקבע, הזן את ערכת ההוראות להתקן הבקרה המספרי לעיבוד (פענוח, תפעול וכו'), הגביר את האות דרך מעגל ההנעה, הניע את מנוע הסרוו כדי להוציא את תזוזה הזוויתית ומהירות הזווית, ולאחר מכן המר את הרכיבים דרך רכיב הביצוע. התזוזה הליניארית של שולחן העבודה מתממשת כדי לממש את ההאכלה.

בואו נתחיל להפעיל מכונת CNC עם 9 השלבים הבאים.

שלב 1. תכנות CNC.

לפני העיבוד, יש לנתח ולהרכיב תכנות CNC תחילה. אם התוכנית ארוכה או מסובכת. אין לתכנת במכונת ה-CNC, אלא להשתמש במכונת התכנות או בתכנות המחשב, ולאחר מכן לגבות למערכת ה-CNC של מכונת ה-CNC באמצעות תקליטון או ממשק תקשורת. זה יכול למנוע תפוסת זמן מכונה ולהגדיל את זמן העזר של העיבוד.

שלב 2. הפעל את המכונה.

בדרך כלל, הכוח הראשי מופעל תחילה, כך שלמכונת CNC יש את תנאי ההפעלה. הפעל מערכת CNC עם כפתור מפתח וכלי המכונה מופעל בו זמנית, וה-CRT של מערכת בקרת CNC מציג מידע. מצב חיבור של צדפה וציוד עזר אחר.

שלב 3. הגדר נקודת התייחסות מוצקה.

לפני העיבוד, קבע את נתון התנועה של כל קואורדינטה של ​​המכונה. יש לבצע את השלב הראשון עבור המכונה של מערכת בקרת ההגדלה.

שלב 4. התחל תכנות CNC.

על פי מדיום התוכנית (קלטת, דיסק), ניתן להזין אותו באמצעות מכונת קלטות, מכונת תכנות או תקשורת טורית. אם מדובר בתוכנית פשוטה, ניתן להזין אותה ישירות בלוח הבקרה של ה-CNC על ידי מקלדת, או להזין מקטע אחר מקטע במצב MDI לעיבוד מקטע מרחוק. לפני העיבוד, יש להזין בתוכנית גם את מקור היצירה, פרמטרי הכלי, היסט וערכי פיצוי שונים.

שלב 5. עריכת תוכנית.

אם יש צורך לשנות את התוכנית שהוזנה, יש למקם את מתג בחירת מצב העבודה במצב עריכה. השתמש במקש העריכה כדי להוסיף, למחוק ולשנות.

שלב 6. בדיקת תוכנית ואיתור באגים.

ראשית, נעל את הכלי והפעל רק את המערכת. שלב זה הוא לבדוק את התוכנית. אם יש שגיאה כלשהי, יש לערוך אותה שוב.

שלב 7. תיקון ויישור חלקי עבודה.

תקן ויישר את חומר העבודה לעיבוד, וקבע רף. השיטה מאמצת תנועה אינקרמנטלית ידנית, תנועה רציפה או תנועת גלגלים ידנית של כלי המכונה. הגדר את נקודת ההתחלה לתחילת התוכנית, והגדר את ההתייחסות של הכלי.

שלב 8. התחל עיבוד CNC.

עיבוד רציף משתמש בדרך כלל בתוספות תוכניות בזיכרון. ניתן לכוונן את קצב ההזנה בעיבוד CNC על ידי מתג קצב ההזנה. במהלך העיבוד, ניתן ללחוץ על לחצן החזקת ההזנה כדי להשהות את תנועת ההזנה כדי לצפות במצב העיבוד או לבצע מדידה ידנית. לחץ שוב על לחצן תחילת המחזור כדי לחדש את העיבוד. כדי לוודא שהקערה תקינה, יש לבדוק אותה מחדש לפני ההוספה. במהלך כרסום, עבור חלקים שטוחים מעוקלים, ניתן להשתמש בעיפרון במקום כלי לצייר את קווי המתאר של החלק על הנייר, שהוא יותר אינטואיטיבי. אם למערכת יש נתיב כלי, ניתן להשתמש בפונקציית הסימולציה כדי לבדוק את נכונות התוכנית.

שלב 9. כבה את המכונה.

לאחר ההוספה, לפני כיבוי החשמל, שימו לב לבדוק את מצב מכונת ה-CNC ואת המיקום של כל חלק במכונה. כבה תחילה את חשמל המכונה, לאחר מכן כבה את מערכת החשמל, ולבסוף כבה את החשמל הראשי.

שאלות נפוצות

זהיר

בין אם אתה בונה א נתב CNC במחיר סביר, או להפוך את מכונת מחרטת CNC התקציבית הטובה ביותר, אפילו עבודה עם DIY למכונת כרסום CNC הזולה ביותר, האזהרה הראשונה היא אספקת הכוח של מכונת ה-CNC. ישנם 1 מנועי צעד ומנוע ציר אחד במכונה. לכן, הזרם של מכונת CNC גדול מאוד בתהליך השימוש. בעת רכישת ספק כוח DC, יש לרכוש ספק כוח DC עם זרם נקוב גדול יותר. הקובע את המהירות של מנוע הציר הוא המתח של ספק הכוח DC. ככל שהמתח גבוה יותר, כך המהירות המרבית של הציר יכולה להסתובב מהר יותר, כך שהמתח לא יכול להיות קטן מדי.

לסיכום, אני מציע שהמתח הנקוב של מכונת ה-CNC מתוצרת עצמית הוא כ-30V והזרם הנקוב הוא לפחות 10A כדי להבטיח את הפעולה הרגילה של המכונה. המתח של 30V משמש בעיקר על מנוע הציר, ומנוע הצעד אינו זקוק למתח כה גבוה. מכיוון שמנוע הצעד מונע על ידי בורג, המומנט עדיין יכול להיות גדול גם עם מתח קטן. אז אני מציע שרק 12V מספיקים למתח המסופק למנוע הצעד. מנוע הצעד משתמש ב-12V, אך המתח המסופק על ידי ספק הכוח DC הוא 30V. כאן, צריך להשתמש בשנאי. ההספק של שנאי זה צריך להיות גבוה. הזרם של 3 מנועי הצעד חייב לעבור דרך שנאי זה. פיזור החום של השנאי אינו יכול לעמוד בקצב, וכתוצאה מכך יצירת חום רצינית.