Ang pag-aaral kung paano bumuo ng isang CNC machine mula sa simula ay mas madali kaysa sa iniisip mo. Hinati namin ang proseso ng DIY sa isang serye ng mga madaling sundin na hakbang para sa mga nagsisimula. Mula sa pagbili ng mga piyesa hanggang sa pag-install ng software, ituturo sa iyo ng aming DIY guide kung paano madaling gumawa ng sarili mong CNC machine.
Ano ang isang CNC Machine?
Ang CNC machine ay isang automated power tool na gumagamit ng computer program para kontrolin ang motor para i-drive ang 3 axes ng X, Y at Z para gumalaw pabalik-balik sa tool path na nabuo ng CAD/CAM software ayon sa G-code commands. Sa wakas, nakumpleto ng tool sa spindle ang mga resulta ng pag-ukit, pagputol, at paggiling.
Mga bagay na Dapat Isaalang-alang
Pagdating sa mga CNC machine, iisipin ng lahat ang mataas na gastos nito at kumplikadong mga pagpapatakbo ng programming, na nagpapadama sa amin na hindi maarok ang tungkol dito. Sa katunayan, alam at natutunan natin ang CNC sa pamamagitan ng paggawa ng ilang simple at murang mga CNC machine, na nagbigay-daan sa amin na mag-upgrade mula sa isang baguhan sa isang dalubhasa sa modernong teknolohiya ng CNC. Ang kahirapan ng DIY isang CNC machine ay nakasalalay sa mataas na halaga ng mga machine kit at ang kahirapan ng machining, at ang setting at paggamit ng software ay medyo simple. Pagkatapos ng isang buwan ng pag-aaral at pagsasaliksik ng CNC, nagpasya akong bumuo ng sarili kong Mach3 controlled CNC machine kit gamit ang lokal na magagamit na mga materyales.
Kahirapan sa Pagbuo: Katamtaman.
Tagal ng Gusali: 16 Days.
Mga Tool sa DIY: Bench vices, electric drills, hand saw, sample na suntok, gripo, reamer, caliper, bender, at turnilyo.
Pagsisimula
Ang gabay na ito ay tungkol sa paglikha ng isang gumaganang CNC machine na may mga sumusunod na tampok.
1. Ang istraktura ng gantri ay may mahusay na katatagan, malaking format ng pagproseso, compact at lightw8 na disenyo ng desktop, magaan na w8 at madaling dalhin.
2. Magagamit ito sa pagputol at paggiling ng PCB, PVC, acrylic, MDF, kahoy, aluminyo, at tanso.
3. Ang katumpakan ng machining nito ay maaaring umabot sa 0.1 mm, na maaaring matugunan ang mga kinakailangan ng karamihan sa mga PCB board, amag, mga selyo at mga palatandaan.
4. Ang halaga nito ay mababa $1,000, at ang assemble ay maginhawa at madali.
5. Ang mga bahagi at hilaw na materyales na ginamit ay matatagpuan o mabibili sa lokal, na nakakabawas ng mga pag-aalala.
6. Ang proseso ng DIY ay hindi nangangailangan ng masyadong kumplikadong mga tool.
7. Mach3 controller, madaling gamitin.
8. Ang suliran ay hinihimok ng isang stepping motor na may mataas na katumpakan.
Paano Gumawa ng Istraktura ng CNC Machine?
Ang CNC machine na ito ay gumagamit ng isang nakapirming gantri na istraktura. Ang buong makina ay nahahati sa isang base table, isang gantry frame, isang X-axis carriage, isang Y-axis worktable, at isang Z-axis carriage. Ang drive stepping motor ng Y-axis worktable ay naayos sa ilalim na plato. , turnilyo, at 2 makinis na bar at gantry bilang Y-axis table sliding guide.
Sa gantry, ang drive stepping motor ng X-axis carriage, ang lead screw at ang 2 makinis na bar na ginamit bilang mga sliding guide ng X-axis carriage ay naayos. Sa X-axis carriage ay naayos ang pagmamaneho na stepper motor ng Z-axis carriage, ang lead screw at ang 2 makinis na bar na ginagamit bilang mga sliding guide ng Z-axis carriage.
Mayroong L-shaped fixing bracket at U-shaped retaining ring para sa pag-aayos ng spindle sa Z-axis carriage.
Ang nut na tumugma sa lead screw ay hinangin sa karwahe ng X, Y at Z axes.
Paano Gumawa ng isang CNC Machine Circuit?
Ang circuit ay binubuo ng 3 magkaparehong stepping motor drive na bahagi ng X axis Y axis Z axis. Ngayon kunin ang X-axis bilang isang column upang ilarawan ang prinsipyong gumagana nito.
Stepper Motor Driver Circuit na may L297/L298
Ang circuit ay pangunahing binubuo ng 2 stepper motor na nakatuon sa drive integrated circuit na L297 at L298. Ang pangunahing pag-andar ng L297 ay pamamahagi ng pulso. Bumubuo ito ng mga output logic pulse sa mga terminal ng output nito A, B, C, at D upang himukin ang L298. Ang L297 ay mayroon ding 2 PWM chopper upang kontrolin ang phase winding current at mapagtanto ang pare-pareho ang kasalukuyang kontrol ng chopper upang makakuha ng Magandang katangian ng dalas ng torque.
Ang pulso ng X-axis mula sa HDR1 (pin 2) ay pumapasok sa CLOCK (pin 18) ng U1 (L297) at pinoproseso ng U1 sa mga terminal ng output nito A, B, C, D, C (pin 4, 6, 7, 9) upang makabuo Ang output logic pulse ay pumapasok sa U2 (L298) upang himukin ang double H bridge, bridge, 2 output sa 3 terminal nito. upang mag-output ng mga pulso ng hakbang upang himukin ang stepper motor upang paikutin.
Ang L298 ay isang dual H-bridge high voltage at high current power integrated circuit driver.
Ang L297 at L298 ay ginagamit upang bumuo ng isang kumpletong sistema ng pagmamaneho, na maaaring magmaneho ng 2-phase stepper motor na may pinakamataas na boltahe na 46V at isang kasalukuyang 2A bawat yugto.
Ang SYNC (pin 1) ng U1 ay ang synchronization pin na konektado sa pin 1 ng U3 at U5 upang mapagtanto ang pag-synchronize ng maramihang L297s.
Stepper Motor Driver Control Board
Ang ENABLE (pin 10) ng U1 ay nagbibigay-daan sa control pin na kontrolin ang output logic. Kapag ito ay mababa, ang INH1, INH2, A, B, C, D ay pinipilit lahat sa mababang antas upang hindi gumana ang driver ng L298. CONTROL (pin 11) ay ginagamit upang piliin ang kontrol ng signal ng chopper. Kapag mababa ang antas, kumikilos ang signal ng chopper sa INH1, INH2, at kapag mataas ito, kumikilos ang signal ng chopper sa mga signal ng A, B, C, D. Ang dating ay angkop para sa single-stage working mode at ang 2 mode ay maaaring gamitin para sa stepping motor ng bipolar working mode.
Ang VREF (pin 15) ng S1U1 ay ang reference voltage adjustment pin, at ang boltahe ng pin na ito ay inaayos upang itakda ang peak current ng phase winding ng stepper motor.
Mga Stepper Motor Driver Kit
Ang cw/ccw (pin 17) ng U1 ay ang pin para sa pagtukoy ng direksyon ng pag-ikot ng X-axis stepper motor, at ang direksyon na tumutukoy sa signal para sa X-axis mula sa HDR1 (pin 6) ay konektado sa pin na ito.
HALF/FULL (pin 19) ang control pin ng excitation mode. Kapag ito ay mataas, ito ay isang half-step driving mode, at kapag ito ay mababa, ito ay isang full-step driving mode. Ang RESET (pin 20) ay isang asynchronous reset signal, at ang function nito ay i-reset ang pulse distributor.
Ang D3-D26 ay ang freewheeling diodes ng H-bridge ng L298 driver.
Paano i-setup ang Mach3 CNC Controller?
Ang Mach3 ay ang pinakakaraniwang ginagamit na CNC controller para sa mga CNC machine. Ang pag-install nito ay simple. Una, ipasok ang Mach3 motion card sa motherboard ng computer. Sa Windows operating system, ang Mach3 driver ay mai-install bilang default.
USB Mach3 3 Axis CNC Controller Kit
Maaari mo ring piliin ang DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC, at iba pang CNC controllers.
Paano Mag-install at Gumamit ng CAD/CAM Software?
Ang pinakakaraniwang CAD/CAM software para sa mga CNC machine ay kinabibilangan ng Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros 3D, na maaaring magdisenyo 2D/3D mga guhit upang makabuo ng mga machining tool path.
CAD / CAM Software
Paano Mag-assemble ng CNC Machine Kits?
Ang talahanayan sa ibaba, X-axis carriage, Y-axis worktable, at Z-axis carriage ay ginawa ng isang bending machine na may 1.5-2mm cold-rolled steel plates, na maaaring matiyak ang pinaka-perpektong katumpakan ng machining. Kung walang mga bender, maaari din itong manu-manong baluktot gamit ang isang hand martilyo sa isang malaking vise. Sa panahon ng pagpoproseso ng martilyo ng kamay, dapat magdagdag ng pad iron sa work piece upang maiwasang mag-iwan ng mga marka ng martilyo sa work piece. Pagkatapos ng baluktot, kinakailangan ang karagdagang paghubog. Wala sa mga eroplano ang naka-warped at bumubuo ng 90-degree na anggulo sa isa't isa. Upang matiyak ang tamang posisyon ng pagsuntok, ang punto ng karayom ng scribing needle na parallel at patayo sa 1st scribing line ay dapat na manipis, ang scribing line ay dapat na tumpak, at ang sample punch positioning socket ay dapat na maingat at tumpak.
Mga Kit ng CNC Machine
Halimbawa, suntukin ang isang butas na may diameter na 6 mm sa 2 beses. Una, gumamit ng 4 mm diameter drill upang mag-drill ng butas. Tukuyin kung ang 4 mm diameter na butas ay tumpak ayon sa cross positioning line. Kung hindi ito tumpak, gumamit ng sari-saring file ng hardin upang itama ito. , at sa wakas ream ang butas na may a 6mm drill bit, upang ang error sa posisyon ng butas ay medyo maliit.
Ang gantry ay maaaring putulin gamit ang isang hand saw mula sa iron keel ng anti-static na sahig na may kapal ng pader na 1.2mm ayon sa pagguhit, at maaari itong baluktot, iproseso at hugis sa isang vise. Ang light bar na ginamit bilang X, Y, Z 3-axis guide rail ay nangangailangan ng makinis na ibabaw na may makinis na diameter na 8-10mm. Ito ay malulutas sa pamamagitan ng pagtatanggal sa slide rail ng ginamit na dot matrix printer at ang inking rubber roller sa lumang laser printer cartridge. Ang 2 makinis na bar sa bawat direksyon ay dapat na magkapareho ang haba at ang mga dulong mukha ay dapat na patag. Mag-drill ng mga butas sa gitna ng mga dulong mukha upang i-tap ang M5 wire, at ayusin ang mga ito 5mm bolts. Ang pagkakagawa ay dapat na pahalang at patayo, lalo na ang 2 light bar sa bawat direksyon ay dapat na ganap Ang paralelismo ay napakahalaga, ito ay tumutukoy sa tagumpay o kabiguan ng produksyon.
Ang lead screw ng 3 axes ay lead screw na may diameter na 6mm at isang pitch ng 1mm. Ang lead screw na ito ay maaaring gamitin upang putulin ang kinakailangang haba mula sa mahabang lead screw na ibinebenta sa hardware store para sa dekorasyon ng kisame. Ang paglaban at clearance ay dapat maliit, at ang nut ay hinangin sa kaukulang butas ng karwahe upang mabawasan ang backlash at mapabuti ang katumpakan ng makinang pang-ukit.
Ang sliding sleeve ay isang brass hose connector na binili sa isang hardware store. Kinakailangang piliin ang panloob na diameter na bahagyang mas maliit kaysa sa diameter ng sliding bar, at pagkatapos ay gumamit ng manu-manong reamer upang i-twist ang panloob na diameter upang tumpak na tumugma sa sliding bar. Kung kinakailangan, polish ang optical axis gamit ang metallographic na papel de liha, gupitin ang sliding sleeve sa 6 mm na haba na mga seksyon, sa kabuuan na 12 seksyon, at pagkatapos ay gumamit ng high-power soldering iron upang ihinang ito sa kaukulang butas ng karwahe. Huwag ilagay ang sliding sleeve habang hinang. Kung ang panghinang ay tumagos sa loob, gamitin ang zinc chloride bilang flux upang matiyak ang kalidad ng paghihinang. Kapag nag-iipon, mag-ingat na ang paglaban ng sliding table ay maliit at pare-pareho. Kung malaki ang resistensya, maaaring painitin muli ang sliding sleeve gamit ang isang soldering iron upang matugunan ang mga kinakailangan.
Ang baras ng stepper motor at ang screw rod ay konektado sa pamamagitan ng isang tansong tubo ng a 6mm diameter rod antenna. Ang screw rod at ang copper tube ay mahigpit na hinangin at sinisigurong concentric. Ang kabilang dulo ng tubo ng tanso ay ipinasok sa stepper motor shaft, at pagkatapos ay i-drill nang pahalang. Ang isang pin ay ipinasok sa isang maliit na butas upang ayusin ito, at ang kabilang dulo ng baras ng tornilyo ay hinangin ng isang nut sa karwahe.
Ang CNC machine na ito ay maaaring madaling kontrolin ayon sa laki at laki ng sarili nitong mga materyales, ngunit ang buong makina ay hindi dapat masyadong malaki upang maiwasan ang mahinang tigas.
Paano Magpatakbo ng CNC Machine?
Bago ang CNC machining, isang listahan ng mga machining program ay dapat ihanda nang maaga:
1. Tukuyin ang proseso ng pagproseso ng bahagi at ang mga tool at bilis ng pagputol na ginagamit para sa pagproseso.
2. Tukuyin ang contour connection point ng bahagi.
3. Itakda ang posisyon ng pagsisimula at pagsasara ng kutsilyo at ang posisyon ng pinagmulan ng coordinate.
Isulat ang set ng pagtuturo ng numerical control ayon sa iniresetang format ng pahayag, ipasok ang set ng pagtuturo sa numerical control device para sa pagproseso (decoding, operasyon, atbp.), palakasin ang signal sa pamamagitan ng driving circuit, i-drive ang servo motor upang i-output ang angular displacement at angular velocity, at pagkatapos ay i-convert ang mga bahagi sa pamamagitan ng execution component. Ang linear displacement ng worktable ay natanto upang mapagtanto ang pagpapakain.
Simulan natin ang pagpapatakbo ng CNC machine na may 9 na hakbang tulad ng sumusunod.
Hakbang 1. CNC Programming.
Bago ang machining, ang CNC programming ay dapat na masuri at maipon muna. Kung ang programa ay mahaba o kumplikado. Huwag mag-program sa CNC machine, ngunit gamitin ang programming machine o computer programming, at pagkatapos ay i-back up sa CNC system ng CNC machine sa pamamagitan ng floppy disk o interface ng komunikasyon. Maiiwasan nito ang pag-okupa sa oras ng makina at dagdagan ang pantulong na oras ng machining.
Hakbang 2. I-on ang Machine.
Sa pangkalahatan, ang pangunahing kapangyarihan ay unang naka-on, upang ang CNC machine ay may power-on na mga kondisyon. Magsimula ng CNC system na may key button at sabay na pinapagana ang machine tool, at ang CRT ng CNC control system ay nagpapakita ng impormasyon. Katayuan ng koneksyon ng clam at iba pang pantulong na kagamitan.
Hakbang 3. Itakda ang Solid Reference Point.
Bago ang machining, itatag ang datum ng paggalaw ng bawat coordinate ng makina. Ang hakbang na ito ay dapat na isagawa sa 1st para sa makina ng pagtaas ng control system.
Hakbang 4. Simulan ang CNC Programming.
Ayon sa daluyan ng programa (tape, disk), maaari itong ipasok sa pamamagitan ng tape machine, programming machine o serial communication. Kung ito ay isang simpleng programa, maaari itong direktang i-input sa CNC control panel sa pamamagitan ng keyboard, o input segment ayon sa segment sa MDI mode para sa remote na pagpoproseso ng segment. Bago ang machining, ang pinagmulan ng piraso, mga parameter ng tool, offset, at iba't ibang mga halaga ng kompensasyon ay dapat ding maging input sa programa.
Hakbang 5. Pag-edit ng Programa.
Kung kailangang baguhin ang ipinasok na programa, ang switch ng pagpili ng working mode ay dapat ilagay sa posisyon sa pag-edit. Gamitin ang edit key upang magdagdag, magtanggal, at magbago.
Hakbang 6. Pag-inspeksyon at Pag-debug ng Programa.
Una, i-lock ang machine tool at patakbuhin lamang ang system. Ang hakbang na ito ay upang suriin ang programa. Kung mayroong anumang error, kailangan itong i-edit muli.
Hakbang 7. Pag-aayos at Pag-align ng Workpiece.
Ayusin at ihanay ang workpiece na ipoproseso, at magtatag ng benchmark. Ang pamamaraan ay gumagamit ng manu-manong incremental na paggalaw, tuluy-tuloy na paggalaw o manu-manong paggalaw ng gulong ng tool ng makina. Itakda ang panimulang punto sa simula ng programa, at itakda ang sanggunian ng tool.
Hakbang 8. Simulan ang CNC Machining.
Ang patuloy na machining sa pangkalahatan ay gumagamit ng mga pagdaragdag ng programa sa memorya. Ang rate ng feed sa CNC machining ay maaaring iakma ng feed rate switch. Sa panahon ng machining, maaaring pindutin ang pindutan ng feed hold upang i-pause ang paggalaw ng feed upang obserbahan ang sitwasyon sa pagpoproseso o magsagawa ng manu-manong pagsukat. Pindutin muli ang cycle start button para ipagpatuloy ang machining. Upang matiyak na tama ang mangkok, dapat itong muling suriin bago idagdag. Sa panahon ng paggiling, para sa mga flat curved na piraso, maaaring gumamit ng lapis sa halip na isang tool upang iguhit ang outline ng bahagi sa papel, na mas madaling maunawaan. Kung ang system ay may tool path, ang simulation function ay maaaring gamitin upang suriin ang kawastuhan ng programa.
Hakbang 9. I-off ang Machine.
Pagkatapos magdagdag, bago patayin ang kapangyarihan, bigyang-pansin upang suriin ang katayuan ng CNC machine at ang posisyon ng bawat bahagi ng makina. I-off muna ang power ng machine, pagkatapos ay i-off ang system power, at sa wakas ay i-off ang main power.
FAQs
Gaano karaming mga uri ng CNC machine ang maaaring gawin ng iyong sarili?
Ang pinakakaraniwang uri ng mga CNC machine na gagawin mo mismo ay kinabibilangan ng mga CNC router, CNC lathes, CNC mill, CNC grinder, CNC drill, CNC laser, at CNC plasma cutter.
Magkano ang gastos sa paggawa ng mga CNC machine kit?
Kasama sa halaga ng DIY CNC machine kit ang computer, control board, mga bahagi ng makina at mga accessories. Karamihan sa mga gastos ay puro sa hardware, na depende sa katumpakan na kailangan mo para sa iyo ng CNC machining plan, at ang average na gastos ay nasa ilalim $1, 000.
Ano ang magagawa ng CNC machine?
Ang mga CNC machine ay maaaring gumawa ng paggiling, pagliko, pagputol, pag-ukit, pag-ukit, pagmamarka, paggiling, pagyuko, pagbabarena, paglilinis, hinang para sa metal, kahoy, plastik, foam, tela, at bato.
Paano pumili ng spindle motor?
Ang spindle motor ay ang pangunahing bahagi para sa mga CNC machine. Kinakailangang bumili ng tamang spindle motor para sa iyong mga plano sa negosyo, lahat ay depende sa mga materyales na iyong ginagawa at ang katumpakan na kinakailangan para sa iyong mga proyekto.
Paano pumili ng isang sistema ng paghahatid?
Ang isa ay kung pipili ng turnilyo o ball screw para sa pagpili ng transmission system. Dito ko talaga iminumungkahi na mas mahusay na pumili ng isang ball screw. Kahit na gumagamit ako ng lead screw, inirerekumenda ko pa rin ang pagpili ng ball screw. Ang ball screw ay may mataas na katumpakan at maliit na error sa pag-ikot. At sa proseso ng paghahatid, ang tunog ay napakaliit. Ang proseso ng paghahatid ng tornilyo ay ang alitan sa pagitan ng metal at metal. Kahit na ang tunog ay hindi masyadong malakas, ang error sa pag-ikot ay magiging mas malaki at mas malaki pagkatapos ng oras ng friction ay mahaba.
Paano pumili ng isang stepper motor?
Hangga't gumagana ang CNC machine, gumagana ang stepper motor. Kung ang motor ay hindi maingat na pinili, pagkatapos ay 1st ang motor ay napakadaling magpainit. Mainit ang motor kapag nagsimulang gumana ang makina, na hindi dapat ang gusto natin. Ang metalikang kuwintas ng motor ay isa ring problema na dapat isaalang-alang, at madaling mawala ang mga hakbang kung hindi sapat ang metalikang kuwintas. Kaya huwag maging gahaman sa pagpili ng stepper motor.
cautions
Kung ikaw ay nagtatayo ng isang abot-kayang CNC router, o paggawa ng pinakamahusay na badyet na CNC lathe machine, kahit na nagtatrabaho sa DIY ang pinakamurang CNC milling machine, ang unang pag-iingat ay ang power supply ng CNC machine. Mayroong 1 stepping motor at isang spindle motor sa makina. Samakatuwid, ang kasalukuyang ng CNC machine ay napakalaki sa proseso ng paggamit. Kapag bumibili ng DC power supply, isang DC power supply na may mas malaking rate na kasalukuyang dapat bilhin. Ang determinant ng bilis ng spindle motor ay ang boltahe ng DC power supply. Ang mas mataas na boltahe, mas mabilis ang maximum na bilis ng spindle ay maaaring paikutin, kaya ang boltahe ay hindi maaaring masyadong maliit.
Sa buod, iminumungkahi ko na ang rated boltahe ng self-made CNC machine ay tungkol sa 30V at ang rate na kasalukuyang ay hindi bababa sa. 10A upang matiyak ang normal na operasyon ng makina. Ang boltahe ng 30V ay pangunahing ginagamit sa spindle motor, at ang stepper motor ay hindi nangangailangan ng ganoong mataas na boltahe. Dahil ang stepper motor ay hinihimok ng isang tornilyo, ang metalikang kuwintas ay maaari pa ring maging malaki kahit na may maliit na boltahe. Kaya iminumungkahi ko na 12V lamang ang sapat para sa boltahe na ibinibigay sa stepper motor. Ang stepper motor ay gumagamit ng 12V, ngunit ang boltahe na ibinigay ng DC power supply ay 30V. Dito, kailangang gumamit ng transpormer. Ang kapangyarihan ng transpormer na ito ay dapat na mataas. Ang kasalukuyang ng 3 stepper motor ay dapat dumaan sa transpormer na ito. Ang pagwawaldas ng init ng transpormer ay hindi makakasabay, na nagreresulta sa malubhang pagbuo ng init.
