چگونه یک ماشین CNC را از ابتدا برای مبتدیان DIY کنیم

یادگیری نحوه ساخت یک دستگاه CNC از ابتدا ساده تر از آن چیزی است که فکر می کنید. ما فرآیند DIY را به یک سری مراحل آسان برای مبتدیان تقسیم کرده ایم. از خرید قطعات تا نصب نرم‌افزار، راهنمای DIY ما به شما آموزش می‌دهد که چگونه به راحتی دستگاه CNC خود را بسازید.

دستگاه CNC چیست؟

دستگاه CNC یک ابزار برقی خودکار است که از برنامه کامپیوتری برای کنترل موتور استفاده می کند تا 3 محور X، Y و Z را به جلو و عقب حرکت دهد تا در مسیر ابزار تولید شده توسط نرم افزار CAD/CAM طبق دستورات G-code حرکت کند. در نهایت ابزار روی دوک حکاکی، برش و فرزکاری را تکمیل می کند.

مواردی که باید در نظر گرفت

وقتی صحبت از ماشین‌های CNC به میان می‌آید، همه به هزینه‌های بالا و عملیات برنامه‌نویسی پیچیده آن فکر می‌کنند که باعث می‌شود در مورد آن احساسی غیرقابل درک کنیم. در واقع ما CNC را با ساختن چند و چند ساده می شناسیم و یاد می گیریم دستگاه های CNC کم هزینه، که ما را قادر ساخته است تا از مبتدی به متخصص در فناوری مدرن CNC ارتقاء دهیم. مشکل DIY یک دستگاه CNC در هزینه بالای کیت های دستگاه و سختی ماشین کاری است و تنظیم و استفاده از نرم افزار نسبتاً ساده است. پس از یک ماه مطالعه و تحقیق در مورد CNC، تصمیم گرفتم کیت های ماشین CNC کنترل شده Mach3 خود را با استفاده از مواد موجود محلی بسازم.

سختی ساختمان: در حد متوسط.

مدت زمان ساخت: روزهای 16

ابزارهای DIY: گیره های نیمکتی، مته های برقی، اره های دستی، پانچ های نمونه، شیرآلات، ریمرها، کولیس ها، خم کن ها و پیچ ها.

شروع شدن

این راهنما همه چیز در مورد ایجاد یک دستگاه CNC کاربردی با ویژگی های زیر است.

1. ساختار دروازه ای دارای ثبات خوب، فرمت پردازش بزرگ، طراحی دسکتاپ فشرده و سبک، w8 سبک و حمل آسان است.

2. می توان از آن برای برش و آسیاب PCB، PVC، اکریلیک، MDF، چوب، آلومینیوم و مس استفاده کرد.

3. دقت ماشینکاری آن می تواند به 0.1 میلی متر برسد، که می تواند نیازهای اکثر تخته های PCB، قالب ها، تمبرها و علائم را برآورده کند.

4. هزینه آن زیر است $1000، و مونتاژ راحت و آسان است.

5. قطعات و مواد اولیه مورد استفاده را می توان در محل پیدا کرد یا خریداری کرد که باعث کاهش نگرانی می شود.

6. فرآیند DIY به ابزارهای خیلی پیچیده نیاز ندارد.

7. کنترلر Mach3، آسان برای استفاده.

8. اسپیندل توسط یک موتور پله ای با دقت بالا به حرکت در می آید.

چگونه یک ساختار ماشین CNC بسازیم؟

این دستگاه CNC ساختار دروازه ای ثابت را اتخاذ می کند. کل دستگاه به یک میز پایه، یک قاب دروازه ای، یک کالسکه محور X، یک میز کار محور Y و یک کالسکه محور Z تقسیم می شود. موتور پله ای درایو میز کار محور Y بر روی صفحه پایین ثابت می شود. ، پیچ و 2 میله صاف و دروازه ای به عنوان راهنمای کشویی میز محور Y.

روی دروازه، موتور پله‌ای محرک کالسکه محور X، پیچ سرب و 2 میله صاف که به عنوان راهنماهای کشویی کالسکه محور X استفاده می‌شوند، ثابت هستند. بر روی کالسکه محور X، موتور پله ای محرک واگن محور Z، پیچ سرب و 2 میله صاف که به عنوان راهنماهای کشویی کالسکه محور Z استفاده می شوند، ثابت شده اند.

براکت های ثابت L شکل و حلقه های نگهدارنده U شکل برای ثابت کردن دوک بر روی کالسکه محور Z وجود دارد.

مهره منطبق با پیچ سرب روی حامل محورهای X، Y و Z جوش داده می شود.

چگونه یک مدار ماشین CNC بسازیم؟

مدار شامل 3 قسمت محرک موتور پله ای یکسان از محور X محور Y محور Z است. اکنون محور X را به عنوان یک ستون در نظر بگیرید تا اصل کار آن را نشان دهید.

مدار درایور موتور پله ای با L297/L298

مدار به طور عمده از 2 موتور پله ای درایو اختصاصی مدارهای مجتمع L297 و L298 تشکیل شده است. عملکرد اصلی L297 توزیع پالس است. این پالس های منطقی خروجی را در پایانه های خروجی A، B، C و D تولید می کند تا L298 را هدایت کند. L297 همچنین دارای 2 خردکن PWM برای کنترل جریان سیم پیچ فاز و کنترل قطع کننده جریان ثابت برای به دست آوردن ویژگی های فرکانس گشتاور خوب است.

پالس محور X از HDR1 (پین 2) وارد CLOCK (پایه 18) U1 (L297) می شود و توسط U1 در پایانه های خروجی A، B، C، D، C (پین های 4، 6، 7، 9) پردازش می شود. ) برای تولید پالس منطقی خروجی وارد U2 (L298) می شود تا پل دوتایی H را در پایانه های خروجی خود هدایت کند (پایین های 2، 3، 13، و 14) برای خروجی پالس های پله ای برای به حرکت درآوردن استپر موتور به چرخش.

L298 یک درایور مدار مجتمع دو پل H با ولتاژ بالا و جریان بالا است.

از L297 و L298 برای تشکیل یک سیستم محرک کامل استفاده می شود که می تواند موتورهای پله ای 2 فاز را با حداکثر ولتاژ 46 ولت و جریان 2 آمپر در هر فاز به حرکت درآورد.

SYNC (پایه 1) U1 پایه همگام سازی است که به پایه 1 U3 و U5 متصل می شود تا همگام سازی چندین L297 را محقق کند.

برد کنترل درایور استپر موتور

ENABLE (پایه 10) U1 پین کنترل را قادر می سازد تا منطق خروجی را کنترل کند. وقتی پایین است، INH1، INH2، A، B، C، D همه به سطح پایین می روند تا درایور L298 کار نکند. CONTROL (پایه 11) برای انتخاب کنترل سیگنال چاپر استفاده می شود. هنگامی که سطح آن پایین است، سیگنال چاپر روی INH1، INH2 و زمانی که سطح آن بالا است، سیگنال چاپر روی سیگنال های A، B، C، D عمل می کند. حالت اول برای حالت کار تک مرحله ای مناسب است و 2 حالت را می توان برای موتور پله ای حالت کار دوقطبی استفاده کرد.

VREF (پایه 15) S1U1 پایه تنظیم ولتاژ مرجع است و ولتاژ این پایه برای تنظیم حداکثر جریان سیم پیچ فاز استپر موتور تنظیم می شود.

کیت درایور موتور پله ای

cw/ccw (پایه 17) U1 پایه ای برای تعیین جهت چرخش موتور پله ای محور X است و سیگنال تعیین کننده جهت محور X از HDR1 (پایه 6) به این پایه متصل می شود.

HALF/FULL (پایه 19) پایه کنترل حالت تحریک است. وقتی زیاد است حالت رانندگی نیم قدمی و وقتی کم است حالت رانندگی تمام قدمی است. RESET (پین 20) یک سیگنال تنظیم مجدد ناهمزمان است و وظیفه آن تنظیم مجدد توزیع کننده پالس است.

D3-D26 دیودهای آزاد چرخ H-bridge درایور L298 هستند.

چگونه کنترلر CNC Mach3 را راه اندازی کنیم؟

Mach3 رایج ترین کنترل کننده CNC برای ماشین های CNC است. نصب آن ساده است. ابتدا کارت حرکتی Mach3 را روی مادربرد کامپیوتر قرار دهید. در سیستم عامل ویندوز، درایور Mach3 به طور پیش فرض نصب می شود.

کیت کنترلر USB Mach3 3 Axis CNC

همچنین می‌توانید کنترل‌کننده‌های DSP، NcStudio، Mach4، Syntec، OSAI، Siemens، LNC، FANUC و دیگر CNC را انتخاب کنید.

چگونه نرم افزار CAD/CAM را نصب و استفاده کنیم؟

رایج ترین نرم افزارهای CAD/CAM برای ماشین های CNC عبارتند از Type3، ArtCAM، Cabinet Vision، CorelDraw، UG، MeshCAM، Solidworks، AlphaCAM، MasterCAM، UcanCAM، CASmate، PowerMILL، Aspire، Alibre، AutoCAD، Fusion360، Autodesk Inventor، Rhinoce. 3D، که می تواند طراحی کند 2D/3D نقشه هایی برای ایجاد مسیرهای ابزار ماشینکاری.

نرم افزار CAD / CAM

چگونه کیت ماشین CNC را مونتاژ کنیم؟

میز پایین، کالسکه محور X، میز کار محور Y و کالسکه محور Z توسط دستگاه خم کن با 1.5- ساخته شده است.2mm صفحات فولادی نورد سرد، که می تواند ایده آل ترین دقت ماشینکاری را تضمین کند. اگر خم کن وجود نداشته باشد، می توان آن را به صورت دستی با یک چکش دستی روی یک گیره بزرگ خم کرد. در حین پردازش چکش دستی، باید یک آهن پد به قطعه کار اضافه شود تا از باقی ماندن آثار چکش روی قطعه کار جلوگیری شود. پس از خم شدن، شکل دادن بیشتر مورد نیاز است. هیچ یک از هواپیماها تاب ندارند و زاویه 90 درجه با یکدیگر تشکیل می دهند. برای اطمینان از موقعیت صحیح پانچ، نقطه سوزن سوزن خراش که موازی و عمود بر خط 1 است باید نازک باشد، خط خراش باید دقیق باشد و سوکت موقعیت زنی پانچ نمونه باید دقیق و دقیق باشد.

کیت ماشین CNC

به عنوان مثال، سوراخی به قطر 6 میلی متر را در 2 بار سوراخ کنید. ابتدا از یک مته با قطر 4 میلی متر برای سوراخ کردن سوراخ استفاده کنید. با توجه به خط موقعیت یابی متقاطع تعیین کنید که آیا سوراخ با قطر 4 میلی متر دقیق است یا خیر. اگر دقیق نیست، برای اصلاح آن از فایل باغبانی استفاده کنید. ، و در نهایت سوراخ را با a باز کنید 6mمته متر، به طوری که خطای موقعیت سوراخ نسبتا کوچک است.

دروازه ای را می توان با اره دستی از روی کیل آهنی کف ضد الکتریسیته ساکن با ضخامت دیواره 1 برش داد.2mm مطابق نقشه، و می توان آن را خم کرد، پردازش کرد و روی یک گیره شکل داد. نوار نور مورد استفاده به عنوان ریل راهنمای 3 محور X، Y، Z به سطح صاف با قطر صاف 8- نیاز دارد.10mm. با از بین بردن ریل اسلاید چاپگر ماتریس نقطه ای استفاده شده و غلتک لاستیکی جوهر افشان در کارتریج چاپگر لیزری قدیمی می توان مشکل را حل کرد. 2 میله صاف در هر جهت باید دارای طول مساوی و وجه های انتهایی صاف باشند. برای ضربه زدن به سیم M5، در وسط قسمت‌های انتهایی سوراخ‌هایی دریل کنید و با آن‌ها را ثابت کنید 5mm پیچ و مهره طرز کار باید افقی و عمودی باشد، به خصوص 2 میله نور در هر جهت باید کاملاً باشد. موازی بودن بسیار مهم است، موفقیت یا شکست تولید را تعیین می کند.

پیچ سرب 3 محور یک پیچ سربی با قطر است 6mمتر و یک زمین از 1mm. از این پیچ سربی می توان برای برش طول مورد نیاز از پیچ سربی بلندی که در فروشگاه آهن آلات برای تزئین سقف فروخته می شود استفاده کرد. مقاومت و فاصله باید کم باشد و مهره در سوراخ مربوطه کالسکه جوش داده می شود تا عکس العمل را به حداقل برساند و دقت دستگاه حکاکی را بهبود بخشد.

آستین کشویی یک اتصال دهنده شیلنگ برنجی است که در یک فروشگاه سخت افزار خریداری شده است. لازم است قطر داخلی را کمی کوچکتر از قطر میله کشویی انتخاب کنید و سپس از یک ریمر دستی برای پیچاندن قطر داخلی استفاده کنید تا دقیقاً با میله کشویی مطابقت داشته باشد. در صورت لزوم، محور نوری را با کاغذ سنباده متالوگرافی صیقل دهید، آستین کشویی را به طول 6 میلی متر و در مجموع 12 قسمت برش دهید و سپس از یک آهن لحیم کاری پرقدرت برای لحیم کردن آن به سوراخ مربوطه کالسکه استفاده کنید. آستین کشویی را در حین جوشکاری قرار ندهید. اگر لحیم به داخل نفوذ کرد، از کلرید روی به عنوان یک شار برای اطمینان از کیفیت لحیم کاری استفاده کنید. هنگام مونتاژ، مراقب باشید که مقاومت میز کشویی کوچک و ثابت باشد. اگر مقاومت زیاد باشد، آستین کشویی را می توان با یک آهن لحیم کاری دوباره گرم کرد تا شرایط را برآورده کند.

شفت استپر موتور و میله پیچ از طریق یک لوله مسی از a متصل می شوند 6mآنتن میله ای با قطر متر. میله پیچ و لوله مسی کاملاً جوش داده شده و از متحدالمرکز بودن اطمینان حاصل می شود. انتهای دیگر لوله مسی به محور استپر موتور وارد می شود و سپس به صورت افقی سوراخ می شود. یک پین در سوراخ کوچکی برای رفع آن وارد می شود و انتهای دیگر میله پیچ با مهره ای روی کالسکه جوش داده می شود.

این دستگاه CNC را می توان با توجه به اندازه و اندازه مواد خود به طور انعطاف پذیر کنترل کرد، اما کل دستگاه نباید خیلی بزرگ باشد تا از استحکام ضعیف جلوگیری شود.

چگونه با دستگاه CNC کار کنیم؟

قبل از ماشینکاری CNC، لیستی از برنامه های ماشینکاری باید از قبل تهیه شود:

1. روش پردازش قطعه و ابزار و سرعت برش مورد استفاده برای پردازش را تعیین کنید.

2. نقطه اتصال کانتور قطعه را تعیین کنید.

3. موقعیت شروع و بسته شدن چاقو و موقعیت مبدا مختصات را تنظیم کنید.

مجموعه دستورالعمل کنترل عددی را مطابق با فرمت بیانیه تجویز شده بنویسید، مجموعه دستورالعمل را برای پردازش (رمزگشایی، عملیات و غیره) در دستگاه کنترل عددی وارد کنید، سیگنال را از طریق مدار محرکه تقویت کنید، موتور سروو را به سمت خروجی جابجایی زاویه ای هدایت کنید. و سرعت زاویه ای، و سپس اجزاء را از طریق جزء اجرا تبدیل کنید. جابجایی خطی میز کار برای تحقق تغذیه محقق می شود.

بیایید کار با دستگاه CNC را با 9 مرحله زیر شروع کنیم.

مرحله 1. برنامه نویسی CNC.

قبل از ماشینکاری، برنامه نویسی CNC باید ابتدا تجزیه و تحلیل و کامپایل شود. اگر برنامه طولانی یا پیچیده باشد. روی دستگاه CNC برنامه نویسی نکنید، بلکه از دستگاه برنامه نویسی یا برنامه نویسی کامپیوتری استفاده کنید و سپس از طریق فلاپی دیسک یا رابط ارتباطی به سیستم CNC دستگاه CNC نسخه پشتیبان تهیه کنید. این می تواند از اشغال زمان ماشین جلوگیری کند و زمان کمکی ماشینکاری را افزایش دهد.

مرحله 2. ماشین را روشن کنید.

معمولاً ابتدا برق اصلی روشن می شود تا دستگاه CNC شرایط روشن شدن را داشته باشد. یک سیستم CNC را با یک دکمه کلید راه اندازی کنید و ماشین ابزار همزمان روشن می شود و CRT سیستم کنترل CNC اطلاعات را نمایش می دهد. وضعیت اتصال صدف و سایر تجهیزات کمکی.

مرحله 3. نقطه مرجع جامد را تنظیم کنید.

قبل از ماشینکاری، داده حرکت هر مختصات ماشین را تعیین کنید. این مرحله باید در مرحله اول برای دستگاه سیستم کنترل افزایش انجام شود.

مرحله 4. برنامه نویسی CNC را شروع کنید.

با توجه به رسانه برنامه (نوار، دیسک)، می توان آن را با دستگاه نوار، دستگاه برنامه نویسی یا ارتباط سریال وارد کرد. اگر یک برنامه ساده است، می توان آن را مستقیماً روی صفحه کنترل CNC توسط صفحه کلید وارد کرد، یا بخش به بخش ورودی را در حالت MDI برای پردازش بخش از راه دور وارد کرد. قبل از ماشینکاری، مبدا قطعه، پارامترهای ابزار، افست و مقادیر مختلف جبران نیز باید در برنامه وارد شود.

مرحله 5. ویرایش برنامه.

اگر برنامه وارد شده نیاز به اصلاح داشته باشد، سوئیچ انتخاب حالت کار باید در موقعیت ویرایش قرار گیرد. از کلید ویرایش برای افزودن، حذف و تغییر استفاده کنید.

مرحله 6. بازرسی برنامه و اشکال زدایی.

ابتدا ماشین ابزار را قفل کنید و فقط سیستم را اجرا کنید. این مرحله برای بررسی برنامه است. اگر خطایی وجود دارد، باید دوباره ویرایش شود.

مرحله 7. تثبیت و تراز قطعه کار.

قطعه کار مورد پردازش را ثابت و تراز کنید و یک معیار ایجاد کنید. این روش از حرکت افزایشی دستی، حرکت مداوم یا حرکت چرخ دستی ماشین ابزار استفاده می کند. نقطه شروع را روی ابتدای برنامه قرار دهید و مرجع ابزار را تنظیم کنید.

مرحله 8. ماشینکاری CNC را شروع کنید.

ماشینکاری پیوسته عموماً از برنامه های اضافه شده در حافظه استفاده می کند. نرخ تغذیه در ماشینکاری CNC را می توان توسط سوئیچ نرخ تغذیه تنظیم کرد. در حین ماشینکاری، دکمه نگه داشتن تغذیه را می توان فشار داد تا حرکت تغذیه برای مشاهده وضعیت پردازش یا انجام اندازه گیری دستی متوقف شود. دکمه شروع چرخه را دوباره فشار دهید تا ماشینکاری از سر گرفته شود. برای اطمینان از درست بودن کاسه، قبل از افزودن باید دوباره بررسی شود. در حین فرز کردن، برای قطعات منحنی مسطح، می توان به جای ابزاری از مداد برای ترسیم طرح کلی قسمت روی کاغذ استفاده کرد که بصری تر است. اگر سیستم دارای مسیر ابزار باشد، می توان از تابع شبیه سازی برای بررسی صحت برنامه استفاده کرد.

مرحله 9. ماشین را خاموش کنید.

پس از اضافه کردن، قبل از خاموش کردن برق، توجه داشته باشید که وضعیت دستگاه CNC و موقعیت هر قسمت از دستگاه را بررسی کنید. ابتدا برق دستگاه را خاموش کنید، سپس سیستم را خاموش کنید و در نهایت برق اصلی را خاموش کنید.

سوالات متداول

هشدار

این که آیا شما در حال ساختن یک روتر CNC مقرون به صرفهیا ساخت بهترین دستگاه تراش CNC با قیمت مناسب، حتی با کار کردن با ارزان ترین دستگاه فرز CNC، اولین احتیاط منبع تغذیه دستگاه CNC است. 1 موتور پله ای و یک موتور اسپیندل روی دستگاه وجود دارد. بنابراین جریان دستگاه CNC در فرآیند استفاده بسیار زیاد است. هنگام خرید منبع تغذیه DC، باید یک منبع تغذیه DC با جریان نامی بزرگتر خریداری شود. عامل تعیین کننده سرعت موتور اسپیندل ولتاژ منبع تغذیه DC است. هر چه ولتاژ بالاتر باشد، حداکثر سرعت دوک می تواند سریعتر بچرخد، بنابراین ولتاژ نمی تواند خیلی کم باشد.

به طور خلاصه، من پیشنهاد می کنم که ولتاژ نامی دستگاه CNC خود ساخته حدود 30 ولت و جریان نامی حداقل باشد. 10A برای اطمینان از عملکرد طبیعی دستگاه. ولتاژ 30 ولت عمدتاً روی موتور اسپیندل استفاده می شود و موتور پله ای به چنین ولتاژ بالایی نیاز ندارد. از آنجایی که استپر موتور توسط یک پیچ به حرکت در می‌آید، گشتاور حتی با یک ولتاژ کوچک همچنان می‌تواند زیاد باشد. بنابراین من پیشنهاد می کنم که تنها 12 ولت برای ولتاژی که به استپر موتور عرضه می شود کافی است. استپر موتور از 12 ولت استفاده می کند، اما ولتاژ ارائه شده توسط منبع تغذیه DC 30 ولت است. در اینجا باید از ترانسفورماتور استفاده شود. قدرت این ترانسفورماتور باید زیاد باشد. جریان 3 موتور پله ای باید از این ترانسفورماتور عبور کند. اتلاف گرمای ترانسفورماتور نمی تواند ادامه یابد و در نتیجه تولید گرمای جدی ایجاد می شود.