Hur gör man en DIY CNC-maskin?

Förutom trä, plast och komposit, bearbetar maskiner för datornumerisk styrning (CNC) perfekt icke-järnmetaller och till och med bearbetande (tekniska) stålsorter. Sådan utrustning är gjord som en fräs- och graveringsmaskin - och kompletteras med en lasergraveringspistol som kan bränna trä och stål.

Innan du förbereder för montering av en fräsmaskin eller lasergraveringsmaskin, besluta om kraven, som inte förbises av erfarna hantverkare.

För det första kroppen (ram, bädd) måste ha tillräcklig styvhet, eftersom den mekaniska kraften som appliceras på delen i processen att svänga, borra, skära tekniska hål i arbetsstycket är avsevärd.

Bearbetningen av delar måste ha den noggrannhet och tydlighet som anges i en specifik specifikation. Inget hindrar dig från att beställa färdiga kinesiska komponenter, men basen är oftast gjord av improviserade medel.

Delstorleken spelar också roll... Det är irrationellt att montera en maskin som kommer att ockupera hela arbetsbänken på en bordsskiva med en yta på 2 m2, när det är planerat att spåra små delar, reservdelar för mekanismer och enheter.

Efter att ha löst dessa tre uppgifter förbereder de nödvändiga material och verktyg.

• För tillverkning av maskinkroppen för trä är en massiv träskiva, MDF eller spånskiva profilskiva eller plywood lämplig. Det senare har tillsammans med massivt trä störst styrka. Men för en metallmaskin finns det ingen bättre design än stål.

• Spindelmotorn för trä bör inte vara mer än 2 kW i effekt. För att förhindra långvariga tekniska avbrott var 15:e minut, är det lämpligt att utrusta spindelmotorn med ett värmeavlägsnande system för radiator-vatten.

• Omriktarens elektriska modul är anpassad till motoreffekten. På grund av tillförlitligheten och spridningen av stegmotorer används "motor-drivrutin"-systemet. Drivkortet genererar pulsade eller växelströmmar som gör att motoraxeln roterar i en specifik vinkel eller fullbordar flera hela varv. Tre stegmotorer ger rörelse av arbetsstycken längs alla tre koordinataxlarna.

• Kabelkanalen är placerad för att skydda ledningarna från oavsiktlig skada under drift - frekvensomriktaren och objektsteget flyttas ofta mycket.

Andra komponenter inkluderar en fräsklämma (fräschuck), en kylslang, kullagersatser, en koppling (överför en mjuk gång från en stegmotor och säkerställer dess inriktning med en växellåda längs axeln), fräsar, hårdvara, en vattenpump (pump), dubbar. Som verktyg behöver du:

• svetsenhet av invertertyp med ett antal elektroder;

• kvarn med en uppsättning skärskivor för metall och trä;

• universalskruvmejsel med en uppsättning munstycken;

• hammare, tång, universella justerbara skiftnycklar (minst två);

• lödkolv, kolofonium, lod, lödmedel;

• Sax och nypor.

Förbrukningsmaterial - eltejp, universallim (snickerier, epoxi och/eller "Moment-1"), gummitätningsmedel, fumtejp.

Hantverkare tillverkar fräsar baserade på CD-skivor och drivningar till dem. Genom att använda dessa komponenter får användaren en mycket kompakt maskin.

De allmänna steg-för-steg monteringsanvisningarna inkluderar följande steg.

1. Sök eller skapa en ritning - monteringsanvisningar, där alla steg, inklusive layout av el och elektronik, beskrivs i detalj. För att skapa en ritning används mjukvaruverktyg som Autocad eller Visio.

2. Efter att ha köpt de nödvändiga komponenterna bildar mästaren sängen. Det rekommenderas inte att montera det innan du köper dessa reservdelar - dess dimensioner matchar inte konfigurationen av den framtida enheten.

3. Installation och justering av spindelenheten med huvudmotorn. Ett kylsystem är installerat på motorn. För att eliminera läckor används ett tätningsmedel - efter härdning förvandlas det till ett slags gummi.

4. Installation av elektriska ledningar och kablar, kontrollpanel, nödavstängningsknapp för maskinen.

5. Placering och anslutning av det elektroniska kortet (mikrokontroller). Du kan till exempel använda en elektronisk modul som KY-2012 - en femaxlig CNC-styrenhet för en stegmotordrivrutin med en DB-25-kabel. De flesta användare föredrar mikrokontroller av märket Arduino.

6. Testa arbetet med den monterade maskinen, ladda ner elektroniska versioner av ritningar av framtida arbetsstycken, som kommer att göras på den här maskinen.

Om tekniken fungerar bra kan du utveckla en produktionsplan, köpa material och förbrukningsvaror för den och gå "on stream" - för att släppa den första (prov) delen av delar.

En egenmonterad CNC-maskin kräver ett minimum av fel och oönskade felberäkningar. En egentillverkad enhet, även när den skapades för arbete uteslutande på trä och plast, kräver ett grundligt förhållningssätt till design och montering. Så, projektet är klart - allt som återstår är att omsätta det i praktiken.

Sängen, strömförsörjningskretsen, frekvensomriktaren med huvudmotorn, objektbordet med stegmotorerna i drift ska inte störa varandra. Inte mindre viktiga komponenter är nödstoppsknappen och fjärrkontrollen med knappar som växlar spindelns drivhastighet.

Installera delarna som gör att du kan justera förskjutningen av scenen längs abskissan och ordinataxlarna.

Montera spindeln. Den installeras först efter fullständigt slutförande av arbetet på kroppen (utan att montera sidoväggarna och bakväggen). När du installerar motorn, lämna möjligheten att flytta denna drivenhet i höjdled och strikt vertikalt.

Andra komponenter inkluderar en spiralformad växel som använder kugghjul på remskivorna och remmen... Denna anslutning förhindrar att remmen glider på remskivorna. Enhetlig överföring av vridmoment är praktiskt taget garanterad.

Vid användning av en stegmotor för en miniatyrmaskin används vagnskomponenter från en stor skrivare. Ju äldre modellen är under tillverkningsåret, desto kraftfullare användes stegmotorn i dem. En matrisskrivare anses vara en stor framgång: det är mer än laser- och bläckstrålemodeller, lämpliga för ändring av en sådan maskin. En treaxlig maskin kommer att kräva tre av dessa motorer. Om du inte kunde hitta dem på egen hand (med gammal utskriftsutrustning), använd sedan stegmotorer från det kinesiska märket Nema - du behöver bara vänta på att beställningen ska levereras från 10 till 100 dagar, och sådana motorer är designade för en spänning på 12 volt och en ström på upp till flera ampere.

Med hjälp av roterande kugghjul (verktygsstålhjul) kan du omvandla vridmomentet till linjärt vridmoment. Kulskruvsparade delar (Ball Screws) kan användas för maximal noggrannhet, men sådana delar är ingen billig lösning. Använd muttrar och monteringsbultar för att installera blocken, förse dem med plastdistanser för att minska friktionen och minska glapp.

Vilken borstad eller borstlös motor som helst kan användas för spindeln.

Det vertikala navet, som gör att verktyget kan röra sig i tre koordinater, arbetar inom koordinattabellen. Axeln är gjord i form av en aluminiumstav. Måtten på denna del måste motsvara maskinens mått.

Montering av den fungerande mekaniska delen börjar med fastsättningen av de första stegmotorerna på ramen.... De är placerade bakom den vertikala axeln. Dessa motorer är ansvariga för horisontella och vertikala rörelser. Den rörliga portalen, som rör sig längs abskissaxeln, bär spindeldrivningen och stödet (axeln som anger höjden på arbetspunkten). Ju högre portalen är placerad, desto tjockare delar räknar mästaren med vid vändning. Nackdelen med en upphöjd portal är instabilitet till ökad applicerad kraft.

För att säkra stegmotorn, som ansvarar för höjdkoordinaterna, samt de raka skenorna, använd alla plattor utom sidoplåtarna. Montera spindelbasen på samma plats.

För att fixera spindelmotorns rotor med en hårnål, använd en gummilindning av en elektrisk kabel med ett ganska brett tvärsnitt. Skruvar som sätts in i nylonhylsan har också låsegenskaper.

Metaller och trä i tillverkningen av fallet kan kombineras med varandra. Så den huvudsakliga (stödjande) strukturen är sammansatt av professionella rör med en väggtjocklek på 3 mm, och sidoväggarna (överdrag, paneler) kan vara gjorda av plywood. Men stödramen kan inte monteras utan svetsteknik - rena bultförband kanske inte räcker.

Maskinen får den ultimata styrkan som anges på ritningen endast tack vare ramen... Ett rörligt objektbord, en spindeldrivning, stegkoordinatmotorer, rälsliknande styrningar och en vertikal koordinataxel är installerade på den.

En stålram är många gånger bättre, men den kan också skadas i förtid. Använd T-muttrar för att förhindra att ramdelar dras isär. Bultförband passar dock bra med svetsade anslutningar. Ändplåtarna möjliggör installation av lager som gör att blybulten kan rotera fritt längs sin gänga. Här används glid och lager på spindeln.

För smidig drift av programenheten används högkvalitativa radiomaterial och radiokomponenter. Kinesiska kretskort av tvivelaktig kvalitet undviks bäst. Syftet med monteringen är att uppnå korrekt funktion, utan att programvaran fryser och återställs under drift.

Förutom stegmotorer som styrs av elektroniska drivmoduler används även en USB-port, vars omvandling av signaler till exempel sker med hjälp av en adaptermodul baserad på RS-485-teknik, som även omvandlar data tillbaka till USB-format.

Välj den du behöver - all utrustning fungerar på den. Till exempel arbetar moderna mikroprocessormoduler på 3,3 V och stegmotorer - från 12.

En PC eller bärbar dator används för att ladda/skriva över programmet till CNC-enheten. Nyligen har försök gjorts att använda ytterligare en mikrodator i storleken på en eller flera flash-enheter för att styra maskinen, interagera med smartphones och surfplattor via Wi-Fi eller Bluetooth, men denna teknik är fortfarande i en långsiktig utveckling och hänvisar snarare till "smarta saker".

• Inte en enda vettig hantverkare kan montera ens en extremt enkel maskin utan ett projekt med en ritning.
• Matcha spindeldrivningen och frekvensomformaren korrekt.
• Använd inte stegmotorer med en icke-standardiserad strömförsörjning, annars måste du installera en icke-standardiserad strömkälla eller modifiera en av de befintliga. Detta kommer att skjuta den slutliga inställningen åt sidan, komplicera det.
• Använd inte bara svetsade fogar - med extrema vibrationer kommer de helt enkelt att gå sönder.
• Använd inte en glidremsdrift: den märkbara kraften kan leda till frekvent slirning av remmarna.
• Köp lager och skruvar med trippel säkerhetsfaktor.

Hur man gör en CNC-maskin med egna händer, se nedan.