Mașină de frezat CNC cu portal mare de bricolaj. Instrucțiuni pas cu pas pentru asamblarea unei mașini CNC cu propriile mâini Să începem asamblarea echipamentului

Așa că, ca parte a acestui articol instructiv, vreau ca tu, împreună cu autorul proiectului, un mecanic și designer de 21 de ani, să-ți faci singur. Narațiunea se va desfășura la persoana întâi, dar să știți că, spre marele meu regret, nu vă împărtășesc experiența mea, ci doar repovăz liber autorului acestui proiect.

Vor fi destul de multe desene în acest articol., se fac note la acestea pe engleză, dar sunt sigur că un adevărat techie va înțelege totul fără alte prelungiri. Pentru ușurință de înțelegere, voi împărți povestea în „pași”.

Prefață de la autor

Deja la vârsta de 12 ani, visam să construiesc o mașinărie care să fie capabilă să creeze diverse lucruri. O mașină care îmi va oferi posibilitatea de a face orice obiect de uz casnic. Doi ani mai târziu am dat peste fraza CNC sau pentru a fi mai precis, fraza "Mașină de frezat CNC". După ce am aflat că există oameni care pot face singuri o astfel de mașină pentru propriile nevoi, în propriul garaj, mi-am dat seama că o pot face și eu. Trebuie să fac asta! Timp de trei luni am încercat să adun piese potrivite, dar nu m-am clintit. Așa că obsesia mea a dispărut treptat.

În august 2013, ideea de a construi o mașină de frezat CNC m-a captat din nou. Tocmai absolvisem o diplomă de licență în design industrial la universitate, așa că eram destul de încrezător în abilitățile mele. Acum am înțeles clar diferența dintre mine azi și mine în urmă cu cinci ani. Am învățat cum să lucrez cu metal, am stăpânit tehnici de lucru cu mașini manuale de prelucrare a metalelor, dar cel mai important, am învățat să folosesc instrumentele de dezvoltare. Sper că acest tutorial vă va inspira să vă construiți propria mașină CNC!

Pasul 1: Proiectare și model CAD

Totul începe cu un design atent. Am făcut mai multe schițe pentru a avea o mai bună senzație a dimensiunii și formei viitoarei mașini. După aceea am creat un model CAD folosind SolidWorks. După ce am modelat toate piesele și componentele mașinii, am pregătit desene tehnice. Am folosit aceste desene pentru a realiza piese pe mașini manuale pentru prelucrarea metalelor: și.

Mărturisesc sincer, iubesc binele instrumente convenabile. De aceea am încercat să mă asigur că operațiunile întreţinereși reglarea mașinii au fost efectuate cât mai simplu posibil. Am asezat rulmentii in blocuri speciale pentru a le putea inlocui rapid. Ghidurile sunt accesibile pentru întreținere, așa că mașina mea va fi întotdeauna curată când lucrarea este finalizată.

Fișiere pentru descărcarea „Pasul 1”

Dimensiuni

Pasul 2: Pat

Patul oferă mașinii rigiditatea necesară. Un portal în mișcare, motoare pas cu pas, o axă Z și un ax, iar mai târziu o suprafață de lucru va fi instalată pe el. Pentru a crea cadrul de susținere am folosit două profile de aluminiu Maytec cu o secțiune transversală de 40x80 mm și două plăci de capăt din aluminiu de 10 mm grosime. Am conectat toate elementele împreună folosind colțuri din aluminiu. Pentru a consolida structura din interiorul cadrului principal, am realizat un cadru pătrat suplimentar din profile de o secțiune mai mică.

Pentru a nu pătrunde praful pe ghidaje pe viitor, am instalat colțuri de protecție din aluminiu. Unghiul este montat folosind piulițe în T, care sunt instalate într-una dintre canelurile profilului.

Ambele plăci de capăt au blocuri de rulment pentru montarea șurubului de antrenare.

Ansamblu cadru suport

Colțuri pentru protejarea ghidajelor

Fișiere pentru descărcarea „Pasul 2”

Desene ale principalelor elemente ale cadrului

Pasul 3: Portal

Portalul mobil este elementul executiv al mașinii dvs. se mișcă de-a lungul axei X și poartă axul de frezare și suportul axei Z. Cu cât portalul este mai înalt, cu atât piesa de prelucrat este mai groasă. Cu toate acestea, un portal înalt este mai puțin rezistent la sarcinile care apar în timpul procesării. Stâlpii laterali înalți ai portalului acționează ca pârghii în raport cu rulmenții liniari.

Sarcina principală pe care plănuiam să o rezolv pe mașina mea de frezat CNC a fost prelucrarea pieselor din aluminiu. Deoarece grosimea maximă a semifabricatelor din aluminiu potrivită pentru mine este de 60 mm, am decis să fac jocul portalului (distanța de la suprafata de lucru la grinda transversală superioară) egală cu 125 mm. Mi-am convertit toate măsurătorile într-un model și desene tehnice în SolidWorks. Datorită complexității pieselor, le-am prelucrat pe un centru de prelucrare CNC industrial, acest lucru mi-a permis în plus să prelucrez teșituri, ceea ce ar fi foarte dificil de realizat pe o mașină de frezat manuală pentru metale.

Fișiere pentru descărcarea „Pasul 3”

Pasul 4: etrier axa Z

Pentru designul axei Z, am folosit un panou frontal care se atașează la rulmenții de mișcare a axei Y, două plăci pentru a consolida ansamblul, o placă pentru a monta motorul pas cu pas și un panou de montare. ax de frezare. Pe panoul frontal am instalat două ghidaje de profil de-a lungul cărora axul se va deplasa de-a lungul axei Z. Vă rugăm să rețineți că șurubul axei Z nu are un suport în partea de jos.

Descărcări „Pasul 4”

Pasul 5: Ghiduri

Ghidajele oferă capacitatea de a se deplasa în toate direcțiile, asigurând mișcări fine și precise. Orice joc într-o singură direcție poate cauza inexactitate în procesarea produselor dvs. Am ales cea mai scumpă variantă - șine profilate din oțel călit. Acest lucru va permite structurii să reziste la sarcini mari și să ofere precizia de poziționare de care am nevoie. Pentru a mă asigura că ghidajele sunt paralele, am folosit un indicator special în timpul instalării lor. Abaterea maximă unul față de celălalt nu a fost mai mare de 0,01 mm.

Pasul 6: șuruburi și scripete

Șuruburile transformă mișcarea rotativă de la motoarele pas cu pas în mișcare liniară. Când vă proiectați mașina, puteți alege mai multe opțiuni pentru această unitate: o pereche șurub-piuliță sau o pereche șurub cu bile (șurub cu bile). Piulița-șurub, de regulă, este supusă la mai multe forțe de frecare în timpul funcționării și este, de asemenea, mai puțin precisă în raport cu șurubul cu bile. Dacă aveți nevoie de o precizie sporită, atunci cu siguranță trebuie să optați pentru un șurub cu bile. Dar trebuie să știți că șuruburile cu bile sunt destul de scumpe.

Există o mulțime de povești similare pe Internet și probabil că voi surprinde puțini oameni, dar poate că acest articol va fi de folos cuiva. Această poveste a început la sfârșitul anului 2016, când eu și prietenul meu, partener în dezvoltarea și producția de echipamente de testare, am acumulat câteva suma de bani. Pentru a nu pierde pur și simplu bani (aceasta este o afacere tânără), am decis să o investim în afacere, după care ne-a venit în minte ideea de a fabrica o mașină CNC. Aveam deja experiență în construirea și lucrul cu acest tip de echipamente, iar domeniul principal de activitate al nostru este proiectarea și prelucrarea metalelor, ceea ce a însoțit ideea de a construi o mașină CNC.

Atunci a început mișcarea, care continuă și astăzi...

Totul a continuat cu studierea forumurilor dedicate subiectelor CNC și alegerea conceptului de bază al designului mașinii. După ce s-au hotărât în ​​prealabil asupra materialelor de prelucrat pe viitoarea mașină și câmpul său de lucru, au apărut primele schițe pe hârtie, care au fost ulterior transferate pe computer. În mediul modelării tridimensionale KOMPAS 3D, mașina a fost vizualizată și a început să dobândească detalii și nuanțe mai mici, care s-au dovedit a fi mai mult decât ne-am dori, dintre care unele sunt încă în curs de rezolvare până în prezent.

Una dintre deciziile inițiale a fost de a determina materialele prelucrate pe mașină și dimensiunile câmpului de lucru al mașinii. În ceea ce privește materialele, soluția a fost destul de simplă - lemn, plastic, materiale compoziteși metale neferoase (în principal duraluminiu). Deoarece folosim în principal mașini de prelucrare a metalelor în producția noastră, uneori avem nevoie de o mașină care să proceseze rapid materiale destul de ușor de prelucrat de-a lungul unui traseu curbat, iar acest lucru ar reduce ulterior costul de producție al pieselor comandate. Pe baza materialelor selectate, furnizate în principal în ambalaje de tablă, cu dimensiuni standard 2,44x1,22 metri (GOST 30427-96 pentru placaj). După rotunjirea acestor dimensiuni s-a ajuns la următoarele valori: 2,5x1,5 metri, spațiul de lucru este definit, cu excepția înălțimii de ridicare a sculei, această valoare a fost aleasă din luarea în considerare a posibilității de montare a unui menghin și s-a presupus. că nu am avea piese de prelucrat mai groase de 200 mm. De asemenea, am luat în considerare faptul că, dacă este necesară prelucrarea capătului oricărei piese de tablă cu o lungime mai mare de 200 mm, pentru aceasta instrumentul se deplasează dincolo de dimensiunile bazei mașinii, iar piesa/piesa de prelucrat în sine este atașată. la partea de capăt baza, astfel încât poate avea loc prelucrarea capătului piesei.

Proiectarea mașinii este o bază de cadru prefabricată din țeavă de profil de calibrul 80 cu un perete de 4 mm. Pe ambele părți ale lungimii bazei, sunt fixate ghidaje de rulare profil de dimensiunea standard a 25-a, pe care este instalat un portal, realizat sub formă de trei sudate împreună. conducte de profil aceeași dimensiune ca și baza.

Mașina are patru axe și fiecare axă este antrenată de un șurub cu bile. Două axe sunt situate paralele de-a lungul părții lungi a mașinii, asociate prin software și legate de coordonatele X. În consecință, celelalte două axe sunt coordonate Y și Z.

De ce anume ne-am așezat pe un cadru prefabricat: inițial ne-am dorit să realizăm o structură pur sudată cu table sudate înglobate pentru frezare, montarea ghidajelor și suporturilor șuruburilor cu bile, dar nu am găsit o freza în coordonate suficient de mare pentru frezare. A trebuit să desenez un cadru prefabricat, astfel încât să pot prelucra singur toate piesele folosind mașinile de prelucrare a metalelor disponibile în producție. Fiecare parte care a fost expusă sudării cu arc electric a fost recoaptă pentru îndepărtare tensiuni interne. În continuare, toate suprafețele de împerechere au fost frezate, iar ulterior ajustările au trebuit să fie răzuite pe alocuri.

Trecând înainte, aș dori să spun imediat că asamblarea și fabricarea cadrului s-au dovedit a fi evenimentul cel mai laborios și mai costisitor din punct de vedere financiar în construcția mașinii. Ideea originală cu un cadru sudat integral ocolește structura prefabricată în toate privințele, în opinia noastră. Deși mulți s-ar putea să nu fie de acord cu mine.

Aș dori să fac imediat o rezervare că nu vom lua în considerare mașinile fabricate din profile structurale din aluminiu deocamdată, aceasta este mai degrabă o chestiune pentru un alt articol.

Pe măsură ce am continuat să asamblam mașina și să discutăm despre ea pe forumuri, mulți au început să sfătuiască să facem brațe diagonale din oțel în interiorul și în exteriorul cadrului pentru a adăuga și mai multă rigiditate. Nu am neglijat acest sfat, dar am adăugat și brațuri la structură, deoarece cadrul s-a dovedit a fi destul de masiv (aproximativ 400 kg). Iar la finalizarea proiectului, perimetrul va fi acoperit cu tablă de oțel, care va conecta în continuare structura.

Să trecem acum la problema mecanică a acestui proiect. După cum sa spus anterior, mișcarea axelor mașinii a fost efectuată printr-o pereche de șuruburi cu bile cu un diametru de 25 mm și un pas de 10 mm, a cărei rotație a fost transmisă de la motoarele pas cu pas cu flanșe 86 și 57. Inițial, s-a planificat să se rotească direct șurubul pentru a scăpa de jocul inutil și de angrenajele suplimentare, dar nu s-ar fi putut face fără ele din cauza faptului că atunci când conexiune directă motor și elice, aceasta din urmă ar începe să se deruleze la viteze mari, mai ales când portalul este în pozițiile sale extreme. Având în vedere faptul că lungimea șuruburilor de-a lungul axei X era de aproape trei metri, s-a instalat un șurub cu diametrul de 25 mm pentru mai puțină lăsare, altfel ar fi fost suficient un șurub de 16 mm.

Această nuanță a fost descoperită deja în timpul producției de piese și a fost necesar să se rezolve rapid această problemă prin fabricarea unei piulițe rotative, mai degrabă decât a unui șurub, care a adăugat un ansamblu suplimentar de rulmenți și o curea de transmisie la proiectare. Această soluție a făcut posibilă și strângerea bine a șurubului între suporturi.

Designul piuliței rotative este destul de simplu. Inițial, am selectat doi rulmenți conici cu bile, care sunt oglindiți pe piulița șurubului cu bile, după ce au tăiat în prealabil un filet de la capătul său pentru a fixa calea rulmentului pe piuliță. Rulmenții, împreună cu piulița, se potrivesc în carcasă, la rândul lor, întreaga structură este atașată la capătul stâlpului portal. În partea din față a șurubului cu bile, piulițele sunt fixate pe șuruburi manșon adaptor, care a fost ulterior asamblat pe un dorn și măcinat pentru a da alinierea. I-au pus un scripete și l-au strâns cu două piulițe de blocare.

Evident, unii dintre voi vă vor pune întrebarea: „De ce să nu folosiți un rack ca mecanism de transmisie?” Răspunsul este destul de simplu: un șurub cu bile va oferi precizie de poziționare, o forță de antrenare mai mare și, în consecință, un cuplu mai mic pe arborele motorului (acesta este ceea ce mi-am amintit imediat). Dar există și dezavantaje - viteză mai mică de mișcare și dacă luați șuruburi de calitate normală, atunci prețul merge pe măsură.
Apropo, am luat șuruburi cu bile și piulițe de la TBI, destule varianta bugetara, dar și calitatea este pe măsură, întrucât din cei 9 metri de șurub luați a trebuit să aruncăm 3 metri, din cauza discrepanței dintre dimensiunile geometrice, niciuna dintre piulițe nu s-a înșurubat pur și simplu...

Ca ghidaje culisante, s-au folosit ghidaje de șină cu profil de 25 mm de la HIWIN. Pentru instalarea lor, au fost frezate caneluri de instalare pentru a menține paralelismul între ghidaje.

Am decis să facem suporturi pentru șuruburi cu bile pe cont propriu, s-au dovedit a fi de două feluri: suporturi pentru șuruburi rotative (axele Y și Z) și suporturi pentru șuruburi nerotative (axa X). S-au putut achiziționa suporturi pentru șuruburi rotative, deoarece au existat mici economii datorită producției interne a 4 piese. Un alt lucru este cu suporturi pentru șuruburi care nu se rotesc - astfel de suporturi nu se găsesc la vânzare.

Din ceea ce s-a spus mai devreme, axa X este antrenată de piulițe rotative și printr-o transmisie cu curea de viteză. De asemenea, au decis să facă celelalte două axe Y și Z printr-o transmisie prin curea de viteză, aceasta va adăuga o mai mare mobilitate în schimbarea momentului transmis, va adăuga estetică în vederea instalării motorului nu de-a lungul axei șurubului cu bile, ci pe lateral, fără a mări dimensiunile mașinii.

Acum să trecem lin la partea electrica, și vom începe cu drive-urile motoarele pas cu pas au fost alese, desigur, din motive de preț mai mic față de motoarele cu feedback. Pe axa X au instalat două motoare cu flanșă 86, pe axa Y și Z era un motor cu flanșă 56, doar cu diferite cuplul maxim. Voi încerca să îmi imaginez mai jos lista completa piese cumparate...

Circuitul electric al mașinii este destul de simplu: motoarele pas cu pas sunt conectate la drivere, care la rândul lor sunt conectate la placa de interfață, care este, de asemenea, conectată printr-un port LPT paralel la un computer personal. Am folosit 4 drivere, câte unul pentru fiecare motor. Am instalat toate aceleași drivere pentru a simplifica instalarea și conectarea, cu un curent maxim de 4A și o tensiune de 50V. Ca placă de interfață pentru mașini CNC am folosit o opțiune relativ bugetară, de la producator autohton, așa cum este indicat pe site este cea mai bună opțiune. Dar nu voi confirma sau infirma acest lucru, placa este ușor de utilizat și cel mai important lucru este că funcționează. În proiectele mele trecute am folosit plăci de la producători chinezi, funcționează și ele, iar în perifericele lor diferă puțin de cea pe care am folosit-o în acest proiect. Am observat în toate aceste plăci, una poate să nu fie semnificativă, dar dezavantajul este că puteți instala doar până la 3 întrerupătoare de limită pe ele, dar sunt necesare cel puțin două astfel de întrerupătoare pentru fiecare axă. Sau pur si simplu nu am inteles? Dacă avem o mașină cu 3 axe, atunci trebuie să instalăm comutatoare de limită în coordonatele zero ale mașinii (aceasta se mai numește și „poziția de origine”) și în coordonatele cele mai exterioare, astfel încât, în caz de defecțiune sau lipsă de câmp de lucru, una sau alta axă pur și simplu nu eșuează (pur și simplu nu s-a rupt). Circuitul meu folosește: 3 senzori inductivi fără contact și un buton de urgență „E-STOP” sub forma unei ciuperci. Secțiunea de putere este alimentată de la două surse de puls Sursa de alimentare 48V. și 8A. Axul este răcit cu apă la 2,2 kW, conectat printr-un convertor de frecvență. Viteza este setată de la computer personal, deoarece convertizorul de frecvență este conectat printr-o placă de interfață. Viteza este reglată prin schimbarea tensiunii (0-10 volți) la borna corespunzătoare convertor de frecvență.

Toate componentele electrice, cu excepția motoarelor, axului și întrerupătoarelor de limită, au fost montate într-un dulap electric metalic. Tot controlul mașinii este efectuat de la un computer personal, am găsit un computer vechi pe o placă de bază cu factor de formă ATX. Ar fi mai bine să vă micșorați puțin și să cumpărați un mic mini-ITX cu procesor și placă video încorporate. Având în vedere dimensiunea mare a cutiei electrice, a fost dificil să încapă toate componentele în interior, acestea trebuiau amplasate destul de aproape una de alta. În partea de jos a cutiei am plasat trei ventilatoare de răcire forțată, deoarece aerul din interiorul cutiei era foarte fierbinte. Pe partea frontală a fost înșurubat o placă metalică, cu găuri pentru butoanele de alimentare și butoanele de oprire de urgență. Tot pe acest panou era o priză pentru pornirea PC-ului, l-am scos din carcasa unui mini computer vechi, păcat că nu a funcționat. La capătul din spate al cutiei a fost atașată și o placă de acoperire, pentru conectori pentru conectarea 220V, motoare pas cu pas, un ax și un conector VGA.

Toate firele de la motoare, axul, precum și furtunurile de apă pentru răcirea acestuia au fost așezate în canale flexibile de tip șină de cablu cu lățime de 50 mm.

În ceea ce privește software-ul, Windows XP a fost instalat pe un PC situat într-o cutie electrică, iar unul dintre cele mai comune programe Mach3 a fost folosit pentru a controla mașina. Programul este configurat în conformitate cu documentația de pe placa de interfață, totul este descris acolo destul de clar și în imagini. De ce tocmai Mach3, și totul pentru că aveam experiență de lucru, am auzit despre alte programe, dar nu le-am luat în considerare.

Specificatii:

Spatiu de lucru, mm: 2700x1670x200;
Viteza de miscare a axelor, mm/min: 3000;
Puterea axului, kW: 2,2;
Dimensiuni, mm: 2800x2070x1570;
Greutate, kg: 1430.

Lista de piese:

Teava profil 80x80 mm.
Banda metalica 10x80mm.
Șurub cu bile TBI 2510, 9 metri.
Piulițe cu șurub cu bile TBI 2510, 4 buc.
Ghidaje profil HIWIN car HGH25-CA, 12 buc.
Sina HGH25, 10 metri.
Motoare pas cu pas:
NEMA34-8801: 3 buc.
NEMA 23_2430: 1 buc.
Scripete BLA-25-5M-15-A-N14: 4 buc.
Scripete BLA-40-T5-20-A-N 19: 2 buc.
Scripete BLA-30-T5-20-A-N14: 2 buc.

Placă de interfață StepMaster v2.5: 1 buc.
Driver de motor pas cu pas DM542: 4 buc. (China)
Sursa comutatoare 48V, 8A: 2 buc. (China)
Convertor de frecventa 2,2 kW. (China)
Ax 2,2 kW. (China)

Se pare că am enumerat principalele părți și componente, dacă nu am inclus ceva, scrieți în comentarii și îl voi adăuga.

Experiență de operare a mașinii:În cele din urmă, după aproape un an și jumătate, am lansat în sfârșit mașina. În primul rând, am ajustat precizia de poziționare a axelor și viteza maximă a acestora. Potrivit colegilor mai experimentați viteza maxima 3 m/min nu este mare și ar trebui să fie de trei ori mai mare (pentru prelucrarea lemnului, placajului etc.). La viteza pe care am atins-o, portalul și celelalte axe sunt aproape de neoprit prin sprijinirea mâinilor (cu tot corpul) pe ele - se repezi ca un tanc. Am început testarea cu placaj de prelucrare, tăietorul funcționează ca un ceas, nu există vibrații ale mașinii, dar am mers și mai adânc cu maxim 10 mm într-o singură trecere. Deși după aceea au început să meargă mai adânc.

După ce ne-am jucat cu lemnul și plasticul, ne-am hotărât să roadem duraluminiu am fost încântați, deși am spart mai întâi câteva freze cu diametrul de 2 mm în timp ce selectam moduri de tăiere. Duraluminiul taie foarte sigur, iar rezultatul este o taiere destul de curata de-a lungul marginii prelucrate.

Nu am încercat încă să procesăm oțel, dar cred că cel puțin mașina va putea grava, dar pentru frezare axul este prea slab, ar fi păcat să-l omorâm.

În caz contrar, mașina face față bine sarcinilor care i-au fost atribuite.

Concluzie, parere despre munca depusa: S-a lucrat mult, dar până la urmă eram destul de obosiți, deoarece nimeni nu a anulat lucrarea principală. Și s-au investit mulți bani, nu voi spune suma exactă, dar este vorba de aproximativ 400 de mii de ruble. Pe lângă costurile de kitting, cea mai mare parte a costurilor și cele mai multe putere, a intrat în realizarea bazei. Uau, am avut atâtea probleme cu el. În caz contrar, totul a fost făcut pe măsură ce fondurile, timpul și piesele finite au devenit disponibile pentru a continua montajul.

Mașina s-a dovedit a fi destul de funcțională, destul de rigidă, masivă și de înaltă calitate. Menține o precizie bună de poziționare. La măsurarea unui pătrat din duraluminiu, care măsoară 40x40, precizia a fost de +- 0,05 mm. Precizia de procesare a pieselor mai mari nu a fost măsurată.

Ce urmează...: Mai este suficient de lucrat la mașină, sub formă de acoperire a ghidajelor și șuruburilor cu bile cu protecție împotriva prafului, acoperirea mașinii în jurul perimetrului și montarea de plafoane la mijlocul bazei, care vor forma 4 rafturi mari pentru ax. racire, depozitare unelte si echipamente. Au vrut să echipeze unul dintre sferturile bazei cu o a patra axă. De asemenea, este necesar să instalați un ciclon pe ax pentru a îndepărta și colecta așchiile de praf, mai ales dacă procesați lemn sau textolit, din care praful zboară peste tot și se depune peste tot.

În ceea ce privește soarta viitoare a mașinii, totul nu este clar, deoarece am avut o problemă teritorială (m-am mutat în alt oraș), iar acum aproape că nu mai este nimeni care să lucreze la mașină. Și planurile de mai sus nu sunt garantate să devină realitate. Nimeni nu și-ar fi putut imagina asta acum doi ani.

Adăugați etichete Știind că acesta este un dispozitiv tehnic și electronic complex, mulți meșteri cred că este pur și simplu imposibil să îl realizeze cu propriile mâini. Cu toate acestea, această opinie este greșită: puteți face singur astfel de echipamente, dar pentru a face acest lucru trebuie să aveți nu numai desen detaliat , dar și un set instrumentele necesare

și componente aferente.

Prelucrarea unui semifabricat de duraluminiu pe o mașină de frezat de birou de casă Când decideți să vă faceți propria mașină CNC, rețineți că poate dura o perioadă semnificativă de timp. În plus, vor fi necesare anumite costuri financiare. Cu toate acestea, fără să vă fie frică de astfel de dificultăți și abordând corect toate problemele, puteți deveni proprietarul unui echipament accesibil, eficient și productiv, care vă permite să procesați piese de prelucrat din diverse materiale Cu grad înalt

precizie.

Pentru a realiza o mașină de frezat echipată cu un sistem CNC, puteți utiliza două opțiuni: cumpărați un kit gata făcut, din care un astfel de echipament este asamblat din elemente special selectate sau găsiți toate componentele și asamblați un dispozitiv cu propriile mâini care complet îndeplinește toate cerințele dumneavoastră.

Instrucțiuni pentru asamblarea unei mașini de frezat CNC de casă Mai jos in poza puteti vedea cele realizate cu propriile mele mâini , la care este atașat instrucțiuni detaliate

privind fabricarea și asamblarea, indicând materialele și componentele utilizate, „modele” exacte ale pieselor mașinii și costurile aproximative. Singurul negativ este că instrucțiunile sunt în engleză, dar este foarte posibil să înțelegeți desenele detaliate fără a cunoaște limba.

Descărcați instrucțiuni gratuite pentru fabricarea mașinii:

Mașina de frezat CNC este asamblată și gata de funcționare. Mai jos sunt câteva ilustrații din instrucțiunile de asamblare pentru această mașină. „Modele” pieselor mașinii (vizualizare redusă) Începutul asamblarii mașinii Etapa intermediară Etapa finală

ansambluri

Lucrări pregătitoare Dacă decideți că veți proiecta o mașină CNC cu propriile mâini, fără a utiliza gata setat , atunci primul lucru pe care va trebui să-l faci este să alegi diagrama schematica

, conform căruia un astfel de mini-echipament va funcționa. Ca bază Cu CNC, puteți lua o mașină de găurit veche, în care capul de lucru cu burghiul este înlocuit cu unul de frezat. Cel mai dificil lucru care va trebui proiectat într-un astfel de echipament este mecanismul care asigură deplasarea sculei în trei planuri independente. Acest mecanism poate fi asamblat folosind cărucioare de la o imprimantă nefuncțională va asigura deplasarea sculei în două planuri.

Este ușor să conectați controlul software la un dispozitiv asamblat conform acestui concept. Cu toate acestea, principalul său dezavantaj este că numai piesele de prelucrat din plastic, lemn și materiale subțiri pot fi prelucrate pe o astfel de mașină CNC. tablă. Acest lucru se explică prin faptul că cărucioarele de la vechea imprimantă, care vor oferi mișcare instrument de tăiere, nu au un grad suficient de rigiditate.

Pentru ca mașina dvs. CNC de casă să poată efectua operații de frezare cu drepturi depline cu piese de prelucrat din diverse materiale, un motor pas cu pas suficient de puternic trebuie să fie responsabil pentru deplasarea unealta de lucru. Nu este absolut necesar să căutați un motor de tip stepper, acesta poate fi realizat dintr-un motor electric convențional, supunându-l pe acesta din urmă unor mici modificări.

Utilizarea unui motor pas cu pas la dvs. va face posibilă evitarea folosirii unui șurub și funcţionalitate iar caracteristicile echipamentelor de casă nu se vor mai înrăutăți din aceasta. Dacă totuși decideți să utilizați cărucioare de la o imprimantă pentru mini-mașina dvs., atunci este recomandabil să le selectați dintr-un model mai mare de dispozitiv de imprimare. Pentru a transfera forța pe arborele echipamentului de frezat, este mai bine să folosiți curele nu obișnuite, ci dințate, care nu vor aluneca pe scripete.

Una dintre cele mai importante componente ale oricărei astfel de mașini este mecanismul de frezare. Producția sa este cea care trebuie dată o atenție deosebită. Pentru a realiza corect un astfel de mecanism, veți avea nevoie de desene detaliate, care vor trebui urmate cu strictețe.

Desene masini de frezat CNC

Să începem asamblarea echipamentului

Baza echipamentului de frezat CNC de casă poate fi o grindă secțiune dreptunghiulară, care trebuie fixat bine pe ghidaje.

Structura de susținere a mașinii trebuie să aibă o rigiditate ridicată la instalarea acesteia, este mai bine să nu folosiți îmbinări sudate, iar toate elementele trebuie conectate numai cu șuruburi.

Această cerință se explică prin faptul că cusăturile sudate rezistă foarte slab la sarcinile de vibrații, la care vor fi în mod necesar supuse structura portanta echipamente. Astfel de încărcări vor duce în cele din urmă la ca cadrul mașinii să înceapă să se deterioreze în timp, iar în acesta vor apărea modificări ale dimensiunilor geometrice, ceea ce va afecta acuratețea setărilor echipamentului și performanța acestuia.

Sudurile la instalarea cadrului unei mașini de frezat de casă provoacă adesea dezvoltarea jocului în componentele sale, precum și deformarea ghidajelor, care apare sub sarcini mari.

Freza pe care o veti asambla cu propriile maini trebuie sa aiba un mecanism care sa asigure deplasarea sculei de lucru in directie verticala. Cel mai bine este să folosiți un angrenaj cu șurub, a cărui rotație va fi transmisă cu ajutorul unei curele dințate.

O parte importantă a unei mașini de frezat este axa sa verticală, care dispozitiv de casă poate fi realizat din placa de aluminiu. Este foarte important ca dimensiunile acestei axe să fie ajustate cu precizie la dimensiunile dispozitivului care este asamblat. Dacă aveți la dispoziție un cuptor cu mufă, atunci puteți realiza singur axa verticală a mașinii turnând-o din aluminiu conform dimensiunilor indicate în desenul final.

Odată ce toate componentele mașinii dvs. de frezat de casă sunt pregătite, puteți începe să o asamblați. Începe acest proces de la instalarea a două motoare pas cu pas, care sunt montate pe corpul echipamentului în spatele axei sale verticale. Unul dintre aceste motoare electrice va fi responsabil de mișcare cap de frezatîn plan orizontal, iar al doilea - pentru deplasarea capului, respectiv, în verticală. După aceasta, componentele și ansamblurile rămase ale echipamentelor de casă sunt instalate.

Rotația la toate componentele echipamentelor CNC de casă trebuie transmisă numai prin transmisii cu curele. Înainte de a vă conecta la mașină asamblată sistem de control al programului, ar trebui să verificați performanța acestuia în modul manual și să eliminați imediat toate deficiențele identificate în funcționarea acestuia.

Puteți urmări procesul de asamblare în videoclip, care este ușor de găsit pe Internet.

Motoare pas cu pas

Designul oricărei mașini de frezat echipat cu CNC conține în mod necesar motoare pas cu pas care asigură deplasarea sculei în trei planuri: 3D. Atunci când proiectați o mașină de casă în acest scop, puteți utiliza motoare electrice instalate într-o imprimantă matriceală. Majoritatea modelelor mai vechi de dispozitive de imprimare cu matrice de puncte erau echipate cu motoare electrice cu putere destul de mare. Pe lângă motoarele pas cu pas, merită să luați tije de oțel puternice de la o imprimantă veche, care pot fi folosite și la proiectarea mașinii dvs. de casă.

Pentru a vă face propria mașină de frezat CNC, veți avea nevoie de trei motoare pas cu pas. Deoarece există doar două dintre ele în imprimanta matriceală, va fi necesar să găsiți și să dezasamblați un alt dispozitiv de imprimare vechi.

Va fi un mare plus dacă motoarele pe care le găsiți au cinci fire de control: acest lucru va crește semnificativ funcționalitatea viitoarei dvs. mini-mașini. De asemenea, este important să aflați următorii parametri ai motoarelor pas cu pas pe care le-ați găsit: câte grade sunt rotite într-un singur pas, care este tensiunea de alimentare, precum și valoarea rezistenței înfășurării.

Designul de antrenare al unei mașini de frezat CNC de casă este asamblat dintr-o piuliță și un știft, ale căror dimensiuni ar trebui să fie preselectate în funcție de desenul echipamentului dumneavoastră. Pentru a fixa arborele motorului și a-l atașa la știft, este convenabil să utilizați o înfășurare groasă de cauciuc cablu electric. Părți ale mașinii dumneavoastră CNC, cum ar fi clemele, pot fi realizate sub forma unui manșon de nailon în care este introdus un șurub. Pentru a face atât de simplu elemente structurale, veți avea nevoie de o pilă obișnuită și un burghiu.

Echipamente electronice

Mașina dumneavoastră CNC DIY va fi controlată de software și trebuie selectată corect. Atunci când alegeți un astfel de software ( îl puteți scrie singur), este important să acordați atenție faptului că este funcțional și permite mașinii să-și realizeze toată funcționalitatea. Un astfel de software trebuie să conțină drivere pentru controlerele care vor fi instalate pe mașina dumneavoastră de frezat mini.

ÎN mașină de casă Cu CNC, este necesar un port LPT, prin care sistemul de control electronic este conectat la mașină. Este foarte important ca o astfel de conexiune să se facă prin intermediul motoarelor pas cu pas instalate.

Atunci când alegeți componente electronice pentru mașina dvs. de casă, este important să acordați atenție calității acestora, deoarece acuratețea operațiunilor tehnologice care vor fi efectuate pe aceasta va depinde de aceasta. După instalarea și conectarea tuturor componentelor electronice ale sistemului CNC, trebuie să descărcați cele necesare softwareși șoferii. Abia după aceasta se efectuează un test de funcționare a mașinii, verificând corectitudinea funcționării acesteia sub controlul programelor încărcate, identificând deficiențele și eliminând prompt.

Acum puțin mai multe detalii despre ansamblul principal.

Deci, pentru a asambla cadrul veți avea nevoie de următoarele componente:

• Secțiuni de profil 2020 (două părți longitudinale, 5 transversale, 2 părți verticale)
• Coltare pentru profil 16 buc
• Piulițe în T M3 sau M4 pentru canelură - 6mm
• Șuruburi pentru instalare cu piulițe T (M3 sau M4, respectiv, 8...10 mm, plus M3x12 pentru montarea motoarelor)
• Distanțiere (unghi de 45°)
• Instrument (șurubelniță)

De când am început să vorbesc despre profil, în caz că o să repet despre cumpărarea și tăierea profilului de la Soberizavod

Aceasta este structurală.
Am cumpărat imediat un kit de profil pentru 2418 tăiat la dimensiune.
Există două opțiuni - un profil neacoperit (mai ieftin) și un profil acoperit (anodizat). Diferența de cost este mică, recomand cele acoperite, mai ales dacă sunt folosite ca ghidaje cu role.

Alege tipul dorit profile 2020, apoi introduceți „cut to size”. În caz contrar, puteți cumpăra o bucată (bici) la 4 metri. La calcul, rețineți că costul unei tăieturi variază în funcție de profil. Și acei 4 mm sunt permisi pentru tăiere.

Introduceți dimensiunile segmentelor. Am făcut mașina 2418 puțin mai mare, acestea sunt șapte secțiuni de 260 mm și două secțiuni verticale de 300 mm. Cea verticală poate fi făcută mai mică. Dacă aveți nevoie de o mașină mai lungă, atunci două secțiuni longitudinale sunt mai mari, de exemplu, 350 mm, iar secțiunile transversale sunt de asemenea de 260 mm (5 bucăți).


Confirmăm (trebuie adăugat la harta de tăiere)


Verificarea căruciorului


Profilul se obține pentru 667 de ruble împreună cu serviciul de tăiere.


Livrarea este efectuată de TK, puteți calcula costul folosind un calculator, deoarece cunoașteți dimensiunile profilului, greutatea este foarte bine calculată în tabelul de tăiere. Pentru calcul, aveți nevoie de opțiunea „preluare marfă de la furnizor”. Livrare Linii de afaceri Va costa mai puțin, aproximativ 1000 de ruble.

Îl poți ridica de la Moscova.


Într-un singur loc există un birou, un depozit și un atelier unde profilele sunt tăiate la dimensiune. Există o vitrină cu mostre, puteți selecta un profil pe loc.

Deci, să începem asamblarea cadrului mașină de birou 2418.
Iată profilul deja tăiat.


În acest design, am mărit axa Z (puțin mai mult cu câțiva cm decât celelalte) pentru a utiliza mașina ca burghiu CNC.
În original, axa Z este cea mai scurtă. Deja decizi acest lucru în funcție de obiectivele tale. Pentru a extinde câmpul de lucru, trebuie să cumpărați două secțiuni ale profilului (pereche longitudinală) mai mari cu lungimea necesară (de exemplu, +10 cm), ghidajele sunt lungi corespunzător (+10 cm pentru o pereche de arbori de 8 mm) și șurubul (+10 cm pentru un șurub T8). În ceea ce privește banii, +10 cm menționat iese foarte ieftin: costul unui profil de 10+10 cm este de aproximativ 40 de ruble, ghidajele și șurubul vor costa plus 6 USD (verifică).

Iată colțurile pregătite pentru asamblare

Acesta este modul în care piulițele în T ar trebui să fie instalate în fantă. Nu îl puteți fileta de la capăt, ci îl puteți instala direct în canelura profilului lateral, dar apoi controlați rotația și instalarea piuliței, deoarece acest lucru nu se întâmplă întotdeauna, este necesară o anumită abilitate.


Tăierea profilului este curată, nu există bavuri

Profilul este de douăzeci, adică din seria 2020, cu dimensiunile corespunzătoare de 20 mm x 20 mm, o canelură de 6 mm.

Deci, mai întâi asamblam partea în formă de U a cadrului, atașăm două părți longitudinale ale profilului și o traversă exterioară. Mare valoare Nu se pune problema pe ce parte să asamblați, dar rețineți că există o bară transversală centrală care este mutată mai aproape de spate. Ea face parte plan vertical, iar dimensiunea decalajului depinde de decalajul axei Z și a axului. Așezați-l astfel încât axa de rotație a arborelui să fie în centrul mașinii (axa Y).
Apoi asamblam traversa din mijloc. Este mai convenabil să instalați mai întâi ambele colțuri pe o secțiune a profilului și să le fixați, apoi să le instalați pe cadru.
Aplicăm o secțiune a profilului, măsuram aceeași distanță cu o riglă și strângem șuruburile. Șuruburile trebuie strânse încet, lăsând timp piuliței în T să se rotească și să-și ia poziția în canelură. Dacă nu funcționează prima dată, slăbiți din nou piulița și repetați.


Instalăm ultima parte a cadrului orizontal. Este mai ușor de accesat cu o șurubelniță lungă. Nu fi leneș și verifică unghiurile drepte ale structurii rezultate cu un pătrat și diagonalele cu o riglă.




Deoarece colțurile structurii sunt îndreptate unul spre celălalt, nu contează în ce ordine sunt asamblate. am facut ca in design de bază CNC2418. Dar intuiția sugerează că are sens să mărești distanța dintre profile, mai ales cu o înălțime mai mare a portalului. Bine, asta se poate face mai târziu.


În continuare începem să asamblam suportul portal vertical

Instalăm portalul asamblat pe partea orizontală, îl fixăm cu 6 colțuri (instalat în trei direcții de la profilul vertical).


Stabilim si mentinem perpendicularitatea segmentelor (de-a lungul patratului). Apoi am strâns toate șuruburile unul câte unul.





În original, un unghi special de extrudare la 45° este folosit pentru a întări verticala. Nu am putut găsi unul similar la vânzare, așa că l-am înlocuit cu unul imprimat 3D. Linkul către model este la sfârșitul subiectului.
Actualizare: S-a dovedit că originalul a fost și el imprimat 3D.
În orice caz, îl puteți înlocui cu elemente de fixare perforate din magazine sau colțuri de mobilier. Acest lucru nu va afecta în niciun fel calitatea.


La prima vedere, structura s-a dovedit a fi solidă, nu tremurătoare. Se vede ca placa cu motorul este mai scurta decat setul de etrier KP08+SK8. O voi răspândi mai larg.


De fapt, acest cadru este o copie a unui design similar al mașinii CNC2418, cu excepția faptului că nu am copiat direct dimensiunile, l-am făcut puțin mai mare pentru a avea mai puține resturi de la ghidaje și șuruburi.

Ansamblul cadrului este complet, acum puteți începe instalarea motoarelor. Folosesc flanse imprimate 3D pentru a monta motoarele. Este recomandabil să faceți cele superioare asamblate cu suporturi de ghidare, cele inferioare - fără suporturi, deoarece axa Y ar trebui să fie mai largă. Este recomandabil să instalați axa Y pe suporturile SK8 și KP08, ca la mașina originală. Etrierele în sine pot fi tipărite pe o imprimantă sau achiziționate (linkurile sunt la sfârșitul subiectului și au fost și în prima postare).

Pentru una dintre axe (axele X și Y sunt de aceeași lungime), am luat una de „observare”. Încă nu îmi cunoșteam „dorințele” pentru dimensiunea mașinii. Ca rezultat, resturile de la șurub vor merge pe axa Z, va trebui să achiziționați doar o piuliță din alamă T8.

A fost ambalat într-o cutie de carton, în interior fiecare parte era într-o pungă separat.

Setul arată astfel: un motor cu un fir scurt, un șurub T8, două etriere KP08 și două cuplaje 5x8.

Există unul similar și, de asemenea, fără motor (cu etriere și piuliță).
Dacă luați fără o marjă mare, atunci opțiunea de 400 mm va funcționa bine pentru „versiunea mărită” a mașinii

Informații suplimentare - fotografii ale setului separat

Marcaj motor RB Step Motor 42SHDC3025-24B-500, scaun Nema17


Este inclus un fir scurt pentru conectare. În mod convenabil, puteți crește pur și simplu lungimea fără a atinge conectorii.

Șurub T8, piuliță


Etriere KR08.


Convenabil de atașat la profil. Dacă utilizați o flanșă largă pentru instalare, atunci este mai bine să utilizați versiunea KFL08 a etrierului, vă permite să atașați șurubul nu la profil, ci la flanșă.


Cuplajul 5x8 este un cuplaj divizat pentru conectarea arborelui motorului la elice.

Acesta este modul în care motorul este montat inițial pe axa X pe o placă mică de aluminiu.

Am făcut același lucru, doar cu o placă de imprimare. În același timp, va fi un suport pentru ghizi.

Am tăiat deja lungimea suplimentară a șurubului pentru axa Z (axa Z este încă în proces, informațiile vor fi separat, cel mai probabil și imprimate 3D).


Este probabil că va trebui să prelungiți firele motorului pentru a le direcționa cu atenție de-a lungul profilului partea de sus la placa electronică (cel mai probabil va exista un scut CNC). Și nu ar strica să instalați întrerupătoare de limită pentru poziții extreme.
Informațiile de bază despre asamblare sunt deja acolo, puteți începe să estimați costurile))))

Costuri
Acum, așa cum se solicită în comentariile din prima parte, îmi propun să discutăm despre costuri. Normal că am cheltuit mai puțin decât era indicat, din moment ce aveam pe stoc motoarele și majoritatea componentelor. Puternic mai ieftin va fi dacă folosiți colțuri imprimate de casă pentru profil, etriere, flanșe și așa mai departe. Pentru a opera o mașină de găurit plăci de circuite imprimate iar prin frezare materiale moi este puțin probabil să aibă vreun efect. Mai mult opțiune bună- folosirea plăcilor perforate din magazinele de construcții/fionerie. Potrivit pentru întărirea colțurilor, inclusiv a celor verticale, și pentru instalarea unui motor, cu condiția ca partea centrală să fie găurită pentru arbore. În loc de elemente de fixare perforate, puteți folosi cele de casă din tablă de aluminiu sau placaj.
Cu siguranță o cumpărare obligatorie profil 2020, altfel va fi un tip complet diferit de mașină. Puteți face același lucru dintr-un colț de aluminiu sau teava dreptunghiulara, dar numai de dragoste de artă))) Există mai multe modele optime în ceea ce privește rigiditatea pentru asamblarea dintr-un colț/țeavă.
Neapărat necesar pentru profil Nuci T. Puteți cumpăra șuruburi în T, dar piulițele în T sunt mai universale (deoarece poate fi folosită orice lungime de șurub).
Dar restul poate fi schimbat la discreția ta, poți chiar înlocui șasiul Șurub T8 utilizare ac de păr din otel inoxidabil. Cu excepția cazului în care numărul de pași pe mm va trebui recalculat în firmware.
Motoare poate fi scos de pe dispozitivele vechi/echipamente de birou și planificat scaune deja pentru un anumit tip.
Electronice aproape orice (Anduino UNO/Anduino Nano, CNCShield, Mega R3+Ramps, A4988/DRV8825 drivere, puteți folosi o placă adaptoare pentru driverele Mach3 și TB6600. Dar alegerea electronicii este limitată de software-ul folosit.
Pentru găurire, puteți folosi oricare motor DC, care vă permite să setați colt si are turatii decente. ÎN versiunea de bază există un motor de mare viteză de 775 pentru frezare, puteți utiliza axuri nereactive de 300 de wați cu un colț ER11, dar acest lucru crește foarte mult costul mașinii în ansamblu.

Calcularea costului aproximativ:
profil 2020 (2,5 metri) = 667r
profil 2080 (0,5 metri) pe desktop = 485 RUR
Două 300 mm 2х$25
. O mulțime de 20 de bucăți costă 5,5 USD cu livrare
aproximativ 4r/buc dacă luați un pachet mare. Ai nevoie de minim 50 de piese (montare motoare, etriere). Nu număr șuruburile pentru ele, de obicei câțiva copeici pe bucată în funcție de calitate. În total aproximativ 400...500 de ruble.
Motoare 3 buc 8,25 USD fiecare
Electronice 2 dolari
$3.5
A4988 trei bucăți pentru 1 USD

Aparatul vine la aproximativ 111 USD. Dacă adăugați un ax:
$9
$7.78,
Că cost total aproximativ 128 USD

Nu evaluez piesele imprimate 3D. Poate fi înlocuit cu plăci/colțuri perforate din piețele de crep și magazine similare. De asemenea, nu estimez firele, banda electrică sau timpul petrecut.
Permiteți-mi să vă reamintesc că nu toate opțiunile de configurare CNC2418 au motoare 775 atât de bune și, mai ales, un colț ER11.

Opțiuni mai ieftin.