Как да си направим DIY CNC машина?

В допълнение към дърво, пластмаса и композит, машините с компютърно цифрово управление (CNC) перфектно обработват цветни метали и дори работни (технически) класове стомана. Такова оборудване е направено като фрезова и гравираща машина - и е допълнено с пистолет за лазерно гравиране, способен да изгаря дърво и стомана.

Преди да се подготвите за сглобяването на фрезова машина или машина за лазерно гравиране, вземете решение за изискванията, които не се пренебрегват от опитни майстори.

Преди всичко тялото (рама, легло) трябва да има достатъчна твърдост, тъй като механичната сила, която се прилага върху детайла в процеса на завъртане, пробиване, изрязване на технологични отвори в детайла, е значителна.

Обработката на частите трябва да има точността и яснотата, декларирани в конкретна спецификация. Нищо не ви пречи да поръчате китайски готови компоненти, но основата най-често се прави от импровизирани средства.

Размерът на частта също има значение... Нерационално е да се сглобява машина, която ще заема цялата работна маса на плот с площ от 2 m2, когато се планира да се нарязват малки части, резервни части за механизми и устройства.

След като са решили тези три задачи, те подготвят необходимите материали и инструменти.

• За производството на корпуса на машината за дърво е подходяща плоча от масивна дървесина, профилен лист от MDF или ПДЧ или шперплат. Последният, заедно с масивната дървесина, има най-голяма здравина. Но за метална машина няма по-добър дизайн от стоманата.

• Мощността на шпиндела за дърво не трябва да надвишава 2 kW. За да се предотвратят продължителни технологични прекъсвания на всеки 15 минути, препоръчително е шпинделният двигател да бъде оборудван със система за отвеждане на топлина от радиатор-вода.

• Електрическият модул на инвертора е съобразен с мощността на двигателя. Поради надеждността и повсеместното разпространение на стъпковите двигатели се използва системата "мотор-водач". Платката на драйвера генерира импулсни или променливи токове, които карат вала на двигателя да се върти под определен ъгъл или да извърши няколко пълни оборота. Три стъпкови двигателя осигуряват движение на детайлите по трите координатни оси.

• Кабелният канал е поставен, за да предпази окабеляването от случайни повреди по време на работа - задвижването и сцената често се преместват много.

Други компоненти включват фрезова скоба (патронник), охлаждащ маркуч, комплекти сачмени лагери, съединител (прехвърля плавно движение от стъпков двигател и осигурява подравняването му със скоростна кутия по оста), фрези, хардуер, водна помпа (помпа), шпилки. Като инструменти, от които се нуждаете:

• заваръчен агрегат от инверторен тип с множество електроди;

• мелница с комплект режещи дискове за метал и дърво;

• универсална отвертка с набор от дюзи;

• чук, клещи, универсални регулируеми ключове (поне два);

• поялник, колофон, спойка, флюс за запояване;

• Ножици и щипки.

Консумативи - тиксо, универсално лепило (дърводелско, епоксидно и/или "Момент-1"), гумен уплътнител, фум лента.

Майсторите правят фрези на базата на компактдискове и устройства за тях. Използвайки тези компоненти, потребителят ще получи много компактна машина.

Общите инструкции стъпка по стъпка за сглобяване включват следните етапи.

1. Търсете или създайте чертеж - инструкции за монтаж, където всички етапи, включително оформлението на електричеството и електрониката, са описани подробно. За създаване на чертеж се използват софтуерни инструменти като Autocad или Visio.

2. След закупуване на необходимите компоненти, майсторът оформя леглото. Не се препоръчва да го сглобявате преди закупуването на тези резервни части - размерите му не съвпадат с конфигурацията на бъдещото устройство.

3. Монтаж и настройка на шпиндела с главния мотор. На двигателя е инсталирана охладителна система. За отстраняване на течове се използва уплътнител - след втвърдяване той се превръща в вид гума.

4. Монтаж на ел. окабеляване и кабели, табло за управление, бутон за аварийно изключване на машината.

5. Поставяне и свързване на електронната платка (микроконтролер). Можете да използвате например електронен модул като KY-2012 - петосен CNC контролер за драйвер на стъпков двигател с кабел DB-25. Повечето потребители предпочитат микроконтролери на марката Arduino.

6. Тестване на работата на сглобената машина, изтегляне на електронни версии на чертежи на бъдещи детайли, които ще бъдат направени на тази машина.

Ако техниката работи добре, тогава можете да разработите производствен план, да закупите материали и консумативи за него и да отидете „на поток“ - да пуснете първата (пробна) партида части.

Самосглобената CNC машина изисква минимум грешки и нежелани грешни изчисления. Самостоятелно изработена единица, дори когато е създадена за работа изключително върху дърво и пластмаса, изисква задълбочен подход към проектирането и монтажа. И така, проектът е готов - остава само да го приложим на практика.

Леглото, захранващата верига, задвижването с главния двигател, обектната маса с работещи стъпкови двигатели не трябва да пречат един на друг. Не по-малко важни компоненти са бутонът за аварийно спиране и дистанционното управление с бутони, които превключват скоростта на задвижването на шпиндела.

Инсталирайте частите, които ви позволяват да регулирате изместването на сцената по осите на абсцисата и ординатите.

Монтирайте шпиндела. Монтира се само след пълно приключване на работата по тялото (без сглобяване на страничните стени и задната стена). Когато инсталирате двигателя, оставете възможността да преместите това задвижване на височина и строго вертикално.

Други компоненти включват спираловидна предавка, използваща зъбни колела на шайбите и ремъка... Тази връзка предотвратява плъзгането на ремъка по шайбите. Равномерното предаване на въртящия момент е практически гарантирано.

Когато използвате стъпков двигател за миниатюрна машина, се използват компоненти на каретката от голям принтер. Колкото по-стар е моделът в годината на производство, толкова по-мощен е бил използван стъпковият двигател в тях. Матричен принтер се счита за голям успех: това е повече от лазерни и мастиленоструйни модели, подходящи за преработка за такава машина. Триосова машина ще изисква съответно три от тези мотора. Ако не можете да ги намерите сами (използвайки старо печатащо оборудване), използвайте стъпкови двигатели от китайската марка Nema - просто трябва да изчакате поръчката от 10 до 100 дни и такива двигатели са проектирани за напрежение от 12 волта и ток до няколко ампера.

Използвайки въртящи се зъбни колела (колела от инструментална стомана), можете да преобразувате въртящия момент в линеен въртящ момент. За максимална точност могат да се използват сдвоени със сачмени винтове части (Ball Screws), но такива части не са евтино решение. Използвайки гайки и монтажни болтове за монтиране на блоковете, осигурете пластмасови дистанционери за намаляване на триенето и намаляване на хлабината.

За шпиндела може да се използва всеки четков или безчетков двигател.

Вертикалната главина, която позволява на инструмента да се движи в три координати, работи в рамките на координатната таблица. Оста е направена под формата на алуминиев прът. Размерите на тази част трябва да съответстват на размерите на машината.

Сглобяването на работната механична част започва с закрепването на първите стъпкови двигатели към рамката.... Те са разположени зад вертикалната ос. Тези двигатели са отговорни за хоризонтално и вертикално движение. Подвижният портал, движещ се по оста на абсцисата, носи задвижването на шпиндела и опората (оста, която задава височината на работната точка). Колкото по-високо е поставен порталът, толкова по-дебели части разчита майсторът при завъртане. Недостатъкът на повдигнатия портал е нестабилността на увеличената приложена сила.

За да закрепите стъпковия двигател, който отговаря за координатите на височината, както и правите релси, използвайте всички плочи, с изключение на страничните пластини. Монтирайте основата на шпиндела на същото място.

За да фиксирате ротора на шпиндела с фиби, използвайте гумена намотка на електрически кабел с доста широко напречно сечение. Винтовете, поставени в найлоновата втулка, също имат заключващи свойства.

Металите и дървото при производството на корпуса могат да се комбинират един с друг. И така, основната (носеща) конструкция е сглобена от професионални тръби с дебелина на стената 3 мм, а страничните стени (капаци, панели) могат да бъдат направени от шперплат. Но носещата рамка не може да бъде сглобена без технология за заваряване - чисто болтови връзки може да не са достатъчни.

Машината придобива максималната якост, декларирана в чертежа, само благодарение на рамката... Върху нея са монтирани маса с подвижни предмети, шпинделно задвижване, стъпкови координатни двигатели, релсови водачи и вертикална координатна ос.

Стоманената рамка е многократно по-добра, но също така може да се повреди преждевременно. Използвайте Т-образни гайки, за да предотвратите разкъсването на частите на рамката. Въпреки това, болтовите връзки работят добре със заварени връзки. Крайните плочи осигуряват монтаж на лагери, които позволяват на водещия болт да се върти свободно по резбата си. Тук се използват плъзгане и лагер на шпиндела.

За безпроблемната работа на програмния блок се използват висококачествени радио материали и радиокомпоненти. Китайските печатни платки със съмнително качество трябва да се избягват. Целта на монтажа е да се постигне точно функциониране, без софтуерни замръзвания и нулиране по време на работа.

В допълнение към стъпковите двигатели, управлявани от електронни драйверни модули, се използва и USB порт, преобразуването на сигнали от който, например, се извършва с помощта на адаптерен модул, базиран на технологията RS-485, който също преобразува данните обратно в USB формат.

Изберете този, от който се нуждаете - цялото оборудване работи върху него. Например, съвременните микропроцесорни модули работят при 3,3 V, а стъпковите двигатели - от 12.

Компютър или лаптоп се използва за зареждане / презаписване на програмата в CNC модула. Напоследък бяха направени опити за използване на допълнителен микрокомпютър с размерите на едно или повече флаш памети за управление на машината, взаимодействащ със смартфони и таблети чрез Wi-Fi или Bluetooth, но тази технология все още е в етап на дългосрочно развитие и , по-скоро се отнася до „умни неща“.

• Нито един разумен майстор няма да сглоби дори изключително проста машина без проект с чертеж.
• Правилно съпоставете шпиндела и честотния преобразувател.
• Не използвайте стъпкови двигатели с нестандартно захранване, в противен случай ще трябва да инсталирате нестандартен източник на захранване или да модифицирате един от съществуващите. Това ще изтласка окончателната настройка настрана, ще я усложни.
• Не използвайте само заварени съединения - при екстремни вибрации те просто ще се счупят.
• Не използвайте плъзгащо ремъчно задвижване: значителната сила може да доведе до често подхлъзване на ремъците.
• Купете лагери и винтове с троен коефициент на безопасност.

Как да направите CNC машина със собствените си ръце, вижте по-долу.