Як створити верстат з ЧПК з нуля? - Посібник DIY
Навчитися будувати верстат з ЧПК з нуля легше, ніж ви думаєте. Ми розбили процес «зроби сам» на низку простих кроків для початківців. Від купівлі деталей до встановлення програмного забезпечення, наш посібник DIY допоможе вам легко зробити свій власний верстат з ЧПК.
Що таке верстат з ЧПК?
Верстат з ЧПК – це автоматизований електроінструмент, який використовує комп’ютерну програму для керування двигуном для приводу 3 осей X, Y і Z для переміщення вперед і назад уздовж траєкторії інструменту, згенерованої програмним забезпеченням CAD/CAM відповідно до команд G-коду. Нарешті, інструмент на шпинделі завершує результати різьблення, різання та фрезерування.
Що слід розглянути
Коли мова заходить про верстати з ЧПК, кожен подумає про їх високу вартість і складні операції програмування, які змушують нас відчувати себе незбагненними. Насправді ми знаємо та вивчаємо ЧПУ, створюючи деякі прості та недорогі верстати з ЧПК, що дозволило нам перейти від новачка до експерта в сучасних технологіях ЧПК. Складність саморобного верстата з ЧПК полягає у високій вартості верстатних комплектів і складності обробки, а налаштування та використання програмного забезпечення є відносно простими. Після місяця вивчення та дослідження ЧПК я вирішив побудувати власні комплекти ЧПК із керуванням Mach3, використовуючи місцеві матеріали.
Складність будівництва: Помірний.
Тривалість будівництва: 16 днів.
Інструменти DIY: Лещата столові, електродрилі, ручні пилки, пробійники, мітчики, розгортки, супорти, згини та гвинти.
З чого почати
У цьому посібнику йдеться про створення функціонального верстата з ЧПК із такими функціями.
1. Портальна структура має гарну стабільність, великий формат обробки, компактний і легкий дизайн робочого столу w8, легкий w8 і його легко носити.
2. Його можна використовувати для різання та фрезерування друкованих плат, ПВХ, акрилу, МДФ, дерева, алюмінію та міді.
3. Його точність обробки може досягати 0.1 мм, що може відповідати вимогам більшості друкованих плат, прес-форм, штампів і знаків.
4. Його вартість становить менше 1,000 доларів США, а збірка зручна і проста.
5. Використовувані частини та сировину можна знайти або придбати на місці, що зменшує турботи.
6. Процес DIY не вимагає надто складних інструментів.
7. Контролер Mach3, простий у використанні.
8. Шпиндель приводиться в рух кроковим двигуном з високою точністю.
Як побудувати конструкцію машини з ЧПК?
Цей верстат з ЧПК має фіксовану портальну структуру. Вся машина розділена на базовий стіл, портальну раму, каретку осі X, робочий стіл осі Y і каретку осі Z. Привідний кроковий двигун робочого столу по осі Y закріплений на нижній пластині. , гвинт і 2 гладкі планки та портал як напрямна ковзання столу по осі Y.
На порталі закріплені привідний кроковий двигун каретки осі X, ходовий гвинт і 2 гладкі бруски, які використовуються як напрямні ковзання каретки осі X. На каретці осі X закріплено провідний кроковий двигун каретки осі Z, ходовий гвинт і 2 гладкі бруски, які використовуються як напрямні ковзання каретки осі Z.
Для фіксації шпинделя на каретці осі Z є L-подібні фіксуючі скоби та U-подібні стопорні кільця.
Гайка, узгоджена з ходовим гвинтом, приварена до каретки осей X, Y і Z.
Як зробити схему машини з ЧПУ?
Схема складається з 3 однакових частин приводу крокового двигуна осі X, осі Y, осі Z. Тепер візьміть вісь Х як стовпець, щоб проілюструвати принцип її роботи.
Схема драйвера крокового двигуна з L297/L298
Схема в основному складається з 2 інтегральних схем L297 і L298 спеціального приводу для крокових двигунів. Основною функцією L297 є розподіл імпульсів. Він генерує вихідні логічні імпульси на своїх вихідних клемах A, B, C і D для керування L298. L297 також має 2 ШІМ-переривачі для керування струмом фазної обмотки та реалізації керування переривником постійного струму для отримання хороших частотних характеристик крутного моменту.
Імпульс осі X від HDR1 (контакт 2) надходить на CLOCK (контакт 18) U1 (L297) і обробляється U1 на його вихідних клемах A, B, C, D, C (контакти 4, 6, 7, 9). ) для генерації. Вихідний логічний імпульс надходить на U2 (L298) для керування подвійним H-мостом на його вихідних клемах (контакти 2, 3, 13, і 14) для виведення крокових імпульсів для приводу крокового двигуна до обертання.
L298 — драйвер інтегральної схеми високої напруги та сильного струму з подвійним H-мостом.
L297 і L298 використовуються для формування повної системи приводу, яка може керувати 2-фазними кроковими двигунами з максимальною напругою 46 В і струмом 2 А на фазу.
SYNC (вивід 1) U1 — це вивід синхронізації, підключений до виводу 1 U3 і U5 для реалізації синхронізації кількох L297.
Плата керування драйвером крокового двигуна
ENABLE (вивід 10) U1 дозволяє контрольному виводу керувати вихідною логікою. Коли він низький, INH1, INH2, A, B, C, D примушуються до низького рівня, щоб драйвер L298 не працював. CONTROL (контакт 11) використовується для вибору керування сигналом переривника. Коли він низький, сигнал переривника діє на INH1, INH2, а коли він високий, сигнал переривника діє на сигнали A, B, C, D. Перший підходить для одноступеневого режиму роботи, а 2 режими можна використовувати для крокового двигуна біполярного режиму роботи.
VREF (висновок 15) S1U1 є опорним висновком регулювання напруги, і напруга цього висновку регулюється для встановлення пікового струму фазної обмотки крокового двигуна.
Комплекти драйверів крокового двигуна
Cw/CCW (контакт 17) U1 є контактом для вказівки напрямку обертання крокового двигуна осі X, а сигнал визначення напрямку для осі X від HDR1 (контакт 6) підключений до цього висновку.
HALF/FULL (вивід 19) — це вивід керування режимом збудження. Коли він високий, це режим руху на півкроку, а коли він низький, це режим руху на повний крок. RESET (контакт 20) є асинхронним сигналом скидання, і його функція полягає в скиданні розподільника імпульсів.
D3-D26 - це діоди вільного ходу Н-моста драйвера L298.
Як налаштувати контролер ЧПК Mach3?
Mach3 є найбільш часто використовуваним контролером ЧПК для верстатів з ЧПК. Його установка проста. Спочатку вставте карту руху Mach3 на материнську плату комп’ютера. В операційній системі Windows драйвер Mach3 буде встановлено за замовчуванням.
Набір 3-осьового контролера ЧПК USB Mach3
Ви також можете вибрати контролери DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC та інші ЧПК.
Як встановити та використовувати програмне забезпечення CAD/CAM?
Найпоширеніші програми CAD/CAM для верстатів з ЧПК включають Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros 3D, які можуть проектувати 2D/3D креслення для генерування траєкторій інструментів обробки.
Програмне забезпечення CAD/CAM
Як зібрати верстати з ЧПУ?
Нижній стіл, каретка по осі X, робочий стіл по осі Y і каретка по осі Z виготовляються на згинальному верстаті з 1.5-2mm холоднокатані сталеві пластини, які можуть забезпечити найбільш ідеальну точність обробки. Якщо немає згинальних машин, його можна також зігнути вручну ручним молотком на великих лещатах. Під час обробки ручним молотком до заготовки слід додати ковпачок, щоб уникнути слідів молотка на заготовці. Після згинання потрібно подальше формування. Жодна з площин не викривлена і не утворює одна до одної кут 90 градусів. Щоб забезпечити правильне положення проколу, вістря голки для накреслення, яке є паралельним і перпендикулярним першій лінії накреслення, має бути тонким, лінія накреслення має бути точною, а гніздо позиціонування пуансона зразка має бути обережним і точним.
Комплекти машин з ЧПУ
Наприклад, 6 рази пробийте отвір діаметром 2 мм. Спочатку використовуйте свердло діаметром 4 мм, щоб просвердлити отвір. Визначте, чи отвір діаметром 4 мм є точним відповідно до поперечної лінії позиціонування. Якщо він неточний, використовуйте для виправлення файл садового асортименту. , і нарешті розсвердліть отвір за допомогою a 6mм свердла, так що похибка положення отвору є відносно невеликою.
Портал можна вирізати ручною пилкою із залізного кіля антистатичної підлоги з товщиною стінки 1.2mm за кресленням, і його можна згинати, обробляти і формувати на лещатах. Світлова смуга, яка використовується як 3-осьова напрямна X, Y, Z, потребує гладкої поверхні з рівним діаметром 8-10mm. Цю проблему можна вирішити, демонтувавши направляючу матричного принтера, що була у вжитку, і фарбувальний гумовий ролик у старому картриджі лазерного принтера. 2 гладких бруска в кожному напрямку повинні бути однакової довжини, а торці повинні бути плоскими. У центрі торців просвердлите отвори для вводу дроту М5 і закріпіть їх 5mm болти. Виготовлення повинно бути горизонтальним і вертикальним, особливо 2 світлові смуги в кожному напрямку повинні бути абсолютно паралельними. Паралельність дуже важлива, вона визначає успіх чи невдачу виробництва.
Ходовий гвинт 3 осей - це ходовий гвинт діаметром 6mм і кроком 1mm. Цим ходовим гвинтом можна відрізати необхідну довжину від довгого ходового гвинта, який продається в будівельному магазині для оздоблення стелі. Опір і зазор повинні бути невеликими, а гайка приварюється у відповідний отвір каретки, щоб мінімізувати люфт і підвищити точність гравірувального верстата.
Ковзний рукав - це латунний шланговий з'єднувач, придбаний в будівельному магазині. Необхідно вибрати внутрішній діаметр трохи менший, ніж діаметр ковзаючої планки, а потім за допомогою ручної розгортки скрутити внутрішній діаметр, щоб точно відповідати ковзаючій планці. При необхідності відполіруйте оптичну вісь металографічним наждачним папером, розріжте ковзну втулку на відрізки довжиною 6 мм, всього 12 відрізків, а потім за допомогою потужного паяльника впаяйте його у відповідний отвір каретки. Не кладіть ковзну втулку під час зварювання. Якщо припій проникає всередину, використовуйте хлористий цинк як флюс, щоб забезпечити якість пайки. Збираючи, будьте обережні, щоб опір висувного столу був малим і постійним. Якщо опір великий, ковзну втулку можна повторно нагріти паяльником, щоб відповідати вимогам.
Вал крокового двигуна і гвинтовий стержень з'єднані мідною трубкою a 6mм діаметра стрижневої антени. Гвинтовий стрижень і мідна трубка міцно зварені та забезпечені концентричним розташуванням. Інший кінець мідної трубки вставляється у вал крокового двигуна, а потім висвердлюється горизонтально. Для його фіксації в невеликий отвір вставляється шпилька, а інший кінець стрижня гвинта приварюється до каретки з гайкою.
Цим верстатом з ЧПК можна гнучко керувати відповідно до розміру та розміру його власних матеріалів, але вся машина не повинна бути занадто великою, щоб уникнути поганої жорсткості.
Як керувати верстатом з ЧПК?
Перед обробкою на ЧПУ слід заздалегідь підготувати список програм обробки:
1. Визначте процедуру обробки деталі та використовувані для обробки інструменти та швидкість різання.
2. Визначити точку з’єднання контуру деталі.
3. Задати положення початку і закриття ножа та положення початку координат.
Запишіть набір інструкцій числового керування відповідно до встановленого формату оператора, введіть набір інструкцій у пристрій числового керування для обробки (декодування, роботи тощо), посиліть сигнал через схему керування, керуйте серводвигуном для виведення кутового зміщення і кутову швидкість, а потім перетворити компоненти через компонент виконання. Лінійне переміщення робочого столу реалізовано для реалізації годування.
Давайте почнемо керувати верстатом з ЧПК з наступних 9 кроків.
Крок 1. Програмування ЧПУ.
Перед обробкою програмування ЧПК слід проаналізувати та скомпілювати. Якщо програма довга або складна. Не програмуйте на верстаті з ЧПК, а використовуйте машину для програмування або комп’ютерне програмування, а потім створіть резервну копію в систему ЧПК верстата з ЧПК через дискету або інтерфейс зв’язку. Це може уникнути зайнятості машинного часу та збільшити допоміжний час обробки.
Крок 2. Увімкніть машину.
Як правило, спочатку вмикається основне живлення, щоб верстат з ЧПК мав умови для ввімкнення. Запустіть систему ЧПК за допомогою клавіші, і верстат одночасно вмикається, а ЕПТ системи керування ЧПК відображає інформацію. Статус підключення молюска та іншого допоміжного обладнання.
Крок 3. Встановіть тверду опорну точку.
Перед обробкою встановіть базову точку руху кожної координати машини. Цей крок слід виконати першим для машини системи керування збільшенням.
Крок 4. Почніть програмування ЧПУ.
Залежно від носія програми (стрічка, диск), вона може бути введена за допомогою стрічкової машини, програмуючої машини або послідовного зв’язку. Якщо це проста програма, її можна вводити безпосередньо на панелі керування ЧПК за допомогою клавіатури або вводити сегмент за сегментом у режимі MDI для віддаленої обробки сегментів. Перед обробкою необхідно також ввести в програму походження деталі, параметри інструменту, зміщення та різні значення компенсації.
Крок 5. Редагування програми.
Якщо введену програму потрібно змінити, перемикач вибору режиму роботи слід встановити в положення редагування. Використовуйте клавішу редагування, щоб додавати, видаляти та змінювати.
Крок 6. Перевірка та налагодження програми.
Спочатку заблокуйте верстат і запустіть лише систему. Цей крок призначений для перевірки програми. Якщо є якась помилка, її потрібно відредагувати ще раз.
Крок 7. Кріплення та вирівнювання заготовки.
Закріпіть і вирівняйте заготовку, що підлягає обробці, і встановіть еталон. Метод передбачає ручне поступове переміщення, безперервний рух або ручне переміщення колеса верстата. Встановіть початкову точку на початок програми та встановіть посилання на інструмент.
Крок 8. Почніть обробку з ЧПУ.
Безперервна обробка зазвичай використовує програмні доповнення в пам’яті. Швидкість подачі при обробці з ЧПК можна регулювати за допомогою перемикача швидкості подачі. Під час обробки можна натиснути кнопку утримання подачі, щоб призупинити рух подачі, щоб спостерігати за ситуацією обробки або виконати вимірювання вручну. Щоб продовжити обробку, знову натисніть кнопку запуску циклу. Щоб переконатися, що миска правильна, її слід перевірити ще раз перед додаванням. Під час фрезерування для плоских вигнутих деталей можна використовувати олівець замість інструменту, щоб намалювати контури деталі на папері, що є більш інтуїтивно зрозумілим. Якщо в системі є шлях інструменту, для перевірки правильності програми можна використовувати функцію моделювання.
Крок 9. Вимкніть машину.
Після додавання, перш ніж вимкнути живлення, зверніть увагу на стан верстату з ЧПК і положення кожної частини верстата. Спочатку вимкніть живлення машини, потім вимкніть живлення системи і, нарешті, вимкніть основне живлення.
Поширені запитання
Скільки типів верстатів з ЧПК можна побудувати самостійно?
Найпоширеніші типи верстатів з ЧПК, які можна виготовити самостійно, включають фрезерні верстати з ЧПК, токарні верстати з ЧПУ, фрези з ЧПК, шліфувальні машини з ЧПК, дрилі з ЧПК, лазери з ЧПУ та плазмові різаки з ЧПК.
Скільки коштує виготовлення верстатів з ЧПК?
У вартість комплектів верстатів з ЧПУ своїми руками входить комп'ютер, плата управління, деталі машини та аксесуари. Більша частина вартості зосереджена на апаратному забезпеченні, яке залежить від точності, необхідної для вашого плану обробки з ЧПУ, і середня вартість становить менше 1,000 доларів США.
Що може верстат з ЧПК?
Верстати з ЧПК можуть виконувати фрезерування, токарну роботу, різання, різьблення, гравірування, маркування, шліфування, згинання, свердління, очищення, зварювання металу, дерева, пластику, піни, тканини та каменю.
Як вибрати шпиндельний двигун?
Двигун шпинделя є основною частиною верстатів з ЧПК. Для ваших бізнес-планів необхідно придбати правильний двигун шпинделя, все залежить від матеріалів, які ви обробляєте, і точності, необхідної для ваших проектів.
Як вибрати систему передачі?
Один з них полягає в тому, чи вибрати гвинт або кульковий гвинт для вибору системи передачі. Тут я власне кажу, що набагато краще вибрати кульковий гвинт. Хоча я використовую ходовий гвинт, я все ж рекомендую вибрати кульковий гвинт. Кульковий гвинт має високу точність і малу похибку обертання. І в процесі передачі звуку дуже мало. Передавальним процесом гвинта є тертя між металом і металом. Незважаючи на те, що звук не дуже гучний, похибка обертання ставатиме все більшою та більшою після тривалого часу тертя.
Як вибрати кроковий двигун?
Поки працює верстат з ЧПК, працює кроковий двигун. Якщо двигун підібраний не ретельно, то перший мотор дуже легко нагріється. Двигун гарячий, коли машина починає працювати, чого не повинно бути того, чого ми хочемо. Крутний момент двигуна також є проблемою, яку слід враховувати, і легко втратити кроки, якщо крутний момент недостатній. Тому не будьте жадібними при виборі крокового двигуна.
Застереження
Незалежно від того, чи будуєте ви доступний фрезерний станок з ЧПК, або виготовлення найкращого бюджетного токарного верстата з ЧПУ, навіть робота з DIY найдешевшого фрезерного верстата з ЧПУ, першим застереженням є джерело живлення верстата з ЧПК. На верстаті є 1 крокових і один шпиндельний двигуни. Тому струм верстата з ЧПК дуже великий у процесі використання. Купуючи блок живлення постійного струму, слід купувати блок живлення постійного струму з більшим номінальним струмом. Визначальним фактором швидкості двигуна шпинделя є напруга джерела постійного струму. Чим вище напруга, тим швидше може обертатися шпиндель, тому напруга не може бути занадто малою.
Підсумовуючи, я припускаю, що номінальна напруга саморобного верстата з ЧПК становить близько 30 В, а номінальний струм не менше 10A для забезпечення нормальної роботи машини. Напруга 30 В в основному використовується на двигуні шпинделя, а кроковий двигун не потребує такої високої напруги. Оскільки кроковий двигун приводиться в рух гвинтом, крутний момент може бути великим навіть при невеликій напрузі. Тому я припускаю, що лише 12 В достатньо для напруги, що подається на кроковий двигун. Кроковий двигун використовує 12 В, але напруга, що забезпечується джерелом постійного струму, становить 30 В. Тут потрібно використовувати трансформатор. Потужність цього трансформатора повинна бути високою. Через цей трансформатор повинен проходити струм 3-х крокових двигунів. Розсіювання тепла трансформатора не встигає, що призводить до значного виділення тепла.
Подальше читання
Скільки коштують фрезерні машини з ЧПК? - Посібник із купівлі
Якщо ви шукаєте одну нову або вживану фрезерну машину з ЧПК або набори столів, можливо, ви намагаєтеся дізнатися, скільки це коштує, щоб переконатися, що покупка буде в межах вашого бюджету. Остаточна ціна, яку ви заплатите, залежить від марки та типу, який ви придбаєте.
Ціна маршрутизатора з ЧПУ: порівняння між Азією та Європою
У цій статті пояснюється, скільки коштують фрезерні машини з ЧПК в Азії та Європі, і порівнюються різні ціни та різні витрати в 2 регіонах, а також як вибрати найкращий верстат для вашого бюджету.
Короткий посібник із глосарія фрезерного обладнання з ЧПУ
Якщо у вас є ідея дізнатися щось про фрезерний верстат з ЧПК, ви повинні зрозуміти з глосарію, щоб знати CNC, CAD, CAM, G-Code тощо.
Для чого використовується маршрутизатор з ЧПК?
Фрезерний верстат з ЧПК використовується для автоматичної обробки деревини, різьблення по каменю, фрезерування металу, різьблення по пластику, різання піни та гравірування скла.
Чи існує надійний портативний верстат з ЧПК?
Вам важко знайти надійний портативний верстат з ЧПК? Ось професійний посібник користувача, який дасть вам поради щодо вибору правильного верстату для ваших потреб.
Посібник із придбання вашого першого фрезерного вертера з ЧПК
Цей посібник допоможе вам зрозуміти, що таке фрезерний верстат з ЧПК? як це працює? які бувають види? для чого він використовується? скільки це коштує? як вибрати і купити?