Как построить станок с ЧПУ с нуля? - Руководство «Сделай сам»
Научиться строить станок с ЧПУ с нуля проще, чем вы могли бы подумать. Мы разбили процесс DIY на ряд простых шагов для начинающих. От покупки деталей до установки программного обеспечения, наше руководство DIY проведет вас через то, как легко сделать свой собственный станок с ЧПУ.
Что такое станок с ЧПУ?
Станок с ЧПУ — это автоматизированный электроинструмент, который использует компьютерную программу для управления двигателем, чтобы приводить в движение три оси X, Y и Z для перемещения вперед и назад по траектории инструмента, созданной программным обеспечением CAD/CAM в соответствии с командами G-кода. Наконец, инструмент на шпинделе завершает результаты резьбы, резки и фрезерования.
Что нужно учитывать
Когда речь заходит о станках с ЧПУ, все думают о его высокой стоимости и сложных операциях программирования, которые заставляют нас чувствовать себя непостижимыми. На самом деле, мы узнаем и изучаем ЧПУ, делая некоторые простые и недорогие станки с ЧПУ, что позволило нам перейти от новичка к эксперту в области современных технологий ЧПУ. Сложность самостоятельного изготовления станка с ЧПУ заключается в высокой стоимости комплектов станков и сложности обработки, а настройка и использование программного обеспечения относительно просты. После месяца изучения и исследования ЧПУ я решил построить собственные комплекты станков с ЧПУ под управлением Mach3, используя доступные на месте материалы.
Сложность строительства: Умеренный.
Продолжительность строительства: Дни 16.
Инструменты «сделай сам»: Верстачные тиски, электродрели, ручные пилы, пробойники, метчики, развертки, штангенциркули, гибочные станки и винты.
Первые шаги
В этом руководстве рассказывается о создании функционального станка с ЧПУ со следующими характеристиками.
1. Портальная конструкция отличается хорошей устойчивостью, большим форматом обработки, компактной и легкой настольной конструкцией, небольшим весом и удобством переноски.
2. Его можно использовать для резки и фрезерования печатных плат, ПВХ, акрила, МДФ, дерева, алюминия и меди.
3. Точность обработки может достигать 0.1 мм, что соответствует требованиям большинства печатных плат, форм, штампов и знаков.
4. Его стоимость ниже US$1,000, сборка удобная и простая.
5. Используемые детали и сырье можно найти или купить на месте, что снижает беспокойство.
6. Процесс самостоятельного изготовления не требует слишком сложных инструментов.
7. Контроллер Mach3, прост в использовании.
8. Шпиндель приводится в движение шаговым двигателем высокой точности.
Как построить структуру станка с ЧПУ?
Этот станок с ЧПУ имеет фиксированную портальную структуру. Весь станок разделен на базовый стол, портальную раму, каретку оси X, рабочий стол оси Y и каретку оси Z. Приводной шаговый двигатель рабочего стола оси Y закреплен на нижней пластине. , винт и два гладких стержня и портальная направляющая в качестве направляющей скольжения стола оси Y.
На портале закреплены приводной шаговый двигатель каретки оси X, ходовой винт и две гладкие планки, используемые в качестве направляющих скольжения каретки оси X. На каретке оси X закреплены приводной шаговый двигатель каретки оси Z, ходовой винт и две гладкие планки, используемые в качестве направляющих скольжения каретки оси Z.
Для фиксации шпинделя на каретке оси Z имеются Г-образные крепежные кронштейны и П-образные стопорные кольца.
Гайка, сопряженная с ходовым винтом, приварена к каретке осей X, Y и Z.
Как сделать схему станка с ЧПУ?
Схема состоит из трех идентичных частей привода шагового двигателя оси X, оси Y, оси Z. Теперь возьмем ось X в качестве столбца, чтобы проиллюстрировать принцип ее работы.
Схема драйвера шагового двигателя с L297/L298
Схема в основном состоит из двух интегральных схем привода шагового двигателя L297 и L298. Основной функцией L297 является распределение импульсов. Он генерирует выходные логические импульсы на своих выходных клеммах A, B, C и D для управления L298. L297 также имеет два ШИМ-прерывателя для управления током фазной обмотки и реализации управления постоянным током прерывателя для получения хороших частотных характеристик крутящего момента.
Импульс оси X от HDR1 (контакт 2) поступает на CLOCK (контакт 18) U1 (L297) и обрабатывается U1 на его выходных клеммах A, B, C, D, C (контакты 4, 6, 7, 9) для генерации выходного логического импульса. Выходной логический импульс поступает на U2 (L298) для управления двойным мостом H на его выходных клеммах (контакты 2, 3, 13 и 14) для вывода шаговых импульсов для приведения в действие шагового двигателя.
L298 — это двухмостная интегральная схема драйвера высокого напряжения и тока.
L297 и L298 используются для формирования полной системы привода, которая может управлять двухфазными шаговыми двигателями с максимальным напряжением 46 В и током 2 А на фазу.
SYNC (контакт 1) U1 — это синхронизирующий контакт, подключенный к контакту 1 U3 и U5 для реализации синхронизации нескольких L297.
Плата управления драйвером шагового двигателя
ENABLE (вывод 10) U1 позволяет контрольному выводу управлять выходной логикой. Когда он низкий, INH1, INH2, A, B, C, D принудительно устанавливаются на низкий уровень, чтобы драйвер L298 не работал. CONTROL (вывод 11) используется для выбора управления сигналом прерывателя. Когда он низкий уровень, сигнал прерывателя действует на INH1, INH2, а когда он высокий уровень, сигнал прерывателя действует на сигналы A, B, C, D. Первый подходит для одноступенчатого рабочего режима, и оба режима могут использоваться для шагового двигателя биполярного рабочего режима.
VREF (контакт 15) S1U1 является контактом регулировки опорного напряжения, и напряжение этого контакта регулируется для установки пикового тока фазной обмотки шагового двигателя.
Комплекты драйверов шаговых двигателей
Cw/ccw (контакт 17) U1 — это контакт для указания направления вращения шагового двигателя оси X, а сигнал указания направления для оси X от HDR1 (контакт 6) подключен к этому контакту.
HALF/FULL (вывод 19) — это вывод управления режимом возбуждения. Когда он высокий, это полушаговый режим управления, а когда он низкий, это полношаговый режим управления. RESET (вывод 20) — это асинхронный сигнал сброса, и его функция — сбросить распределитель импульсов.
D3-D26 — обратные диоды Н-моста драйвера L298.
Как настроить контроллер ЧПУ Mach3?
Mach3 — наиболее часто используемый контроллер ЧПУ для станков с ЧПУ. Его установка проста. Сначала вставьте карту движения Mach3 в материнскую плату компьютера. В операционной системе Windows драйвер Mach3 будет установлен по умолчанию.
Комплект USB Mach3 3-осевой ЧПУ-контроллер
Вы также можете выбрать DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC и другие контроллеры ЧПУ.
Как установить и использовать программное обеспечение CAD/CAM?
Наиболее распространенное программное обеспечение CAD/CAM для станков с ЧПУ включает Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros. 3D, который может проектировать 2D/3D чертежи для создания траекторий движения обрабатывающего инструмента.
Программное обеспечение CAD / CAM
Как собрать комплекты станков с ЧПУ?
Нижний стол, каретка оси X, рабочий стол оси Y и каретка оси Z изготовлены на гибочном станке из холоднокатаных стальных пластин толщиной 1.5-2 мм, что обеспечивает наилучшую точность обработки. Если нет гибочных станков, их также можно согнуть вручную с помощью ручного молотка на больших тисках. Во время обработки ручным молотком к заготовке следует добавить прокладку из железа, чтобы не оставлять следов молотка на заготовке. После гибки требуется дальнейшее формование. Ни одна из плоскостей не деформируется и не образует угол в 90 градусов друг к другу. Чтобы обеспечить правильное положение пробивки, острие иглы скрайбирования, параллельное и перпендикулярное первой линии скрайбирования, должно быть тонким, линия скрайбирования должна быть точной, а гнездо позиционирования пробойника должно быть аккуратным и точным.
Комплекты станков с ЧПУ
Например, пробейте отверстие диаметром 6 мм два раза. Сначала используйте сверло диаметром 4 мм, чтобы просверлить отверстие. Определите, является ли отверстие диаметром 4 мм точным в соответствии с линией поперечного позиционирования. Если оно неточно, используйте садовый напильник, чтобы исправить это. , и, наконец, расширьте отверстие сверлом диаметром 6 мм, чтобы ошибка положения отверстия была относительно небольшой.
Портал можно вырезать ручной пилой из железного киля антистатического пола с толщиной стенки 1.2 мм в соответствии с чертежом, и его можно согнуть, обработать и придать форму на тисках. Световая планка, используемая в качестве трехосевой направляющей X, Y, Z, требует гладкой поверхности с гладким диаметром 8-10 мм. Это можно решить, демонтировав направляющую рельса использованного матричного принтера и резиновый валик для краски в старом картридже лазерного принтера. Два гладких стержня в каждом направлении должны быть одинаковой длины, а торцевые поверхности должны быть плоскими. Просверлите отверстия в центре торцевых поверхностей, чтобы вставить провод М5, и закрепите их болтами 5 мм. Качество изготовления должно быть горизонтальным и вертикальным, особенно две световые планки в каждом направлении должны быть абсолютно Параллельность очень важна, она определяет успех или неудачу производства.
Ходовой винт трех осей представляет собой ходовой винт диаметром 6 мм и шагом 1 мм. Этот ходовой винт можно использовать для отрезания нужной длины от длинного ходового винта, продаваемого в хозяйственном магазине для отделки потолка. Сопротивление и зазор должны быть небольшими, а гайка приваривается в соответствующем отверстии каретки, чтобы минимизировать люфт и повысить точность гравировального станка.
Скользящая муфта представляет собой латунный соединитель для шланга, купленный в хозяйственном магазине. Необходимо выбрать внутренний диаметр немного меньше диаметра скользящей планки, а затем с помощью ручной развертки скрутить внутренний диаметр, чтобы точно соответствовать скользящей планке. При необходимости отполируйте оптическую ось металлографической наждачной бумагой, разрежьте скользящую муфту на секции длиной 6 мм, всего 12 секций, а затем с помощью мощного паяльника припаяйте ее в соответствующее отверстие каретки. Не устанавливайте скользящую муфту во время сварки. Если припой проникает внутрь, используйте хлорид цинка в качестве флюса, чтобы обеспечить качество пайки. При сборке следите за тем, чтобы сопротивление скользящего стола было небольшим и постоянным. Если сопротивление большое, скользящую муфту можно повторно нагреть паяльником, чтобы удовлетворить требованиям.
Вал шагового двигателя и винтовой стержень соединены через медную трубку стержневой антенны диаметром 6 мм. Винтовой стержень и медная трубка прочно сварены и обеспечена их концентричность. Другой конец медной трубки вставлен в вал шагового двигателя, а затем просверлен горизонтально. В небольшое отверстие вставлен штифт для его фиксации, а другой конец винтового стержня приварен с гайкой на каретке.
Этот станок с ЧПУ может гибко управляться в соответствии с размерами и размерами его собственных материалов, но весь станок не должен быть слишком большим, чтобы избежать недостаточной жесткости.
Как работать на станке с ЧПУ?
Перед обработкой на станках с ЧПУ необходимо заранее подготовить список программ обработки:
1. Определить технологию обработки детали, а также инструменты и скорость резания, используемые для обработки.
2. Определить точку соединения контура детали.
3. Установите положение начала и закрытия ножа, а также положение начала координат.
Напишите набор инструкций числового управления в соответствии с предписанным форматом оператора, введите набор инструкций в устройство числового управления для обработки (декодирования, работы и т. д.), усильте сигнал через схему управления, приведите в действие серводвигатель для вывода углового смещения и угловой скорости, а затем преобразуйте компоненты через компонент исполнения. Линейное смещение рабочего стола реализуется для реализации подачи.
Давайте начнем работу на станке с ЧПУ, выполнив следующие 9 шагов.
Шаг 1. Программирование ЧПУ.
Перед обработкой необходимо проанализировать и скомпилировать программирование ЧПУ. Если программа длинная или сложная. Не программируйте на станке с ЧПУ, а используйте программную машину или компьютерное программирование, а затем выполните резервное копирование в систему ЧПУ станка с ЧПУ через дискету или интерфейс связи. Это может помочь избежать траты машинного времени и увеличить вспомогательное время обработки.
Шаг 2. Включите машину.
Обычно сначала включается основное питание, чтобы станок с ЧПУ имел условия включения питания. Запустите систему ЧПУ с помощью кнопки ключа, и станок включится в то же время, а ЭЛТ системы управления ЧПУ отобразит информацию. Состояние подключения зажима и другого вспомогательного оборудования.
Шаг 3. Установите твердую опорную точку.
Перед обработкой установите данные перемещения каждой координаты машины. Этот шаг должен быть выполнен в первую очередь для машины с системой управления увеличением.
Шаг 4. Запуск программирования ЧПУ.
В зависимости от носителя программы (лента, диск) ее можно ввести с помощью ленточной машины, программирующей машины или последовательной связи. Если это простая программа, ее можно ввести непосредственно на панели управления ЧПУ с помощью клавиатуры или ввести сегмент за сегментом в режиме MDI для удаленной обработки сегмента. Перед обработкой в программу также необходимо ввести начало координат детали, параметры инструмента, смещение и различные значения компенсации.
Шаг 5. Редактирование программы.
Если введенную программу необходимо изменить, переключатель выбора рабочего режима следует перевести в положение редактирования. Используйте клавишу редактирования для добавления, удаления и изменения.
Шаг 6. Проверка и отладка программы.
Сначала заблокируйте станок и запустите только систему. Этот шаг — проверка программы. Если есть какие-либо ошибки, ее нужно отредактировать снова.
Шаг 7. Крепление и выравнивание заготовки.
Зафиксируйте и выровняйте обрабатываемую заготовку и установите точку отсчета. Метод использует ручное пошаговое движение, непрерывное движение или ручное движение колеса станка. Установите начальную точку в начале программы и установите ссылку на инструмент.
Шаг 8. Запуск обработки на станке с ЧПУ.
Непрерывная обработка обычно использует программные дополнения в памяти. Скорость подачи при обработке с ЧПУ можно регулировать с помощью переключателя скорости подачи. Во время обработки можно нажать кнопку удержания подачи, чтобы приостановить движение подачи для наблюдения за ситуацией обработки или выполнить ручное измерение. Нажмите кнопку запуска цикла еще раз, чтобы возобновить обработку. Чтобы убедиться, что чаша правильная, ее следует перепроверить перед добавлением. Во время фрезерования для плоских изогнутых деталей можно использовать карандаш вместо инструмента, чтобы нарисовать контур детали на бумаге, что более интуитивно понятно. Если в системе есть траектория инструмента, можно использовать функцию моделирования для проверки правильности программы.
Шаг 9. Выключите машину.
После добавления, перед выключением питания, обратите внимание на проверку состояния станка с ЧПУ и положения каждой части станка. Сначала выключите питание станка, затем выключите питание системы и, наконец, выключите основное питание.
Часто задаваемые вопросы
Сколько типов станков с ЧПУ можно изготовить самостоятельно?
Наиболее распространенные типы станков с ЧПУ, которые можно изготовить самостоятельно, включают в себя фрезерные станки с ЧПУ, токарные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ, шлифовальные станки с ЧПУ, сверлильные станки с ЧПУ, лазерные станки с ЧПУ и плазменные резаки с ЧПУ.
Сколько стоит сборка комплектов станков с ЧПУ?
Стоимость комплектов станков с ЧПУ DIY включает компьютер, плату управления, детали станка и принадлежности. Большая часть стоимости сосредоточена на оборудовании, которое зависит от точности, необходимой для вашего плана обработки с ЧПУ, и средняя стоимость составляет ниже US$1,000.
Что может делать станок с ЧПУ?
Станки с ЧПУ могут выполнять фрезерование, точение, резку, резьбу, гравировку, маркировку, шлифование, гибку, сверление, очистку, сварку металла, дерева, пластика, пенопласта, ткани и камня.
Как выбрать двигатель шпинделя?
Шпиндельный двигатель является основной частью станков с ЧПУ. Необходимо купить правильный шпиндельный двигатель для ваших бизнес-планов, все зависит от обрабатываемых материалов и точности, необходимой для ваших проектов.
Как выбрать систему трансмиссии?
Один из них заключается в том, следует ли выбрать винтовую или шариковую передачу для выбора системы передачи. Здесь я на самом деле предлагаю, что гораздо лучше выбрать шариковую передачу. Хотя я использую ходовой винт, я все же рекомендую выбрать шариковую передачу. Шариковая передача имеет высокую точность и небольшую погрешность вращения. И в процессе передачи звук очень тихий. Процесс передачи винта - это трение между металлом и металлом. Хотя звук не очень громкий, погрешность вращения будет становиться все больше и больше после того, как время трения станет большим.
Как выбрать шаговый двигатель?
Пока работает станок с ЧПУ, работает и шаговый двигатель. Если двигатель не выбран тщательно, то сначала двигатель очень легко нагреется. Двигатель горячий, когда станок начинает работать, а это не то, чего мы хотим. Крутящий момент двигателя также является проблемой, которую следует учитывать, и легко потерять шаги, если крутящий момент недостаточен. Так что не будьте жадными при выборе шагового двигателя.
Предостережения
Независимо от того, строите ли вы доступный фрезерный станок с ЧПУ, или изготовление лучшего бюджетного токарного станка с ЧПУ, даже работая с самым дешевым фрезерным станком с ЧПУ своими руками, первое предостережение - это блок питания станка с ЧПУ. На станке есть три шаговых двигателя и один двигатель шпинделя. Поэтому ток станка с ЧПУ очень большой в процессе использования. При покупке источника питания постоянного тока следует приобрести источник питания постоянного тока с большим номинальным током. Определяющим фактором скорости двигателя шпинделя является напряжение источника питания постоянного тока. Чем выше напряжение, тем быстрее максимальная скорость вращения шпинделя, поэтому напряжение не может быть слишком маленьким.
Подводя итог, я предлагаю, чтобы номинальное напряжение самодельного станка с ЧПУ составляло около 30 В, а номинальный ток был не менее 10 А для обеспечения нормальной работы станка. Напряжение 30 В в основном используется на двигателе шпинделя, а шаговому двигателю не нужно такое высокое напряжение. Поскольку шаговый двигатель приводится в движение винтом, крутящий момент может быть большим даже при небольшом напряжении. Поэтому я предлагаю, чтобы для напряжения, подаваемого на шаговый двигатель, было достаточно только 12 В. Шаговый двигатель использует 12 В, но напряжение, обеспечиваемое источником постоянного тока, составляет 30 В. Здесь необходимо использовать трансформатор. Мощность этого трансформатора должна быть высокой. Ток трех шаговых двигателей должен проходить через этот трансформатор. Тепловыделение трансформатора не может справляться, что приводит к серьезному выделению тепла.
Как сделать комплект для фрезерного станка с ЧПУ дома? - Руководство по самостоятельному изготовлению
28 июня 2022 г. Предыдущее сообщениеДальнейшее чтение
Есть 3D Принтер или станок с ЧПУ? 3D Печать против стоимости ЧПУ
Что лучше, 3D Печать или обработка на станках с ЧПУ? Здесь вы найдете их сходства, различия, применение, стоимость, как выбрать между ними 3D принтеры и станки с ЧПУ.
Руководство по инструментам и битам для фрезерных станков с ЧПУ
Различные фрезерные инструменты с ЧПУ различаются по применяемым материалам и проектам. Как выбрать правильный инструмент? В этом руководстве перечислены 15 самых популярных фрезерных фрез.
Сколько стоит станок с ЧПУ для деревообработки?
Какова реальная стоимость владения деревообрабатывающим станком с ЧПУ? В этом руководстве будут подробно описаны расходы на модели начального уровня и профессиональные модели, от бытовых до промышленных типов.
Хороши ли китайские станки с ЧПУ?
Хотите узнать, хороши ли китайские станки с ЧПУ и стоят ли они того? Изучите детали, включая доступность и производительность, чтобы принять более обоснованные решения для вашего бизнеса.
Как создать файл G-кода с помощью ArtCAM для станка с ЧПУ?
Ищете файл G-кода для обработки на станках с ЧПУ? Посмотрите видео, чтобы узнать, как создать файл G-кода для 2D и 3D проектирование с использованием программного обеспечения ArtCAM для станков с ЧПУ.
Программное обеспечение для программирования станков с ЧПУ для начинающих и профессионалов
Ищете лучшее программное обеспечение для программирования ЧПУ? Вот список популярного бесплатного и платного программного обеспечения для программирования ЧПУ для новичков и профессионалов.