Πώς να φτιάξετε μια μηχανή CNC DIY;

Εκτός από το ξύλο, το πλαστικό και το σύνθετο υλικό, οι μηχανές υπολογιστικού αριθμητικού ελέγχου (CNC) επεξεργάζονται τέλεια μη σιδηρούχα μέταλλα και ακόμη και κατεργασμένες (τεχνικές) ποιότητες χάλυβα. Αυτός ο εξοπλισμός κατασκευάζεται ως μηχανή φρεζαρίσματος και χάραξης - και συμπληρώνεται με πιστόλι χάραξης λέιζερ ικανό να καίει ξύλο και χάλυβα.

Πριν από την προετοιμασία για τη συναρμολόγηση μιας φρέζας ή μιας μηχανής χάραξης με λέιζερ, αποφασίζει για τις απαιτήσεις, που δεν αγνοούνται από έμπειρους τεχνίτες.

Πρωτα απο ολα το σώμα (πλαίσιο, κρεβάτι) πρέπει να έχει επαρκή ακαμψία, καθώς η μηχανική δύναμη που ασκείται στο τμήμα κατά τη διαδικασία περιστροφής, διάτρησης, κοπής τεχνολογικών οπών στο τεμάχιο εργασίας είναι σημαντική.

Η επεξεργασία των εξαρτημάτων πρέπει να έχει την ακρίβεια και τη σαφήνεια που δηλώνεται σε συγκεκριμένη προδιαγραφή. Τίποτα δεν σας εμποδίζει να παραγγείλετε κινεζικά έτοιμα εξαρτήματα, ωστόσο, η βάση είναι συνήθως κατασκευασμένη από αυτοσχέδια μέσα.

Το μέγεθος του ανταλλακτικού έχει επίσης σημασία... Είναι παράλογο να συναρμολογείτε ένα μηχάνημα που θα καταλαμβάνει ολόκληρο τον πάγκο εργασίας σε μια επιφάνεια εργασίας 2 m2, όταν σχεδιάζεται να αυλακωθούν μικρά εξαρτήματα, ανταλλακτικά για μηχανισμούς και συσκευές.

Έχοντας λύσει αυτές τις τρεις εργασίες, προετοιμάζουν τα απαραίτητα υλικά και εργαλεία.

• Για την κατασκευή του σώματος της μηχανής για ξύλο, είναι κατάλληλη σανίδα από μασίφ ξύλο, φύλλο προφίλ MDF ή μοριοσανίδας ή κόντρα πλακέ. Το τελευταίο, μαζί με το μασίφ ξύλο, έχει τη μεγαλύτερη αντοχή. Αλλά για μια μεταλλική μηχανή, δεν υπάρχει καλύτερο σχέδιο από το ατσάλι.

• Ο κινητήρας ατράκτου για ξύλο δεν πρέπει να έχει ισχύ μεγαλύτερη από 2 kW. Για την αποφυγή παρατεταμένων τεχνολογικών διαλειμμάτων κάθε 15 λεπτά, συνιστάται να εξοπλίζετε τον κινητήρα του άξονα με σύστημα απομάκρυνσης θερμότητας καλοριφέρ-νερού.

• Η ηλεκτρική μονάδα του μετατροπέα είναι προσαρμοσμένη στην ισχύ του κινητήρα. Λόγω της αξιοπιστίας και της πανταχού παρουσίας των βηματικών κινητήρων, χρησιμοποιείται το σύστημα "motor-driver". Η πλακέτα οδήγησης παράγει παλμικά ή εναλλασσόμενα ρεύματα που αναγκάζουν τον άξονα του κινητήρα να περιστρέφεται σε συγκεκριμένη γωνία ή να ολοκληρώσει πολλές πλήρεις στροφές. Τρεις βηματικοί κινητήρες παρέχουν κίνηση των τεμαχίων κατά μήκος και των τριών αξόνων συντεταγμένων.

• Ο αγωγός καλωδίου τοποθετείται για να προστατεύει την καλωδίωση από τυχαία ζημιά κατά τη λειτουργία - η μονάδα και η σκηνή μετακινούνται συχνά πολύ.

Άλλα εξαρτήματα περιλαμβάνουν ένα σφιγκτήρα φρεζαρίσματος (τσοκ), έναν εύκαμπτο σωλήνα ψύξης, κιτ ρουλεμάν, έναν σύνδεσμο (μεταφέρει μια ομαλή διαδρομή από έναν βηματικό κινητήρα και διασφαλίζει την ευθυγράμμισή του με ένα κιβώτιο ταχυτήτων κατά μήκος του άξονα), φρέζες, εξοπλισμός, μια αντλία νερού (αντλία), καρφιά. Ως εργαλεία χρειάζεστε:

• μονάδα συγκόλλησης τύπου inverter με έναν αριθμό ηλεκτροδίων.

• μύλος με ένα σετ δίσκων κοπής για μέταλλο και ξύλο.

• γενικό κατσαβίδι με ένα σετ ακροφυσίων.

• σφυρί, πένσα, ρυθμιζόμενα κλειδιά γενικής χρήσης (τουλάχιστον δύο).

• συγκολλητικό σίδερο, κολοφώνιο, συγκόλληση, ροή συγκόλλησης.

• Ψαλίδι και τσιμπίδες.

Αναλώσιμα - ηλεκτρική ταινία, κόλλα γενικής χρήσης (ξυλουργική, εποξειδική ή/και "Moment-1"), ελαστικό στεγανοποιητικό, ταινία καπνού.

Οι τεχνίτες κατασκευάζουν φρέζες με βάση CD και δίσκους για αυτούς. Χρησιμοποιώντας αυτά τα εξαρτήματα, ο χρήστης θα λάβει ένα πολύ συμπαγές μηχάνημα.

Οι γενικές οδηγίες συναρμολόγησης βήμα προς βήμα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα στάδια.

1. Αναζητήστε ή δημιουργήστε ένα σχέδιο - οδηγίες συναρμολόγησης, όπου περιγράφονται αναλυτικά όλα τα στάδια, συμπεριλαμβανομένης της διάταξης ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών. Για τη δημιουργία ενός σχεδίου, χρησιμοποιούνται εργαλεία λογισμικού όπως το Autocad ή το Visio.

2. Αφού αγοράσει τα απαραίτητα εξαρτήματα, ο πλοίαρχος σχηματίζει το κρεβάτι. Δεν συνιστάται η συναρμολόγηση πριν από την αγορά αυτών των ανταλλακτικών - οι διαστάσεις του δεν ταιριάζουν με τη διαμόρφωση της μελλοντικής συσκευής.

3. Εγκατάσταση και ρύθμιση της μονάδας άξονα με τον κύριο κινητήρα. Ένα σύστημα ψύξης είναι εγκατεστημένο στον κινητήρα. Για την εξάλειψη των διαρροών, χρησιμοποιείται ένα στεγανωτικό - μετά τη σκλήρυνση, μετατρέπεται σε ένα είδος καουτσούκ.

4. Τοποθέτηση ηλεκτρικής καλωδίωσης και καλωδίων, πίνακας ελέγχου, κουμπί απενεργοποίησης έκτακτης ανάγκης του μηχανήματος.

5. Τοποθέτηση και σύνδεση της ηλεκτρονικής πλακέτας (μικροελεγκτής). Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε, για παράδειγμα, μια ηλεκτρονική μονάδα όπως το KY-2012 - έναν ελεγκτή CNC πέντε αξόνων για έναν οδηγό βηματικού κινητήρα με καλώδιο DB-25. Οι περισσότεροι χρήστες προτιμούν μικροελεγκτές μάρκας Arduino.

6. Δοκιμή της εργασίας του συναρμολογημένου μηχανήματος, λήψη ηλεκτρονικών εκδόσεων σχεδίων μελλοντικών τεμαχίων εργασίας, τα οποία θα γίνουν σε αυτό το μηχάνημα.

Εάν η τεχνική λειτουργεί καλά, τότε μπορείτε να αναπτύξετε ένα σχέδιο παραγωγής, να αγοράσετε υλικά και αναλώσιμα για αυτήν και να ξεκινήσετε τη ροή - για να απελευθερώσετε την πρώτη (δοκιμαστική) παρτίδα εξαρτημάτων.

Μια αυτοσυναρμολογούμενη μηχανή CNC απαιτεί ελάχιστα σφάλματα και ανεπιθύμητους λανθασμένους υπολογισμούς. Μια αυτο-κατασκευασμένη μονάδα, ακόμη και όταν δημιουργήθηκε για εργασία αποκλειστικά σε ξύλο και πλαστικό, απαιτεί μια λεπτομερή προσέγγιση στο σχεδιασμό και τη συναρμολόγηση. Έτσι, το έργο είναι έτοιμο - το μόνο που μένει είναι να το κάνουμε πράξη.

Η κλίνη, το κύκλωμα τροφοδοσίας, ο κινητήρας με τον κύριο κινητήρα, ο πίνακας αντικειμένων με τους βηματικούς κινητήρες σε λειτουργία δεν πρέπει να παρεμβαίνουν μεταξύ τους. Όχι λιγότερο σημαντικά εξαρτήματα είναι το κουμπί διακοπής έκτακτης ανάγκης και το τηλεχειριστήριο με κουμπιά που αλλάζουν την ταχύτητα κίνησης του άξονα.

Τοποθετήστε τα μέρη που σας επιτρέπουν να προσαρμόσετε τη μετατόπιση της σκηνής κατά μήκος των αξόνων τετμημένης και τεταγμένων.

Τοποθετήστε τον άξονα. Τοποθετείται μόνο μετά την πλήρη ολοκλήρωση των εργασιών στο σώμα (χωρίς συναρμολόγηση των πλευρικών τοιχωμάτων και του πίσω τοίχου). Κατά την εγκατάσταση του κινητήρα, αφήστε την ευκαιρία να μετακινήσετε αυτή τη μονάδα σε ύψος και αυστηρά κάθετα.

Άλλα εξαρτήματα περιλαμβάνουν ένα ελικοειδές γρανάζι που χρησιμοποιεί γρανάζια στις τροχαλίες και τον ιμάντα... Αυτή η σύνδεση αποτρέπει την ολίσθηση του ιμάντα στις τροχαλίες. Η ομοιόμορφη μετάδοση της ροπής είναι σχεδόν εγγυημένη.

Όταν χρησιμοποιείτε βηματικό κινητήρα για μικροσκοπική μηχανή, χρησιμοποιούνται εξαρτήματα μεταφοράς από μεγάλο εκτυπωτή. Όσο πιο παλιό είναι το μοντέλο στο έτος παραγωγής, τόσο πιο ισχυρός ήταν ο βηματικός κινητήρας που χρησιμοποιήθηκε σε αυτά. Ένας εκτυπωτής dot matrix θεωρείται μεγάλη επιτυχία: είναι κάτι περισσότερο από μοντέλα λέιζερ και inkjet, κατάλληλα για αλλαγή για ένα τέτοιο μηχάνημα. Μια μηχανή τριών αξόνων θα απαιτήσει, αντίστοιχα, τρεις από αυτούς τους κινητήρες. Εάν δεν μπορείτε να τα βρείτε μόνοι σας (χρησιμοποιώντας παλιό εξοπλισμό εκτύπωσης), χρησιμοποιήστε βηματικούς κινητήρες από την κινεζική μάρκα Nema - απλά πρέπει να περιμένετε την παραγγελία από 10 έως 100 ημέρες και τέτοιοι κινητήρες έχουν σχεδιαστεί για τάση 12 βολτ και ρεύμα έως και αρκετά αμπέρ.

Χρησιμοποιώντας περιστρεφόμενα γρανάζια (τροχοί από χάλυβα εργαλείων), μπορείτε να μετατρέψετε τη ροπή σε γραμμική ροπή. Τα ζευγαρωμένα εξαρτήματα με μπίλια (Ball Screws) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μέγιστη ακρίβεια, αλλά τέτοια εξαρτήματα δεν είναι φθηνή λύση. Χρησιμοποιώντας παξιμάδια και μπουλόνια στερέωσης για την τοποθέτηση των μπλοκ, παρέχετε πλαστικούς αποστάτες για τη μείωση της τριβής και τη μείωση της αντίδρασης.

Για τον άξονα μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιοσδήποτε βουρτσισμένος ή χωρίς ψήκτρες κινητήρας.

Ο κατακόρυφος διανομέας, που επιτρέπει στο εργαλείο να κινείται σε τρεις συντεταγμένες, λειτουργεί εντός του πίνακα συντεταγμένων. Ο άξονας είναι κατασκευασμένος με τη μορφή ράβδου αλουμινίου. Οι διαστάσεις αυτού του εξαρτήματος πρέπει να αντιστοιχούν στις διαστάσεις του μηχανήματος.

Η συναρμολόγηση του μηχανικού τμήματος εργασίας ξεκινά με τη στερέωση των πρώτων βηματικών κινητήρων στο πλαίσιο.... Βρίσκονται πίσω από τον κάθετο άξονα. Αυτοί οι κινητήρες είναι υπεύθυνοι για την οριζόντια και κάθετη κίνηση. Η κινητή πύλη, κινούμενη κατά μήκος του άξονα της τετμημένης, φέρει την κίνηση του άξονα και το στήριγμα (ο άξονας που ορίζει το ύψος του σημείου εργασίας). Όσο ψηλότερα είναι τοποθετημένη η πύλη, τόσο πιο παχιά μέρη υπολογίζει ο κύριος κατά την περιστροφή. Το μειονέκτημα μιας ανυψωμένης πύλης είναι η αστάθεια στην αυξημένη εφαρμοζόμενη δύναμη.

Για να στερεώσετε τον βηματικό κινητήρα, ο οποίος είναι υπεύθυνος για τις συντεταγμένες ύψους, καθώς και τις ευθείες ράγες, χρησιμοποιήστε όλες τις πλάκες εκτός από τις πλευρικές πλάκες. Τοποθετήστε τη βάση του άξονα στο ίδιο σημείο.

Για να στερεώσετε τον ρότορα του κινητήρα του άξονα με μια φουρκέτα, χρησιμοποιήστε μια ελαστική περιέλιξη ενός ηλεκτρικού καλωδίου με μια μάλλον ευρεία διατομή. Οι βίδες που εισάγονται στο νάιλον χιτώνιο έχουν επίσης ιδιότητες κλειδώματος.

Μέταλλα και ξύλο στην κατασκευή της θήκης μπορούν να συνδυαστούν μεταξύ τους. Έτσι, η κύρια (υποστηρικτική) δομή συναρμολογείται από επαγγελματικούς σωλήνες με πάχος τοιχώματος 3 mm και τα πλευρικά τοιχώματα (καλύμματα, πάνελ) μπορούν να κατασκευαστούν από κόντρα πλακέ. Αλλά το πλαίσιο στήριξης δεν μπορεί να συναρμολογηθεί χωρίς τεχνολογία συγκόλλησης - οι αμιγώς βιδωτές συνδέσεις μπορεί να μην είναι αρκετές.

Το μηχάνημα αποκτά την απόλυτη αντοχή που δηλώνεται στο σχέδιο μόνο χάρη στο πλαίσιο... Ένας πίνακας κινητών αντικειμένων, ένας άξονας κίνησης, κινητήρες βηματικών συντεταγμένων, οδηγοί σαν σιδηροτροχιές και ένας κατακόρυφος άξονας συντεταγμένων είναι εγκατεστημένοι σε αυτό.

Ένα ατσάλινο πλαίσιο είναι πολλές φορές καλύτερο, αλλά μπορεί επίσης να καταστραφεί πρόωρα. Χρησιμοποιήστε παξιμάδια T για να αποτρέψετε την αποσύνθεση των εξαρτημάτων του πλαισίου. Ωστόσο, οι βιδωτές συνδέσεις λειτουργούν καλά με συγκολλημένες συνδέσεις. Οι ακραίες πλάκες προβλέπουν την εγκατάσταση ρουλεμάν που επιτρέπουν στο μπουλόνι να περιστρέφεται ελεύθερα κατά μήκος του σπειρώματος του. Εδώ χρησιμοποιείται η ολίσθηση και το ρουλεμάν στον άξονα.

Για την ομαλή λειτουργία της μονάδας προγράμματος, χρησιμοποιούνται υψηλής ποιότητας ραδιοφωνικά υλικά και εξαρτήματα ραδιοφώνου. Θα πρέπει να αποφεύγονται κινεζικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων αμφιβόλου ποιότητας. Ο σκοπός της συναρμολόγησης είναι να επιτύχει ακριβή λειτουργία, χωρίς πάγωμα και επαναφορά λογισμικού κατά τη λειτουργία.

Εκτός από τους βηματικούς κινητήρες που ελέγχονται από ηλεκτρονικές μονάδες οδηγού, χρησιμοποιείται επίσης μια θύρα USB, η μετατροπή σημάτων από την οποία, για παράδειγμα, πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας μια μονάδα προσαρμογέα βασισμένη στην τεχνολογία RS-485, η οποία επίσης μετατρέπει τα δεδομένα πίσω σε μορφή USB.

Επιλέξτε αυτό που χρειάζεστε - όλος ο εξοπλισμός λειτουργεί σε αυτό. Για παράδειγμα, οι σύγχρονες μονάδες μικροεπεξεργαστή λειτουργούν στα 3,3 V και οι βηματικοί κινητήρες - από 12.

Ένας υπολογιστής ή φορητός υπολογιστής χρησιμοποιείται για τη φόρτωση / αντικατάσταση του προγράμματος στη μονάδα CNC. Πρόσφατα, έγιναν προσπάθειες να χρησιμοποιηθεί ένας πρόσθετος μικροϋπολογιστής μεγέθους μιας ή περισσότερων μονάδων flash για τον έλεγχο του μηχανήματος, που αλληλεπιδρά με smartphone και tablet μέσω Wi-Fi ή Bluetooth, αλλά αυτή η τεχνολογία βρίσκεται ακόμα στο στάδιο της μακροπρόθεσμης ανάπτυξης και , μάλλον, αναφέρεται σε «έξυπνα πράγματα».

• Κανένας λογικός τεχνίτης δεν θα συναρμολογήσει ακόμη και μια εξαιρετικά απλή μηχανή χωρίς σχέδιο με σχέδιο.
• Αντιστοιχίστε σωστά την κίνηση του άξονα και τον μετατροπέα συχνότητας.
• Μην χρησιμοποιείτε βηματικούς κινητήρες με μη τυπικό τροφοδοτικό, διαφορετικά θα χρειαστεί να εγκαταστήσετε μια μη τυπική πηγή ρεύματος ή να τροποποιήσετε μία από τις υπάρχουσες. Αυτό θα παραμερίσει το τελικό στήσιμο, θα το περιπλέξει.
• Μην χρησιμοποιείτε μόνο συγκολλημένες ενώσεις - με ακραίους κραδασμούς, απλώς θα σπάσουν.
• Μη χρησιμοποιείτε συρόμενο ιμάντα κίνησης: η αισθητή δύναμη μπορεί να οδηγήσει σε συχνή ολίσθηση των ιμάντων.
• Αγοράστε ρουλεμάν και βίδες με τριπλό συντελεστή ασφαλείας.

Πώς να φτιάξετε μια μηχανή CNC με τα χέρια σας, δείτε παρακάτω.