I tak, w ramach tego artykułu instruktażowego, chcę, abyś wraz z autorem projektu, 21-letnim mechanikiem i projektantem wykonał własny. Narracja będzie prowadzona w pierwszej osobie, ale wiedzcie, że z wielkim żalem nie dzielę się swoimi doświadczeniami, a jedynie swobodnie opowiadam o autorze tego projektu.
W tym artykule będzie sporo rysunków., notatki do nich są sporządzone po angielsku, ale jestem pewien, że prawdziwy technik zrozumie wszystko bez zbędnych ceregieli. Aby ułatwić zrozumienie, podzielę historię na „kroki”.
Przedmowa autora
Już w wieku 12 lat marzyłam o zbudowaniu maszyny, która będzie w stanie tworzyć różne rzeczy. Maszyna, która da mi możliwość wykonania dowolnego przedmiotu gospodarstwa domowego. Dwa lata później natknąłem się na to określenie CNC lub, ściślej mówiąc, frazę "frezarka CNC". Kiedy dowiedziałem się, że są ludzie, którzy potrafią samodzielnie wykonać taką maszynę na własne potrzeby, we własnym garażu, zrozumiałem, że ja też mogę to zrobić. Muszę to zrobić! Przez trzy miesiące próbowałem zebrać odpowiednie części, ale nie ustąpiłem. Tak więc moja obsesja stopniowo zanikała.
W sierpniu 2013 pomysł budowy frezarki CNC ponownie mnie zachwycił. Właśnie ukończyłem studia licencjackie z wzornictwa przemysłowego na uniwersytecie, więc byłem całkiem pewny swoich umiejętności. Teraz wyraźnie zrozumiałam różnicę między mną dzisiaj a mną pięć lat temu. Nauczyłem się pracować z metalem, opanowałem techniki pracy na ręcznych maszynach do obróbki metalu, ale co najważniejsze, nauczyłem się korzystać z narzędzi programistycznych. Mam nadzieję, że ten poradnik zainspiruje Cię do zbudowania własnej maszyny CNC!
Krok 1: Projekt i model CAD
Wszystko zaczyna się od przemyślanego projektu. Zrobiłem kilka szkiców, aby lepiej poznać rozmiar i kształt przyszłej maszyny. Następnie stworzyłem model CAD przy użyciu SolidWorks. Po zamodelowaniu wszystkich części i podzespołów maszyny przygotowałem rysunki techniczne. Użyłem tych rysunków do wykonania części na ręcznych maszynach do obróbki metalu: i.
Szczerze mówiąc, uwielbiam dobre, wygodne narzędzia. Dlatego też starałem się maksymalnie uprościć czynności związane z konserwacją i regulacją maszyny. Łożyska umieściłem w specjalnych blokach, aby móc je szybko wymienić. Prowadnice są dostępne w celu konserwacji, dzięki czemu moje auto będzie zawsze czyste po zakończeniu prac.
Pliki do pobrania „Krok 1”
Wymiary
Krok 2: Łóżko
Łóżko zapewnia maszynie niezbędną sztywność. Zostanie na nim zamontowany ruchomy portal, silniki krokowe, oś Z i wrzeciono, a później powierzchnia robocza. Do stworzenia ramy nośnej użyłem dwóch profili aluminiowych Maytec 40x80mm i dwóch aluminiowych płyt końcowych o grubości 10mm. Wszystkie elementy połączyłem ze sobą za pomocą aluminiowych narożników. Aby wzmocnić konstrukcję wewnątrz ramy głównej, z profili o mniejszym przekroju wykonałem dodatkową ramę kwadratową.
Aby w przyszłości zapobiec osadzaniu się kurzu na prowadnicach zamontowałem aluminiowe narożniki ochronne. Montaż kątownika odbywa się za pomocą nakrętek teowych, które montuje się w jednym z rowków profilu.
Obie płyty końcowe posiadają bloki łożyskowe do montażu śruby napędowej.
Montaż ramy nośnej
Narożniki chroniące prowadnice
Pliki do pobrania „Krok 2”
Rysunki głównych elementów ramy
Krok 3: Portal
Ruchomy portal jest elementem wykonawczym Twojej maszyny, porusza się wzdłuż osi X i podtrzymuje wrzeciono frezarskie oraz podporę osi Z. Im wyższy portal, tym grubszy przedmiot można obrobić. Wysoki portal jest jednak mniej odporny na obciążenia powstające podczas obróbki. Wysokie słupki boczne portalu działają jak dźwignie w stosunku do liniowych łożysk tocznych.
Głównym zadaniem jakie planowałem rozwiązać na mojej frezarce CNC była obróbka części aluminiowych. Ponieważ maksymalna grubość aluminiowych półfabrykatów, która mi odpowiada, wynosi 60 mm, zdecydowałem się, aby prześwit portalowy (odległość od powierzchni roboczej do górnej belki poprzecznej) był równy 125 mm. Wszystkie pomiary przekształciłem w model i rysunki techniczne w SolidWorks. Ze względu na złożoność części poddałem je obróbce na przemysłowym centrum obróbczym CNC, co dodatkowo umożliwiło mi obróbkę fazek, co byłoby bardzo trudne do wykonania na ręcznej frezarce do metalu.
Pliki do pobrania „Krok 3”
Krok 4: Suwmiarka osi Z
Do konstrukcji osi Z użyłem panelu przedniego mocowanego do łożysk ruchu osi Y, dwóch płytek wzmacniających zespół, płyty do montażu silnika krokowego oraz panelu do montażu wrzeciona frezującego. Na panelu przednim zamontowałem dwie prowadnice profilowe, po których wrzeciono będzie się poruszać w osi Z. Należy pamiętać, że śruba osi Z nie posiada od spodu podpory.
Pliki do pobrania „Krok 4”
Krok 5: Przewodniki
Prowadnice zapewniają możliwość poruszania się we wszystkich kierunkach, zapewniając płynne i precyzyjne ruchy. Wszelkie luzy w jednym kierunku mogą powodować niedokładności w przetwarzaniu produktów. Wybrałem najdroższą opcję - profilowane szyny ze stali hartowanej. Dzięki temu konstrukcja wytrzyma duże obciążenia i zapewni wymaganą przeze mnie dokładność pozycjonowania. Aby prowadnice były równoległe, podczas ich montażu użyłem specjalnego wskaźnika. Maksymalne odchylenie względem siebie nie przekraczało 0,01 mm.
Krok 6: Śruby i koła pasowe
Śruby przekształcają ruch obrotowy silników krokowych w ruch liniowy. Projektując maszynę, możesz wybrać kilka opcji dla tego urządzenia: parę śrub i nakrętek lub parę śrub kulowych (śruba kulowa). Nakrętka z reguły poddawana jest większym siłom tarcia podczas pracy, a także jest mniej dokładna w porównaniu do śruby kulowej. Jeśli potrzebujesz większej dokładności, zdecydowanie musisz wybrać śrubę kulową. Ale powinieneś wiedzieć, że śruby kulowe są dość drogie.
W przypadku wielu projektów router CNC jest niezbędny, aby uzyskać dobre i szybkie rezultaty. Po zapoznaniu się z obecnymi maszynami CNC doszedłem do wniosku, że wszystkie maszyny poniżej 150 tys. nie są w stanie spełnić moich potrzeb pod względem przestrzeni roboczej i dokładności.
Czego chcę:
- przestrzeń robocza 900 x 400 x 120 mm
- stosunkowo ciche wrzeciono o dużej mocy przy niskich prędkościach obrotowych
- maksymalna możliwa sztywność (do frezowania części aluminiowych)
- najwyższą możliwą dokładność
- Interfejs USB
- wydać do 150 tysięcy rubli
Mając te wymagania, rozpocząłem projektowanie 3D, opracowując schematy i rysunki, testując wiele dostępnych części. Główny wymóg: części muszą do siebie pasować. Ostatecznie zdecydowałem się zbudować maszynę na nakrętce 30-B z 8 aluminiowymi ramami z wrzecionami na łożyskach kulkowych 16 mm, prowadnicami na łożyskach kulkowych 15 mm i silnikami krokowymi NEMA23 3 A, które z łatwością mieszczą się w gotowym systemie montażu.
Części te idealnie do siebie pasują, bez konieczności stosowania specjalnych części.
Krok 1: Zbuduj ramę
Kluczem jest dobry plan...
Części zamienne dotarły tydzień po złożeniu zamówienia. I po kilku minutach oś X była gotowa. - Łatwiejsze niż myślałem! Łożyska liniowe HRC 15 mm są bardzo dobrej jakości i po zamontowaniu od razu można stwierdzić, że będą działać bardzo dobrze.
Po 2 godzinach, podczas samodzielnego montażu maszyny CNC na Arduino, pojawił się pierwszy problem: wrzeciona nie chcą dostać się do łożysk tocznych. Moja zamrażarka nie jest wystarczająco duża, aby pomieścić wrzeciona 1060 mm, więc zdecydowałem się na suchy lód, co oznaczało wstrzymanie projektu na tydzień.
Krok 2: Ustawianie wrzecion
Kolega przyszedł z torbą suchego lodu i po kilku minutach mrożenia wrzeciona idealnie pasowały do łożysk tocznych. Jeszcze kilka śrubek i wygląda trochę jak maszyna CNC.
Krok 3: Części elektryczne
Część mechaniczna jest już skończona, czas zająć się częściami elektrycznymi.
Ponieważ bardzo dobrze znam Arduino i chcę mieć pełną kontrolę przez USB, najpierw wybrałem Arduino Uno z nakładką GRBL i stepperami TB8825. Ta konfiguracja działa bardzo prosto i po niewielkiej konfiguracji maszyną można sterować za pomocą komputera PC. Świetnie!
Ale ponieważ TB8825 pracuje na maksymalnie 1,9A i 36V (bardzo się nagrzewa), to wystarczy, aby uruchomić samochód, ale zauważyłem utratę kroków z powodu zbyt małej mocy. Długi proces mielenia w tej temperaturze to koszmar.
Kupiłem tanie TB6560 z Chin (300 rubli za sztukę, dostawa 3 tygodnie) i podłączyłem je do tarczy GRBL. Wartości znamionowe napięcia dla tej płyty nie są zbyt dokładne, znajdziesz wartości znamionowe w zakresie od 12 V do 32 V. Ponieważ mam już zasilacz 36V, próbowałem to zaadaptować.
Wynik: Dwa napędy krokowe działają dobrze, jeden nie radzi sobie z wyższym napięciem, a drugi obraca się tylko w jednym kierunku (nie może zmienić kierunku).
Zatem znowu szukam dobrego kierowcy...
TB6600 to moja ostateczna decyzja. Jest całkowicie zamknięty w aluminiowej obudowie chłodzącej i jest łatwy w konfiguracji. Teraz moje steppery pracują w osi X i Y z prądem 2,2 A oraz w osi Z z prądem 2,7 A. Mógłbym zwiększyć do 3A, ale ponieważ mam zamkniętą obudowę chroniącą obwody przed pyłem aluminiowym, zdecydowałem się zastosować 2,2A, które w zupełności mi wystarczy i nie generuje prawie żadnego ciepła. Nie chcę też, żeby stepperzy zniszczyli samochód, jeśli popełnią błąd i dam im za dużo mocy.
Długo myślałem nad rozwiązaniem zabezpieczającym zasilacz krokowy i przetwornicę częstotliwości przed drobnymi aluminiowymi częściami. Rozwiązań jest wiele, gdy falownik jest montowany bardzo wysoko lub w wystarczającej odległości od frezarki. Głównym problemem jest to, że urządzenia te generują dużo ciepła i wymagają aktywnego chłodzenia. Moją ostateczną decyzją są piękne rajstopy mojej dziewczyny. Pociąłem je na kawałki o długości 30 cm i wykorzystałem jako wąż ochronny, co jest bardzo proste i pozwala na dobry przepływ powietrza.
Krok 4: Wrzeciono
Wybór odpowiedniego wrzeciona wymaga wielu badań. Początkowo myślałem o zastosowaniu standardowego wrzeciona Kress1050, ale ponieważ ma ono tylko 1050 W przy 21 000 obr/min, nie mogę oczekiwać dużej mocy przy niższych prędkościach.
Do moich wymagań związanych z frezowaniem na sucho aluminium i być może niektórych części stalowych potrzebuję mocy 6000–12000 obr./min.
Dlatego ostatecznie zdecydowałem się na przemiennik częstotliwości o mocy 3kW z Chin (wraz z przetwornicą) za 25 tysięcy rubli.
Jakość wrzeciona jest bardzo dobra. Jest dość mocny i łatwy w konfiguracji. Nie doceniłem wagi na 9 kg, ale na szczęście moja rama jest wystarczająco mocna i nie ma problemów z ciężkim wrzecionem. (Wysoka waga jest powodem napędu osi Z 2.7A)
Krok 5: Zadanie ukończone
Gotowy. Maszyna działa bardzo dobrze, miałem kilka problemów ze sterownikami krokowymi, ale ogólnie jestem bardzo zadowolony z wyniku. Wydałem około 120 tysięcy rubli i mam samochód dokładnie odpowiadający moim potrzebom.
Pierwszym projektem frezowania był kształt ujemny w POM (mapowanie okluzji paralaksy). Maszyna spisała się znakomicie!
Krok 6: Przeróbka przy frezowaniu aluminium
Już w POM widziałem, że moment obrotowy na łożysku Y jest trochę za duży i maszyna ugina się pod wpływem dużych sił wokół osi Y. Dlatego zdecydowałem się kupić drugą zębatkę i odpowiednio zmodernizować suwnicę.
Po tym nie ma prawie żadnego luzu ze względu na siłę działającą na wrzeciono. Doskonała aktualizacja i oczywiście warta swojej ceny (10 tysięcy rubli).
Teraz jestem gotowy na aluminium. Pracując z AlMg4,5Mn uzyskałem bardzo dobre rezultaty bez żadnego chłodzenia.
Krok 7: Wniosek
Budowa własnej maszyny CNC nie jest tak naprawdę nauką o rakietach. Mam stosunkowo kiepskie warunki pracy i sprzęt, ale przy dobrym planie pracy wystarczy mi kilka bitów, śrubokręt, zaciski i zwykła wiertarka. Jeden miesiąc na CAD i plan zakupu oraz cztery miesiące na montaż, aby zakończyć instalację. Zbudowanie drugiej maszyny byłoby znacznie szybsze, jednak bez wcześniejszej wiedzy w tym zakresie musiałem w tym czasie wiele się nauczyć o mechanice i elektronice.
Krok 8: Szczegóły
Tutaj znajdziesz wszystkie główne części maszyny. Do wszystkich płyt aluminiowych polecam stopy AlMg4,5Mn.
Elektryczny:
Wszystkie części elektryczne kupiłem na Ebayu.
- Arduino + GRBL-Shield: ~ 1500 rub.
- Sterownik krokowy: 1000 RUR\szt
- Zasilanie: 3000 rub.
- Silniki krokowe: ~ 1500 RUR\szt
- Wrzeciono frezarskie + falownik: 25 tysięcy rubli.
Mechaniczny:
- Łożyska liniowe: link
- Szyny liniowe: link
- Wrzeciona kulkowe: link
- 2x1052mm
- 1x600mm
- 1x250mm
- Stałe łożyska wrzeciona + uchwyt krokowy: link
- Łożysko pływające: link
- Połączenia z podziałką wrzeciona: zamówione chińskie sprzęgła po 180 rubli za sztukę
- Profile dolne: link
- Profile X do szyn: link
- Profile Y do montażu silnika krokowego/wrzeciona osi X: link
Portal:
- Profil łożyska liniowego X: link
- Panel tylny/panel montażowy: płyta aluminiowa 5mm 600×200.
- Profile Y: 2x łącze
- Profil Z: link
- Płyta montażowa Z: 5mm 250×160 Płyta aluminiowa
- Płyta przesuwna Z do montażu wrzeciona: 5mm 200×160 Płyta aluminiowa
Krok 9: Oprogramowanie
Po użyciu CAD, potem CAM i na końcu G-Code Sender jestem bardzo rozczarowany. Po długich poszukiwaniach dobrego oprogramowania zdecydowałem się na Estlcam, który jest bardzo wygodny, wydajny i bardzo przystępny cenowo (3 tysiące rubli).
Całkowicie nadpisuje Arduino i samodzielnie steruje silnikami krokowymi. Istnieje wiele dobrze udokumentowanych funkcji. Wersja próbna zapewnia pełną funkcjonalność oprogramowania, wydłużając jedynie czas oczekiwania.
Na przykład szukanie krawędzi. Wystarczy podłączyć przewód do pinu Arduino A5 i do przedmiotu obrabianego (jeśli nie jest to metal, to należy go tymczasowo zakryć folią aluminiową). Dzięki sterowaniu maszyną możesz teraz docisnąć narzędzie do frezowania do powierzchni roboczej. Gdy tylko obwód zostanie zamknięty, maszyna zatrzymuje się i ustawia oś na zero. Bardzo przydatne! (zwykle nie jest potrzebne uziemienie, ponieważ wrzeciono musi być uziemione)
Krok 10: Poprawa
Do tej pory osie Y i Z posiadały tymczasowe wsporniki z tworzywa sztucznego, które przenosiły siły działające na nakrętki wrzeciona i odpowiednio poruszały wrzecionem frezującym.
Plastikowe zszywki wykonano z wytrzymałego plastiku, jednak nie mam do nich większego zaufania. Wyobraź sobie, że wspornik osi Z ulegnie zahamowaniu, wrzeciono frezarskie po prostu spadnie (oczywiście podczas procesu frezowania).
Dlatego teraz wykonałem te wsporniki ze stopu aluminium (AlMgSi). Wynik załączam na zdjęciu. Są teraz znacznie mocniejsze niż plastikowa wersja, którą zrobiłem wcześniej bez routera.
Krok 11: Maszyna w akcji
Teraz, przy odrobinie praktyki, maszyna CNC do samodzielnego montażu do drewna daje już bardzo dobre wyniki (jak na hobby). Te zdjęcia przedstawiają dyszę AlMg4,5Mn. Musiałem go frezować z obu stron. Ostatnie zdjęcie pokazuje co się stało bez polerowania i papieru ściernego.
Użyłem wiertła VHM 6 mm 3. Odkryłem, że narzędzia 4-6 mm dają bardzo dobre wyniki na tej maszynie.
Celem tego projektu jest stworzenie stacjonarnej maszyny CNC. Można było kupić gotową maszynę, jednak jej cena i wymiary mi nie odpowiadały, dlatego zdecydowałem się na zbudowanie maszyny CNC o następujących wymaganiach:
- posługiwanie się prostymi narzędziami (wystarczy wiertarka, piła taśmowa i narzędzia ręczne)
- niski koszt (koncentrowałem się na niskich kosztach, ale i tak kupiłem elementy za około 600 dolarów, można sporo zaoszczędzić kupując elementy w odpowiednich sklepach)
- mała powierzchnia (30"x25")
- normalna przestrzeń robocza (10" wzdłuż osi X, 14" wzdłuż osi Y, 4" wzdłuż osi Z)
- duża prędkość cięcia (60 cali na minutę)
- mała liczba elementów (mniej niż 30 unikalnych)
- dostępne elementy (wszystkie elementy można kupić w jednym sklepie z narzędziami oraz w trzech sklepach internetowych)
- możliwość udanej obróbki sklejki
Maszyny innych ludzi
Oto kilka zdjęć innych maszyn zebranych w tym artykule
Zdjęcie 1 – Krzyś z kolegą zmontowali maszynę, wycinając części z akrylu o grubości 0,5 cala za pomocą cięcia laserowego. Ale każdy, kto pracował z akrylem, wie, że cięcie laserem jest dobre, ale akryl źle znosi wiercenie, a ten projekt ma wiele do zaoferowania otworów Zrobili dobrą robotę, więcej informacji można znaleźć na blogu Chrisa. Szczególnie podobało mi się tworzenie obiektu 3D za pomocą cięć 2D.
Zdjęcie 2 - Sam McCaskill wykonał naprawdę ładną stołową maszynę CNC. Byłem pod wrażeniem, że nie uprościł swojej pracy i nie dociął wszystkich elementów ręcznie. Jestem pod wrażeniem tego projektu.
Zdjęcie 3 - Wycięte laserowo części DMF i silniki z paskiem zębatym firmy Angry Monk przerobiono na silniki śmigłowe.
Zdjęcie 4 - Bret Golab zmontował maszynę i skonfigurował ją do pracy z Linux CNC (również próbowałem to zrobić, ale nie mogłem ze względu na złożoność). Jeśli jesteś zainteresowany jego ustawieniami, możesz się z nim skontaktować stanowisko!
Obawiam się, że nie mam wystarczającego doświadczenia i wiedzy, aby wyjaśnić podstawy CNC, ale na forum CNCZone.com znajduje się obszerny dział poświęcony domowym maszynom, który bardzo mi pomógł.
Frez: Dremel lub narzędzie typu Dremel
Parametry osi:
Oś X
Odległość podróży: 14"
Prędkość: 60 cali/min
Przyspieszenie: 1"/s2
Rozdzielczość: 1/2000"
Impulsy na cal: 2001
Oś Y
Odległość podróży: 10"
Napęd: Napęd za pomocą paska zębatego
Prędkość: 60 cali/min
Przyspieszenie: 1"/s2
Rozdzielczość: 1/2000"
Impulsy na cal: 2001
Oś Z (góra-dół)
Odległość podróży: 4"
Napęd: śruba
Przyspieszenie: 0,2"/s2
Prędkość: 12"/min
Rozdzielczość: 1/8000"
Impulsy na cal: 8000
Wymagane narzędzia
Zależało mi na wykorzystaniu popularnych narzędzi, które można kupić w zwykłym sklepie z artykułami budowlanymi.
Elektronarzędzia:
- piła taśmowa lub wyrzynarka
- wiertarka (wiertła 1/4", 5/16", 7/16", 5/8", 7/8", 8mm (około 5/16"), zwana także Q
- drukarka
- Dremel lub podobne narzędzie (do montażu w gotowej maszynie).
Narzędzia ręczne:
- młotek gumowy (do wbijania elementów na miejsce)
- sześciokąty (5/64", 1/16")
- śrubokręt
- klej w sztyfcie lub klej w sprayu
- klucz nastawny (lub klucz nasadowy z grzechotką i nasadką 7/16")
Wymagane materiały
Załączony plik PDF (CNC-Part-Summary.pdf) zawiera wszystkie koszty i informacje dotyczące każdego elementu. Znajdują się tu jedynie informacje ogólne.
Prześcieradła --- 20 dolarów
-Kawałek płyty MDF 48" x 48" 1/2" (wystarczy dowolny arkusz o grubości 1/2". Planuję zastosować UHMW w następnej wersji maszyny, ale obecnie jest to zbyt drogie)
-Kawałek płyty MDF 5"x5" 3/4" (ten element służy jako przekładka, dzięki czemu można wziąć kawałek dowolnego materiału 3/4"
Silniki i sterowniki --- 255 dolarów
-Można napisać cały artykuł na temat doboru sterowników i silników. Krótko mówiąc, potrzebujesz sterownika zdolnego do napędzania trzech silników i silników o momencie obrotowym około 100 uncji/cal. Kupiłem silniki i gotowy sterownik i wszystko działało dobrze.
Sprzęt --- 275 dolarów
-Kupiłem te rzeczy w trzech sklepach. Proste elementy kupiłem w sklepie z narzędziami, specjalistyczne sterowniki kupiłem w McMaster Carr (http://www.mcmaster.com), a łożyska, których bardzo potrzebowałem, kupiłem od sprzedawcy internetowego, płacąc 40 dolarów za 100 sztuk (okazuje się to całkiem opłacalne, wiele łożysk zostaje do innych projektów).
Oprogramowanie --- (bezpłatne)
-Potrzebujesz programu do narysowania swojego projektu (używam CorelDraw) i obecnie korzystam z wersji próbnej Mach3, ale mam plany przejścia na LinuxCNC (sterownik maszyny typu open source korzystający z systemu Linux)
Jednostka główna --- (opcjonalnie)
-Zainstalowałem Dremel na swojej maszynie, ale jeśli interesuje Cię druk 3D (np. RepRap) możesz zainstalować własne urządzenie.
Szablony do drukowania
Miałem już pewne doświadczenie z układanką, więc zdecydowałem się przykleić szablony. Należy wydrukować pliki PDF z szablonami umieszczonymi na arkuszu, przykleić arkusz do materiału i wyciąć części.
Nazwa pliku i materiał:
Wszystko: CNC-Cut-Summary.pdf
0,5" MDF (35 arkuszy szablonów 8,5" x 11"): CNC-0,5MDF-CutLayout-(Rev3).pdf
Płyta MDF 0,75 cala: CNC-0,75MDF-CutLayout-(Rev2).pdf
Rura aluminiowa 0,75 cala: CNC-0,75Alum-CutLayout-(Rev3).pdf
0,5" MDF (1 arkusz wzoru 48" x 48"): CNC (jedna strona 48 x 48) 05-MDF-CutPattern.pdf
Uwaga: załączam rysunki CorelDraw w oryginalnym formacie (CNC-CorelDrawFormat-CutPatterns (Rev2) ZIP) dla tych, którzy chcieliby coś zmienić.
Uwaga: istnieją dwie opcje pliku dla MDF 0,5". Można pobrać plik zawierający 35 stron 8,5" x 11" (CNC-0.5MDF-CutLayout-(Rev3), PDF) lub plik (CNC-(jedna strona 48x48) 05-MDF-CutPattern.pdf) z jednym arkuszem o wymiarach 48"x48" do druku na drukarce wielkoformatowej.
Krok po kroku:
1. Pobierz trzy pliki szablonów PDF.
2. Otwórz każdy plik w programie Adobe Reader
3. Otwórz okno drukowania
4. (WAŻNE) wyłącz Skalowanie Strony.
5. Sprawdź, czy plik nie został przypadkowo przeskalowany. Za pierwszym razem, gdy tego nie zrobiłem, wydrukowałem wszystko w skali 90%, jak opisano poniżej.
Klejenie i wycinanie elementów
Przyklej wydrukowane szablony do płyty MDF i rury aluminiowej. Następnie po prostu wytnij część wzdłuż konturu.
Jak wspomniałem powyżej, przez przypadek wydrukowałem szablony w skali 90% i zauważyłem to dopiero, gdy zacząłem wycinać. Niestety, zdałem sobie z tego sprawę dopiero na tym etapie. Zostały mi szablony w skali 90%, a po przeprowadzce po całym kraju miałem dostęp do pełnowymiarowej maszyny CNC. Nie mogłem się powstrzymać i wyciąłem elementy tą maszyną, ale nie udało mi się ich wywiercić od tyłu. Dlatego też wszystkie elementy na zdjęciach pozbawione są fragmentów szablonu.
Wiercenie
Nie policzyłem dokładnie, ile, ale w tym projekcie zastosowano wiele dziur. Szczególnie ważne są otwory wywiercone na końcach, ale poświęć im trochę czasu, a rzadko będziesz musiał używać gumowego młotka.
Miejsca z otworami w nakładce nałożone na siebie są próbą wykonania rowków. Być może masz maszynę CNC, która może zrobić to lepiej.
Jeśli dotarłeś tak daleko, gratulacje! Patrząc na masę elementów dość trudno wyobrazić sobie sposób złożenia maszyny, dlatego starałem się stworzyć szczegółową instrukcję, na wzór instrukcji do LEGO. (W załączeniu plik PDF CNC-Assembly-Instructions.pdf). Zdjęcia montażu krok po kroku wyglądają całkiem interesująco.
Gotowy!
Maszyna jest gotowa! Mam nadzieję, że go uruchomiłeś. Mam nadzieję, że w artykule nie pominięto ważnych szczegółów i punktów. Tutaj filmik przedstawiający maszynę wycinającą wzór z różowej pianki.
Obecnie coraz powszechniejsza staje się produkcja drobnych elementów z drewna do różnych konstrukcji. Również w sklepach można znaleźć różnorodne piękne trójwymiarowe obrazy wykonane na drewnianym płótnie. Operacje takie wykonywane są na frezarkach sterowanych numerycznie. Dokładność detali lub obrazów wykonanych z drewna osiągana jest poprzez sterowanie z poziomu komputera, specjalistycznego programu.
Sterowana numerycznie frezarka do drewna to wysoce profesjonalna maszyna zbudowana przy użyciu najnowocześniejszych technologii.
Wszystkie prace polegają na obróbce specjalną przecinarką do drewna, za pomocą której można wyciąć drobne elementy z materiału drzewnego i stworzyć piękne wzory. Praca odbywa się poprzez wysyłanie sygnałów do silników krokowych, które z kolei przesuwają router w trzech osiach.
Z tego powodu następuje przetwarzanie o wysokiej precyzji. Z reguły niemożliwe jest wykonanie takiej pracy ręcznie przy tak wysokiej jakości. Dlatego frezarki do drewna CNC są doskonałym znaleziskiem dla stolarzy.
Zamiar
Od czasów starożytnych frezowanie było przeznaczone do strugania drewna. Ale silnik postępu posuwa się ściśle do przodu i w naszych czasach stworzono sterowanie numeryczne dla takich maszyn. Na tym etapie frezarka może wykonać szereg czynności związanych z obróbką drewna:
- Cięcie różnych części z litego drewna.
- Odcięcie nadmiaru części przedmiotu obrabianego.
- Możliwość wykonania rowków i otworów o różnych średnicach.
- Rysowanie skomplikowanych wzorów za pomocą frezu.
- Trójwymiarowe obrazy 3D na litym drewnie.
- Kompleksowa produkcja mebli i wiele więcej.
Niezależnie od zadania, zostanie ono wykonane z dużą precyzją i dokładnością.
Wskazówka: Podczas pracy na domowym sprzęcie CNC należy płynnie usunąć grubość drewna, w przeciwnym razie Twoja część zostanie uszkodzona lub spalona przez nóż!
Różnorodność
We współczesnym świecie technologicznym wyróżnia się następujące typy frezarek do drewna sterowanych numerycznie:
Stacjonarny
Maszyny te są wykorzystywane w zakładach produkcyjnych, ponieważ mają ogromne rozmiary i wagę. Ale taki sprzęt jest w stanie wytwarzać produkty w dużych ilościach.
Podręcznik
Są to urządzenia wykonane samodzielnie lub z gotowych zestawów. Maszyny te można bezpiecznie zainstalować w garażu lub własnym warsztacie. Należą do nich następujące podgatunki:
Urządzenia wykorzystujące suwnice sterowane numerycznie
Sam frez może poruszać się wzdłuż dwóch osi kartezjańskich X i Z. Maszyna tego typu charakteryzuje się dużą sztywnością podczas obróbki zakrętów. Konstrukcja frezarki portalowej sterowanej numerycznie jest dość prosta w wykonaniu. Wielu stolarzy rozpoczyna swoją wiedzę na temat maszyn CNC od tego podtypu. Jednak w tym przypadku rozmiar przedmiotu obrabianego będzie ograniczony rozmiarem samego portalu.
Ze sterowaniem numerycznym i portalem mobilnym
Konstrukcja tego podtypu jest nieco bardziej skomplikowana.
Portal mobilny
To ten typ przesuwa router wzdłuż wszystkich trzech osi kartezjańskich, X, Z i Y. W takim przypadku konieczne będzie użycie mocnej prowadnicy dla osi X, ponieważ całe duże obciążenie zostanie na nią skierowane.
Dzięki ruchomej suwnicy jest to bardzo wygodne przy tworzeniu płytek drukowanych. Wzdłuż osi Y możliwa jest obróbka długich części.
Frez porusza się wzdłuż osi Z.
Maszyna, w której część frezująca może poruszać się w kierunku pionowym
Podtyp ten jest zwykle używany podczas uszlachetniania próbek produkcyjnych lub przy przekształcaniu sprzętu wiertniczego w sprzęt do grawerowania i frezowania.
Pole robocze, czyli sam blat ma wymiary 15x15 centymetrów, co uniemożliwia obróbkę dużych części.
Ten typ nie jest zbyt wygodny w użyciu.
Bez gantry ze sterowaniem numerycznym
Ten typ maszyny jest bardzo złożony pod względem konstrukcji, ale jest najbardziej produktywny i wygodny.
Można obrabiać elementy o długości do pięciu metrów, nawet jeśli oś X wynosi 20 centymetrów.
Podtyp ten wyjątkowo nie nadaje się na pierwsze doświadczenie, gdyż wymaga umiejętności posługiwania się tym sprzętem.
Poniżej przyjrzymy się konstrukcji ręcznie wykonanej frezarki do drewna CNC i przeanalizujemy zasadę jej działania. Dowiedzmy się jak to zrobić pomysł i sposób, w jaki taki sprzęt jest skonfigurowany.
Konstrukcja i zasada działania
Główne części urządzenia frezującego są następujące:
łóżko
Rzeczywisty projekt samej maszyny, na której znajdują się wszystkie pozostałe części.
Suwmiarka
Jednostka stanowiąca uchwyt wspierający ruch narzędzia automatycznego.
Biurko
Obszar, w którym wykonywane są wszystkie niezbędne prace.
Wał wrzeciona lub router
Narzędzie wykonujące prace frezarskie.
Frez do drewna
Narzędzie, a raczej urządzenie do frezarki o różnych rozmiarach i kształtach, za pomocą którego obrabia się drewno.
CNC
Powiedzmy, że mózg i serce całej konstrukcji. Oprogramowanie pozwala na precyzyjną kontrolę wszystkich prac.
Praca polega na sterowaniu oprogramowaniem. Na komputerze zainstalowany jest wyspecjalizowany program, to właśnie ten program konwertuje załadowane do niego obwody na specjalne kody, które program rozprowadza do sterownika, a następnie do silników krokowych. Z kolei silniki krokowe przesuwają router wzdłuż osi współrzędnych Z, Y, X, dzięki czemu obrabiany jest drewniany przedmiot.
Dobór komponentów
Główny etap wynalazku domowej roboty frezarka to dobór komponentów. W końcu, jeśli wybierzesz zły materiał, coś może pójść nie tak
Przykład montażu ramy aluminiowej.
samo dzieło. Zwykle stosuje się proste materiały, takie jak: aluminium, drewno (lite drewno, MDF), pleksi. Dla prawidłowego i dokładnego działania całej konstrukcji ważne jest opracowanie całej konstrukcji zacisków.
Wskazówka: Przed montażem własnymi rękami, konieczne jest sprawdzenie wszystkich już przygotowanych części pod kątem kompatybilności.
Sprawdź, czy nie ma żadnych zaczepów, które będą przeszkadzać. A co najważniejsze, aby zapobiec różnego rodzaju wibracjom, ponieważ będzie to bezpośrednio prowadzić do niskiej jakości frezowania.
Wybór elementów pracy, które pomogą w tworzeniu, ma kilka celów, a mianowicie:
Przewodniki
Schemat prowadnic CNC do routera.
Do nich stosuje się pręty o średnicy 12 milimetrów. Dla osi X długość pręta wynosi 200 milimetrów, a dla osi Y długość wynosi 90 milimetrów.
Zastosowanie prowadnic pozwoli na bardzo precyzyjny montaż ruchomych części
Suwmiarka
Obsługa frezarki CNC.
Zacisk jest zmontowany.
Do tych elementów można zastosować materiał Textolite. Dość trwały materiał tego typu. Z reguły wymiary podkładki tekstolitowej wynoszą 25 x 100 x 45 milimetrów
Blok mocujący routera
Przykład ramy do mocowania routera.
Możesz także użyć ramki tekstolitowej. Wymiary zależą bezpośrednio od posiadanego narzędzia.
Silniki krokowe lub serwomotory
jednostka napędowa
Kontroler
Płyta elektroniczna rozdzielająca energię elektryczną do silników krokowych w celu przemieszczania ich wzdłuż osi.
Wskazówka: Podczas lutowania płytki należy użyć kondensatorów i rezystorów w specjalnych obudowach SMD (do wykonania obudów takich części używa się aluminium, ceramiki i plastiku). Zmniejszy to wymiary tablicy, a przestrzeń wewnętrzna w projekcie zostanie zoptymalizowana.
Montaż
Schemat domowej maszyny ze sterowaniem numerycznym
Montaż nie zajmie Ci zbyt dużo czasu. Jedyną rzeczą jest to, że proces konfiguracji będzie najdłuższy w całym procesie produkcyjnym.
Najpierw
Konieczne jest opracowanie schematu i rysunków przyszłej maszyny sterowanej numerycznie.
Jeśli nie chcesz tego robić, możesz pobrać rysunki z Internetu. Przez wszystkich rozmiary przygotuj wszystkie niezbędne szczegóły.
Wykonaj wszystkie niezbędne otwory
Przeznaczone do łożysk i prowadnic. Najważniejsze jest przestrzeganie wszystkich wymaganych wymiarów, w przeciwnym razie działanie maszyny zostanie zakłócone. Zaprezentowano schemat opisujący rozmieszczenie mechanizmów. To da ci ogólny pogląd, zwłaszcza jeśli składasz go po raz pierwszy.
Gdy wszystkie elementy i części mechanizmu będą gotowe, możesz bezpiecznie przystąpić do montażu. Pierwszym krokiem jest montaż ramy sprzętu.
Rama
Muszą być geometrycznie poprawnie zmontowane. Wszystkie kąty muszą być równe i równe. Gdy rama jest już gotowa, można zamontować prowadnice osi, stół roboczy i podpory. Po zainstalowaniu tych elementów można zainstalować router lub wrzeciono.
Pozostaje ostatni krok - elektronika. Instalacja elektroniki jest głównym etapem montażu. Do silników krokowych zainstalowanych na maszynie podłączony jest sterownik, który będzie odpowiedzialny za ich działanie.
Następnie sterownik podłącza się do komputera, na którym powinien być już zainstalowany specjalny program sterujący. Powszechnie używana marka Arduino, która zajmuje się produkcją i dostawą sprzętu komputerowego.
Gdy wszystko jest już podłączone i gotowe, czas uruchomić element testowy. Nadaje się do tego każde drewno, które nie będzie wystawać poza blat. Jeśli Twój przedmiot został przetworzony i wszystko jest w porządku, możesz rozpocząć pełną produkcję tego lub innego produktu frezującego.
Środki ostrożności
Bezpieczeństwo podczas pracy ze sprzętem frezującym ma fundamentalne znaczenie. Jeśli nie zadbasz o siebie, możesz wylądować w szpitalu z poważnymi obrażeniami. Wszystkie zasady bezpieczeństwa są takie same, ale najbardziej podstawowe wymieniono poniżej:
- Aby uniknąć porażenia prądem, konieczne jest uziemienie sprzętu.
- Trzymaj dzieci z dala od maszyny.
- Nie jedz i nie pij przy biurku.
- Odzież powinna być odpowiednio dobrana.
- Nie przetwarzaj nieporęcznych części, które przekraczają rozmiar stołu roboczego lub wyposażenia maszyny.
- Nie rzucaj różnych narzędzi na obszar roboczy maszyny.
- Nie używaj materiałów (metalu, plastiku itp.).
Recenzje wideo
Recenzja wideo części do maszyny i gdzie je zdobyć:
Recenzja wideo działania frezarki do drewna:
Recenzja wideo elektroniki
Obrabiarki wyposażone w oprogramowanie sterowane numerycznie (CNC) prezentowane są w postaci nowoczesnych urządzeń do cięcia, toczenia, wiercenia czy szlifowania metalu, sklejki, drewna, pianki i innych materiałów.
Wbudowana elektronika oparta na płytkach drukowanych Arduino zapewnia maksymalną automatyzację pracy.
1 Co to jest maszyna CNC?
Maszyny CNC oparte na płytkach drukowanych Arduino są w stanie automatycznie i w sposób ciągły zmieniać prędkość wrzeciona, a także prędkość posuwu podpór, stołów i innych mechanizmów. Elementy pomocnicze maszyny CNC automatycznie zajmuje żądaną pozycję, i można nim ciąć sklejkę lub profile aluminiowe.
W urządzeniach opartych na płytkach drukowanych Arduino narzędzie tnące (wstępnie skonfigurowane) zmienia się również automatycznie.
W urządzeniach CNC opartych na płytkach drukowanych Arduino wszystkie polecenia przesyłane są za pośrednictwem sterownika.
Sterownik odbiera sygnały z oprogramowania. W przypadku tego typu urządzeń do cięcia sklejki, profili metalowych czy pianki, nośnikami programów są krzywki, ograniczniki lub kopiarki.
Sygnał odebrany od nośnika programu wysyła polecenie poprzez sterownik do automatu, półautomatu lub kopiarki. Jeśli konieczna jest wymiana arkusza sklejki lub pianki do cięcia, wówczas krzywki lub kopiarki zastępuje się innymi elementami.
Jednostki ze sterowaniem programowym w oparciu o płytki Arduino wykorzystują jako nośnik programu taśmy dziurkowane, karty dziurkowane lub taśmy magnetyczne, na których znajdują się wszystkie niezbędne informacje. Dzięki zastosowaniu płytek Arduino cały proces cięcia sklejki, styropianu czy innego materiału jest w pełni zautomatyzowany, minimalizując koszty pracy.
Warto dodać, że zbudowanie maszyny CNC do cięcia sklejki lub tworzywa piankowego w oparciu o płytki Arduino możesz to zrobić sam, bez większych trudności. Sterowanie w jednostkach CNC opartych na Arduino odbywa się poprzez sterownik przekazujący zarówno informację technologiczną, jak i wymiarową.
Stosując przecinarki plazmowe CNC oparte na płytkach Arduino, można uwolnić dużą ilość uniwersalnego sprzętu, a jednocześnie zwiększyć produktywność pracy. Główne zalety samodzielnie składanych maszyn opartych na Arduino wyrażają się w:
- wysoka (w porównaniu do maszyn ręcznych) produktywność;
- elastyczność uniwersalnego wyposażenia połączona z precyzją;
- ograniczenie konieczności przyciągania do pracy wykwalifikowanych specjalistów;
- możliwość produkcji części wymiennych według jednego programu;
- skrócony czas przygotowania do produkcji nowych części;
- możliwość zrobienia maszyny własnymi rękami.
1.1 Proces obsługi frezarki CNC (wideo)
1.2 Rodzaje maszyn CNC
Prezentowane urządzenia do cięcia sklejki lub tworzywa piankowego, wykorzystujące do pracy płytki Arduino, podzielone są na klasy ze względu na:
- możliwości technologiczne;
- zasada zmiany narzędzia;
- sposób zmiany przedmiotu obrabianego.
Każdą klasę takiego sprzętu można wykonać własnymi rękami i elektroniką Arduino zapewni maksymalną automatyzację procesu pracy. Oprócz zajęć maszynami mogą być:
- obrócenie;
- wiercenie i wytaczanie;
- przemiał;
- szlifowanie;
- maszyny elektrofizyczne;
- różnego przeznaczenia.
Jednostki tokarskie oparte na Arduino mogą przetwarzać zewnętrzne i wewnętrzne powierzchnie wszelkiego rodzaju części.
Obrót detali można wykonywać zarówno w konturach prostych, jak i zakrzywionych. Urządzenie przeznaczone jest także do nacinania gwintów zewnętrznych i wewnętrznych. Frezarki oparte na Arduino przeznaczone są do frezowania prostych i skomplikowanych części typu nadwozia.
Ponadto mogą wykonywać wiercenie i wytaczanie. Do wykańczania części można używać szlifierek, które można również wykonać samodzielnie.
W zależności od rodzaju obrabianych powierzchni jednostkami mogą być:
- szlifowanie powierzchni;
- szlifowanie wewnętrzne;
- szlifowanie wielowypustów.
Do cięcia można używać agregatów wielofunkcyjnych sklejki lub tworzywa piankowego, wykonywać wiercenie, frezowanie, wytaczanie i toczenie części. Zanim zrobisz maszynę CNC własnymi rękami, należy wziąć pod uwagę, że sprzęt jest podzielony według metody wymiany narzędzi. Wymiany można dokonać:
- ręcznie;
- automatycznie w wieży;
- automatycznie w sklepie.
Jeśli elektronika (sterownik) może zapewnić automatyczną zmianę obrabianych przedmiotów za pomocą specjalnych napędów, wówczas urządzenie może pracować przez długi czas bez interwencji operatora.
Aby wykonać prezentowane urządzenie do cięcia sklejki lub tworzywa piankowego własnymi rękami, należy przygotować początkowy sprzęt. Używany może się do tego nadawać.
W nim element roboczy zastępuje się frezem. Ponadto możesz wykonać mechanizm własnymi rękami z wózków starej drukarki.
Umożliwi to ruch noża roboczego w kierunku dwóch płaszczyzn. Następnie do konstrukcji podłączana jest elektronika, której kluczowym elementem jest sterownik oraz płytki Arduino.
Schemat montażu pozwala na zautomatyzowanie domowej jednostki CNC własnymi rękami. Urządzenia tego typu mogą być przeznaczone do cięcia tworzyw sztucznych, pianki, sklejki czy cienkiego metalu. Aby urządzenie mogło wykonywać bardziej złożone rodzaje pracy, potrzebny jest nie tylko sterownik, ale także silnik krokowy.
Musi mieć wskaźniki dużej mocy - co najmniej 40-50 watów. Zaleca się stosowanie konwencjonalnego silnika elektrycznego, ponieważ jego zastosowanie wyeliminuje potrzebę tworzenia napędu śrubowego, a sterownik zapewni terminowe dostarczanie poleceń.
Wymagana siła na wale napędowym w domowym urządzeniu muszą być przekazywane za pośrednictwem pasków rozrządu. Jeśli domowa maszyna CNC będzie używać wózków z drukarek do przesuwania noża roboczego, wówczas w tym celu konieczne jest wybranie części z drukarek wielkoformatowych.
Podstawą przyszłej jednostki może być prostokątna belka, która musi być mocno przymocowana do prowadnic. Rama musi mieć wysoki stopień sztywności, ale nie zaleca się spawania. Lepiej jest zastosować połączenie śrubowe.
Szwy spawalnicze będą ulegać odkształceniom pod wpływem stałych obciążeń podczas pracy maszyny. W takim przypadku elementy mocujące ulegną zniszczeniu, co doprowadzi do nieprawidłowego ustawienia, a sterownik nie będzie działał poprawnie.
2.1 O silnikach krokowych, wspornikach i prowadnicach
Samodzielnie zmontowana jednostka CNC musi być wyposażona w silniki krokowe. Jak wspomniano powyżej, do montażu urządzenia najlepiej jest użyć silników ze starych drukarek igłowych.
Dla sprawnej pracy urządzenia będziesz potrzebować trzech oddzielnych silników typ krokowy. Zaleca się stosowanie silników z pięcioma oddzielnymi przewodami sterującymi. Zwiększy to kilkakrotnie funkcjonalność domowego urządzenia.
Wybierając silniki do przyszłej maszyny, musisz znać liczbę stopni na krok, napięcie robocze i rezystancję uzwojenia. Następnie pomoże to w prawidłowej konfiguracji całego oprogramowania.
Wał silnika kulowego mocowany jest za pomocą gumowej linki pokrytej grubym uzwojeniem. Dodatkowo za pomocą takiego kabla można podłączyć silnik do trzpienia jezdnego. Rama może być wykonana z tworzywa sztucznego o grubości 10-12 mm.
Oprócz plastiku można zastosować aluminium lub szkło organiczne.
Wiodące części ramy mocuje się za pomocą wkrętów samogwintujących, a w przypadku drewna elementy można mocować za pomocą kleju PVA. Prowadnice stanowią pręty stalowe o przekroju 12 mm i długości 20 mm. Na każdą oś przypadają 2 pręty.
Wspornik wykonany jest z tekstolitu, jego wymiary powinny wynosić 30x100x40 cm. Części prowadzące tekstolitu są mocowane za pomocą śrub M6, a wsporniki „X” i „Y” u góry muszą mieć 4 gwintowane otwory do mocowania ramy. Silniki krokowe montuje się za pomocą łączników.
Mocowania można wykonać ze stali typ liścia. Grubość blachy powinna wynosić 2-3 mm. Następnie śruba jest połączona z osią silnika krokowego za pomocą elastycznego wału. W tym celu można użyć zwykłego węża gumowego.