In zato vam v okviru tega poučnega članka želim, da skupaj z avtorjem projekta, 21-letnim mehanikom in oblikovalcem, naredite svojega. Pripovedovanje bo potekalo v prvi osebi, vendar vedite, da na mojo veliko žalost ne delim svoje izkušnje, ampak samo prosto pripovedujem avtorja tega projekta.
V tem članku bo kar nekaj risb., opombe k njim so narejene v angleščini, vendar sem prepričan, da bo pravi tehničar vse razumel brez odlašanja. Za lažje razumevanje bom zgodbo razdelil na "korake".
Predgovor avtorja
Že pri 12 letih sem sanjal o izdelavi stroja, ki bo sposoben ustvarjati različne stvari. Stroj, ki mi bo omogočil izdelavo katerega koli gospodinjskega pripomočka. Dve leti kasneje sem naletel na frazo CNC ali če smo natančnejši, besedna zveza "CNC rezkalni stroj". Potem ko sem ugotovil, da obstajajo ljudje, ki lahko tak stroj izdelajo sami za svoje potrebe, v lastni garaži, sem ugotovil, da to zmorem tudi jaz. To moram narediti! Tri mesece sem poskušal zbrati primerne dele, a nisem popustil. Tako je moja obsedenost postopoma zbledela.
Avgusta 2013 me je ideja o izdelavi CNC rezkalnega stroja ponovno prevzela. Pravkar sem diplomiral iz industrijskega oblikovanja na univerzi, zato sem bil precej prepričan v svoje sposobnosti. Zdaj sem jasno razumel razliko med seboj danes in menoj izpred petih let. Naučil sem se delati s kovino, osvojil tehnike dela z ročnimi stroji za obdelavo kovin, predvsem pa sem se naučil uporabljati razvojna orodja. Upam, da vas bo ta vadnica navdihnila za izdelavo lastnega CNC stroja!
1. korak: Oblikovanje in model CAD
Vse se začne s premišljenim dizajnom. Naredil sem več skic, da bi bolje razumel velikost in obliko bodočega stroja. Po tem sem ustvaril model CAD s programom SolidWorks. Ko sem modeliral vse dele in komponente stroja, sem pripravil tehnične risbe. Te risbe sem uporabil za izdelavo delov na ročnih strojih za obdelavo kovin: in.
Iskreno povedano, obožujem dobra in priročna orodja. Zato sem poskušal čim bolj poenostaviti vzdrževanje in nastavitve stroja. Ležaje sem postavil v posebne bloke, da jih lahko hitro zamenjam. Vodila so dostopna za vzdrževanje, tako da bo moj avto vedno čist, ko bo delo končano.
Datoteke za prenos “Korak 1”
Dimenzije
2. korak: Postelja
Postelja zagotavlja stroju potrebno togost. Nanj bodo vgradili premični portal, koračne motorje, Z os in vreteno, kasneje pa še delovno površino. Za izdelavo nosilnega okvirja sem uporabil dva aluminijasta profila Maytec 40x80 mm in dve aluminijasti končni plošči debeline 10 mm. Vse elemente sem med seboj povezal z aluminijastimi vogali. Za okrepitev strukture znotraj glavnega okvirja sem naredil dodaten kvadratni okvir iz profilov manjšega preseka.
Da v prihodnje na vodila ne pride prah, sem namestil zaščitne aluminijaste vogale. Kotnik je pritrjen s T-maticami, ki so nameščene v enem od utorov profila.
Obe končni plošči imata nosilne bloke za pritrditev pogonskega vijaka.
Sklop nosilnega okvirja
Vogali za zaščito vodil
Datoteke za prenos "2. korak"
Risbe glavnih elementov okvirja
3. korak: Portal
Premični portal je izvršni element vašega stroja; premika se vzdolž osi X in nosi opornik osi Z. Višji kot je portal, debelejši obdelovanec lahko obdelujete. Vendar pa je visok portal manj odporen na obremenitve, ki nastanejo med obdelavo. Visoki stranski stebri portala delujejo kot vzvodi glede na linearne kotalne ležaje.
Glavna naloga, ki sem jo nameraval rešiti na svojem CNC rezkalnem stroju, je bila obdelava aluminijastih delov. Ker je največja debelina aluminijastih vložkov, primernih zame, 60 mm, sem se odločil, da bo portalna zračnost (razdalja od delovne površine do zgornjega prečnega nosilca) enaka 125 mm. Vse svoje meritve sem pretvoril v model in tehnične risbe v SolidWorksu. Zaradi zahtevnosti delov sem jih obdeloval na industrijskem CNC obdelovalnem centru, kar mi je dodatno omogočilo obdelavo posnetkov, kar bi bilo na ročnem rezkalnem stroju zelo težko.
Datoteke za prenos “3. korak”
4. korak: Čeljust osi Z
Za zasnovo osi Z sem uporabil sprednjo ploščo, ki se pritrdi na ležaje gibanja osi Y, dve plošči za ojačitev sklopa, ploščo za namestitev koračnega motorja in ploščo za namestitev rezkalnega vretena. Na sprednji plošči sem namestil dve profilni vodili, po katerih se bo vreteno premikalo vzdolž osi Z. Upoštevajte, da vijak osi Z na dnu nima nasprotne podpore.
Prenosi »4. korak«
5. korak: vodniki
Vodila omogočajo premikanje v vse smeri, kar zagotavlja gladke in natančne premike. Vsaka igra v eno smer lahko povzroči netočnost pri obdelavi vaših izdelkov. Izbral sem najdražjo možnost - profilirane tračnice iz kaljenega jekla. To bo omogočilo strukturi, da prenese visoke obremenitve in zagotovilo natančnost pozicioniranja, ki jo potrebujem. Za zagotovitev, da so vodila vzporedna, sem med nameščanjem uporabil poseben indikator. Največje medsebojno odstopanje ni bilo večje od 0,01 mm.
6. korak: Vijaki in jermenice
Vijaki pretvorijo rotacijsko gibanje koračnih motorjev v linearno gibanje. Pri načrtovanju vašega stroja lahko izberete več možnosti za to enoto: par vijak-matica ali kroglični par (krogelni vijak). Vijačna matica je med delovanjem praviloma izpostavljena večjim tornim silam in je tudi manj natančna glede na kroglični vijak. Če potrebujete večjo natančnost, potem se vsekakor morate odločiti za kroglični vijak. Vendar morate vedeti, da so kroglični vijaki precej dragi.
Pri mnogih projektih je CNC rezkalnik nujen za dobre in hitre rezultate. Po nekaj raziskavah o trenutnih CNC strojih sem prišel do zaključka, da vsi stroji pod 150k ne morejo zadostiti mojim potrebam glede delovnega prostora in natančnosti.
Kaj želim:
- delovni prostor 900 x 400 x 120 mm
- relativno tiho vreteno z veliko močjo pri nizkih vrtilnih hitrostih
- največja možna togost (za rezkanje aluminijastih delov)
- največjo možno natančnost
- USB vmesnik
- porabi do 150 tisoč rubljev
S temi zahtevami sem začel 3D načrtovanje z razvojem shem in risb ter preizkušanjem številnih razpoložljivih delov. Glavna zahteva: deli se morajo prilegati. Na koncu sem se odločil, da bom stroj sestavil na matico 30-B z 8 aluminijastimi okvirji s 16 mm krogličnimi vreteni, 15 mm krogličnimi vodili in 3-amperskimi koračnimi motorji NEMA23, ki se enostavno prilegajo v standardni sistem za pritrditev.
Ti deli se popolnoma prilegajo brez potrebe po posebnih delih.
1. korak: Zgradite okvir
Ključno je dobro načrtovanje...
Teden dni po naročilu so prispeli rezervni deli. In po nekaj minutah je bila X os pripravljena. - Lažje, kot sem mislil! 15 mm linearni ležaji HRC so zelo dobre kakovosti in po namestitvi lahko takoj ugotovite, da se bodo zelo dobro obnesli.
Po 2 urah, ko sem z lastnimi rokami sestavljal CNC stroj na Arduino, se je pojavila prva težava: vretena nočejo priti v valjčne ležaje. Moj zamrzovalnik ni dovolj velik za 1060 mm vretena, zato sem se odločil nabaviti suhi led, kar je pomenilo, da sem projekt za teden dni prekinil.
2. korak: Nastavitev vreten
Prijatelj je prišel z vrečko suhega ledu in po nekaj minutah zamrzovanja so se vretena popolnoma prilegala valjčnim ležajem. Še nekaj vijakov in izgleda kot CNC stroj.
3. korak: Električni deli
Mehanski del je končan in nadaljujem z električnimi deli.
Ker zelo dobro poznam Arduino in želim popoln nadzor preko USB-ja, sem najprej izbral Arduino Uno z GRBL shieldom in steperji TB8825. Ta konfiguracija deluje zelo preprosto in po kratki nastavitvi je stroj mogoče upravljati z računalnikom. odlično!
Ker pa TB8825 deluje na največ 1,9A in 36V (se zelo segreje), je to dovolj za zagon avta, vendar sem opazil izgubo v korakih zaradi premajhne moči. Dolg postopek mletja pri tej temperaturi je nočna mora.
Kupil sem poceni TB6560 iz Kitajske (300 rubljev vsak, dostava 3 tedne) in jih povezal s ščitom GRBL. Ocene napetosti za to ploščo niso zelo natančne, našli boste ocene v razponu od 12 V do 32 V. Ker že imam napajalnik 36V, sem ga poskusil prilagoditi.
Rezultat: Dva koračna pogona delujeta dobro, eden ne prenese višje napetosti, drugi pa se obrača samo v eno smer (ne more spremeniti smeri).
Torej, spet v iskanju dobrega voznika...
TB6600 je moja končna odločitev. Popolnoma je zaprt z aluminijastim hladilnim pokrovom in je enostaven za namestitev. Zdaj moji steperji delujejo na oseh X in Y z 2,2 A in na osi Z z 2,7 A. Lahko bi šel do 3 A, a ker imam zaprto škatlo za zaščito tokokrogov pred aluminijevim prahom, sem se odločil za 2,2 A, kar zadostuje za moje potrebe in skoraj ne ustvarja toplote. Prav tako ne želim, da steperji uničijo avto, če naredijo napako in jim dam preveč moči.
Dolgo sem razmišljal o rešitvi za zaščito koračnega napajalnika in frekvenčnega pretvornika pred majhnimi aluminijastimi deli. Rešitev je veliko, ko je inverter nameščen zelo visoko ali na zadostni oddaljenosti od rezkalnega stroja. Glavna težava je, da te naprave proizvajajo veliko toplote in zahtevajo aktivno hlajenje. Moja zadnja odločitev so ljubke hlačne nogavice mojega dekleta. Narezal sem jih na 30 cm velike kose in jih uporabil kot zaščitno cev, ki je zelo enostavna in omogoča dober pretok zraka.
4. korak: Vreteno
Izbira pravega vretena zahteva veliko raziskav. Sprva sem razmišljal o uporabi standardnega vretena Kress1050, a ker ima samo 1050 vatov pri 21.000 vrtljajih na minuto, ne morem pričakovati veliko moči pri nižjih vrtljajih.
Za moje zahteve po suhem rezkanju aluminija in morda nekaterih jeklenih delov potrebujem moč 6000–12000 vrt./min.
Zato sem končno izbral frekvenčni pogon 3kW iz Kitajske (skupaj s pretvornikom) za 25 tisoč rubljev.
Kakovost vretena je zelo dobra. Je precej močan in enostaven za postavitev. Težo sem podcenjeval pri 9 kg, a na srečo je moj okvir dovolj močan in s težkim vretenom ni težav. (Velika teža je razlog za pogon osi Z 2,7 A)
5. korak: Naloga je končana
pripravljena Stroj deluje zelo dobro, imel sem nekaj težav s koračnimi pogoni, a na splošno sem zelo zadovoljen z rezultatom. Porabil sem približno 120 tisoč rubljev in imam avto, ki popolnoma ustreza mojim potrebam.
Prvi projekt rezkanja je bila negativna oblika v POM (Parallax occlusion mapping). Stroj je opravil odlično delo!
6. korak: predelava za rezkanje aluminija
Že v POM-u sem videl, da je navor na Y-ležaju nekoliko visok in da se stroj upogiba pod velikimi silami okoli osi Y. Zato sem se odločil kupiti drugo stojalo in ustrezno nadgraditi portal.
Po tem zaradi sile na vretenu skoraj ni zračnosti. Odlična posodobitev in seveda vredna denarja (10 tisoč rubljev).
Zdaj sem pripravljen na aluminij. Pri delu z AlMg4,5Mn sem dosegel zelo dobre rezultate brez hlajenja.
7. korak: Zaključek
Izdelava lastnega CNC stroja ni prava znanost. Imam razmeroma slabe delovne pogoje in opremo, a ob dobrem načrtu dela potrebujem le nekaj nastavkov, izvijač, spone in navaden vrtalni stroj. En mesec za CAD in načrt nakupa ter štiri mesece za sestavljanje za dokončanje namestitve. Izdelava drugega stroja bi bila veliko hitrejša, a brez predznanja s tega področja sem se moral v tem času veliko naučiti o mehaniki in elektroniki.
8. korak: podrobnosti
Tukaj lahko najdete vse glavne dele stroja. Za vse aluminijaste plošče bi priporočal zlitine AlMg4,5Mn.
Električni:
Vse električne dele sem kupil na Ebayu.
- Arduino + GRBL-Shield: ~ 1500 rub.
- Koračni gonilnik: 1000 RUR\kom
- Napajanje: 3000 rub.
- Koračni motorji: ~ 1500 RUR\kom
- Rezkalno vreteno + inverter: 25 tisoč rubljev.
Mehansko:
- Linearni ležaji: povezava
- Linearne tirnice: povezava
- Kroglična krožna vretena: povezava
- 2 x 1052 mm
- 1x600 mm
- 1x250 mm
- Fiksni ležaji vretena + držalo steperja: člen
- Plavajoči ležaj: povezava
- Priključki z naklonom vretena: naročene kitajske spojke za 180 rubljev na kos
- Spodnji profili: povezava
- X-profili za tirnice: povezava
- Y-profili za namestitev koračnega/vretena X-osi: povezava
Portal:
- Linearni nosilni profil X: člen
- Zadnja plošča/montažna plošča: 5 mm aluminijasta plošča 600×200.
- Y-profili: 2x povezava
- Z-profil: povezava
- Montažna plošča Z: 5 mm 250×160 aluminijasta plošča
- Z-drsna plošča za montažo na vreteno: 5 mm 200×160 aluminijasta plošča
9. korak: Programska oprema
Ker sem uporabil CAD, nato CAM in končno G-Code Sender, sem zelo razočaran. Po dolgem iskanju dobre programske opreme sem se odločil za Estlcam, ki je zelo priročen, zmogljiv in zelo dostopen (3 tisoč rubljev).
Popolnoma prepiše Arduino in neodvisno krmili koračne motorje. Obstaja veliko dobrih dokumentiranih lastnosti. Preizkusna različica zagotavlja polno funkcionalnost programske opreme, le doda čakalni čas.
Na primer iskanje roba. Žico morate samo povezati z zatičem Arduino A5 in obdelovancem (če ni kovinski, uporabite aluminijasto folijo, da ga začasno pokrijete). Z nadzorom stroja lahko rezkalno orodje sedaj pritisnete ob delovno površino. Takoj, ko je tokokrog sklenjen, se stroj ustavi in nastavi os na nič. Zelo uporabno! (običajno ozemljitev ni potrebna, ker mora biti vreteno ozemljeno)
Korak 10: Izboljšanje
Do sedaj sta imeli osi Y in Z začasne plastične nosilce za prenos sil matic vretena in ustrezno premikanje rezkalnega vretena.
Plastične sponke so bile iz trpežne plastike, a jim ne zaupam preveč. Predstavljajte si, da se bo nosilec osi Z zaviral, rezkalno vreteno bo preprosto padlo (očitno med postopkom rezkanja).
Zato sem sedaj naredil te nosilce iz aluminijeve zlitine (AlMgSi). Rezultat je priložen na sliki. Zdaj so veliko močnejši od plastične različice, ki sem jo naredil prej brez rezkarja.
11. korak: Stroj v akciji
Zdaj, z malo vaje, DIY CNC stroj za les že daje zelo dobre rezultate (za hobi). Te slike prikazujejo šobo AlMg4,5Mn. Moral sem ga frezati na obeh straneh. Zadnja fotografija prikazuje, kaj se je zgodilo brez poliranja ali brusnega papirja.
Uporabil sem nastavek VHM 6 mm s 3 rezili. Ugotovil sem, da orodja 4-6 mm dajejo zelo dobre rezultate na tem stroju.
Cilj tega projekta je ustvariti namizni CNC stroj. Možno je bilo kupiti že pripravljen stroj, vendar mi njegova cena in dimenzije niso ustrezale, zato sem se odločil za izdelavo CNC stroja z naslednjimi zahtevami:
- uporaba preprostih orodij (potrebne so samo vrtalni stroj, tračna žaga in ročno orodje)
- nizki stroški (osredotočil sem se na nizke stroške, vendar sem vseeno kupil elemente za približno 600 $, veliko lahko prihranite z nakupom elementov v ustreznih trgovinah)
- majhen odtis (30"x25")
- običajni delovni prostor (10" vzdolž osi X, 14" vzdolž osi Y, 4" vzdolž osi Z)
- visoka hitrost rezanja (60" na minuto)
- majhno število elementov (manj kot 30 edinstvenih)
- razpoložljivi elementi (vse elemente je možno kupiti v eni strojni trgovini in treh spletnih trgovinah)
- možnost uspešne obdelave vezanega lesa
Stroji drugih ljudi
Tukaj je nekaj fotografij drugih strojev, zbranih iz tega članka
Slika 1 – Chris in prijatelj sta sestavila stroj in z laserskim rezanjem izrezala dele iz 0,5-palčnega akrila. Toda vsakdo, ki je delal z akrilom, ve, da je lasersko rezanje dobro, a akril slabo prenaša vrtanje in ta projekt ima veliko lukenj. Dobro so opravili, več informacij najdete na Chrisovem blogu. Še posebej sem užival pri izdelavi 3D predmeta z 2D rezi.
Slika 2 - Sam McCaskill je naredil res lep namizni CNC stroj. Navdušilo me je, da svojega dela ni poenostavil in vseh elementov izrezal ročno. Nad tem projektom sem navdušen.
Slika 3 - Angry Monk je uporabil lasersko rezane dele DMF in motorje z zobatim jermenom, predelane v propelerske motorje.
Slika 4 - Bret Golab je sestavil stroj in ga konfiguriral za delo z Linux CNC (tudi jaz sem to poskušal narediti, vendar zaradi zapletenosti ni uspelo). Če vas zanimajo njegove nastavitve, ga lahko kontaktirate služba!
Bojim se, da nimam dovolj izkušenj in znanja, da bi razložil osnove CNC-ja, vendar ima forum CNCZone.com obsežen razdelek, posvečen domačim strojem, ki mi je zelo pomagal.
Rezalnik: Dremel ali Dremel Type Tool
Parametri osi:
X os
Potovalna razdalja: 14"
Hitrost: 60"/min
Pospešek: 1"/s2
Ločljivost: 1/2000"
Impulzi na palec: 2001
Y os
Potovalna razdalja: 10"
Pogon: pogon z zobatim jermenom
Hitrost: 60"/min
Pospešek: 1"/s2
Ločljivost: 1/2000"
Impulzi na palec: 2001
Z os (gor-dol)
Potovalna razdalja: 4"
Pogon: vijak
Pospešek: .2"/s2
Hitrost: 12"/min
Ločljivost: 1/8000"
Impulzi na palec: 8000
Zahtevana orodja
Želel sem uporabiti priljubljena orodja, ki jih je mogoče kupiti v običajni trgovini z domačimi izdelki.
Električna orodja:
- tračna žaga ali vbodna žaga
- vrtalni stroj (svedri 1/4", 5/16", 7/16", 5/8", 7/8", 8 mm (približno 5/16"), imenovan tudi Q
- tiskalnik
- Dremel ali podobno orodje (za vgradnjo v končni stroj).
Ročno orodje:
- gumijasto kladivo (za namestitev elementov)
- šesterokotniki (5/64", 1/16")
- izvijač
- lepilo v paličici ali lepilo v spreju
- nastavljiv ključ (ali nasadni ključ z ragljo in nasadnim ključem 7/16")
Zahtevani materiali
V priloženi datoteki PDF (CNC-Part-Summary.pdf) so navedeni vsi stroški in informacije o vsaki postavki. Tukaj so navedene samo splošne informacije.
Rjuhe --- 20 $
-Kos 48" x 48" 1/2" MDF (katera koli pločevina debeline 1/2" bo zadostovala. V naslednji različici stroja nameravam uporabiti UHMW, vendar je zdaj predrag)
-Kos MDF 5"x5" 3/4" (ta kos se uporablja kot distančnik, tako da lahko vzamete kos katerega koli 3/4" materiala
Motorji in krmilniki --- 255 $
-O izbiri krmilnikov in motorjev bi lahko napisali cel članek. Skratka, potrebujete krmilnik, ki lahko poganja tri motorje in motorje z navorom približno 100 oz/in. Kupil sem motorje in že pripravljen krmilnik in vse je dobro delovalo.
Strojna oprema --- 275 $
-Te artikle sem kupil v treh trgovinah. Enostavne elemente sem kupil v trgovini s strojno opremo, specializirane gonilnike sem kupil pri McMaster Carr (http://www.mcmaster.com), ležaje, ki jih rabim veliko, pa sem kupil pri spletnem prodajalcu, plačal sem 40 $ za 100 kosov. (izkazalo se je, da je precej donosno, veliko ležajev ostane za druge projekte).
Programska oprema ---(brezplačno)
-Potrebujete program za risanje vaše zasnove (uporabljam CorelDraw) in trenutno uporabljam preskusno različico Mach3, vendar nameravam preiti na LinuxCNC (odprtokodni strojni krmilnik, ki uporablja Linux)
Glavna enota --- (izbirno)
-Na svojo napravo sem namestil Dremel, če pa vas zanima 3D tiskanje (npr. RepRap), lahko namestite svojo napravo.
Šablone za tiskanje
Imel sem nekaj izkušenj z vbodno žago, zato sem se odločil za lepljenje šablon. Datoteke PDF s predlogami morate natisniti na list, list prilepiti na material in izrezati dele.
Ime datoteke in material:
Vse: CNC-Cut-Summary.pdf
0,5" MDF (35 listov predloge 8,5"x11"): CNC-0,5MDF-CutLayout-(Rev3).pdf
0,75" MDF: CNC-0,75MDF-CutLayout-(Rev2).pdf
0,75" aluminijasta cev: CNC-0,75Alum-CutLayout-(Rev3).pdf
0,5" MDF (1 list z vzorcem 48"x48"): CNC-(ena stran 48x48) 05-MDF-CutPattern.pdf
Opomba: prilagam risbe CorelDraw v originalni obliki (CNC-CorelDrawFormat-CutPatterns (Rev2) ZIP) za tiste, ki bi želeli kaj spremeniti.
Opomba: Obstajata dve možnosti datoteke za MDF 0,5". Prenesete lahko datoteko s 35 stranmi 8,5"x11" (CNC-0.5MDF-CutLayout-(Rev3), PDF) ali datoteko (CNC-(ena stran 48x48) 05- MDF-CutPattern.pdf) z enim listom 48"x48" za tiskanje na tiskalnik širokega formata.
Korak za korakom:
1. Prenesite tri datoteke predlog PDF.
2. Odprite vsako datoteko v programu Adobe Reader
3. Odprite okno za tiskanje
4. (POMEMBNO) onemogočite prilagajanje velikosti strani.
5. Preverite, ali datoteka ni pomotoma pomanjšana. Prvič, ko tega nisem naredil, sem vse natisnil v 90-odstotnem merilu, kot je opisano spodaj.
Lepljenje in izrezovanje elementov
Natisnjene predloge prilepite na MDF in na aluminijasto cev. Nato preprosto izrežite del vzdolž konture.
Kot že omenjeno, sem pomotoma natisnil predloge v 90-odstotnem merilu in nisem opazil, dokler nisem začel rezati. Na žalost se tega nisem zavedal do te stopnje. Ostalo mi je 90 % predlog v merilu in po selitvi čez državo sem imel dostop do CNC stroja polne velikosti. Nisem se mogel upreti in s tem strojem izrezati elemente, a z zadnje strani jih nisem mogel vrtati. Zato so vsi elementi na fotografijah brez delov šablone.
Vrtanje
Nisem natančno štel, koliko, vendar ta projekt uporablja veliko lukenj. Luknje, ki so izvrtane na koncih, so še posebej pomembne, vendar si vzemite čas zanje in le redko boste morali uporabiti gumijasto kladivo.
Mesta z luknjami v prekrivanju ena na drugi so poskus izdelave utorov. Morda imate CNC stroj, ki lahko to naredi bolje.
Če vam je uspelo tako daleč, potem čestitamo! Ob pogledu na kup elementov si je kar težko predstavljati, kako sestaviti stroj, zato sem poskušal narediti podrobna navodila, podobna navodilom za LEGO. (Priložen PDF CNC-Assembly-Instructions.pdf). Fotografije montaže po korakih so videti precej zanimive.
pripravljena!
Stroj je pripravljen! Upam, da vam je uspelo. Upam, da članek ne zamudi pomembnih podrobnosti in točk. Tu je videoposnetek, ki prikazuje stroj, kako izreže vzorec na roza penasti plošči.
Dandanes je vse pogostejša izdelava majhnih delov iz lesa za različne konstrukcije. Tudi v trgovinah lahko najdete različne čudovite tridimenzionalne slike, narejene na lesenem platnu. Takšne operacije se izvajajo z uporabo rezkalnih strojev z numeričnim krmiljenjem delov ali slik iz lesa se doseže s pomočjo računalnika, specializiranega programa.
Rezkalni stroj za les z numeričnim krmiljenjem je visoko profesionalen stroj, izdelan z najnovejšo tehnologijo.
Vse delo je sestavljeno iz obdelave s posebnim rezalnikom za les, s katerim lahko iz lesnega materiala izrežete majhne dele in ustvarite čudovite dizajne. Delo poteka s pošiljanjem signalov koračnim motorjem, ki nato premikajo usmerjevalnik po treh oseh.
Zaradi tega pride do visoko natančne obdelave. Takšnega dela je praviloma nemogoče opraviti tako kakovostno ročno. Zato so CNC rezkalni stroji za les odlična najdba za lesarje.
Namen
Že od antičnih časov je bilo rezkanje namenjeno skobljanju lesa. Toda motor napredka se premika strogo naprej in v našem času je bilo za takšne stroje ustvarjeno numerično programsko krmiljenje. Na tej stopnji lahko rezkalni stroj izvaja različne dejavnosti, ki se nanašajo na obdelavo lesa:
- Rezanje različnih delov iz masivnega lesa.
- Odrezovanje odvečnih delov obdelovanca.
- Možnost izdelave utorov in lukenj različnih premerov.
- Risanje zapletenih vzorcev z rezalnikom.
- 3D tridimenzionalne slike na masivnem lesu.
- Polnopravna proizvodnja pohištva in še veliko več.
Ne glede na nalogo bo opravljena z visoko natančnostjo in natančnostjo.
Nasvet: Pri delu na domači CNC opremi morate gladko odstraniti debelino lesa, sicer bo vaš del poškodoval ali zažgal rezalnik!
Raznolikost
V sodobnem tehnološkem svetu ločimo naslednje vrste numerično krmiljenih rezkalnih strojev za les:
Stacionarni
Ti stroji se uporabljajo v proizvodnih obratih, saj so ogromni po velikosti in teži. Toda takšna oprema je sposobna proizvajati izdelke v velikih količinah.
Priročnik
To so domače naprave ali naprave iz že pripravljenih kompletov. Te stroje je mogoče varno namestiti v vaši garaži ali lastni delavnici. Ti vključujejo naslednje podvrste:
Oprema, ki uporablja portal, numerično krmiljena
Sam rezkalnik se lahko premika vzdolž dveh kartezičnih osi X in Z. Ta vrsta stroja ima visoko togost pri obdelavi krivin. Zasnova portalnega rezkalnega stroja z numeričnim krmiljenjem je pri izvedbi precej preprosta. Mnogi mizarji začnejo svoje znanje o CNC strojih s to podvrsto. Vendar pa bo v tem primeru velikost obdelovanca omejena z velikostjo samega portala.
Z numeričnim krmiljenjem in mobilnim portalom
Zasnova te podvrste je nekoliko bolj zapletena.
Mobilni portal
Ta tip premika rezkalnik vzdolž vseh treh kartezičnih osi, X, Z in Y. V tem primeru bo treba uporabiti močno vodilo za os X, saj bo vsa velika obremenitev usmerjena nanjo.
S premičnim portalom je zelo priročen za izdelavo tiskanih vezij. Vzdolž osi Y je možna obdelava dolgih delov.
Rezalnik se premika vzdolž osi Z.
Stroj, pri katerem se rezkalni del lahko premika v navpični smeri
Ta podvrsta se običajno uporablja pri rafiniranju proizvodnih vzorcev ali pri pretvorbi opreme za vrtanje v opremo za graviranje in rezkanje.
Delovno polje, to je sama mizna plošča, ima dimenzije 15x15 centimetrov, kar onemogoča obdelavo velikih delov.
Ta vrsta ni zelo priročna za uporabo.
Brez portala z numeričnim krmiljenjem
Ta vrsta stroja je po svoji zasnovi zelo zapletena, vendar je najbolj produktivna in priročna.
Obdelujejo se lahko do pet metrov dolgi obdelovanci, tudi če je X os 20 centimetrov.
Ta podvrsta je izjemno neprimerna za prvo izkušnjo, saj zahteva veščine na tej opremi.
Spodaj si bomo ogledali zasnovo ročno izdelanega CNC rezkalnega stroja za les in analizirali načela njegovega delovanja. Ugotovimo kako narediti ta zamisel in kako je taka oprema nastavljena.
Zasnova in princip delovanja
Glavni deli rezkalne naprave so naslednji:
postelja
Dejanska zasnova samega stroja, na katerem so vsi ostali deli.
Čeljusti
Enota, ki je nosilec za podporo gibanja avtomatskega orodja.
Pisalna miza
Območje, kjer se izvajajo vsa potrebna dela.
Gred vretena ali rezkalnik
Orodje za rezkanje.
Rezkalnik lesa
Orodje ali bolje rečeno naprava za rezkar, različnih velikosti in oblik, s pomočjo katere se obdeluje les.
CNC
Recimo takole: možgani in srce celotne strukture. Programska oprema izvaja natančen nadzor nad vsem delom.
Delo vključuje nadzor programske opreme. Na računalniku je nameščen specializiran program, ki pretvori vanj naložena vezja v posebne kode, ki jih program razdeli na krmilnik in nato na koračne motorje. Koračni motorji po drugi strani premikajo rezkalnik vzdolž koordinatnih osi Z, Y, X, zaradi česar se obdeluje leseni obdelovanec.
Izbira komponent
Glavni korak v izumu domače rezkalni stroj je izbira komponent. Konec koncev, če izberete slab material, gre lahko kaj narobe
Primer sestave aluminijastega okvirja.
delo samo. Običajno se uporabljajo preprosti materiali, kot so: aluminij, les (masivni les, MDF), pleksi steklo. Za pravilno in natančno delovanje celotne konstrukcije je pomembno razviti celotno zasnovo čeljusti.
Nasvet: Pred montažo z lastnimi rokami, je treba preveriti vse že pripravljene dele za združljivost.
Preverite, ali obstajajo kakršni koli zastoji, ki bi motili. In kar je najpomembneje, preprečiti različne vrste tresljajev, saj bo to neposredno vodilo do slabe kakovosti rezkanja.
Obstaja nekaj namenov za izbiro delovnih elementov, ki bodo pomagali pri ustvarjanju, in sicer:
Vodniki
Shema CNC vodil za rezkalnik.
Zanje se uporabljajo palice s premerom 12 milimetrov. Za os X je dolžina palice 200 milimetrov, za os Y pa 90 milimetrov.
Uporaba vodil bo omogočila visoko natančno namestitev gibljivih delov
Čeljusti
Podpora za CNC rezkalni stroj.
Čeljust je sestavljena.
Za te komponente se lahko uporabi material iz tekstatolita. Precej vzdržljiv material svoje vrste. Praviloma so dimenzije tekstolitne blazinice 25x100x45 milimetrov
Blok za pritrditev usmerjevalnika
Primer okvirja za pritrditev usmerjevalnika.
Uporabite lahko tudi okvir iz tekstolita. Dimenzije so neposredno odvisne od orodja, ki ga imate.
Koračni motorji ali servo motorji
napajalna enota
Krmilnik
Elektronska plošča, ki distribuira elektriko do koračnih motorjev, da jih premika vzdolž svojih osi.
Namig: pri spajkanju plošče morate uporabiti kondenzatorje in upore v posebnih ohišjih SMD (za izdelavo ohišij za takšne dele se uporabljajo aluminij, keramika in plastika). To bo zmanjšalo dimenzije plošče, notranji prostor v zasnovi pa bo optimiziran.
Montaža
Diagram domačega stroja z numeričnim krmiljenjem
Montaža vam ne bo vzela preveč časa. Edina stvar je, da bo postopek nastavitve najdaljši v celotnem procesu izdelave.
Za začetek
Potrebno je razviti diagram in risbe bodočega numerično krmiljenega stroja.
Če tega ne želite storiti, lahko risbe prenesete z interneta. Z vsemi velikosti pripravite vse potrebne podrobnosti.
Naredite vse potrebne luknje
Zasnovan za ležaje in vodila. Glavna stvar je upoštevati vse zahtevane dimenzije, sicer bo delovanje stroja moteno. Predstavljen je diagram, ki opisuje lokacijo mehanizmov. To vam bo dalo splošno predstavo, še posebej, če ga sestavljate prvič.
Ko so vsi elementi in deli mehanizma pripravljeni, lahko varno začnete z montažo. Prvi korak je sestavljanje okvirja opreme.
Okvir
Mora biti geometrijsko pravilno sestavljen. Vsi koti morajo biti enakomerni in enaki. Ko je okvir pripravljen, lahko namestite vodila osi, delovno mizo in opore. Ko so ti elementi nameščeni, lahko namestite usmerjevalnik ali vreteno.
Ostaja še zadnji korak – elektronika. Namestitev elektronike je glavni korak pri sestavljanju. Na koračne motorje, nameščene na stroju, je povezan krmilnik, ki bo odgovoren za njihovo delovanje.
Nato se krmilnik poveže z računalnikom, na katerem mora biti že nameščen poseben nadzorni program. Široko uporabljena blagovna znamka Arduino, ki proizvaja in dobavlja strojno opremo.
Ko je vse povezano in pripravljeno, je čas za zagon preskusnega kosa. Za to je primeren vsak les, ki ne sega čez namizje. Če je bil vaš obdelovanec obdelan in je vse v redu, potem lahko začnete celotno proizvodnjo tega ali onega rezkalnega izdelka.
Varnostni ukrepi
Varnost pri rezkalni opremi je temeljnega pomena. Če ne boste poskrbeli zase, lahko s hudimi poškodbami končate v bolnišnici. Vsa varnostna pravila so enaka, najosnovnejša pa so navedena spodaj:
- Opremo morate ozemljiti, da preprečite električni udar.
- Otroci naj se ne približujejo stroju.
- Ne jejte in ne pijte za svojo mizo.
- Oblačila morajo biti ustrezno izbrana.
- Ne obdelujte kosovnih delov, ki presegajo velikost delovne mize ali strojne opreme.
- Ne mečite različnih orodij na delovno območje stroja.
- Ne uporabljajte materiala (kovine, plastike itd.).
Video ocene
Video pregled delov za stroj in kje jih dobiti:
Video pregled delovanja rezkalnega stroja za les:
Video pregled elektronike
Strojna orodja, opremljena s programsko opremo za numerično krmiljenje (CNC), so predstavljena v obliki sodobne opreme za rezanje, struženje, vrtanje ali brušenje kovine, vezanega lesa, lesa, pene in drugih materialov.
Vgrajena elektronika na osnovi tiskanih vezij Arduino zagotavlja maksimalno avtomatizacijo dela.
1 Kaj je CNC stroj?
CNC stroji, ki temeljijo na tiskanih vezjih Arduino, so sposobni samodejno nenehno spreminjati hitrost vretena, pa tudi hitrost podajanja nosilcev, miz in drugih mehanizmov. Pomožni elementi CNC stroja samodejno zavzame želeni položaj, in se lahko uporablja za rezanje vezanega lesa ali aluminijastih profilov.
V napravah, ki temeljijo na tiskanih vezjih Arduino, se samodejno spreminja tudi rezalno orodje (prednastavljeno).
Pri CNC napravah na osnovi tiskanih vezij Arduino se vsi ukazi pošiljajo preko krmilnika.
Krmilnik sprejema signale iz programske opreme. Za takšno opremo za rezanje vezanega lesa, kovinskih profilov ali pene so nosilci programa naperki, omejevalniki ali kopirni stroji.
Signal, prejet s programskega nosilca, pošlje ukaz prek krmilnika avtomatskemu, polavtomatskemu ali kopirnemu stroju. Če je treba za rezanje zamenjati list vezanega lesa ali penaste plastike, se nastavki ali kopirni stroji zamenjajo z drugimi elementi.
Enote s programskim krmiljenjem na osnovi plošč Arduino kot nosilec programa uporabljajo luknjane trakove, luknjane kartice ali magnetne trakove, ki vsebujejo vse potrebne informacije. Z uporabo plošč Arduino je celoten postopek rezanja vezanega lesa, penaste plastike ali drugega materiala popolnoma avtomatiziran, kar zmanjšuje stroške dela.
Omeniti velja, da je izdelava CNC stroja za rezanje vezanega lesa ali penaste plastike na osnovi plošč Arduino to lahko storite sami brez večjih težav. Krmiljenje v CNC enotah na osnovi Arduina izvaja krmilnik, ki prenaša tako tehnološke kot dimenzijske informacije.
Z uporabo CNC plazemskih rezalnikov, ki temeljijo na ploščah Arduino, lahko sprostite veliko univerzalne opreme in hkrati povečati produktivnost dela. Glavne prednosti strojev na osnovi Arduina, ki jih sestavite sami, so izražene v:
- visoka (v primerjavi z ročnimi stroji) produktivnost;
- prilagodljivost univerzalne opreme v kombinaciji z natančnostjo;
- zmanjšanje potrebe po privabljanju kvalificiranih strokovnjakov za delo;
- možnost izdelave zamenljivih delov po enem programu;
- skrajšan čas priprave za izdelavo novih delov;
- možnost izdelave stroja z lastnimi rokami.
1.1 Postopek delovanja CNC rezkalnega stroja (video)
1.2 Vrste CNC strojev
Predstavljene enote za rezanje vezanega lesa ali penaste plastike z uporabo plošč Arduino za delovanje so razdeljene v razrede glede na:
- tehnološke zmogljivosti;
- princip menjave orodja;
- način menjave obdelovanca.
Vsak razred takšne opreme je mogoče izdelati z lastnimi rokami in elektroniko Arduino bo zagotovil maksimalno avtomatizacijo delovnega procesa. Poleg razredov so stroji lahko:
- struženje;
- vrtanje in vrtanje;
- rezkanje;
- mletje;
- elektrofizični stroji;
- večnamenski.
Enote za struženje na osnovi Arduina lahko obdelujejo zunanje in notranje površine vseh vrst delov.
Vrtenje obdelovancev se lahko izvaja v ravnih in ukrivljenih konturah. Naprava je namenjena tudi rezanju zunanjih in notranjih navojev. Rezkalne enote, ki temeljijo na Arduinu, so zasnovane za rezkanje preprostih in kompleksnih delov karoserije.
Poleg tega lahko izvajajo vrtanje in vrtanje. Za dodelavo delov lahko uporabite brusilne stroje, ki jih lahko izdelate tudi sami.
Glede na vrsto površin, ki se obdelujejo, so lahko enote:
- površinsko brušenje;
- notranje brušenje;
- spline brušenje.
Za rezanje lahko uporabite večnamenske enote vezan les ali penasta plastika, izvajajte vrtalne, rezkalne, vrtalne in stružne dele. Preden naredite CNC stroj z lastnimi rokami, je pomembno upoštevati, da je oprema razdeljena glede na način menjave orodij. Zamenjava se lahko izvede:
- ročno;
- samodejno v kupoli;
- samodejno v trgovini.
Če lahko elektronika (krmilnik) zagotovi samodejno menjavo obdelovancev s pomočjo posebnih pogonov, potem lahko naprava deluje dolgo časa brez posredovanja operaterja.
Za izdelavo predstavljene enote za rezanje vezanega lesa ali penaste plastike z lastnimi rokami morate pripraviti začetno opremo. Za to je morda primeren kakšen rabljen.
V njem se delovni element zamenja z rezkarjem. Poleg tega lahko naredite mehanizem z lastnimi rokami iz vozičkov starega tiskalnika.
To bo omogočilo premikanje delovnega rezalnika v smeri dveh ravnin. Nato se na strukturo poveže elektronika, katere ključni element je krmilnik in plošče Arduino.
Montažni diagram vam omogoča, da naredite domačo CNC enoto avtomatsko z lastnimi rokami. Takšna oprema je lahko zasnovana za rezanje plastike, pene, vezanega lesa ali tanke kovine. Da bi naprava lahko opravljala zahtevnejše vrste dela, ni potreben le krmilnik, temveč tudi koračni motor.
Imeti mora visoke indikatorje moči - vsaj 40-50 vatov. Priporočljivo je, da uporabite običajen elektromotor, saj bo njegova uporaba odpravila potrebo po ustvarjanju vijačnega pogona, krmilnik pa bo zagotovil pravočasno dostavo ukazov.
Zahtevana sila na gredi menjalnika v domači napravi je treba prenašati preko zobatih jermenov.Če bo domač CNC stroj uporabljal vozičke iz tiskalnikov za premikanje delovnega rezalnika, potem je za ta namen potrebno izbrati dele iz velikih tiskalnikov.
Osnova bodoče enote je lahko pravokoten žarek, ki mora biti trdno pritrjen na vodila. Okvir mora imeti visoko stopnjo togosti, vendar varjenje ni priporočljivo. Bolje je uporabiti vijačno povezavo.
Varilni šivi bodo podvrženi deformacijam zaradi stalnih obremenitev med delovanjem stroja. V tem primeru pride do uničenja pritrdilnih elementov, kar bo povzročilo napake v nastavitvah in krmilnik ne bo deloval pravilno.
2.1 O koračnih motorjih, nosilcih in vodilih
Samosestavljena CNC enota mora biti opremljena s koračnimi motorji. Kot je navedeno zgoraj, je za sestavljanje enote najbolje uporabiti motorje iz starih matričnih tiskalnikov.
Za učinkovito delovanje naprave potrebovali boste tri ločene motorje tip steperja. Priporoča se uporaba motorjev s petimi ločenimi krmilnimi žicami. To bo večkrat povečalo funkcionalnost domače naprave.
Pri izbiri motorjev za bodoči stroj morate poznati število stopinj na korak, delovno napetost in upor navitja. Pozneje bo to pomagalo pravilno konfigurirati celotno programsko opremo.
Gred krogličnega motorja je pritrjena z gumijastim kablom, prekritim z debelim navitjem. Poleg tega lahko s takšnim kablom priključite motor na tekalni zatič. Okvir je lahko izdelan iz plastike z debelino 10-12 mm.
Poleg plastike je možna uporaba aluminija ali organskega stekla.
Vodilni deli okvirja so pritrjeni s samoreznimi vijaki, pri uporabi lesa pa lahko elemente pritrdite s PVA lepilom. Vodila so jeklene palice s prečnim prerezom 12 mm in dolžino 20 mm. Za vsako os sta 2 palici.
Nosilec je izdelan iz tekstolita, njegove dimenzije naj bodo 30x100x40 cm. Vodilni deli tekstolita so pritrjeni z vijaki M6, nosilci "X" in "Y" na vrhu pa morajo imeti 4 navojne luknje za pritrditev okvirja. Koračni motorji so nameščeni s pritrdilnimi elementi.
Pritrdilni elementi so lahko izdelani iz jekla vrsta listov. Debelina pločevine mora biti 2-3 mm. Nato je vijak povezan z osjo koračnega motorja preko gibljive gredi. V ta namen lahko uporabite običajno gumijasto cev.