Hoe bouw je een CNC-machine vanaf nul? - DIY-gids
Leren hoe je een CNC-machine vanaf nul bouwt, is makkelijker dan je zou denken. We hebben het doe-het-zelfproces opgesplitst in een reeks eenvoudig te volgen stappen voor beginners. Van het kopen van onderdelen tot het installeren van software, onze doe-het-zelfgids leidt je door hoe je eenvoudig je eigen CNC-machine maakt.
Wat is een CNC-machine?
Een CNC-machine is een geautomatiseerd elektrisch gereedschap dat een computerprogramma gebruikt om de motor te besturen om de drie assen van X, Y en Z aan te drijven om heen en weer te bewegen langs het gereedschapspad dat is gegenereerd door CAD/CAM-software volgens G-code-opdrachten. Ten slotte voltooit het gereedschap op de spindel de snij-, snij- en freesresultaten.
Dingen om te overwegen
Als het om CNC-machines gaat, zal iedereen denken aan de hoge kosten en complexe programmeerbewerkingen, waardoor we ons er onbegrijpelijk over voelen. In feite kennen en leren we CNC door een aantal eenvoudige en goedkope CNC-machines, waardoor we konden upgraden van een beginner naar een expert in moderne CNC-technologie. De moeilijkheid van het zelf maken van een CNC-machine ligt in de hoge kosten van de machinekits en de moeilijkheid van het bewerken, en de instelling en het gebruik van de software is relatief eenvoudig. Na een maand van studeren en onderzoeken van CNC, besloot ik om mijn eigen Mach3-gestuurde CNC-machinekits te bouwen met lokaal beschikbare materialen.
Moeilijkheidsgraad van het gebouw: Matig.
Bouwduur: 16 Dagen.
Doe-het-zelfgereedschap: Bankschroeven, elektrische boormachines, handzagen, ponsen, tappen, ruimers, schuifmaten, buigmachines en schroeven.
Ermee beginnen
Deze handleiding gaat over het maken van een functionele CNC-machine met de volgende kenmerken.
1. De portaalstructuur heeft een goede stabiliteit, een groot verwerkingsformaat, een compact en lichtgewicht desktopontwerp, is licht van gewicht en gemakkelijk mee te nemen.
2. Het kan worden gebruikt voor het snijden en frezen van PCB, PVC, acryl, MDF, hout, aluminium en koper.
3. De bewerkingsnauwkeurigheid kan 0.1 mm bedragen, wat voldoet aan de eisen van de meeste PCB-platen, mallen, stempels en borden.
4. De kosten zijn lager dan US$1,000, en de montage is handig en gemakkelijk.
5. De gebruikte onderdelen en grondstoffen zijn lokaal te vinden of te koop, wat de zorgen vermindert.
6. Voor het doe-het-zelfproces heb je geen al te ingewikkelde gereedschappen nodig.
7. Mach3 controller, eenvoudig te gebruiken.
8. De spindel wordt aangedreven door een stappenmotor met hoge precisie.
Hoe bouw je een CNC-machinestructuur?
Deze CNC-machine gebruikt een vaste portaalstructuur. De hele machine is verdeeld in een basistafel, een portaalframe, een X-aswagen, een Y-aswerktafel en een Z-aswagen. De aandrijfstappenmotor van de Y-aswerktafel is bevestigd op de bodemplaat. , schroef en twee gladde staven en portaal als de Y-astafelschuifgeleider.
Op de gantry zijn de aandrijfstappenmotor van de X-aswagen, de leidspindel en de twee gladde staven die als schuifgeleiders van de X-aswagen worden gebruikt, bevestigd. Op de X-aswagen zijn de aandrijfstappenmotor van de Z-aswagen, de leidspindel en de twee gladde staven die als schuifgeleiders van de Z-aswagen worden gebruikt, bevestigd.
Er zijn L-vormige bevestigingsbeugels en U-vormige borgringen voor het bevestigen van de spindel op de Z-aswagen.
De moer die bij de spindel hoort, wordt op de wagen van de X-, Y- en Z-assen gelast.
Hoe maak je een CNC-machinecircuit?
Het circuit bestaat uit drie identieke stappenmotor aandrijfdelen van X-as Y-as Z-as. Neem nu de X-as als een kolom om het werkingsprincipe te illustreren.
Stappenmotor-drivercircuit met L297/L298
Het circuit bestaat voornamelijk uit twee stappenmotor-specifieke drive-geïntegreerde circuits L297 en L298. De hoofdfunctie van L297 is pulsdistributie. Het genereert output-logicapulsen op zijn output-terminals A, B, C en D om L298 aan te sturen. L297 heeft ook twee PWM-choppers om de fasewikkelstroom te regelen en constante stroomchopperregeling te realiseren om goede koppelfrequentiekarakteristieken te verkrijgen.
De X-aspuls van HDR1 (pin 2) komt binnen in de CLOCK (pin 18) van U1 (L297) en wordt door U1 verwerkt bij de uitgangsklemmen A, B, C, D, C (pinnen 4, 6, 7, 9) om een signaal te genereren. De uitgangslogicapuls komt binnen in U2 (L298) om de dubbele H-brug aan te sturen bij de uitgangsklemmen (pinnen 2, 3, 13 en 14) om stappulsen uit te sturen om de stappenmotor te laten draaien.
De L298 is een geïntegreerde schakelingdriver met dubbele H-brug, hoge spanning en hoge stroom.
Met L297 en L298 wordt een compleet aandrijfsysteem gevormd, dat tweefasenstappenmotoren met een maximale spanning van 46 V en een stroomsterkte van 2 A per fase kan aansturen.
De SYNC (pin 1) van U1 is de synchronisatiepin die is aangesloten op pin 1 van U3 en U5 om de synchronisatie van meerdere L297's te realiseren.
Stappenmotor driver besturingskaart
De ENABLE (pin 10) van U1 stelt de besturingspin in staat om de uitvoerlogica te besturen. Wanneer deze laag is, worden INH1, INH2, A, B, C, D allemaal gedwongen om op een laag niveau te komen, zodat de L298-driver niet werkt. CONTROL (pin 11) wordt gebruikt om de besturing van het choppersignaal te selecteren. Wanneer het laag is, werkt het choppersignaal op INH1, INH2, en wanneer het hoog is, werkt het choppersignaal op de signalen A, B, C, D. De eerste is geschikt voor de enkelvoudige werkmodus en de twee modi kunnen worden gebruikt voor de stappenmotor van de bipolaire werkmodus.
De VREF (pin 15) van S1U1 is de referentie-spanningsaanpassingspin. De spanning van deze pin wordt aangepast om de piekstroom van de fasewikkeling van de stappenmotor in te stellen.
Stappenmotor-driverkits
De cw/ccw (pin 17) van U1 is de pin voor het specificeren van de rotatierichting van de X-as stappenmotor. Het richtingsspecificerende signaal voor de X-as van HDR1 (pin 6) is verbonden met deze pin.
HALF/FULL (pin 19) is de excitatiemodus-controlepin. Wanneer deze hoog is, is het een halve-stap-aandrijfmodus, en wanneer deze laag is, is het een volledige-stap-aandrijfmodus. RESET (pin 20) is een asynchroon resetsignaal en de functie ervan is om de pulsverdeler te resetten.
D3-D26 zijn de vrijloopdiodes van de H-brug van de L298-driver.
Hoe stel ik de Mach3 CNC-controller in?
Mach3 is de meest gebruikte CNC-controller voor CNC-machines. De installatie is eenvoudig. Plaats eerst de Mach3-bewegingskaart op het moederbord van de computer. In het Windows-besturingssysteem wordt de Mach3-driver standaard geïnstalleerd.
USB Mach3 3-assige CNC-controllerkit
U kunt ook kiezen voor DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC en andere CNC-controllers.
Hoe installeer en gebruik ik CAD/CAM-software?
De meest voorkomende CAD/CAM-software voor CNC-machines zijn onder meer Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor en Rhinoceros. 3D, die 2D/ kan ontwerpen3D tekeningen om bewerkingsgereedschapspaden te genereren.
CAD / CAM-software
Hoe monteer ik CNC-machinekits?
De onderste tafel, X-as wagen, Y-as werktafel en Z-as wagen worden gemaakt door een buigmachine met 1.5-2 mm koudgewalste stalen platen, die de meest ideale bewerkingsnauwkeurigheid kunnen garanderen. Als er geen buigers zijn, kan het ook handmatig worden gebogen met een handhamer op een grote bankschroef. Tijdens de handmatige hamerbewerking moet een padijzer aan het werkstuk worden toegevoegd om te voorkomen dat er hamersporen op het werkstuk achterblijven. Na het buigen is verdere vormgeving vereist. Geen van de vlakken is kromgetrokken en vormt een hoek van 90 graden ten opzichte van elkaar. Om de juiste ponspositie te garanderen, moet de naaldpunt van de schrijfnaald die evenwijdig en loodrecht op de eerste schrijflijn staat, dun zijn, moet de schrijflijn nauwkeurig zijn en moet de positioneringsbus van de monsterpons voorzichtig en nauwkeurig zijn.
CNC-machinekits
Bijvoorbeeld, pons een gat met een diameter van 6 mm in twee keer. Gebruik eerst een boor met een diameter van 4 mm om het gat te boren. Bepaal of het gat met een diameter van 4 mm nauwkeurig is volgens de kruispositioneringslijn. Als het niet nauwkeurig is, gebruik dan een tuinassortiment om het te corrigeren. , en ruim ten slotte het gat op met een boor van 6 mm, zodat de gatpositiefout relatief klein is.
De portaal kan met een handzaag worden gesneden uit de ijzeren kiel van de antistatische vloer met een wanddikte van 1.2 mm volgens de tekening, en kan worden gebogen, bewerkt en gevormd op een bankschroef. De lichtbalk die wordt gebruikt als de X, Y, Z drie-assige geleiderail vereist een glad oppervlak met een gladde diameter van 8-10 mm. Het kan worden opgelost door de glijrail van de gebruikte matrixprinter en de inktrubberrol in de oude laserprintercartridge te demonteren. De twee gladde staven in elke richting moeten even lang zijn en de uiteinden moeten vlak zijn. Boor gaten in het midden van de uiteinden om M5-draad aan te tikken en bevestig ze met bouten van 5 mm. Het vakmanschap moet horizontaal en verticaal zijn, vooral de twee lichtbalken in elke richting moeten absoluut zijn Het parallelisme is erg belangrijk, het bepaalt het succes of falen van de productie.
De leidspindel van de drie assen is een leidspindel met een diameter van 6 mm en een spoed van 1 mm. Deze leidspindel kan worden gebruikt om de vereiste lengte af te snijden van de lange leidspindel die in de bouwmarkt wordt verkocht voor de decoratie van het plafond. De weerstand en speling moeten klein zijn en de moer is in het overeenkomstige gat van de wagen gelast om de speling te minimaliseren en de nauwkeurigheid van de graveermachine te verbeteren.
De schuifhuls is een messing slangaansluiting die in een bouwmarkt is gekocht. Het is noodzakelijk om de binnendiameter iets kleiner te selecteren dan de diameter van de schuifbalk en vervolgens een handmatige ruimer te gebruiken om de binnendiameter te draaien zodat deze precies overeenkomt met de schuifbalk. Polijst indien nodig de optische as met metallografisch schuurpapier, snijd de schuifhuls in secties van 6 mm lang, in totaal 12 secties, en gebruik vervolgens een krachtige soldeerbout om deze in het overeenkomstige gat van de wagen te solderen. Plaats de schuifhuls niet tijdens het lassen. Als het soldeer naar binnen dringt, gebruik dan zinkchloride als vloeimiddel om de soldeerkwaliteit te garanderen. Let bij het monteren op dat de weerstand van de schuiftafel klein en consistent is. Als de weerstand groot is, kan de schuifhuls opnieuw worden verwarmd met een soldeerbout om aan de vereisten te voldoen.
De as van de stappenmotor en de schroefstang zijn verbonden via een koperen buis van een staafantenne met een diameter van 6 mm. De schroefstang en de koperen buis zijn stevig gelast en concentrisch gemaakt. Het andere uiteinde van de koperen buis wordt in de stappenmotoras gestoken en vervolgens horizontaal geboord. Een pen wordt in een klein gat gestoken om het vast te zetten en het andere uiteinde van de schroefstang wordt met een moer op de wagen gelast.
Deze CNC-machine kan flexibel worden aangestuurd op basis van de afmetingen en de grootte van de eigen materialen, maar de hele machine mag niet te groot zijn om slechte stijfheid te voorkomen.
Hoe bedien je een CNC-machine?
Voordat u met CNC-bewerking begint, moet u vooraf een lijst met bewerkingsprogramma's opstellen:
1. Bepaal de verwerkingsprocedure van het onderdeel en de gereedschappen en snijsnelheid die voor de verwerking worden gebruikt.
2. Bepaal het contourverbindingspunt van het onderdeel.
3. Stel de start- en sluitpositie van het mes in, evenals de positie van de coördinatenoorsprong.
Schrijf de numerieke besturingsinstructieset volgens het voorgeschreven statementformaat, voer de instructieset in het numerieke besturingsapparaat in voor verwerking (decodering, bediening, enz.), versterk het signaal via het aandrijfcircuit, drijf de servomotor aan om de hoekverplaatsing en hoeksnelheid uit te voeren en converteer vervolgens de componenten via het uitvoeringscomponent. De lineaire verplaatsing van de werktafel wordt gerealiseerd om de voeding te realiseren.
Laten we beginnen met het bedienen van een CNC-machine met de volgende 9 stappen.
Stap 1. CNC-programmering.
Voor het bewerken moet de CNC-programmering eerst worden geanalyseerd en gecompileerd. Als het programma lang of ingewikkeld is. Programmeer niet op de CNC-machine, maar gebruik de programmeermachine of computerprogrammering en maak vervolgens een back-up naar het CNC-systeem van de CNC-machine via een floppydisk of communicatie-interface. Dit kan voorkomen dat de machinetijd wordt bezet en de hulptijd van het bewerken toeneemt.
Stap 2. Schakel het apparaat in.
Over het algemeen wordt de hoofdvoeding eerst ingeschakeld, zodat de CNC-machine de power-on-condities heeft. Start een CNC-systeem met een sleutelknop en de machinetool wordt tegelijkertijd ingeschakeld, en de CRT van het CNC-besturingssysteem geeft informatie weer. Verbindingsstatus van clam en andere hulpapparatuur.
Stap 3. Stel een vast referentiepunt in.
Stel voor het bewerken de bewegingsdatum van elke coördinaat van de machine vast. Deze stap moet eerst worden uitgevoerd voor de machine van het toenamecontrolesysteem.
Stap 4. Start CNC-programmering.
Afhankelijk van het programmamedium (tape, disk) kan het worden ingevoerd via een tapemachine, programmeermachine of seriële communicatie. Als het een eenvoudig programma is, kan het rechtstreeks op het CNC-bedieningspaneel worden ingevoerd via het toetsenbord, of segment voor segment worden ingevoerd in de MDI-modus voor externe segmentverwerking. Voor het bewerken moeten de oorsprong van het stuk, gereedschapsparameters, offset en verschillende compensatiewaarden ook in het programma worden ingevoerd.
Stap 5. Programma bewerken.
Als het ingevoerde programma moet worden gewijzigd, moet de schakelaar voor de werkmodusselectie in de bewerkingspositie worden geplaatst. Gebruik de bewerkingstoets om toe te voegen, te verwijderen en te wijzigen.
Stap 6. Programma-inspectie en debuggen.
Vergrendel eerst de machinetool en voer alleen het systeem uit. Deze stap is om het programma te controleren. Als er een fout is, moet het opnieuw worden bewerkt.
Stap 7. Werkstuk bevestigen en uitlijnen.
Fixeer en richt het te bewerken werkstuk uit en stel een benchmark vast. De methode maakt gebruik van handmatige incrementele beweging, continue beweging of handmatige wielbeweging van de machinetool. Stel het startpunt in op het begin van het programma en stel de referentie van de tool in.
Stap 8. Start met CNC-bewerking.
Continue bewerking maakt over het algemeen gebruik van programma-aanvullingen in het geheugen. De invoersnelheid bij CNC-bewerking kan worden aangepast met de invoersnelheidschakelaar. Tijdens het bewerken kan de invoerknop worden ingedrukt om de invoerbeweging te pauzeren om de verwerkingssituatie te observeren of handmatige metingen uit te voeren. Druk nogmaals op de cyclusstartknop om de bewerking te hervatten. Om ervoor te zorgen dat de kom correct is, moet deze opnieuw worden gecontroleerd voordat deze wordt toegevoegd. Tijdens het frezen kan voor platte gebogen stukken een potlood worden gebruikt in plaats van een gereedschap om de omtrek van het onderdeel op het papier te tekenen, wat intuïtiever is. Als het systeem een gereedschapspad heeft, kan de simulatiefunctie worden gebruikt om de juistheid van het programma te controleren.
Stap 9. Schakel het apparaat uit.
Na het toevoegen, voordat u de stroom uitschakelt, let u op de status van de CNC-machine en de positie van elk onderdeel van de machine. Schakel eerst de machine uit, schakel vervolgens de systeemstroom uit en schakel ten slotte de hoofdstroom uit.
Veelgestelde vragen
Hoeveel soorten CNC-machines kunt u zelf bouwen?
De meest voorkomende typen CNC-machines die u zelf kunt maken, zijn onder meer CNC-freesmachines, CNC-draaibanken, CNC-freesmachines, CNC-slijpmachines, CNC-boren, CNC-lasers en CNC-plasmasnijders.
Hoeveel kost het om CNC-machinekits te bouwen?
De kosten van DIY CNC-machinekits omvatten computer, besturingskaart, machineonderdelen en accessoires. Het grootste deel van de kosten is geconcentreerd in hardware, wat afhankelijk is van de nauwkeurigheid die u nodig hebt voor uw CNC-bewerkingsplan, en de gemiddelde kosten liggen onder US$1,000.
Wat kan een CNC-machine?
CNC-machines kunnen frezen, draaien, snijden, snijden, graveren, markeren, slijpen, buigen, boren, reinigen en lassen van metaal, hout, kunststof, schuim, textiel en steen.
Hoe kies ik een spindelmotor?
Spindelmotor is het kernonderdeel voor CNC-machines. Het is noodzakelijk om de juiste spindelmotor te kopen voor uw bedrijfsplannen, afhankelijk van de materialen die u bewerkt en de precisie die vereist is voor uw projecten.
Hoe kies je een transmissiesysteem?
Eén is of je een schroef of een kogelomloopspindel kiest voor de keuze van het transmissiesysteem. Hier stel ik eigenlijk voor dat het veel beter is om een kogelomloopspindel te kiezen. Hoewel ik een leidspindel gebruik, raad ik toch aan om een kogelomloopspindel te kiezen. De kogelomloopspindel heeft een hoge precisie en een kleine rotatiefout. En in het proces van transmissie is het geluid erg klein. Het transmissieproces van de schroef is de wrijving tussen metaal en metaal. Hoewel het geluid niet erg luid is, zal de rotatiefout groter en groter worden naarmate de wrijvingstijd lang is.
Hoe kies je een stappenmotor?
Zolang de CNC-machine werkt, werkt de stappenmotor. Als de motor niet zorgvuldig is geselecteerd, warmt de motor eerst heel gemakkelijk op. De motor is heet als de machine begint te werken, wat we niet willen. Het koppel van de motor is ook een probleem om rekening mee te houden, en het is gemakkelijk om stappen te verliezen als het koppel onvoldoende is. Wees dus niet hebzuchtig bij het kiezen van een stappenmotor.
waarschuwingen
Of u nu een betaalbare CNC-router, of het maken van de beste budget CNC draaibank machine, zelfs werken met DIY de goedkoopste CNC freesmachine, de eerste waarschuwing is de voeding van de CNC machine. Er zijn drie stappenmotoren en één spindel motor op de machine. Daarom is de stroom van de CNC machine is erg groot in het proces van gebruik. Bij de aankoop van een DC voeding, moet een DC voeding met een grotere nominale stroom worden gekocht. De bepalende factor van de snelheid van de spindel motor is de spanning van de DC voeding. Hoe hoger de spanning, hoe sneller de maximale snelheid van de spindel kan draaien, dus de spanning kan niet te klein zijn.
Samenvattend stel ik voor dat de nominale spanning van de zelfgemaakte CNC-machine ongeveer 30V is en de nominale stroom ten minste 10A om de normale werking van de machine te garanderen. De spanning van 30V wordt voornamelijk gebruikt op de spindelmotor en de stappenmotor heeft niet zo'n hoge spanning nodig. Omdat de stappenmotor wordt aangedreven door een schroef, kan het koppel nog steeds groot zijn, zelfs bij een kleine spanning. Daarom stel ik voor dat slechts 12V voldoende is voor de spanning die aan de stappenmotor wordt geleverd. De stappenmotor gebruikt 12V, maar de spanning die wordt geleverd door de DC-voeding is 30V. Hier moet een transformator worden gebruikt. Het vermogen van deze transformator moet hoog zijn. De stroom van de drie stappenmotoren moet door deze transformator gaan. De warmteafvoer van de transformator kan dit niet bijhouden, wat resulteert in ernstige warmteontwikkeling.
Verder lezen
Is een 3D Een CNC-machine printen? 3D Kosten printen versus CNC
Wat is beter, 3D printen of CNC-bewerking? Hier vindt u hun overeenkomsten, verschillen, toepassingen, kosten, hoe u kunt kiezen tussen 3D printers en CNC-machines.
Een gids voor CNC-freesgereedschappen en -bits
Verschillende CNC-freesgereedschappen variëren in termen van toepasbare materialen en projecten. Hoe kiest u het juiste gereedschap? Deze gids geeft een overzicht van de 15 populairste freesbits.
Hoeveel kost een CNC-machine voor houtbewerking?
Wat zijn de werkelijke kosten van het bezitten van een CNC-houtbewerkingsmachine? Deze gids zal de kosten uiteenzetten van instapmodellen tot professionele modellen, van thuismodellen tot industriële modellen.
Zijn Chinese CNC-machines goed?
Vraagt u zich af of Chinese CNC-machines goed zijn en de moeite waard? Duik in de details, inclusief betaalbaarheid en prestaties, om betere beslissingen te nemen voor uw bedrijf.
Hoe genereer ik een G-codebestand met ArtCAM voor een CNC-machine?
Op zoek naar een G-codebestand voor CNC-bewerking? Bekijk de video om te leren hoe u een G-codebestand voor 2D en 3D ontwerpen met ArtCAM-software voor CNC-machines.
CNC-programmeersoftware voor beginners en professionals
Op zoek naar de beste software voor computer numerieke controle programmering? Hier is een lijst met populaire gratis & betaalde CNC programmeersoftware voor beginners en professionals.