Výroba CNC routeru vlastníma rukama je obtížná, ale možná. | Pikabu

Po sestavení prvního malého stroje jsem chtěl něco vážnějšího, co by vyhovovalo mým potřebám a stanoveným úkolům. Vývoj výkresů nezabral moc času, i když jsem s CAD programy neměl vůbec žádné zkušenosti, musel jsem začít úplně od základů, ale zvládl jsem to. Než jsem začal s vývojem výkresů, potřeboval jsem od čeho začít, a tak jsem začal hledat komponenty, abych věděl základní rozměry. Vše záleží na tom, kde chcete nakupovat, protože výběr je nyní obrovský. Je to jen otázka ceny a času. Měl jsem hodně času a málo peněz, tak jsem si na Aliexpress objednal hotovou sadu komponentů pro stavbu stroje s vodítky o délce 1000x600x300mm. Po zadání objednávky jsem začal pracovat na výkresech pro konkrétní rozměry. Komponenty jsou standardní a nebylo těžké najít jejich rozměry na internetu. Po nakreslení modelů všech prvků podle výkresů jsem začal sestavovat 3D model budoucího CNC stroje.

Poté, co byl 3D model připraven a všechny rozměry se shodovaly, obdržel jsem výkresy potřebných dílů, sestavil je a spočítal množství materiálu potřebného k výrobě prvků stroje. Zbývá jen najít kde koupit a dural nařezat. Jak se ukázalo, materiál je poměrně snadné koupit (pokud jste z Běloruska, doporučuji se na materiál podívat zde), ale abyste z něj vystřihli potřebné díly, museli jste si s ním pohrát. Byl zakoupen plech duralu D16 tloušťky 16 mm, rozměr 1200×550 mm. a převedeny do jiného města ke zpracování. Po 2 týdnech jsem obdržel dlouho očekávané kusy železa nařezané na míru a s vyvrtanými otvory.

Do této doby dorazily komponenty z Číny. Samozřejmě to nebylo bez chyb, ale za ty peníze, které stály, bylo všechno docela dobré. Kolejnice SBR16 nebyly zpracovány příliš pečlivě, takže se musely ořezat, aby měly stejnou velikost. K tomu jsem vzal malou brusku, postavil jednoduchý stůl z dřevotřísky a pomocí brusného kotouče jsem konce piloval.

V této fázi již máme téměř vše, co potřebujeme. Zbývá pouze zakoupit hliníkový profil o průřezu 60×60 a 60×30 mm. stejně jako potřebné kování, šrouby, rohy a krabičce pro upevnění profilu. Při montáži nastal jeden problém: kolejnice SBR16 se špatně uchycují na profil 60×60, takže jsem musel vyrobit distanční podložku tloušťky 2mm. To bylo zohledněno ve výkresech, takže nebyly žádné problémy.

Tady musím říct, že nemám žádné vybavení, žádné stroje, žádné vrtačky, musel jsem přijít na to, jak udělat tu či onu operaci. Profil mi byl dodán v metrových kusech a musel být nařezán poměrně rovnoměrně. V zásadě to lze udělat na pokosové pile, ale já ji bohužel nemám. Řešení bylo jednoduché: nechal jsem nařezat profil u firmy, která vyrábí plastová okna, teď jsou v každém městě jako špína. Pokud už ale přesně víte, jaké velikosti potřebujete, můžete si objednat profil nařezaný na míru. U společnosti „Soberizavod“ ořezali profil na míru a cena se zdá být docela rozumná. Pro řezání závitů jsem si musel koupit sadu závitníků. Závity do hliníku nebo duralu je lepší řezat pomocí lihu nebo rostlinného oleje, jinak se materiál na nástroj přilepí a kvalitní závit nezískáte. Strojní olej není pro tyto účely vhodný a alkohol je příliš tekutý a rychle se odpařuje, je vhodný pro slepé otvory, ale pro průchozí otvory můžete použít běžný slunečnicový olej.

Pár slov o vrtání děr na závěr. To se vám nikdy přesně nepodaří. Musel jsem si z výroby objednat přípravek pro konkrétní úkol a průměr nástroje. Upevněním přípravku k dílu pomocí svorek můžete poměrně přesně vyvrtat otvor.

Jakmile jsou vyvrtány všechny chybějící otvory a vyříznuty závity, můžete začít s montáží. Bez mladšího výzkumníka bychom se zde neobešli :) Plyšové hračky nejsou naše věc, šrouby a sada Force jsou naše všechno.

Zatímco ona stočí všechny těžké kusy železa na hromadu dělá tu nejtěžší práci Táta provádí precizní montáž kolejnicových vedení pomocí digitálního posuvného měřítka, které jsem si také musel koupit v Číně, protože jsem kromě pravítka žádné další přesné nástroje neměl. Co se týče instalace, vše je jednoduché. Jednu kolejnici nastavíme vzhledem k okraji desky a druhou připevníme co nejpřesněji k první, to vyžaduje hodně trpělivosti a pozornosti.

Po krátké době již sestavené díly připomínají stroj. Vše vypadá hezky a plynule se pohybuje, ale to je jen malá část.

Stočením hliníkového profilu k sobě, instalací kolejnic a přišroubováním bočnic získáme hotový rám, na který lze portál namontovat.

Jako pracovní stůl byl použit list překližky o tloušťce 18 mm. Protože došly peníze plánované na stavbu, nákup hliníkového stolu s „T“ drážkou se musel odložit na neurčito.

Po sestavení se ukazuje jako poměrně masivní konstrukce, pro kterou ne každý byt má místo, a zde vznikl další problém: podlaha není rovná a rám není dostatečně tuhý. Tento problém jsem musel nějak vyřešit a pak mi zrak padl na nastavitelné výklopné podpěry z nylonu s gumovou patkou. S jejich pomocí můžete stroj přesně umístit na jakýkoli povrch a kloubový kloub zajistí spolehlivý kontakt s povrchem.

Zatímco jsem se šťoural s mechanikou, dorazil dlouho očekávaný balík obsahující vřeteno 2.2 kW s frekvenčním měničem a potřebnými elektronkami a sadou kleštin. Ve své radosti jsem hned vše zahodil a běžel připojit, nakonfigurovat a otestovat novou hračku. Upřímně řečeno, je zde hodně co říci, protože téma je velké a mohlo by stát za samostatný příspěvek (pokud vás to zajímá, přečtěte si ho na konci článku pomocí odkazů). A všechny tyto věci jsem zkontroloval v kuchyni pomocí běžné vody. Později bude na stroji instalována nádrž o objemu 20 litrů a do systému bude nalita nemrznoucí směs s destilovanou vodou jako chladicí kapalina v poměru 50/50. Vřeteno je chlazené vodou, takže běží tiše. Objednal jsem z Číny, dodávka byla z ruského skladu do sedmi dnů. Vše celkem kvalitní, jediné co zklamalo byly kleštiny, některé jsou křivé a otloukání je okem viditelné.

Zbytek elektroniky dorazil brzy poté. Pravda, v průběhu montáže mi rostl apetit a vyměnil jsem je za dražší komponenty. Zpočátku byly objednány levné ovladače TB6600, ale později jsem je vyměnil za DM856 Rozdíl v jejich fungování můžete vidět na videu na konci článku. Krokové motory s kroutícím momentem 18 kg. Ve svém městě jsem koupil velikost nema23.

Aby všechny dráty a hadice náhodně nevisely, připevníme ke stroji předem zakoupený kabelový kanál, do kterého umístíme všechny naše kabely. Pro zajištění bezpečného provozu stroje je nutné na něj instalovat koncové spínače. V mém případě se jedná o snímače SN04-N. Na stroji jsou instalovány tři, pro každou osu jeden. Plní roli vyhledávání souřadnic nulového stroje a jsou nezbytné pro správnou funkci měkkých limitů.

Stroj už nabírá finální podobu a vypadá téměř hotově, ale bez elektronické řídící jednotky to nepůjde. Aby to celé bylo kompaktní a vypadalo jako hotové zařízení, je veškerá elektronika smontována v kovové krabici o rozměrech 500x400x220, ve které jsme vyřízli otvory pro větrací mřížku a odtahový ventilátor. Vyzkoušíme rozložení všech elektronických jednotek na montážním panelu.

Všechny tyto věci namontujeme do krabice a připojíme všechny vodiče a konektory. Více o sestavení elektrické části si můžete přečíst v samostatném článku zde.

To je obecně vše, ale ve skutečnosti je to mnohem složitější, než se zdá a stavba mi trvala 12 měsíců. V průběhu letošního roku jsme museli najít externí dodavatele a dodavatele materiálů, prostudovat trh dodávek a specifika jejich práce. Musel jsem se naučit spoustu chyb a utrácet peníze. Celkově je ale tato zkušenost užitečná. Nejdůležitější při vlastní výstavbě je, že rozumíte tomu, jak tato věc funguje, a pokud se objeví nějaký problém, můžete jej vyřešit sami, protože jste osobně otočili každý šroub a upravili každý parametr. Vlastní výstavba je fascinující, ale složitý proces, ale jak vidíte, je to docela proveditelný úkol.

Pro ty, kteří chtějí více informací, si můžete přečíst zde Najdete tam výkresy a podrobné informace o nastavení elektronické části.

Stroj je hotový a úspěšně funguje již několik měsíců, nyní se na něm aktivně učím pracovat, v případě zájmu mohu svou práci a postup zveřejnit v samostatném článku.

Hodně štěstí a kreativních úspěchů všem!

Přehled vodou chlazeného vřetena 2.2 kW.

Tento článek vám ukáže celý proces výroby domácí CNC frézky a gravírovacího stroje se systémem MACH3. Podívejme se na design domácího produktu, připojení elektrického systému a nastavení programů.
K sestavení CNC stroje budeme potřebovat vodítka z tiskárny EPSON – 4 kusy, délka 450 mm, průměr 14 mm a 181 krokové motory EM-3.

Tabulka:
100×500 2 ks.
100×420 2 ks.
420×410 1 ks.

Portál:
100×230 2 ks.
100×420 1 ks.
100×465 1 ks.

Vozík „Z“
100×215 1 ks.
95×210 1sh.
100×50 1 ks.

Tělo tiskárny bude vyrobeno z nábytkové dřevotřísky. Pro zlepšení estetických vlastností našeho CNC stroje přilepíme konce dřevotřískové desky koncovou páskou pomocí žehličky. Koupíte ji, stejně jako dřevotřísku, v každém obchodě s nábytkovým kováním. Díly k sobě připevňujeme samořeznými šrouby nebo potvrzovacími prostředky.
K vyfrézování otvorů pro ložiska vodících šroubů jsem použil rýč a vrták. Vzal jsem o něco menší velikost a dokončil jsem ji brusným papírem, aby bylo zajištěno těsné usazení ložiskového kroužku. Moje vodítka měla průměr 14 mm, ložiska měla průměr 22 mm.

Vodítka jsem vzal z tiskárny Epson, ze které jsem sundal i samotné hřídele. Vodítka v těle jsem hned neopravil, protože. Je obtížné udržet jejich správnou orientaci vzhledem k hřídelům, musí být nastavitelné. Vzal jsem tedy 1/4 palcovou PVC vodovodní trubku a svorky pro montáž na zeď. Trubku jsem rozřezal na kousky 95 mm a pomocí svěráku do nich vtlačil vodítka. V této podobě se staly snadno nastavitelné a bezpečné.

Nyní můžete sestavit základnu CNC stroje. Je lepší umístit základnu na nastavitelné nohy. Přestože je konstrukce tuhá, při jemném vyladění se mohou rozměry výrazně lišit, pokud se stroj pohybuje. Schopnost upravit délku nohou pomůže vyhnout se takovým problémům během kalibrace.

Příčník přišroubujeme k našim PVC trubkám s vodítkem. Je nutné zajistit, aby nedocházelo k deformacím, aby se při pohybu saní po celé délce vodítek naše příčka nezasekla a snadno se pohybovala.

Druhá osa Y je sestavena obdobným způsobem. Výška portálu se volí tak, aby byl dostatek místa pro zajištění frézovacího nástroje.

Nezapomínejme, že ačkoliv je náš stroj dřevěný, existují díly, jejichž instalace vyžaduje vysokou přesnost. Vzdálenost mezi nainstalovanými vodícími hřídeli musí být změřena posuvným měřítkem. Pokud není rovnoběžnost, musíte otvor vyvrtat brusným papírem a nainstalovat cínové klíny. Dosáhněte maximální paralelnosti.

Vodící šrouby jsou vyrobeny z běžného šroubu M8/M6. Hřídel byla spojena s krokovým motorem přes podomácku vyrobenou trubkovou spojku, ale je lepší objednat speciální, protože Není možné povolit tuhou fixaci hřídelí – dojde k tepání.

Pro osu Z bylo rozhodnuto použít vodítka nábytku pro skříně. Jsou poměrně tuhé a snadno se instalují. Ty, které jsem měl přesunuty, bez znatelné hry.

Motor s vertikální osou upevňujeme na pouzdra, abychom zajistili přístup ke spojce.

Sestavená osa Z CNC frézy:

Jako vřeteno byl použit rytec Dremel. Jeho výkon umožňuje zpracování dřeva při nízkých rychlostech posuvu. Pro tvrdší materiály bude vyžadováno výkonnější vřeteno, ale pak bude nutné změnit také vedení osy Z.

Matice vodících šroubů byly soustruženy na soustruhu. Fixováno pomocí konstrukčního rohu.

Nyní nám zbývá pouze seřídit vodicí matici a vodicí šroub. Poloha šroubu se také změří posuvným měřítkem vůči vodicím hřídelím a utáhne se. Pojezdová matice je upevněna na poslední chvíli, kdy jsme si jisti, že nedochází k deformacím.

Vezměte prosím na vědomí, že ložiska na čep umisťujeme přes cínovou podložku. Neměl by být příliš pevně utažen maticemi, aby se čep neohýbal do strany. Samotný závitový spoj je lepen baxitovou pryskyřicí. Eliminuje vůli a zabrání protáčení za chodu stroje.

Dále musíme umístit koncové spínače (limity pracovního pole), připojit a nakonfigurovat elektroniku. Zpočátku bylo plánováno, že si elektroniku sestavíme sami, ale po prostudování schémat, nákladů na součástky a času potřebného k výrobě desek bylo rozhodnuto o koupi hotových desek. Po prostudování nabídek na internetu a porovnání cen byly zakoupeny:
deska rozhraní s optočlenem BL-MACH-V1.1 $ 5.03
ovladače krokového motoru BL-TB6560-V2.0 $ 4.84 za 1 kus.
Začněme úpravami motoru. Motory EM-181 jsou unipolární, což znamená, že mají 4 vinutí zapojená specifickým způsobem. Námi používané budiče pracují s bipolárními motory, které mají 2 vinutí. Odšroubujte 4 šrouby a sejměte zadní kryt motoru. Na určeném místě je nutné cestu proříznout. Kontakty vinutí 1 jsou označeny písmeny „A“, vinutí 2 písmeny „B“.

Nemá cenu podrobně popisovat zapojení veškeré elektroniky, ukážu jen fotografie, ze kterých je vše nadmíru jasné. Jen chci poznamenat, že koncové spínače nebudou fungovat, dokud nebude k desce optočlenu připojeno 5V kromě 12V z USB. Nevím proč, ale nikde v popisu jsem to nenašel a dlouho jsem nemohl pochopit, proč se MACH nespustil.

Jako vedení kabelu byla v autoservisu zakoupena plastová vlnitá trubka o průměru asi 10 mm. Kabelový kanál je vyroben z hliníkového úhelníku.

Při zkušebních jízdách stroje byly špatně nakonfigurovány ovladače, přesněji řečeno, proud byl nastaven na 3A, což se motorům nelíbilo a po 20 minutách z nich začal vycházet kouř. Aby se to neopakovalo, byl proud omezen na 1.2A a byly instalovány radiátory a chladicí ventilátory. (Později za provozu se ukázalo, že se motory při nízkém posuvu hodně zahřívají, při správně nastavené hodnotě proudu a posuvu 10-15 mm/s se motory příliš nezahřívají)

Elektroniku balíme do pěkného pouzdra, našel jsem ji náhodou na trhu, stála 4 dolary a byla perfektní.

NASTAVENÍ MACH3
Nyní pár slov k nastavení ovládacího programu MACH3.
Nebudu zabíhat do detailů, ale popíši naprosté minimum toho, jak zajistit, aby se motory točily správným směrem a ve správné vzdálenosti. Stáhněte a nainstalujte program mach3.

Instalace portu:
V nabídce „config“ vyberte „Port and Pins“ a zaškrtněte políčko u požadovaného portu.
Frekvenci jádra zvolíme 25000Hz pro přetaktování stroje na normální rychlost, na ovladačích nastavíme dělič 1:8

Nastavení ovládacích kolíků motoru:
Vyberte kartu „Výstupy motoru“ Zaškrtněte políčka vedle os X, Y, Z. Tímto způsobem je aktivujeme. Podíváme se, ke kterým portům desky optoizolátoru jsou připojeny naše ovladače, a zadáme tato čísla do polí „Step“ a „Dir“ (směr) zaškrtávací políčka „Step low active“ jsou zodpovědná za obrácení otáčení motorů „step low active“ krok motoru s kladným nebo záporným impulsem.

Koncové spínače a tlačítko nouzového zastavení:
Koncové spínače instalované na osách fungují jako indikátor dosažení krajní polohy pracovního pole. Tím se zabrání mechanickému poškození. Když je spínač během provozu spuštěn, stroj se jednoduše zastaví.
V tomto případě je osa X připojena k portu 13, osa Y k portu 12, osa Z k portu 11 desky optoizolátoru.
Tlačítko E stop je připojeno k portu 15 a spouští se při zavření.

Nyní jeden velmi důležitý bod. I když jsou ovladače správně připojeny a ovládací kolíky jsou připojeny bez chyb, motory se bez příkazu k zapnutí neotáčí. Přejděte na záložku „output signale“ a zaškrtněte políčko „enable“ a zadejte číslo portu, ke kterému je připojen kontakt „EN-“ Teoreticky mohou být připojeny k jednomu portu, ale všechny 3 ovladače jsem připojil k portům 14-16-17.

To je vše, máme hotovo s nastavením. Zbývá jeden malý detail. Naše posuvné matice nemají žádnou kompenzaci vůle a v tomto provedení je obtížné je odstranit. Vývojáři programu se o to postarali a stačí povolit funkci kompenzace a nastavit jejich hodnotu. V nabídce „config“ vyberte „Backlash“ Zaškrtněte políčko „enable“ a zadejte hodnoty pro každou osu.

Práce v ArtCAM Aby byl článek úplný, stručně vám řeknu, jak pracovat v programu „ArtCAM pro“. Jako příklad si vezměme nákres uložení motoru z letadla „MicroAngel“ ve formátu *.dxf Otevřete ArtCAM, vyberte „soubor“ – „otevřít“, v poli typ souboru vyberte *.dxf

V nabídce „nová velikost modelu“ nastavíme výšku a šířku našeho překližkového přířezu, který jsme připevnili k pracovnímu stolu. Aby nedošlo k poškození stolu stroje, zajistím obrobek svorkami na podložce ze stropních dlaždic nebo laminátové podložce. Nastavte velikost obrobku na 300×300 a dvakrát klikněte na „OK“.

Prvky uspořádáme z levého dolního rohu, což je výchozí nulový bod.

Nejprve musíte vyříznout vnitřní prvky. Chcete-li to provést, vyberte v levém dolním rohu panelu nástrojů „NC“ Vyberte část vnitřních prvků a v části „2D NC“ vyberte „zpracování podle profilu“

V poli „strana zpracování“ vyberte počáteční průchod uvnitř a ponechte jej na „0“, jedná se o horní část našeho obrobku. Dokončovací průchod nastavíme o něco více, než je tloušťka překližky. V tomto případě 3mm překližka. to znamená, že v poli dokončovacího pasu nastavíme 3.2 mm.

Dále je zde jasná „bezpečnostní rovina“, jedná se o výšku pohybu nástroje nad obrobkem. Dalším bodem je výběr nástroje. Vybereme nástroj z knihovny a v případě potřeby upravíme rychlost posuvu, rychlost průniku nástroje a maximální hloubku na průchod. V tomto případě má řezačka kukuřice průměr 1 mm. Posuv nástroje 10 mm/s Hloubka 3 mm/s Maximální hloubka na průchod 1.1 mm. V této hloubce bude obrobek řezán ve 3 průchodech. Klikněte na „vybrat“

V poli „prázdné“ klikněte na definovat. Nulovou rovinu obrobku volíme nahoře, offset směrem dolů, výška obrobku je 7 mm. Jedná se o tloušťku substrátu 4 mm. a 3 mm. tl. překližky.

Dále napíšeme název této sekce „NAHORU“, například č. 1, a klikneme na „nyní“ Na výkresu je na vnitřní straně vyznačen vektor pohybu nástroje.

Vybereme zbývající prvky uvnitř, ale nebudeme měnit parametry zpracování. Každému novému prvku přiřadíme nový název Pro zpracování vnějšího obrysu vybereme zpracování podle vnějšího obrysu, přiřadíme název a klikneme na „nyní“. Po dokončení frézování by díl neměl vypadnout, a proto vybereme externí vektor a vybereme funkci „vytvořit přechody“. Nastavíme výšku a šířku přechodů na 1 mm a do pole „konstantní množství“ vložíme 3-4 kusy. Zbývá pouze kliknout na „vytvořit přechody“.

Po dokončení musíte uložit „UP“ nahoře, klikněte na „UP“ – „Save UP“

Na levé straně je seznam podprogramů, které byly vygenerovány pro obrábění součásti pomocí frézy. Pořadí, ve kterém je přeneseme do pravého okna, je pořadí, ve kterém bude zpracování provedeno. Vše přesuneme doprava a klikneme na uložit a přiřadíme název našemu programu. To je vše, náš program je připraven k načtení do „mach3“

Program pro náš stroj je připraven. Upevňujeme náš překližkový polotovar. Zapneme stroj, pomocí šipek na klávesnici posuneme vřeteno do nulového bodu (v našem případě je to levý dolní roh) a pomocí tlačítek „PgUp“ „PgDn“ spustíme frézu tak, aby se dotýkala obrobku. Poté v menu „MACH3“ nastavíme nulovou pozici pro všechny osy a načteme náš program stisknutím tlačítka „Load G-Code“.

Zapneme vřeteno, stiskneme tlačítko „Cycle Start“ a jdeme pít kávu.
Je tu jeden důležitý bod. Překližka může být křivá nebo se může mírně ohýbat, když je připevněna ke stolu. Na velké ploše může být tento rozdíl až 1 mm. Stroj není příliš výkonný a frézy jsou tenké. Naše hloubka zpracování je nastavena na 1 mm na jeden průchod a při ohýbání překližky může být hloubka 1.5-2 mm. řezačka začne hořet nebo může dokonce prasknout. Frézou proto přejíždím po obrobku a koukám na maximální výšku a s touto chybou počítám při zpracování.
Poté, co frézka dokončí svou práci, si výsledek užíváme.

Jako zkušební kus byl vyfrézován fotorámeček.