Jednoduchý a levný 3osý CNC stroj vlastníma rukama

Cílem tohoto projektu je postavit stolní CNC stroj. Bylo možné koupit již hotový stroj, ale jeho cena a rozměry mi nevyhovovaly a rozhodl jsem se postavit CNC stroj s následujícími požadavky:
– použití jednoduchých nástrojů (potřebujete pouze vrtačku, pásovou pilu a ruční nářadí)
– nízká cena (zaměřoval jsem se na nízkou cenu, ale přesto jsem koupil položky v hodnotě asi 600 $, můžete hodně ušetřit nákupem položek v příslušných obchodech)
– malý půdorys (30″x25″)
— normální pracovní prostor (10″ podél osy X, 14″ podél osy Y, 4″ podél osy Z)
– vysoká řezná rychlost (60″ za minutu)
– malý počet prvků (méně než 30 jedinečných)
– dostupné prvky (všechny prvky lze zakoupit v jednom železářství a třech internetových obchodech)
– možnost úspěšného zpracování překližky Stroje jiných lidí Zde je několik fotografií dalších strojů sestavených podle tohoto článku. Fotografie 1 – Chris a přítel postavili stroj laserovým řezáním dílů z 0,5″ akrylu. Ale každý, kdo pracoval s akrylem, ví, že řezání laserem je dobré, ale akryl špatně snáší vrtání a tento projekt má spoustu děr. Odvedli dobrou práci, více informací najdete na Chrisově blogu. Zvláště mě bavilo vytvářet 3D objekt pomocí 2D řezů. Foto 2 – Sam McCaskill vyrobil opravdu pěkný stolní CNC stroj. Zaujalo mě, že nebral zkratky a všechny prvky vystřihoval ručně. Jsem tímto projektem ohromen. Fotografie 3 – Angry Monk použil laserem řezané díly DMF a motory s řemenovým pohonem přeměněné na vrtulové motory. Foto 4 – Bret Golab postavil stroj a nastavil jej na provoz Linux CNC (zkoušel jsem to také, ale kvůli složitosti to nešlo). Pokud vás jeho nastavení zajímá, můžete ho kontaktovat. Odvedl skvělou práci!

Specifikace stroje

Obávám se, že nemám dostatek zkušeností a znalostí, abych vysvětlil základy CNC, ale fórum CNCZone.com má rozsáhlou sekci věnovanou strojům pro kutily, která mi byla velmi nápomocná. Řezačka: Dremel nebo nástroj typu Dremel Parametry nápravy: osa X
Dojezdová vzdálenost: 14″
Pohon: Pohon ozubeným řemenem
Rychlost: 60″/min
Zrychlení: 1″/s2
Rozlišení: 1/2000″
Impulzy na palec: 2001 Y-osa
Dojezdová vzdálenost: 10″
Pohon: Pohon ozubeným řemenem
Rychlost: 60″/min
Zrychlení: 1″/s2
Rozlišení: 1/2000″
Impulzy na palec: 2001 osa Z (nahoru-dolů)
Dojezdová vzdálenost: 4″
Pohon: Šroub
Zrychlení: 2″/s2
Rychlost: 12″/min
Rozlišení: 1/8000 »
Impulzy na palec: 8000

Požadované nástroje

Snažil jsem se použít oblíbené nástroje, které lze zakoupit v běžném řemeslném obchodě. Elektrické nářadí:
– pásová pila nebo skládačka
— vrtačka (vrtáky 1/4″, 5/16″, 7/16″, 5/8″, 7/8″, 8 mm (asi 5/16″)), také nazývané Q
– tiskárna
– Dremel nebo podobný nástroj (pro instalaci do hotového stroje). Ruční nářadí:
– gumová palička (pro umístění prvků na místo)
— šestiúhelníky (5/64″, 1/16″)
– šroubovák
– lepicí tyčinka nebo lepidlo ve spreji
– nastavitelný klíč (nebo nástrčný klíč s ráčnou a 7/16″ hlavou)

Požadované materiály

Přiložený soubor PDF (CNC-Part-Summary.pdf) poskytuje veškeré náklady a informace o každé položce. Zde jsou uvedeny pouze obecné informace. Listy – 20 dolarů
-Kus 48/48″ MDF o rozměrech 1″ x 2″ (postačí jakýkoli 1/2″ silný listový materiál. Plánuji použít UHMW v další verzi stroje, ale momentálně je příliš drahý)
-Kus 5″x5″ 3/4″ MDF (tento kus se používá jako distanční vložka, takže můžete použít jakýkoli 3/4″ kus materiálu) Motory a ovladače – 255 USD
-O výběru ovladačů a motorů se dá napsat celý článek. Stručně řečeno, je zapotřebí regulátor schopný pohánět tři motory a motory s točivým momentem asi 100 oz/in. Koupil jsem motory a hotový ovladač a vše fungovalo dobře. Hardware – 275 USD
– Koupil jsem tyto položky ve třech obchodech. Jednoduché díly jsem koupil v železářství, specializované ovladače u McMaster Carr (http://www.mcmaster.com) a ložiska, kterých jsem hodně potřeboval, jsem koupil od online prodejce a zaplatil 40 dolarů za 100 (což je docela dobrý obchod a spousta ložisek zbyde na jiné projekty). Software – (zdarma)
-Potřebujete program k nakreslení vašeho návrhu (používám CorelDraw) a v současné době používám zkušební verzi Mach3, ale mám v plánu přejít na LinuxCNC (otevřený zdrojový ovladač, který používá Linux) Hlavní jednotka – (volitelně)
-Nainstaloval jsem Dremel na svůj stroj, ale pokud máte zájem o 3D tisk (například RepRap), můžete si nainstalovat vlastní zařízení.

Tisk šablon

Měl jsem nějaké zkušenosti se skládačkou, tak jsem se rozhodl šablony slepit. Potřebujete vytisknout soubory PDF se šablonami umístěnými na listu, nalepit list na materiál a vyříznout díly. Název souboru a materiál:
Vše: CNC-Cut-Summary.pdf
0,5″ MDF (35 8.5″x11″ listů se šablonami): CNC-0.5MDF-CutLayout-(Rev3).pdf
0,75″ MDF: CNC-0.75MDF-CutLayout-(Rev2).pdf
0,75″ hliníková trubka: CNC-0.75Alum-CutLayout-(Rev3).pdf
0,5″ MDF (1 list 48″x48″ se vzory): CNC-(One 48×48 Page) 05-MDF-CutPattern.pdf Poznámka: Přikládám výkresy CorelDraw v původním formátu (CNC-CorelDrawFormat-CutPatterns (Rev2) ZIP) pro ty, kteří by chtěli něco změnit. Poznámka: Existují dvě možnosti souborů pro 0,5″ MDF. Můžete si stáhnout soubor s 35 stránkami 8.5″x11″ (CNC-0.5MDF-CutLayout-(Rev3), PDF) nebo soubor (CNC-(One 48×48 Page) 05-MDF-CutPattern.pdf) s jedním listem 48″x48″ pro tisk na širokoúhlé tiskárně. Krok za krokem:
1. Stáhněte si tři soubory PDF se šablonami.
2. Otevřete každý soubor v aplikaci Adobe Reader
3. Otevřete okno tisku
4. (DŮLEŽITÉ) Deaktivujte změnu velikosti stránky.
5. Zkontrolujte, zda nedošlo k náhodnému zmenšení souboru. Poprvé jsem to neudělal a vytiskl jsem vše v měřítku 90 %, jak je popsáno níže.

Lepení a vyřezávání prvků

Nalepte vytištěné šablony na MDF a hliníkovou trubku. Dále jednoduše vyřízněte kus podél obrysu. Jak bylo uvedeno výše, omylem jsem vytiskl šablony v měřítku 90 % a nevšiml jsem si toho, dokud jsem nezačal řezat. Bohužel jsem si to až do této fáze neuvědomil. Zůstaly mi šablony v měřítku 90 % a po přesunu po celé zemi jsem získal přístup k CNC plné velikosti. Neodolal jsem a prvky jsem tímto strojem vyřízl, ale ze zadní strany jsem je nemohl vyvrtat. Proto jsou všechny prvky na fotografiích bez šablon.

Vrtání

Nepočítal jsem přesně kolik, ale tento projekt používá spoustu děr. Zvláště důležité jsou otvory vyvrtané na koncích, ale dejte si na ně čas a jen zřídka budete muset použít gumovou paličku. Místa s otvory v překrytí na sobě jsou pokusem o vytvoření drážek. Možná máte CNC stroj, který to umí lépe.

shromáždění

Pokud jste se dostali až sem, gratulujeme! Je docela těžké si představit, jak sestavit stroj při pohledu na hromadu dílů, takže jsem se pokusil udělat podrobný návod podobný návodu LEGO. (přiložené PDF CNC-Instrukce-montáž.pdf). Fotky sestavení krok za krokem vypadají docela zajímavě.

Hotovo!

Stroj je připraven! Doufám, že jsi to zprovoznil. Doufám, že v článku neuniknou žádné důležité detaily a body. Zde je video ukazující, jak strojně vyřezat design do růžové pěny.

• CNC_DIY.rar (2554 Kb)

Tagy:

žádný Publikováno: 2012 0 2

Odměna, kterou jsem nasbíral 0 0

Ohodnoťte tento článek

• Technická gramotnost

S vědomím, že CNC frézka je složité technické a elektronické zařízení, si mnoho řemeslníků myslí, že je prostě nemožné ji vyrobit vlastníma rukama. Tento názor je však nesprávný: takové zařízení je možné vyrobit sami, ale k tomu musíte mít nejen jeho podrobný výkres, ale také sadu potřebných nástrojů a odpovídajících komponent.

Opracování duralového obrobku na domácí stolní frézce

Pokud se rozhodnete vyrobit domácí CNC frézku, mějte na paměti, že to může zabrat značné množství času. Kromě toho budou vyžadovány určité finanční náklady. Pokud se však takových obtíží nebojíte a správně přistupujete k řešení všech problémů, můžete se stát vlastníkem cenově dostupného, ​​efektivního a produktivního zařízení, které vám umožní zpracovávat obrobky z různých materiálů s vysokou přesností.

Chcete-li vyrobit frézku vybavenou CNC systémem, můžete použít dvě možnosti: koupit hotovou soupravu, ze které jsou sestaveny speciálně vybrané prvky takového zařízení, nebo najít všechny součásti a sestavit zařízení vlastníma rukama, které plně vyhovuje všem vašim požadavkům.

Návod na sestavení domácí CNC frézky

Níže na fotografii vidíte ručně vyrobenou CNC frézku, která je dodávána s podrobnými pokyny pro výrobu a montáž, s uvedením použitých materiálů a komponentů, přesných „vzorů“ součástí stroje a přibližných nákladů. Jedinou nevýhodou je, že návod je v angličtině, ale podrobným nákresům je docela dobře rozumět i bez znalosti jazyka.

Stáhněte si zdarma návod na výrobu stroje: Domácí CNC frézka

CNC frézka je sestavena a připravena k práci. Níže jsou uvedeny některé ilustrace z návodu k sestavení tohoto stroje.

„Vzory“ strojních dílů (zmenšený pohled) Začátek montáže stroje Mezifáze Konečná fáze montáže

Přípravné práce

Pokud jste se rozhodli, že navrhnete CNC stroj vlastníma rukama, bez použití hotové sady, pak první věc, kterou musíte udělat, je vybrat si základní schéma, podle kterého bude takové mini-zařízení fungovat.

Schéma CNC frézky

Základem pro CNC frézovací zařízení může být stará vrtačka, u které se vymění pracovní hlava s vrtačkou za frézovací. Nejobtížnější věcí, kterou bude třeba v takovém zařízení navrhnout, je mechanismus, který zajišťuje pohyb nástroje ve třech nezávislých rovinách. Tento mechanismus lze sestavit na základě vozíků z nefunkční tiskárny; zajistí pohyb nástroje ve dvou rovinách.

K zařízení sestaveném podle tohoto základního schématu lze snadno připojit softwarové ovládání. Jeho hlavní nevýhodou však je, že takový CNC stroj dokáže zpracovávat pouze obrobky z plastu, dřeva a tenkého plechu. Vysvětluje se to tím, že pojezdy ze staré tiskárny, které budou zajišťovat pohyb řezného nástroje, nemají dostatečný stupeň tuhosti.

Lehká CNC frézka na měkké materiály

Aby váš podomácku vyrobený CNC stroj mohl provádět plnohodnotné frézovací operace s obrobky z různých materiálů, musí mít na starosti pohyb pracovního nástroje dostatečně výkonný krokový motor. Není vůbec nutné hledat motor krokového typu; může být vyroben z běžného elektromotoru, který je podroben drobným úpravám.

Použití krokového motoru ve vaší frézce vám umožní vyhnout se použití šroubového pohonu a funkčnost a vlastnosti vašeho domácího zařízení nebudou horší. Pokud se přesto rozhodnete pro svůj mini-stroj používat tiskové vozíky, je vhodné je vybrat z většího modelu tiskového zařízení. Pro přenos síly na hřídel frézovacího zařízení je lepší použít ozubené řemeny než běžné, které nebudou na řemenicích prokluzovat.

Řemenová pohonná jednotka

Jednou z nejdůležitějších součástí každého takového stroje je frézovací mechanismus. Právě jeho výrobě je třeba věnovat zvláštní pozornost. Chcete-li takový mechanismus správně vyrobit, budete potřebovat podrobné výkresy, které je třeba přísně dodržovat.

Výkresy CNC frézky

Výkres č. 1 (pohled z boku)

Nákres #2 (pohled zezadu)

Nákres #3 (pohled shora)

Začněme s montáží zařízení

Základem domácí CNC frézky může být obdélníkový nosník, který musí být bezpečně upevněn na vodítkách.

Nosná konstrukce stroje musí mít vysokou tuhost; při instalaci je lepší nepoužívat svařované spoje a všechny prvky by měly být spojeny pouze šrouby.

Jednotka pro upevnění dílů rámu stroje pomocí šroubového spojení

Tento požadavek je vysvětlen skutečností, že svařované švy špatně snášejí vibrační zatížení, kterým bude nutně vystavena nosná konstrukce zařízení. Taková zatížení nakonec povedou k tomu, že se rám stroje začne časem zhoršovat a dojde ke změnám jeho geometrických rozměrů, což ovlivní přesnost nastavení zařízení a jeho výkon.

Svařované švy během instalace rámu domácí frézky často vyvolávají vývoj vůle v jejích jednotkách a také vychýlení vodítek, ke kterému dochází při vážném zatížení.

Montáž vertikálních regálů

Frézka, kterou budete skládat vlastníma rukama, musí mít mechanismus, který zajistí pohyb pracovního nástroje ve svislém směru. K tomu je nejlepší použít šroubový převod, jehož rotace se bude přenášet pomocí ozubeného řemene.

Důležitou součástí frézky je její svislá osa, která může být pro domácí zařízení vyrobena z hliníkové desky. Je velmi důležité, aby rozměry této osy byly přesně přizpůsobeny rozměrům montovaného zařízení. Máte-li k dispozici muflovou pec, můžete si svislou osu stroje vyrobit sami odlitím z hliníku podle rozměrů uvedených na hotovém výkresu.

Sestava horního vozíku namontovaná na příčných vedeních

Jakmile jsou všechny součásti vaší domácí frézky připraveny, můžete začít s její montáží. Tento proces začíná instalací dvou krokových motorů, které jsou připevněny k tělu zařízení za jeho svislou osou. Jeden z těchto elektromotorů bude zodpovědný za pohyb frézovací hlavy v horizontální rovině a druhý – za pohyb hlavy ve vertikální rovině. Poté jsou nainstalovány zbývající součásti a jednotky domácího zařízení.

Konečná fáze montáže stroje

Rotace na všechny jednotky domácího CNC zařízení musí být přenášena pouze pomocí řemenových převodů. Před připojením softwarového řídicího systému k montovanému stroji byste měli zkontrolovat jeho funkčnost v ručním režimu a zjištěné nedostatky v jeho provozu ihned odstranit.

Proces montáže frézky s vlastními rukama můžete sledovat ve videu, které lze snadno najít na internetu.

Krokové motory

Konstrukce každé frézky vybavené CNC nutně zahrnuje krokové motory, které zajišťují pohyb nástroje ve třech rovinách: 3D. Při konstrukci domácího stroje pro tento účel můžete použít elektromotory instalované v jehličkové tiskárně. Většina starších modelů zařízení pro tisk matrice byla vybavena elektromotory, které měly poměrně vysoký výkon. Kromě krokových motorů ze staré tiskárny se vyplatí vzít silné ocelové tyče, které lze použít i při návrhu vašeho domácího stroje.

Upevnění krokového motoru k hornímu vozíku

Chcete-li vyrobit CNC frézku vlastníma rukama, budete potřebovat tři krokové motory. Protože jsou v jehličkové tiskárně pouze dva, budete muset najít a rozebrat další staré tiskové zařízení.

Velkým plusem bude, pokud budou mít motory, které najdete, pět ovládacích vodičů: to výrazně zvýší funkčnost vašeho budoucího ministroje. Důležité je také zjistit následující parametry vámi nalezených krokových motorů: kolik stupňů rotace se provede v jednom kroku, jaké je napájecí napětí a hodnota odporu vinutí.

Pro připojení každého krokového motoru budete potřebovat samostatný ovladač.

Konstrukce pohonu domácí CNC frézky je sestavena z matice a čepu, jejichž rozměry by měly být předem vybrány podle výkresu vašeho zařízení. Pro zajištění hřídele elektromotoru a jeho připevnění k čepu je vhodné použít silné pryžové vinutí z elektrického kabelu. Pro váš CNC stroj lze komponenty, jako jsou svorky, vyrobit z nylonového pouzdra se šroubem, který je do něj vložen. K výrobě takových jednoduchých konstrukčních prvků budete potřebovat běžný pilník a vrtačku.

Elektronické plnění zařízení

Váš DIY CNC stroj bude řízen softwarem a je třeba jej správně vybrat. Při výběru takového softwaru (můžete si ho napsat sami) je důležité věnovat pozornost skutečnosti, že je funkční a umožňuje stroji implementovat všechny jeho funkční schopnosti. Takový software by měl obsahovat ovladače pro ovladače, které budou nainstalovány na vaší mini frézce.

V domácím CNC stroji je vyžadován port LPT, přes který je elektronický řídicí systém připojen ke stroji. Je velmi důležité, aby takové spojení bylo provedeno prostřednictvím instalovaných krokových motorů.

Schéma zapojení unipolárních krokových motorů pro 3-osý CNC stroj (klikněte pro zvětšení)

Při výběru elektronických součástek pro váš kutilský stroj je důležité věnovat pozornost jejich kvalitě, protože na tom bude záviset přesnost technologických operací, které se na něm budou provádět. Po instalaci a připojení všech elektronických součástí CNC systému je potřeba stáhnout potřebný software a ovladače. Teprve poté by měl být proveden zkušební provoz stroje, zkontrolován správný chod stroje pod kontrolou načtených programů, případné nedostatky zjištěny a neprodleně odstraněny.

Všechny výše popsané úkony a uvedené komponenty jsou vhodné pro zhotovení svépomocné frézky nejen souřadnicové vyvrtávací skupiny, ale i řady dalších typů. Toto zařízení lze použít ke zpracování dílů se složitými konfiguracemi, protože pracovní prvek stroje se může pohybovat ve třech rovinách: 3d.

Vaše touha sestavit takový stroj vlastními rukama, řízený CNC systémem, musí být podpořena přítomností určitých dovedností a podrobných výkresů. Je také velmi vhodné podívat se na řadu tematických školicích videí, z nichž některá jsou uvedena v tomto článku.