Aprender a construir uma máquina CNC do zero é mais fácil do que você imagina. Nós dividimos o processo DIY em uma série de etapas fáceis de seguir para iniciantes. Da compra de peças à instalação de software, nosso guia DIY mostrará como fazer facilmente sua própria máquina CNC.
O que é uma máquina CNC?
Uma máquina CNC é uma ferramenta elétrica automatizada que usa um programa de computador para controlar o motor para acionar os 3 eixos X, Y e Z para mover para frente e para trás ao longo do caminho da ferramenta gerado pelo software CAD/CAM de acordo com os comandos do código G. Finalmente, a ferramenta no fuso completa os resultados de entalhe, corte e fresamento.
Coisas a considerar
Quando se trata de máquinas CNC, todos pensarão em seu alto custo e operações de programação complexas, o que nos faz sentir incompreensíveis sobre isso. Na verdade, conhecemos e aprendemos CNC fazendo algumas coisas simples e máquinas CNC de baixo custo, o que nos permitiu evoluir de iniciante para especialista em tecnologia CNC moderna. A dificuldade de fazer uma máquina CNC DIY está no alto custo dos kits de máquina e na dificuldade de usinagem, e a configuração e o uso do software são relativamente simples. Depois de um mês estudando e pesquisando CNC, decidi construir meus próprios kits de máquina CNC controlados por Mach3 usando materiais disponíveis localmente.
Dificuldade de construção: Moderado.
Duração da construção: Dias 16.
Ferramentas faça você mesmo: Tornos de bancada, furadeiras elétricas, serras manuais, punções de amostra, machos, alargadores, paquímetros, dobradores e parafusos.
Começando a jornada
Este guia é sobre como criar uma máquina CNC funcional com os seguintes recursos.
1. A estrutura do pórtico tem boa estabilidade, grande formato de processamento, design de mesa compacto e leve, leve e fácil de transportar.
2. Pode ser usado para cortar e fresar PCB, PVC, acrílico, MDF, madeira, alumínio e cobre.
3. Sua precisão de usinagem pode chegar a 0.1 mm, o que pode atender aos requisitos da maioria das placas de PCB, moldes, carimbos e placas.
4. Seu custo é inferior $1.000, e a montagem é prática e fácil.
5. As peças e matérias-primas utilizadas podem ser encontradas ou compradas localmente, o que reduz preocupações.
6. O processo "faça você mesmo" não requer ferramentas muito complicadas.
7. Controlador Mach3, fácil de usar.
8. O fuso é acionado por um motor de passo de alta precisão.
Como construir uma estrutura de máquina CNC?
Esta máquina CNC adota uma estrutura de pórtico fixa. A máquina inteira é dividida em uma mesa base, uma estrutura de pórtico, um carro do eixo X, uma mesa de trabalho do eixo Y e um carro do eixo Z. O motor de passo de acionamento da mesa de trabalho do eixo Y é fixado na placa inferior. , parafuso e 2 barras lisas e pórtico como guia deslizante da mesa do eixo Y.
No pórtico, o motor de passo de acionamento do carro do eixo X, o parafuso de avanço e as 2 barras lisas usadas como guias deslizantes do carro do eixo X são fixados. No carro do eixo X são fixados o motor de passo de acionamento do carro do eixo Z, o parafuso de avanço e as 2 barras lisas usadas como guias deslizantes do carro do eixo Z.
Existem suportes de fixação em forma de L e anéis de retenção em forma de U para fixar o fuso no carro do eixo Z.
A porca combinada com o parafuso de avanço é soldada no carro dos eixos X, Y e Z.
Como fazer um circuito de máquina CNC?
O circuito consiste em 3 partes idênticas de acionamento de motor de passo do eixo X e eixo Y e eixo Z. Agora, tome o eixo X como uma coluna para ilustrar seu princípio de funcionamento.
Circuito Driver de Motor de Passo com L297/L298
O circuito é composto principalmente de 2 circuitos integrados de acionamento dedicados de motor de passo L297 e L298. A principal função do L297 é a distribuição de pulsos. Ele gera pulsos lógicos de saída em seus terminais de saída A, B, C e D para acionar o L298. O L297 também tem 2 choppers PWM para controlar a corrente de enrolamento de fase e realizar o controle do chopper de corrente constante para obter boas características de frequência de torque.
O pulso do eixo X do HDR1 (pino 2) entra no CLOCK (pino 18) do U1 (L297) e é processado pelo U1 em seus terminais de saída A, B, C, D, C (pinos 4, 6, 7, 9) para gerar o pulso lógico de saída que entra no U2 (L298) para acionar a ponte H dupla em seus terminais de saída (pinos 2, 3, 13 e 14) para emitir pulsos de passo para acionar o motor de passo a girar.
L298 é um driver de circuito integrado de alta tensão e alta corrente de ponte H dupla.
L297 e L298 são usados para formar um sistema de acionamento completo, que pode acionar motores de passo bifásicos com uma tensão máxima de 2 V e uma corrente de 46 A por fase.
O SYNC (pino 1) do U1 é o pino de sincronização conectado ao pino 1 do U3 e U5 para realizar a sincronização de vários L297s.
Placa de controle do driver do motor de passo
O ENABLE (pino 10) do U1 habilita o pino de controle para controlar a lógica de saída. Quando está baixo, INH1, INH2, A, B, C, D são todos forçados para nível baixo para fazer o driver L298 não funcionar. CONTROL (pino 11) é usado para selecionar o controle do sinal do chopper. Quando está em nível baixo, o sinal do chopper atua em INH1, INH2, e quando está em nível alto, o sinal do chopper atua nos sinais A, B, C, D. O primeiro é adequado para o modo de trabalho de estágio único e os 2 modos podem ser usados para o motor de passo do modo de trabalho bipolar.
O VREF (pino 15) do S1U1 é o pino de ajuste de tensão de referência, e a tensão deste pino é ajustada para definir a corrente de pico do enrolamento de fase do motor de passo.
Kits de driver de motor de passo
O cw/ccw (pino 17) do U1 é o pino para especificar a direção de rotação do motor de passo do eixo X, e o sinal de especificação de direção para o eixo X do HDR1 (pino 6) é conectado a este pino.
HALF/FULL (pino 19) é o pino de controle do modo de excitação. Quando está alto, é um modo de condução de meio passo, e quando está baixo, é um modo de condução de passo completo. RESET (pino 20) é um sinal de reinicialização assíncrono, e sua função é reinicializar o distribuidor de pulso.
D3-D26 são os diodos de roda livre da ponte H do driver L298.
Como configurar o controlador CNC Mach3?
Mach3 é o controlador CNC mais comumente usado para máquinas CNC. Sua instalação é simples. Primeiro, insira a placa de movimento Mach3 na placa-mãe do computador. No sistema operacional Windows, o driver Mach3 será instalado por padrão.
Kit controlador CNC USB Mach3 de 3 eixos
Você também pode escolher DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC e outros controladores CNC.
Como instalar e usar software CAD/CAM?
Os softwares CAD/CAM mais comuns para máquinas CNC incluem Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros 3D, que pode projetar 2D/3D desenhos para gerar trajetórias de ferramentas de usinagem.
Software CAD / CAM
Como montar kits de máquinas CNC?
A mesa inferior, o carro do eixo X, a mesa de trabalho do eixo Y e o carro do eixo Z são feitos por uma máquina de dobra com 1.5-2mm chapas de aço laminadas a frio, que podem garantir a precisão de usinagem mais ideal. Se não houver dobradores, também pode ser dobrado manualmente com um martelo de mão em um torno grande. Durante o processamento do martelo de mão, um ferro de almofada deve ser adicionado à peça de trabalho para evitar deixar marcas de martelo na peça de trabalho. Após a dobra, é necessária uma modelagem adicional. Nenhum dos planos é deformado e forma um ângulo de 90 graus entre si. Para garantir a posição correta da punção, a ponta da agulha da agulha de riscagem que é paralela e perpendicular à 1ª linha de riscagem deve ser fina, a linha de riscagem deve ser precisa e o soquete de posicionamento do punção da amostra deve ser cuidadoso e preciso.
Kits de máquinas CNC
Por exemplo, faça um furo com um diâmetro de 6 mm em 2 vezes. Primeiro, use uma broca de 4 mm de diâmetro para fazer o furo. Determine se o furo de 4 mm de diâmetro é preciso de acordo com a linha de posicionamento cruzado. Se não for preciso, use uma lima de jardim para corrigi-lo. e, finalmente, alargue o furo com uma 6mbroca m, de modo que o erro de posição do furo seja relativamente pequeno.
O pórtico pode ser cortado com uma serra manual a partir da quilha de ferro do piso antiestático com espessura de parede de 1.2mm de acordo com o desenho, e pode ser dobrado, processado e moldado em um torno. A barra de luz usada como trilho-guia de 3 eixos X, Y, Z requer uma superfície lisa com um diâmetro liso de 8-10mm. Pode ser resolvido desmontando o trilho deslizante da impressora matricial usada e o rolo de borracha de tinta no cartucho antigo da impressora a laser. As 2 barras lisas em cada direção devem ter o mesmo comprimento e as faces finais devem ser planas. Faça furos no centro das faces finais para rosquear o fio M5 e fixe-os com 5mm parafusos. O acabamento deve ser horizontal e vertical, especialmente as 2 barras de luz em cada direção devem ser absolutamente O paralelismo é muito importante, ele determina o sucesso ou o fracasso da produção.
O parafuso de avanço dos 3 eixos é um parafuso de avanço com um diâmetro de 6mm e um tom de 1mm. Este parafuso de avanço pode ser usado para cortar o comprimento necessário do parafuso de avanço longo vendido na loja de ferragens para a decoração do teto. A resistência e a folga devem ser pequenas, e a porca é soldada no furo correspondente do carro para minimizar a folga e melhorar a precisão da máquina de gravação.
A luva deslizante é um conector de mangueira de latão comprado em uma loja de ferragens. É necessário selecionar o diâmetro interno ligeiramente menor que o diâmetro da barra deslizante e, em seguida, usar um alargador manual para torcer o diâmetro interno para corresponder precisamente à barra deslizante. Se necessário, polir o eixo óptico com lixa metalográfica, cortar a luva deslizante em seções de 6 mm de comprimento, um total de 12 seções e, em seguida, usar um ferro de solda de alta potência para soldá-la no orifício correspondente do carro. Não coloque a luva deslizante durante a soldagem. Se a solda penetrar no interior, use cloreto de zinco como fluxo para garantir a qualidade da soldagem. Ao montar, tome cuidado para que a resistência da mesa deslizante seja pequena e consistente. Se a resistência for grande, a luva deslizante pode ser reaquecida com um ferro de solda para atender aos requisitos.
O eixo do motor de passo e a haste do parafuso são conectados através de um tubo de cobre de um 6mantena de haste de diâmetro m. A haste do parafuso e o tubo de cobre são firmemente soldados e garantidos para serem concêntricos. A outra extremidade do tubo de cobre é inserida no eixo do motor de passo e, em seguida, perfurada horizontalmente. Um pino é inserido em um pequeno orifício para fixá-lo, e a outra extremidade da haste do parafuso é soldada com uma porca no carro.
Esta máquina CNC pode ser controlada de forma flexível de acordo com o tamanho e a espessura de seus próprios materiais, mas a máquina inteira não deve ser muito grande para evitar baixa rigidez.
Como operar uma máquina CNC?
Antes da usinagem CNC, uma lista de programas de usinagem deve ser preparada com antecedência:
1. Determine o procedimento de processamento da peça e as ferramentas e a velocidade de corte usadas para o processamento.
2. Determine o ponto de conexão do contorno da peça.
3. Defina a posição de início e fechamento da faca e a posição da origem das coordenadas.
Escreva o conjunto de instruções de controle numérico de acordo com o formato de declaração prescrito, insira o conjunto de instruções no dispositivo de controle numérico para processamento (decodificação, operação, etc.), amplifique o sinal através do circuito de acionamento, acione o servo motor para emitir o deslocamento angular e a velocidade angular e, em seguida, converta os componentes através do componente de execução. O deslocamento linear da mesa de trabalho é realizado para realizar a alimentação.
Vamos começar a operar uma máquina CNC com os 9 passos a seguir.
Etapa 1. Programação CNC.
Antes da usinagem, a programação CNC deve ser analisada e compilada primeiro. Se o programa for longo ou complicado. Não programe na máquina CNC, mas use a máquina de programação ou a programação do computador e, em seguida, faça backup no sistema CNC da máquina CNC por meio de um disquete ou interface de comunicação. Isso pode evitar ocupar tempo da máquina e aumentar o tempo auxiliar da usinagem.
Etapa 2. Ligue a máquina.
Geralmente, a energia principal é ligada primeiro, para que a máquina CNC tenha as condições de energia ligada. Inicie um sistema CNC com um botão de chave e a máquina-ferramenta é ligada ao mesmo tempo, e o CRT do sistema de controle CNC exibe informações. Status de conexão do clam e outros equipamentos auxiliares.
Etapa 3. Defina um ponto de referência sólido.
Antes da usinagem, estabeleça o datum de movimento de cada coordenada da máquina. Esta etapa deve ser realizada primeiro para a máquina do sistema de controle de aumento.
Etapa 4. Inicie a programação CNC.
De acordo com o meio do programa (fita, disco), ele pode ser inserido por máquina de fita, máquina de programação ou comunicação serial. Se for um programa simples, ele pode ser inserido diretamente no painel de controle CNC pelo teclado, ou inserido segmento por segmento no modo MDI para processamento remoto de segmento. Antes da usinagem, a origem da peça, parâmetros da ferramenta, deslocamento e vários valores de compensação também devem ser inseridos no programa.
Etapa 5. Edição do programa.
Se o programa inserido precisar ser modificado, o interruptor de seleção do modo de trabalho deve ser colocado na posição de edição. Use a tecla de edição para adicionar, excluir e alterar.
Etapa 6. Inspeção e depuração do programa.
Primeiro, bloqueie a máquina-ferramenta e execute apenas o sistema. Este passo é para verificar o programa. Se houver algum erro, ele precisa ser editado novamente.
Etapa 7. Fixação e alinhamento da peça de trabalho.
Fixe e alinhe a peça de trabalho a ser processada e estabeleça um benchmark. O método adota movimento incremental manual, movimento contínuo ou movimento manual da roda da máquina-ferramenta. Defina o ponto de partida para o início do programa e defina a referência da ferramenta.
Etapa 8. Inicie a usinagem CNC.
A usinagem contínua geralmente usa adições de programa na memória. A taxa de avanço na usinagem CNC pode ser ajustada pelo interruptor de taxa de avanço. Durante a usinagem, o botão de retenção de avanço pode ser pressionado para pausar o movimento de avanço para observar a situação de processamento ou executar a medição manual. Pressione o botão de início do ciclo novamente para retomar a usinagem. Para garantir que a tigela esteja correta, ela deve ser verificada novamente antes da adição. Durante a fresagem, para peças curvas planas, um lápis pode ser usado em vez de uma ferramenta para desenhar o contorno da peça no papel, o que é mais intuitivo. Se o sistema tiver um caminho de ferramenta, a função de simulação pode ser usada para verificar a exatidão do programa.
Etapa 9. Desligue a máquina.
Após adicionar, antes de desligar a energia, preste atenção para verificar o status da máquina CNC e a posição de cada parte da máquina. Desligue a energia da máquina primeiro, depois desligue a energia do sistema e, finalmente, desligue a energia principal.
Perguntas Frequentes
Quantos tipos de máquinas CNC você pode construir?
Os tipos mais comuns de máquinas CNC que você mesmo pode fazer incluem roteadores CNC, tornos CNC, fresadoras CNC, retificadoras CNC, furadeiras CNC, lasers CNC e cortadores de plasma CNC.
Quanto custa para construir kits de máquinas CNC?
O custo dos kits de máquinas CNC DIY inclui computador, placa de controle, peças e acessórios da máquina. A maior parte do custo é concentrada em hardware, o que depende da precisão que você precisa para seu plano de usinagem CNC, e o custo médio é abaixo de $1, 000.
O que uma máquina CNC pode fazer?
As máquinas CNC podem fazer fresamento, torneamento, corte, entalhe, gravação, marcação, retificação, dobra, perfuração, limpeza e soldagem de metal, madeira, plástico, espuma, tecido e pedra.
Como escolher um motor de fuso?
O motor de spindle é a parte central das máquinas CNC. É necessário comprar o motor de spindle certo para seus planos de negócios, tudo dependendo dos materiais que você está usinando e da precisão necessária para seus projetos.
Como escolher um sistema de transmissão?
Uma é escolher um parafuso ou um parafuso de esfera para a escolha do sistema de transmissão. Aqui, eu realmente sugiro que é muito melhor escolher um parafuso de esfera. Embora eu use um parafuso de avanço, ainda recomendo escolher um parafuso de esfera. O parafuso de esfera tem alta precisão e pequeno erro de rotação. E no processo de transmissão, o som é muito pequeno. O processo de transmissão do parafuso é o atrito entre metal e metal. Embora o som não seja muito alto, o erro de rotação se tornará cada vez maior após o tempo de atrito ser longo.
Como escolher um motor de passo?
Enquanto a máquina CNC estiver funcionando, o motor de passo estará funcionando. Se o motor não for selecionado cuidadosamente, então, primeiro, o motor é muito fácil de esquentar. O motor está quente quando a máquina começa a funcionar, o que não deveria ser o que queremos. O torque do motor também é um problema a ser considerado, e é fácil perder passos se o torque for insuficiente. Portanto, não seja ganancioso ao escolher um motor de passo.
Cuidados
Quer você esteja construindo um roteador CNC acessível, ou fazer a melhor máquina de torno CNC de orçamento, mesmo trabalhando com DIY a máquina de fresagem CNC mais barata, o primeiro cuidado é a fonte de alimentação da máquina CNC. Existem 1 motores de passo e um motor de fuso na máquina. Portanto, a corrente da máquina CNC é muito grande no processo de uso. Ao comprar uma fonte de alimentação CC, uma fonte de alimentação CC com uma corrente nominal maior deve ser comprada. O determinante da velocidade do motor do fuso é a voltagem da fonte de alimentação CC. Quanto maior a voltagem, mais rápida a velocidade máxima do fuso pode girar, então a voltagem não pode ser muito pequena.
Em resumo, sugiro que a tensão nominal da máquina CNC de fabricação própria seja de cerca de 30 V e a corrente nominal seja de pelo menos 10A para garantir a operação normal da máquina. A voltagem de 30 V é usada principalmente no motor do fuso, e o motor de passo não precisa de uma voltagem tão alta. Como o motor de passo é acionado por um parafuso, o torque ainda pode ser grande mesmo com uma voltagem pequena. Então, sugiro que apenas 12 V sejam suficientes para a voltagem fornecida ao motor de passo. O motor de passo usa 12 V, mas a voltagem fornecida pela fonte de alimentação CC é de 30 V. Aqui, um transformador precisa ser usado. A potência deste transformador deve ser alta. A corrente dos 3 motores de passo deve passar por este transformador. A dissipação de calor do transformador não consegue acompanhar, resultando em séria geração de calor.
