كيفية بناء آلة CNC من الصفر؟ - دليل DIY
إن تعلم كيفية بناء آلة CNC من الصفر أسهل مما قد تظن. لقد قسمنا عملية DIY إلى سلسلة من الخطوات السهلة التي يمكن للمبتدئين اتباعها. من شراء الأجزاء إلى تثبيت البرامج، سيرشدك دليل DIY الخاص بنا إلى كيفية صنع آلة CNC الخاصة بك بسهولة.
ما هي آلة CNC؟
آلة CNC هي أداة كهربائية آلية تستخدم برنامج كمبيوتر للتحكم في المحرك لتشغيل المحاور الثلاثة X وY وZ للتحرك ذهابًا وإيابًا على طول مسار الأداة الذي تم إنشاؤه بواسطة برنامج CAD/CAM وفقًا لأوامر G-code. أخيرًا، تكمل الأداة الموجودة على المغزل نتائج النحت والقطع والطحن.
أشياء للإعتبار
عندما يتعلق الأمر بآلات CNC، فإن الجميع يفكرون في تكلفتها العالية وعمليات البرمجة المعقدة، مما يجعلنا نشعر بعدم الارتياح حيالها. في الواقع، نحن نعرف ونتعلم CNC من خلال صنع بعض الآلات البسيطة والناعمة. آلات CNC منخفضة التكلفة، مما مكننا من الترقية من مبتدئ إلى خبير في تكنولوجيا CNC الحديثة. تكمن صعوبة صنع آلة CNC بنفسك في التكلفة العالية لمجموعات الآلات وصعوبة التصنيع، كما أن إعداد واستخدام البرنامج بسيط نسبيًا. بعد شهر من الدراسة والبحث في CNC، قررت بناء مجموعات آلات CNC التي يتم التحكم فيها بواسطة Mach3 باستخدام مواد متوفرة محليًا.
صعوبة البناء: معتدل.
مدة البناء: 16 أيام.
أدوات ديي: مناشير الطاولة، المثاقب الكهربائية، المناشير اليدوية، مثقاب العينات، الصنابير، المثاقب، الفرجار، المثنيات، والبراغي.
كيف تبدأ
يتناول هذا الدليل إنشاء آلة CNC وظيفية تتمتع بالميزات التالية.
1. يتمتع هيكل البوابة بثبات جيد، وتنسيق معالجة كبير، وتصميم سطح مكتب مدمج وخفيف الوزن، وخفيف الوزن وسهل الحمل.
2. يمكن استخدامه لقطع وطحن PCB، وPVC، والأكريليك، وMDF، والخشب، والألمنيوم، والنحاس.
3. يمكن أن تصل دقة التصنيع إلى 0.1 مم، مما يلبي متطلبات معظم لوحات PCB والقوالب والطوابع والعلامات.
4. Its cost is under USD 1,000, and the assemble is convenient and easy.
5. يمكن العثور على الأجزاء والمواد الخام المستخدمة أو شراؤها محليًا، مما يقلل من المخاوف.
6. لا تتطلب عملية DIY أدوات معقدة للغاية.
7. وحدة تحكم Mach3، سهلة الاستخدام.
8. يتم تشغيل المغزل بواسطة محرك متدرج ذو دقة عالية.
كيفية بناء هيكل آلة CNC؟
تعتمد آلة CNC هذه على هيكل جسر ثابت. يتم تقسيم الآلة بالكامل إلى طاولة أساسية وإطار جسر وعربة محور X وطاولة عمل محور Y وعربة محور Z. يتم تثبيت محرك الخطوة لطاولة العمل محور Y على اللوحة السفلية. ، برغي، وقضيبان ناعمان ومنصة كدليل انزلاق لطاولة المحور Y.
على المنصة، يتم تثبيت محرك الخطوة الدافعة لعربة المحور X، والمسمار الرصاصي والقضيبين الأملسين المستخدمين كأدلة انزلاق لعربة المحور X. على عربة المحور X، يتم تثبيت محرك الخطوة الدافعة لعربة المحور Z، والمسمار الرصاصي والقضيبين الأملسين المستخدمين كأدلة انزلاق لعربة المحور Z.
توجد أقواس تثبيت على شكل حرف L وحلقات تثبيت على شكل حرف U لتثبيت المغزل على عربة المحور Z.
يتم لحام الصمولة المتطابقة مع المسمار الرصاصي على عربة المحاور X وY وZ.
كيفية صنع دائرة آلة CNC؟
تتكون الدائرة من 3 أجزاء متطابقة لمحرك الخطو وهي المحور X والمحور Y والمحور Z. الآن خذ المحور X كعمود لتوضيح مبدأ عملها.
دائرة تشغيل محرك السائر مع L297/L298
تتكون الدائرة بشكل أساسي من دائرتين متكاملتين مخصصتين لمحرك السائر L2 و L297. الوظيفة الرئيسية لـ L298 هي توزيع النبضات. فهي تولد نبضات منطقية للإخراج عند أطراف الإخراج A و B و C و D لتشغيل L297. تحتوي L298 أيضًا على 297 قاطعة PWM للتحكم في تيار لف الطور وتحقيق التحكم في قاطعة التيار المستمر للحصول على خصائص تردد عزم الدوران الجيدة.
تدخل نبضة المحور X من HDR1 (الدبوس 2) إلى CLOCK (الدبوس 18) في U1 (L297) وتتم معالجتها بواسطة U1 عند أطراف خرجها A، B، C، D، C (الدبابيس 4، 6، 7، 9) لتوليد نبضة المنطق الناتجة تدخل U2 (L298) لتشغيل جسر H المزدوج عند أطراف خرجها (الدبابيس 2، 3، 13، و14) لإخراج نبضات خطوة لتشغيل محرك السائر للدوران.
L298 هو محرك دائرة متكاملة ذو جسر H مزدوج عالي الجهد والتيار العالي.
يتم استخدام L297 و L298 لتشكيل نظام قيادة كامل، والذي يمكنه تشغيل محركات متدرجة ثنائية الطور بجهد أقصى يبلغ 2 فولت وتيار 46 أمبير لكل طور.
SYNC (الدبوس 1) في U1 هو دبوس المزامنة المتصل بالدبوس 1 في U3 وU5 لتحقيق مزامنة L297 متعددة.
لوحة التحكم في محرك السائر
يتيح ENABLE (الدبوس 10) في U1 لدبوس التحكم التحكم في منطق الإخراج. عندما يكون منخفضًا، يتم إجبار INH1 وINH2 وA وB وC وD على مستوى منخفض لجعل برنامج التشغيل L298 لا يعمل. يتم استخدام CONTROL (الدبوس 11) لتحديد التحكم في إشارة المروحية. عندما يكون منخفض المستوى، تعمل إشارة المروحية على INH1 وINH2، وعندما يكون مرتفع المستوى، تعمل إشارة المروحية على إشارات A وB وC وD. الأول مناسب لوضع العمل أحادي المرحلة ويمكن استخدام الوضعين للمحرك المتدرج لوضع العمل ثنائي القطب.
يعد VREF (الدبوس 15) في S1U1 دبوس ضبط الجهد المرجعي، ويتم ضبط جهد هذا الدبوس لتعيين ذروة التيار لملف الطور للمحرك المتدرج.
مجموعة محرك السائر
إن cw/ccw (الدبوس 17) الخاص بـ U1 هو الدبوس المستخدم لتحديد اتجاه دوران محرك السائر ذي المحور X، ويتم توصيل إشارة تحديد الاتجاه لمحور X من HDR1 (الدبوس 6) بهذا الدبوس.
HALF/FULL (الدبوس 19) هو دبوس التحكم في وضع الإثارة. عندما يكون مرتفعًا، يكون وضع قيادة بنصف خطوة، وعندما يكون منخفضًا، يكون وضع قيادة بخطوة كاملة. RESET (الدبوس 20) هو إشارة إعادة تعيين غير متزامنة، ووظيفته إعادة تعيين موزع النبضات.
D3-D26 هي الثنائيات الحرة لجسر H الخاص ببرنامج التشغيل L298.
كيفية إعداد وحدة التحكم CNC Mach3؟
Mach3 هو جهاز التحكم CNC الأكثر استخدامًا لآلات CNC. تركيبه بسيط. أولاً، أدخل بطاقة الحركة Mach3 على اللوحة الأم للكمبيوتر. في نظام التشغيل Windows، سيتم تثبيت برنامج تشغيل Mach3 افتراضيًا.
طقم وحدة تحكم CNC USB Mach3 ثلاثية المحاور
يمكنك أيضًا اختيار DSP، وNcStudio، وMach4، وSyntec، وOSAI، وSiemens، وLNC، وFANUC، وأجهزة التحكم CNC الأخرى.
كيفية تثبيت واستخدام برنامج CAD/CAM؟
تتضمن أكثر برامج CAD/CAM شيوعًا لآلات CNC ما يلي: Type3 وArtCAM وCabinet Vision وCorelDraw وUG وMeshCAM وSolidworks وAlphaCAM وMasterCAM وUcanCAM وCASmate وPowerMILL وAspire وAlibre وAutoCAD وFusion360 وAutodesk Inventor وRhinoceros 3D، والتي يمكن تصميمها 2D/3D رسومات لإنشاء مسارات أدوات التصنيع.
برامج CAD / CAM
كيفية تجميع مجموعات آلة CNC؟
يتم تصنيع الطاولة السفلية وعربة المحور X وطاولة العمل ذات المحور Y وعربة المحور Z بواسطة آلة ثني ذات 1.52mm cold-rolled steel plates, which can ensure the most ideal machining accuracy. If there is no benders, it can also be manually bent with a hand hammer on a large vise. During hand hammer processing, a pad iron should be added to the work piece to avoid leaving hammer marks on the work piece. After bending, further shaping is required. None of the planes are warped and form a 90-degree angle to each other. In order to ensure the correct punching position, the needle point of the scribing needle that is parallel and perpendicular to the 1st scribing line should be thin, the scribing line should be accurate, and the sample punch positioning socket should be careful and accurate.
مجموعات آلات CNC
على سبيل المثال، قم بثقب ثقب بقطر 6 مم مرتين. أولاً، استخدم مثقابًا بقطر 2 مم لحفر الثقب. حدد ما إذا كانت الثقب بقطر 4 مم دقيقًا وفقًا لخط تحديد المواقع المتقاطع. إذا لم يكن دقيقًا، فاستخدم ملف حديقة متنوع لتصحيحه. وأخيرًا، قم بتوسيع الثقب بمثقب 6mm drill bit, so that the hole position error is relatively small.
يمكن قطع البوابة بمنشار يدوي من عارضة الحديد للأرضية المضادة للكهرباء الساكنة بسمك جدار يبلغ 1.2mm وفقًا للرسم، يمكن ثنيه ومعالجته وتشكيله على كماشة. يتطلب شريط الضوء المستخدم كقضيب توجيه ثلاثي المحاور X وY وZ سطحًا أملسًا بقطر أملس 3-10mmيمكن حل هذه المشكلة عن طريق تفكيك قضيب الشريحة الخاص بطابعة المصفوفة النقطية المستعملة وبكرة المطاط المستخدمة في الحبر في خرطوشة طابعة الليزر القديمة. يجب أن يكون طول القضبان الناعمة في كل اتجاه متساويًا ويجب أن تكون الأوجه النهائية مسطحة. قم بحفر ثقوب في منتصف الأوجه النهائية لتوصيل سلك M2، ثم ثبتها بـ 5mm البراغي. يجب أن تكون الصنعة أفقية ورأسية، وخاصة أن شريطي الإضاءة في كل اتجاه يجب أن يكونا متوازيين تمامًا. التوازي مهم جدًا، فهو يحدد نجاح أو فشل الإنتاج.
المسمار الرصاصي للمحاور الثلاثة هو مسمار رصاصي بقطر 6mm and a pitch of 1mmيمكن استخدام هذا المسمار اللولبي لقطع الطول المطلوب من المسمار اللولبي الطويل المباع في متجر الأدوات لتزيين السقف. يجب أن تكون المقاومة والخلوص صغيرين، ويتم لحام الجوز في الفتحة المقابلة للعربة لتقليل رد الفعل العكسي وتحسين دقة آلة النقش.
الغلاف المنزلق عبارة عن موصل خرطوم نحاسي يتم شراؤه من متجر لاجهزة الكمبيوتر. من الضروري تحديد القطر الداخلي الأصغر قليلاً من قطر شريط الانزلاق، ثم استخدام مخرطة يدوية لالتواء القطر الداخلي ليتناسب بدقة مع شريط الانزلاق. إذا لزم الأمر، قم بتلميع المحور البصري بورق الصنفرة المعدني، وقطع الغلاف المنزلق إلى أقسام بطول 6 مم، بإجمالي 12 قسمًا، ثم استخدم مكواة لحام عالية الطاقة لحامها في الفتحة المقابلة للعربة. لا تضع الغلاف المنزلق أثناء اللحام. إذا اخترق اللحام الداخل، استخدم كلوريد الزنك كتدفق لضمان جودة اللحام. عند التجميع، احرص على أن تكون مقاومة الطاولة المنزلقة صغيرة ومتسقة. إذا كانت المقاومة كبيرة، يمكن إعادة تسخين الغلاف المنزلق بمكواة لحام لتلبية المتطلبات.
يتم توصيل عمود المحرك المتدرج وقضيب اللولب من خلال أنبوب نحاسي من 6mm diameter rod antenna. The screw rod and the copper tube are firmly welded and ensured to be concentric. The other end of the copper tube is inserted into the stepper motor shaft, and then drilled horizontally. A pin is inserted into a small hole to fix it, and the other end of the screw rod is welded with a nut on the carriage.
يمكن التحكم في آلة CNC هذه بشكل مرن وفقًا لحجم وحجم المواد الخاصة بها، ولكن لا ينبغي أن تكون الآلة بأكملها كبيرة جدًا لتجنب الصلابة الضعيفة.
كيفية تشغيل آلة CNC؟
قبل تشغيل الآلات ذات التحكم الرقمي، ينبغي إعداد قائمة ببرامج التشغيل مسبقًا:
1. تحديد إجراء معالجة الجزء والأدوات وسرعة القطع المستخدمة في المعالجة.
2. تحديد نقطة اتصال الكنتور للجزء.
3. اضبط موضع بدء وإغلاق السكين وموضع أصل الإحداثيات.
اكتب مجموعة تعليمات التحكم الرقمي وفقًا لتنسيق البيان الموصوف، وأدخل مجموعة التعليمات في جهاز التحكم الرقمي للمعالجة (فك التشفير والتشغيل وما إلى ذلك)، وقم بتضخيم الإشارة من خلال دائرة القيادة، وقم بتشغيل محرك المؤازرة لإخراج الإزاحة الزاوية والسرعة الزاوية، ثم قم بتحويل المكونات من خلال مكون التنفيذ. يتم تحقيق الإزاحة الخطية لطاولة العمل لتحقيق التغذية.
لنبدأ تشغيل ماكينة CNC بالخطوات التسع التالية.
الخطوة 1. برمجة CNC.
قبل التشغيل، يجب تحليل برمجة CNC وتجميعها أولاً. إذا كان البرنامج طويلاً أو معقدًا، فلا تقم بالبرمجة على آلة CNC، بل استخدم آلة البرمجة أو برمجة الكمبيوتر، ثم قم بالنسخ الاحتياطي لنظام CNC لآلة CNC من خلال قرص مرن أو واجهة اتصال. يمكن أن يؤدي هذا إلى تجنب إشغال وقت الآلة وزيادة الوقت الإضافي للتشغيل.
الخطوة 2. قم بتشغيل الجهاز.
بشكل عام، يتم تشغيل الطاقة الرئيسية أولاً، بحيث تتوفر ظروف تشغيل الطاقة لآلة CNC. ابدأ تشغيل نظام CNC بزر مفتاح ويتم تشغيل أداة الماكينة في نفس الوقت، وتعرض شاشة CRT لنظام التحكم CNC المعلومات. حالة توصيل المحار والمعدات المساعدة الأخرى.
الخطوة 3. تعيين نقطة مرجعية صلبة.
قبل التشغيل، قم بتحديد بيانات الحركة لكل إحداثيات الآلة. يجب تنفيذ هذه الخطوة أولاً بالنسبة لآلة نظام التحكم في الزيادة.
الخطوة 4. ابدأ برمجة CNC.
وفقًا لوسيط البرنامج (الشريط، القرص)، يمكن إدخاله بواسطة آلة الشريط، أو آلة البرمجة أو الاتصال التسلسلي. إذا كان برنامجًا بسيطًا، فيمكن إدخاله مباشرة على لوحة التحكم CNC بواسطة لوحة المفاتيح، أو إدخال قطعة بقطعة في وضع MDI لمعالجة القطعة عن بعد. قبل التشغيل، يجب أيضًا إدخال أصل القطعة ومعلمات الأداة والإزاحة وقيم التعويض المختلفة في البرنامج.
الخطوة 5. تحرير البرنامج.
إذا كان البرنامج المدخل يحتاج إلى تعديل، فيجب وضع مفتاح اختيار وضع العمل في موضع التحرير. استخدم مفتاح التحرير للإضافة والحذف والتغيير.
الخطوة 6. فحص البرنامج واستكشاف أخطائه وإصلاحها.
أولاً، قم بقفل أداة الماكينة وتشغيل النظام فقط. هذه الخطوة هي للتحقق من البرنامج. إذا كان هناك أي خطأ، فيجب تعديله مرة أخرى.
الخطوة 7. تثبيت قطعة العمل ومحاذاتها.
قم بتثبيت ومحاذاة قطعة العمل المراد معالجتها، وحدد معيارًا. تعتمد الطريقة على الحركة التدريجية اليدوية أو الحركة المستمرة أو حركة العجلة اليدوية لأداة الماكينة. اضبط نقطة البداية على بداية البرنامج، واضبط مرجع الأداة.
الخطوة 8. ابدأ في تشغيل الآلات ذات التحكم الرقمي.
تستخدم المعالجة المستمرة عمومًا إضافات البرامج في الذاكرة. يمكن تعديل معدل التغذية في المعالجة باستخدام الحاسب الآلي عن طريق مفتاح معدل التغذية. أثناء المعالجة، يمكن الضغط على زر تثبيت التغذية لإيقاف حركة التغذية مؤقتًا لمراقبة حالة المعالجة أو إجراء قياس يدوي. اضغط على زر بدء الدورة مرة أخرى لاستئناف المعالجة. للتأكد من صحة الوعاء، يجب إعادة فحصه قبل الإضافة. أثناء الطحن، بالنسبة للقطع المنحنية المسطحة، يمكن استخدام قلم رصاص بدلاً من أداة لرسم الخطوط العريضة للجزء على الورق، وهو أمر أكثر سهولة. إذا كان النظام يحتوي على مسار أداة، فيمكن استخدام وظيفة المحاكاة للتحقق من صحة البرنامج.
الخطوة 9. إيقاف تشغيل الجهاز.
بعد الإضافة، قبل إيقاف تشغيل الطاقة، انتبه إلى التحقق من حالة آلة CNC وموضع كل جزء من الماكينة. قم بإيقاف تشغيل طاقة الماكينة أولاً، ثم قم بإيقاف تشغيل طاقة النظام، وأخيرًا قم بإيقاف تشغيل الطاقة الرئيسية.
الأسئلة الشائعة
كم عدد أنواع آلات CNC التي يمكنك بناؤها بنفسك؟
تشمل أكثر أنواع ماكينات CNC شيوعًا والتي يمكنك تصنيعها بنفسك أجهزة توجيه CNC، ومخرطات CNC، ومطاحن CNC، وماكينات الطحن CNC، ومثاقب CNC، وأجهزة الليزر CNC، وقواطع البلازما CNC.
كم تكلفة بناء مجموعات آلة CNC؟
The cost of DIY CNC machine kits includes computer, control board, machine parts and accessories. Most of the cost is concentrated in hardware, which depends on the accuracy you required for you CNC machining plan, and the average cost is under USD 1,000.
ماذا يمكن لآلة CNC أن تفعل؟
يمكن لآلات CNC القيام بالطحن والتحويل والقطع والنحت والنقش والعلامات والطحن والانحناء والحفر والتنظيف واللحام للمعادن والخشب والبلاستيك والرغوة والنسيج والحجر.
كيفية اختيار محرك المغزل؟
يعد محرك المغزل الجزء الأساسي لآلات CNC. من الضروري شراء محرك المغزل المناسب لخطط عملك، وكل ذلك يعتمد على المواد التي تقوم بتصنيعها والدقة المطلوبة لمشاريعك.
كيفية اختيار نظام النقل؟
أحد هذه الأسئلة هو ما إذا كان من الأفضل اختيار برغي أو برغي كروي لاختيار نظام النقل. هنا أقترح في الواقع أنه من الأفضل بكثير اختيار برغي كروي. على الرغم من أنني أستخدم برغيًا رصاصيًا، إلا أنني لا أزال أوصي باختيار برغي كروي. يتميز برغي الكرة بدقة عالية وخطأ دوران صغير. وفي عملية النقل، يكون الصوت صغيرًا جدًا. عملية نقل المسمار هي الاحتكاك بين المعدن والمعدن. على الرغم من أن الصوت ليس مرتفعًا جدًا، إلا أن خطأ الدوران سيصبح أكبر وأكبر بعد وقت الاحتكاك الطويل.
كيفية اختيار محرك السائر؟
طالما أن آلة CNC تعمل، فإن محرك السائر يعمل. إذا لم يتم اختيار المحرك بعناية، فمن السهل جدًا تسخين المحرك أولاً. يكون المحرك ساخنًا عندما تبدأ الآلة في العمل، وهو ما لا ينبغي أن يكون ما نريده. يعد عزم دوران المحرك أيضًا مشكلة يجب مراعاتها، ومن السهل فقدان الخطوات إذا كان عزم الدوران غير كافٍ. لذا لا تكن جشعًا عند اختيار محرك السائر.
يحذر
سواء كنت تقوم ببناء راوتر CNC بأسعار معقولة, or making the best budget CNC lathe machine, even working with DIY the cheapest CNC milling machine, the 1st caution is the power supply of the CNC machine. There are 3 stepping motors and one spindle motor on the machine. Therefore, the current of the CNC machine is very large in the process of use. When purchasing a DC power supply, a DC power supply with a larger rated current should be purchased. The determinant of the speed of the spindle motor is the voltage of the DC power supply. The higher the voltage, the faster the maximum speed of the spindle can rotate, so the voltage cannot be too small.
باختصار، أقترح أن يكون الجهد المقدر لآلة CNC المصنوعة ذاتيًا حوالي 30 فولت والتيار المقدر 10 أمبير على الأقل لضمان التشغيل الطبيعي للآلة. يتم استخدام جهد 30 فولت بشكل أساسي على محرك المغزل، ولا يحتاج محرك السائر إلى مثل هذا الجهد العالي. نظرًا لأن محرك السائر مدفوع بمسمار، فلا يزال من الممكن أن يكون عزم الدوران كبيرًا حتى مع الجهد الصغير. لذلك أقترح أن 12 فولت فقط كافية للجهد المزود لمحرك السائر. يستخدم محرك السائر 12 فولت، لكن الجهد الذي يوفره مصدر الطاقة DC هو 30 فولت. هنا، يجب استخدام محول. يجب أن تكون قوة هذا المحول عالية. يجب أن يمر تيار محركات السائر الثلاثة عبر هذا المحول. لا يمكن لتبديد الحرارة للمحول مواكبة ذلك، مما يؤدي إلى توليد حرارة خطيرة.