Pärast pika telje – X – projekteerimisvõimaluste kaalumist saame liikuda edasi Y-telje kaalumise juurde. Portaali kujul olev Y-telg on hobitööpinkide valmistajate kogukonnas kõige populaarsem lahendus ja seda põhjusega. See on lihtne ja üsna toimiv, hästi tõestatud lahendus. Siiski on sellel ka lõkse ja punkte, millest tuleb enne projekteerimist aru saada. Stabiilsus ja õige tasakaal on portaali jaoks äärmiselt olulised – see vähendab juhikute ja hammasrataste kulumist, vähendab tala läbipaindet koormuse all ja vähendab liikumise ajal kiilumise tõenäosust. Õige paigutuse kindlaksmääramiseks vaatame masina töötamise ajal portaalile rakendatavaid jõude.
Vaadake diagrammi hästi. Sellele on märgitud järgmised mõõtmed:
- D1 - kaugus lõikepiirkonnast portaali tala juhikute vahelise kauguse keskpunktini
- D2 - X-telje ajamkruvi ja alumise juhttala vaheline kaugus
- D3 - Y-telje juhikute vaheline kaugus
- D4 - X-telje lineaarlaagrite vaheline kaugus
Vaatame nüüd tegelikke jõupingutusi. Pildil liigub portaal vasakult paremale tänu X-telje ajamikruvi (asub allosas) pöörlemisele, mis ajab portaali põhja kinnitatud mutrit. Spindel langetatakse ja freesib töödeldava detaili ning ilmub vastujõud, mis on suunatud portaali liikumisele. See jõud sõltub portaali kiirendusest, ettenihkekiirusest, spindli pöörlemisest ja lõikurilt lähtuvast tagasilöögijõust. Viimane sõltub lõikurist endast (tüüp, teravus, määrimise olemasolu jne), pöörlemiskiirusest, materjalist ja muudest teguritest. Lõikerežiimide valiku kohta on pühendatud palju kirjandust. Praegu piisab, kui me teame, et portaali liikumisel tekib keeruline vastujõud F Fikseeritud spindel rakendatakse piki konstruktsioonielemente portaali talale momendina A = D1 * F. Seda momenti saab jagada võrdse suurusega paariks, kuid vastassuunalised jõud A ja B, mis rakendatakse juhikutele #1 ja portaalikiire nr 2. Modulo jõud A = jõud B = hetk A / D3. Nagu siit näha, vähenevad juhttaladele mõjuvad jõud, kui nendevaheline kaugus D3 suureneb. Jõudude vähendamine vähendab juhikute kulumist ja tala väändedeformatsiooni. Samuti väheneb jõu A vähenemisega ka portaali külgseintele rakendatav moment B: Moment B = D2 * Jõud A. Suure momendi B tõttu ei saa külgseinad tasapinnas rangelt painutada. hakkavad kõverduma ja painduma. Momenti B tuleb samuti vähendada, kuna on vaja püüda tagada, et koormus jaotuks alati ühtlaselt kõigi lineaarlaagrite vahel - see vähendab masina elastseid deformatsioone ja vibratsiooni ning suurendab seega täpsust.
Nagu juba mainitud, saab hetke B vähendada mitmel viisil -
- vähendada jõudu A.
- vähendada finantsvõimendust D3
Eesmärk on muuta jõud D ja C võimalikult võrdseks. Need jõud koosnevad jõudude paarist, mille moment on B ja portaali raskus. Kaalu õigeks jaotamiseks on vaja välja arvutada portaali massikese ja asetada see täpselt lineaarlaagrite vahele. See seletab portaali külgseinte levinud siksak-kujundust - seda tehakse selleks, et nihutada juhikud tagasi ja tuua raske spindel X-telje laagritele lähemale.
Kokkuvõttes arvestage Y-telje kujundamisel järgmisi põhimõtteid:
- Püüdke minimeerida kaugust X-telje ajamikruvist/siinidest Y-telje juhikuteni – s.t. minimeerida D2.
- Võimalusel vähendage spindli üleulatust tala suhtes, vähendage kaugust D1 lõikepiirkonnast juhikuteni. Optimaalseks Z-käiguks peetakse tavaliselt 80-150 mm.
- Võimalusel vähendage kogu portaali kõrgust – kõrge portaal on altid resonantsile.
- Arvutage eelnevalt välja kogu pukk, sealhulgas spindli massikese ja projekteerige pukk tugipostid nii, et massikese paikneks täpselt X-telje juhtkelgude vahel ja võimalikult lähedal X-telje juhtkruvile.
- Asetage portaali juhttalad kaugemale – maksimeerige D3, et vähendada talale rakendatavat momenti.
Z-TELJE DISAIN
Järgmise sammuna tuleb valida masina kõige olulisema osa – Z-telje struktuur.
Nagu juba mainitud, on CNC-masina ehitamisel vaja arvestada töö käigus tekkivate jõududega. Ja esimene samm sellel teel on nende jõudude olemuse, suuruse ja suuna selge mõistmine. Mõelge allolevale diagrammile:
Z-teljel mõjuvad jõud
Diagrammile on märgitud järgmised mõõtmed:
- D1 = Y-telje juhikute vaheline kaugus
- D2 = kaugus mööda juhikuid Z-telje lineaarlaagrite vahel
- D3 = liikuva platvormi (alusplaadi) pikkus, millele spindel ise on kinnitatud
- D4 = kogu konstruktsiooni laius
- D5 = Z-telje juhikute vaheline kaugus
- D6 = alusplaadi paksus
- D7 = vertikaalne kaugus lõikejõudude rakendamise punktist kelgude keskkohani piki Z-telge
Vaatame eestvaadet ja paneme tähele, et kogu konstruktsioon liigub mööda Y-telje juhikuid paremale. Alusplaat sirutatakse nii alla kui võimalik, lõikur süvistatakse materjali sisse ja freesimisel tekib vastujõud F, mis on suunatud. , loomulikult vastupidine liikumissuunale. Selle jõu suurus sõltub spindli pöörlemissagedusest, lõikuri lõigete arvust, etteandekiirusest, materjalist, lõikuri teravusest jne (tuletame meelde, et mõned esialgsed arvutused, milliseid materjale freesitakse, ja seega ka hinnang lõikejõududest, tuleb teha enne masina projekteerimise algust). Kuidas see jõud mõjutab Z-telge? Alusplaadi fikseerimise kohast kaugele rakendades tekitab see jõud pöördemomendi A = D7 * F. Alusplaadile rakendatav moment kandub üle Z-telje lineaarlaagrite kaudu põikjõudude paaride kujul. giididele. Momendist teisendatud jõud on pöördvõrdeline rakenduspunktide vahelise kaugusega - seetõttu on juhikuid painutavate jõudude vähendamiseks vaja suurendada kaugusi D5 ja D2.
Distants D2 on seotud ka freesimise korral piki X-telge - sel juhul tekib sarnane pilt, ainult tekkiv moment rakendatakse märgatavalt suuremale kangile. See hetk püüab spindlit ja alusplaati pöörata ning sellest tulenevad jõud on risti plaadi tasapinnaga. Sel juhul on moment võrdne lõikejõuga F, mis on korrutatud lõikepunkti ja esimese kelgu vahelise kaugusega - st. mida suurem D2, seda väiksem on moment (Z-telje konstantse pikkusega).
Siit tuleneb reegel: kui kõik muud asjad on võrdsed, peaksite kindlasti püüdma Z-telje kelgud üksteisest kaugemale paigutada, eriti vertikaalselt - see suurendab oluliselt jäikust. Seadke reegliks, et vahemaa D2 ei tohi kunagi olla väiksem kui 1/2 alusplaadi pikkusest. Samuti veenduge, et D6 platvormi paksus on piisav soovitud jäikuse tagamiseks – selleks on vaja arvutada lõikurile maksimaalsed tööjõud ja simuleerida sisetüki läbipainde CAD-is.
Kokku, järgige pukkmasina Z-telje projekteerimisel järgmisi reegleid:
- maksimeerida D1 - see vähendab portaali tugipostidele mõjuvat momenti (ja seega ka jõudu)
- maksimeerida D2 - see vähendab portaali tala ja Z-teljele mõjuvat momenti
- minimeerida D3 (antud Z-käigu piires) – see vähendab talale ja portaalipostidele mõjuvat momenti.
- maksimeerida D4 (Y-telje kelgude vaheline kaugus) - see vähendab portaali talale mõjuvat momenti.
Selle õpetusartikli osana soovin, et teeksite koos projekti autori, 21-aastase mehaaniku ja disaineriga oma. Jutustamine toimub esimeses isikus, kuid teadke, et suureks kahetsusväärseks ei jaga ma oma kogemust, vaid jutustan selle projekti autori vabalt ümber.
Selles artiklis on üsna palju jooniseid., märkmed neile on tehtud inglise keeles, kuid olen kindel, et tõeline tehnikahuviline saab ilma pikema jututa kõigest aru. Arusaadavuse hõlbustamiseks jagan loo "sammudeks".
Eessõna autorilt
Juba 12-aastaselt unistasin masina ehitamisest, mis oleks võimeline looma erinevaid asju. Masin, mis annab mulle võimaluse valmistada mis tahes majapidamistarbeid. Kaks aastat hiljem leidsin selle lause CNC või kui täpsem olla, siis fraas "CNC freespink". Pärast seda, kui sain teada, et on inimesi, kes suudavad sellise masina ise oma vajadusteks, oma garaažis teha, sain aru, et saan ka hakkama. Ma pean seda tegema! Kolm kuud proovisin koguda sobivaid osi, kuid ei liigutanud end. Nii et minu kinnisidee hääbus tasapisi.
2013. aasta augustis haaras mind taas idee ehitada CNC-freespink. Olin just ülikoolis tööstusdisaini bakalaureuseõppe lõpetanud, seega olin oma võimetes üsna kindel. Nüüd sain selgelt aru, mis vahe on minu tänasel ja viis aastat tagasi. Õppisin töötama metalliga, omandasin tehnikaid käsitsi metallitöötlemispinkidega töötamiseks, kuid mis kõige tähtsam, õppisin kasutama arendusvahendeid. Loodan, et see õpetus inspireerib teid oma CNC-masinat ehitama!
1. samm: disain ja CAD-mudel
Kõik algab läbimõeldud disainist. Tegin mitu visandit, et tulevase masina suurust ja kuju paremini tunnetada. Pärast seda lõin SolidWorksi abil CAD-mudeli. Pärast masina kõigi osade ja komponentide modelleerimist koostasin tehnilised joonised. Kasutasin neid jooniseid käsitsi metallitöötlemispinkidel detailide valmistamiseks: ja.
Ausalt öeldes armastan häid ja mugavaid tööriistu. Seetõttu püüdsin teha masina hooldus- ja reguleerimistoimingud võimalikult lihtsaks. Laagrid asetasin spetsiaalsetesse plokkidesse, et saaks kiiresti vahetada. Juhikud on hoolduseks ligipääsetavad, nii et minu auto on töö lõppedes alati puhas.
Failid „Step 1” allalaadimiseks
mõõtmed
2. samm: voodi
Voodi annab masinale vajaliku jäikuse. Sellele paigaldatakse teisaldatav portaal, samm-mootorid, Z-telg ja spindel ning hiljem tööpind. Tugiraami loomiseks kasutasin kahte 40x80mm Maytec alumiiniumprofiili ja kahte 10mm paksust alumiiniumist otsaplaati. Ühendasin kõik elemendid omavahel alumiiniumnurkade abil. Põhiraami sees oleva konstruktsiooni tugevdamiseks tegin täiendava kandilise raami väiksema sektsiooni profiilidest.
Vältimaks tolmu sattumist juhikutele edaspidi paigaldasin kaitsvad alumiiniumnurgad. Nurk paigaldatakse T-mutrite abil, mis on paigaldatud ühte profiili soontesse.
Mõlemal otsaplaadil on ajamikruvi kinnitamiseks laagriplokid.
Tugiraami kokkupanek
Nurgad juhikute kaitsmiseks
Failid „Step 2” allalaadimiseks
Raami põhielementide joonised
3. samm: portaal
Liigutatav portaal on teie masina juhtelement, mis liigub mööda X-telge ja kannab freesvõlli ja Z-telje tuge. Mida kõrgem on portaal, seda paksem on töödeldav detail. Kõrge portaal on aga vähem vastupidav töötlemisel tekkivatele koormustele. Portaali kõrged külgpostid toimivad lineaarsete veerelaagrite suhtes hoobadena.
Peamine ülesanne, mida plaanisin oma CNC freespingil lahendada, oli alumiiniumdetailide töötlemine. Kuna mulle sobiva alumiiniumtoorikute maksimaalne paksus on 60 mm, otsustasin teha portaali kliirensi (kaugus tööpinnast ülemise risttalani) võrdseks 125 mm. Teisendasin kõik oma mõõdud mudeliks ja tehnilisteks joonisteks SolidWorksis. Osade keerukuse tõttu töötlesin neid tööstuslikul CNC-töötlemiskeskusel, see võimaldas mul lisaks töödelda faasimisi, mida oleks väga raske teha käsitsi metallifreespingil.
Failid „Step 3” allalaadimiseks
4. samm: Z-telje nihik
Z-telje disaini jaoks kasutasin esipaneeli, mis kinnitub Y-telje liikumislaagrite külge, kahte plaati sõlme tugevdamiseks, plaati samm-mootori paigaldamiseks ja paneeli freesvõlli paigaldamiseks. Esipaneelile paigaldasin kaks profiiljuhikut, mida mööda spindel liigub mööda Z-telge. Pange tähele, et Z-telje kruvil ei ole allosas vastutuge.
Allalaadimised “Step 4”
5. samm: juhendid
Juhikud annavad võimaluse liikuda igas suunas, tagades sujuvad ja täpsed liigutused. Igasugune mäng ühes suunas võib põhjustada ebatäpsusi teie toodete töötlemisel. Valisin kõige kallima variandi - profileeritud karastatud terasest siinid. See võimaldab konstruktsioonil taluda suuri koormusi ja tagab mulle vajaliku positsioneerimistäpsuse. Juhikute paralleelsuse tagamiseks kasutasin nende paigaldamisel spetsiaalset indikaatorit. Maksimaalne kõrvalekalle üksteise suhtes ei olnud suurem kui 0,01 mm.
6. samm: kruvid ja rihmarattad
Kruvid muudavad samm-mootorite pöörleva liikumise lineaarseks liikumiseks. Masina projekteerimisel saate selle seadme jaoks valida mitu võimalust: kruvi-mutri paari või kuulkruvi paari (kuulkruvi). Kruvimutter on töö ajal reeglina allutatud suurematele hõõrdejõududele ja on ka kuulkruvi suhtes vähem täpne. Kui vajate suuremat täpsust, peate kindlasti valima kuulkruvi. Kuid peaksite teadma, et kuulkruvid on üsna kallid.
CNC-ruuteri valimisel otsustama:
1. mis materjaliga sa töötad? Sellest sõltuvad nõuded freespingi konstruktsiooni ja selle tüübi jäikusele.
Näiteks vineerist valmistatud CNC-masin võimaldab töödelda ainult puitu (sh vineeri) ja plastikut (sh komposiitmaterjale - kilega plastikut).
Alumiiniumist freespinki kasutades saate töödelda ka värviliste metallide toorikuid, samuti suureneb puittoodete töötlemiskiirus.
Alumiiniumist freespingid ei sobi terase töötlemiseks, siin on vaja malmraamiga massiivseid masinaid, samas kui värviliste metallide töötlemine sellistel freespinkidel on tõhusam.
2. toorikute suuruse ja freespingi töövälja suurusega. See määrab CNC-masina mehaanilised nõuded.
Masina valimisel pöörake tähelepanu masina mehaanika uurimisele, selle valikust sõltuvad masina võimalused ja seda ei saa ilma konstruktsiooni olulise muutmiseta asendada!
Vineerist ja alumiiniumist valmistatud CNC-freespingi mehaanika on sageli sama. Loe lähemalt allpool olevast tekstist.
Kuid mida suurem on masina tööväli, seda jäigemaid ja kallimaid lineaarseid liikumisjuhikuid on selle kokkupanekuks vaja.
Masinate valimisel suurte kõrguste erinevustega kõrgete osade valmistamise probleemide lahendamiseks on levinud eksiarvamus, et piisab, kui valida suure töökäiguga masin mööda Z-telge, kuid isegi suure käiguga piki Z-telge , on võimatu toota järskude nõlvadega detaili, kui detaili kõrgus on suurem kui lõikuri tööpikkus, st üle 50 mm.
Vaatame freespingi konstruktsiooni ja valikuvõimalusi Modellist seeria CNC-pinkide näitel.
A) CNC-masina disaini valik
CNC-masinate ehitamiseks on kaks võimalust:
1) kujundused liigutatava lauaga, pilt 1.
2) disain teisaldatava portaaliga, Joonis 2.
1. piltLiigutatava lauaga freespink
Eelised Liigutatava lauaga masina konstruktsioon on teostamise lihtsus, masina suurem jäikus tänu sellele, et portaal on paigal ja kinnitatud masina raami (aluse) külge.
Viga- suured mõõtmed võrreldes teisaldatava portaaliga konstruktsiooniga ja raskete osade töötlemise võimetus, kuna liikuv laud kannab detaili. See disain sobib üsna hästi puidu ja plasti, see tähendab kergete materjalide töötlemiseks.
joonis 2 Freespink teisaldatava portaaliga (pukkmasin)
Eelised teisaldatava portaaliga freespingi kujundused:
Jäik laud, mis peab vastu suurele tooriku raskusele,
Tooriku piiramatu pikkus,
kompaktsus,
Võimalus teha masin ilma lauata (näiteks pöördtelje paigaldamiseks).
Puudused:
Vähem struktuurne jäikus.
Vajadus kasutada jäigemaid (ja kallimaid) juhendeid (tingituna asjaolust, et portaal "ripub" juhikutel ega ole kinnitatud masina jäiga raami külge, nagu liigutatava lauaga konstruktsioonis).
B) CNC ruuteri mehaanika valik
Esitatakse mehaanika (vt numbreid joonisel 1, joonisel 2 ja joonisel 3):
3 - juhikuhoidikud
4 - lineaarsed laagrid või libisevad puksid
5 - tugilaagrid (juhtkruvide kinnitamiseks)
6 - juhtkruvid
10 - ühendus, mis ühendab juhtkruvi võlli samm-mootorite võlliga (SM)
12 - jooksev mutter
joonis 3
Freespingi lineaarse liikumise süsteemi valimine (juhikud - lineaarlaagrid, juhtkruvi - juhtmutter).
Juhendina saab kasutada järgmist.
1) rulljuhikud, Joonis 4.5
Joonis 4 
Joonis 5
Seda tüüpi juhikud leidsid tee mööblitööstuse amatöörlaserite ja masinate disainidesse, joonis 6
Puuduseks on väike kandevõime ja madal kasutusiga, kuna need ei olnud algselt mõeldud kasutamiseks suure liikumiste arvu ja suure koormusega masinates, kuna juhikute alumiiniumprofiili madal tugevus põhjustab kokkuvarisemist, joonis 5 ja as tulemuseks on parandamatu lõtk, mis muudab masina edasise kasutamise sobimatuks.
Teine rulljuhikute versioon, joonis 7, ei sobi samuti suure koormuse jaoks ja seetõttu kasutatakse seda ainult lasermasinates.
Joonis 7
2) ümmargused juhikud, on kvaliteetsest kulumiskindlast laagriterasest valmistatud terasvõll, millel on lihvpind, pind on karastatud ja kõva kroomitud, näidatud joonisel 2 numbri 2 all.
See on optimaalne lahendus amatöörkujunduste jaoks, kuna... silindrilistel juhikutel on piisav jäikus pehmete materjalide töötlemiseks väikese CNC-masinaga suhteliselt madalate kuludega. Allpool on tabel silindriliste juhikute läbimõõdu valimiseks sõltuvalt maksimaalsest pikkusest ja minimaalsest läbipaindest.
Mingid hiinlased Odavate masinate tootjad paigaldan ebapiisava läbimõõduga juhikud, mis põhjustab täpsuse vähenemist, näiteks 400 mm tööpikkusega alumiiniummasina kasutamisel põhjustavad 16 mm läbimõõduga juhikud oma kaalu all läbipainde keskel 0,3 võrra. .0,5 mm (olenevalt portaali kaalust).
Võlli läbimõõdu õige valiku korral on neid kasutavate masinate konstruktsioon üsna tugev, võllide suur kaal annab konstruktsioonile hea stabiilsuse ja üldise konstruktsiooni jäikuse. Masinatel, mis on suuremad kui meeter, nõuab ümarate juhikute kasutamine minimaalse läbipainde säilitamiseks läbimõõdu olulist suurendamist, mistõttu on ümarate juhikute kasutamine ebamõistlikult kulukas ja raske lahendus.
| Aksiaalne pikkus | Vineeri masin | Alumiiniumist masin puidutöötlemiseks | Alumiiniummasin alumiiniumitöödeks | |
| 200 mm | 12 | 12 | 16 | 12 |
| 300 mm | 16 | 16 | 20 | 16 |
| 400 mm | 16 | 20 | 20 | 16 |
| 600 mm | 20 | 25 | 30 | 16 |
| 900 mm | 25 | 30 | 35 | 16 |
3) profiilsiinide juhikud
Suurte masinate poleeritud võllid asendatakse profiiljuhikutega. Toe kasutamine kogu juhiku pikkuses võimaldab kasutada oluliselt väiksema läbimõõduga juhikuid. Kuid seda tüüpi juhikute kasutamine seab masina tugiraami jäikusele kõrged nõudmised, kuna duralumiiniumist või terasplekist valmistatud voodid ise ei ole jäigad. Rööpajuhikute väike läbimõõt eeldab paksuseinalise terasest profitoru või suure läbilõikega konstruktsiooni alumiiniumprofiili kasutamist masina projekteerimisel, et saada masina raamile vajalik jäikus ja kandevõime.
Profiilsiinide erikuju kasutamine võimaldab paremat kulumiskindlust võrreldes teist tüüpi juhikutega.
Joonis 8
4) Silindrilised juhikud toel
Toel olevad silindrilised juhikud on profiiljuhikute odavam analoog.
Nii nagu profiiltorud, nõuavad need masina raamis pigem suure läbilõikega professionaalsete torude kui lehtmaterjalide kasutamist.
Eelised - puudub läbipaine ja puudub vedruefekt. Hind on kaks korda kõrgem kui silindrilistel juhikutel. Nende kasutamine on õigustatud üle 500 mm pikkuste reiside korral.
joonis 9 Silindrilised juhikud toel
Liikumist saab teha järgmiselt: puksid(libisev hõõrdumine) - Joonis 10 vasakul ja kasutades lineaarsed laagrid(veeremishõõrdumine)- riis. 10 paremal.
joonis 10 Puksid ja lineaarsed laagrid
Libisevate pukside puuduseks on pukside kulumine, mis põhjustab tagasilöökide ilmnemist, ja suurem pingutus libisemishõõrdumise ületamiseks, mis nõuab võimsamate ja kallimate samm-mootorite (SM) kasutamist. Nende eeliseks on madal hind.
Viimasel ajal on lineaarlaagrite hind nii palju langenud, et nende valik on majanduslikult otstarbekas ka odava hobidisaini puhul. Lineaarlaagrite eeliseks on libisevate puksidega võrreldes madalam hõõrdetegur ja vastavalt sellele läheb suurem osa samm-mootorite võimsusest kasulikele liikumistele, mitte hõõrdumise vastu võitlemisele, mis võimaldab kasutada väiksema võimsusega mootoreid.
Pöörleva liikumise teisendamiseks translatsiooniliikumiseks CNC-masinas on vaja kasutada kruviajamit ( juhtkruvi ). Kruvi pöörlemise tõttu liigub mutter ettepoole. Saab kasutada frees- ja graveerimismasinates spiraalsed libisevad hammasrattad Ja spiraalsed veererattad .
Lükandkruviülekande puuduseks on üsna suur hõõrdumine, mis piirab selle kasutamist suurtel kiirustel ja viib mutri kulumiseni.
Liuguvad spiraalsed käigud:
1) meetriline kruvi. Meetrikruvi eeliseks on selle madal hind. Puudused - madal täpsus, väike samm ja väike liikumiskiirus. Maksimaalne sõukruvi liikumise kiirus (kiirus mm/min), mis põhineb mootori maksimaalsel kiirusel (600 p/min). Parimad draiverid säilitavad pöördemomendi kuni 900 p/min. Sellel pöörlemiskiirusel on võimalik saavutada lineaarne liikumine:
M8 kruvi puhul (keerme samm 1,25 mm) - mitte rohkem kui 750 mm/min,
M10 kruvi jaoks (keerme samm 1,5 mm) - 900 mm/min,
M12 kruvi jaoks (keerme samm 1,75 mm) - 1050 mm/min,
M14 kruvi jaoks (keerme samm 2,00 mm) - 1200 mm/min.
Maksimaalsel kiirusel on mootoril umbes 30–40% algselt määratud pöördemomendist ja seda režiimi kasutatakse ainult tühikäigul liikumiseks.
Nii väikese ettenihkega töötades suureneb lõikurite tarbimine juba mõnetunnise töö järel, lõikuritele tekivad süsiniku ladestused.
2) trapetsikujuline kruvi. Kahekümnendal sajandil oli see enne kuulkruvide tulekut metallitöötlemismasinate turul juhtival kohal. Eeliseks on suur täpsus, suur keerme samm ja seetõttu ka suur liikumiskiirus. Tähelepanu tuleks pöörata töötlemise tüübile, mida siledam ja ühtlasem on kruvi pind, seda pikem on kruvi-mutri jõuülekande kasutusiga. Valtsitud kruvidel on eelis keermestatud kruvide ees. Trapetsikujulise kruvi-mutterülekande miinuseks on see, et meeterkruviga võrreldes on libisemishõõrdumine üsna kõrge, nõuab üsna suure võimsusega samm-mootorite kasutamist. Enim kasutatavad kruvid on TR10x2 (läbimõõt 10mm, keerme samm 2mm), TR12x3 (läbimõõt 12mm, keerme samm 3mm) ja TR16x4 (läbimõõt 16mm, keerme samm 4mm). Masinates on sellise käigu märgistus TR10x2,TR12x3,TR12x4,TR16x4
Spiraalsed veererattad:
Kuulkruvi ajam (kuulkruvi). Kuulkruvis asendatakse libisemishõõrdumine veerehõõrdumisega. Selle saavutamiseks eraldatakse kuulkruvis kruvi ja mutter kuulidega, mis veerevad kruvikeerme süvendites. Kuulide retsirkulatsioon on tagatud tagasivoolukanalite abil, mis kulgevad paralleelselt kruvi teljega.
Joonis 12
Kuulkruvi tagab töövõime suurte koormuste korral, hea sujuva käigu, oluliselt pikema kasutusea (vastupidavuse) tänu vähenenud hõõrdumisele ja määrimisele, suurema efektiivsuse (kuni 90%) tänu väiksemale hõõrdumisele. See on võimeline töötama suurel kiirusel, tagab suure positsioneerimistäpsuse, suure jäikuse ja ilma tagasilöögita. See tähendab, et kuulkruve kasutavate masinate kasutusiga on oluliselt pikem, kuid hind on kõrgem. Masinatele on märgitud SFU1605, SFU1610, SFU2005, SFU2010, kus SFU on üksikmutter, DFU on topeltmutter, kaks esimest numbrit on kruvi läbimõõt, kaks teist keerme sammu.
Juhtkruvi Freespinki saab paigaldada järgmiselt:
1) Ühe tugilaagri konstruktsioon. Kinnitamine toimub kruvi ühelt küljelt mutriga tugilaagri külge. Kruvi teine pool kinnitatakse jäiga siduri kaudu samm-mootori võlli külge. Eelised - disaini lihtsus, puudused - samm-mootori laagrite suurenenud koormus.
2) Kahe tõukejõu laagriga konstruktsioon. Disain kasutab portaali sisekülgedel kahte tugilaagrit. Disaini puuduseks on see, et teostus on keerulisem võrreldes variandiga 1). Eeliseks on väiksem vibratsioon, kui kruvi pole täiesti sirge.
3) Disain kahe tugilaagriga pinges. Disain kasutab portaali väliskülgedel kahte tugilaagrit. Eelised - erinevalt teisest variandist kruvi ei deformeeru. Puuduseks on see, et disaini rakendamine on võrreldes esimese ja teise võimalusega keerulisem.
Jooksvad pähklid seal on:
Pronksist tagasilöögivaba. Selliste pähklite eeliseks on vastupidavus. Puudused - neid on raske valmistada (selle tulemusena - kõrge hind) ja neil on kaprolonpähklitega võrreldes kõrge hõõrdetegur.
Caprolon tagasilöögivaba. Praegu on kaproloon laialt levinud ja asendab professionaalsetes konstruktsioonides üha enam metalli. Grafiidiga täidetud kaprolonist valmistatud jooksumutril on sama pronksiga võrreldes oluliselt väiksem hõõrdetegur.
joonis 14 Grafiidiga täidetud kaprolonist jooksumutter
Kuulkruvi mutris asendatakse libisemishõõrdumine veerehõõrdumisega. Eelised: madal hõõrdumine, võime töötada suurel pöörlemiskiirusel. Puuduseks on kõrge hind.
Ühenduse valik
1) ühendus jäiga haakeseadise abil. Eelised: jäigad liitmikud edastavad rohkem pöördemomenti võllilt võllile, suure koormuse korral ei teki tagasilööki. Puudused: nõuavad täpset paigaldamist, kuna see haakeseadis ei kompenseeri võllide ebaühtlust ega joondamist.
2) ühendamine lõõtsa (split) muhvi abil. Lõõtsmuhvi kasutamise eeliseks on see, et selle kasutamine võimaldab kompenseerida veovõlli ja samm-mootori telje kõrvalekaldeid kuni 0,2 mm ja kõrvalekaldeid kuni 2,5 kraadi võrra, mille tulemuseks on samm-mootori laagri ja ajami laagri väiksem koormus. samm-mootori pikem kasutusiga. Samuti võimaldab see tekkivaid vibratsioone summutada.
3) ühendamine haaratsi abil. Eelised: võimaldab summutada vibratsiooni, edastada rohkem pöördemomenti võllilt võllile, võrreldes split-tüübiga. Miinused: väiksem nihke kompenseerimine, veovõlli ja samm-mootori telje nihe kuni 0,1 mm ja nihe kuni 1,0 kraadi.
C) Elektroonika valik
Esitatakse elektroonika (vt joonis 1 ja 2):
7 - samm-mootori kontroller
8 - SD-kontrolleri toiteplokk
11 - samm-mootorid
Seal on 4-, 6- ja 8-juhtmelised samm-mootorid . Neid kõiki saab kasutada. Enamikus kaasaegsetes kontrollerites toimub ühendus nelja juhtmega vooluahela abil. Ülejäänud juhtmeid ei kasutata.
Masina valikul on oluline, et samm-mootoril oleks piisavalt võimsust, et liigutada tööriista ilma samme kaotamata ehk vahele jätmata. Mida suurem on kruvi keerme samm, seda võimsamaid mootoreid on vaja. Tavaliselt, mida suurem on mootori vool, seda suurem on selle pöördemoment (võimsus).
Paljudel mootoritel on 8 klemmi iga poolmähise jaoks eraldi – see võimaldab ühendada mootorit, mille mähised on ühendatud järjestikku või paralleelselt. Paralleelühendusega mähiste puhul on vaja draiverit, mille vool on kaks korda suurem kui jadaühendusega mähiste puhul, kuid piisab poolest pingest.
Jada puhul, vastupidi, nimipöördemomendi saavutamiseks on vaja poole voolutugevust, kuid maksimaalse kiiruse saavutamiseks on vaja kaks korda suuremat pinget.
Liikumise hulk sammu kohta on tavaliselt 1,8 kraadi.
1,8 puhul osutub 200 sammu täispöörde kohta. Vastavalt sellele väärtuse arvutamiseks sammude arv mm kohta ( "Sammud mm kohta" (Step per mm)) kasutame valemit: sammude arv pöörde kohta / kruvi samm. 2mm sammuga kruvi puhul saame: 200/2=100 sammu/mm.
Kontrolleri valik
1) DSP kontrollerid. Eelised - võimalus valida porte (LPT, USB, Ethernet) ning STEP- ja DIR-signaalide sageduste sõltumatus operatsioonisüsteemi tööst. Puudused - kõrge hind (alates 10 000 rubla).
2) Hiina tootjate kontrollerid amatöörmasinatele. Eelised - madal hind (alates 2500 rubla). Puuduseks - suurenenud nõuded operatsioonisüsteemi stabiilsusele, eeldab teatud konfiguratsioonireeglite järgimist, eelistatav on kasutada spetsiaalset arvutit, saadaval on ainult LPT versioonid.
3) Diskreetsetel elementidel põhinevad kontrollerite amatöörprojektid. Hiina kontrollerite madal hind tõrjub välja amatöörkujundused.
Hiina kontrollereid kasutatakse amatöörmasinate disainides kõige laialdasemalt.
Toiteallika valimine
Nema17 mootorid vajavad vähemalt 150W toiteallikat
Nema23 mootorid vajavad vähemalt 200W toiteallikat
Teades, et see on keerukas tehniline ja elektrooniline seade, arvavad paljud käsitöölised, et seda on lihtsalt võimatu oma kätega valmistada. See arvamus on aga vale: saate selliseid seadmeid ise valmistada, kuid selleks peab teil olema mitte ainult selle üksikasjalik joonis, vaid ka vajalike tööriistade ja asjakohaste komponentide komplekt.
Duralumiiniumist tooriku töötlemine isetehtud lauafreespingil
Oma CNC-masina valmistamise otsustamisel pidage meeles, et see võib võtta palju aega. Lisaks on nõutavad teatud rahalised kulud. Selliseid raskusi kartmata ja kõikidele probleemidele õigesti lähenedes võite saada taskukohase, tõhusa ja tootliku varustuse omanikuks, mis võimaldab teil töödelda erinevatest materjalidest valmistatud detaile suure täpsusega.
CNC-süsteemiga varustatud freespinki valmistamiseks võite kasutada kahte võimalust: osta valmis komplekt, millest sellised seadmed on spetsiaalselt valitud elementidest kokku pandud, või leida kõik komponendid ja kokku panna oma kätega seade, mis täielikult vastab kõigile teie nõuetele.
Omatehtud CNC freespingi kokkupanemise juhend
Alloleval fotol näete oma kätega tehtud, millele on lisatud üksikasjalikud tootmis- ja monteerimisjuhised, kus on märgitud kasutatud materjalid ja komponendid, masinaosade täpsed “mustrid” ja ligikaudsed kulud. Ainus negatiivne on see, et juhised on inglise keeles, kuid üksikasjalikest joonistest on täiesti võimalik aru saada ka keelt teadmata.
Laadige alla tasuta juhised masina valmistamiseks:
CNC freespink on kokku pandud ja töövalmis. Allpool on toodud mõned illustratsioonid selle masina kokkupanekujuhistest.
Masinaosade “mustrid” (vähendatud vaade) Masina kokkupaneku algus Vaheetapp Kokkupaneku viimane etapp
Ettevalmistustööd
Kui otsustate, et ehitate CNC-masina oma kätega, ilma valmiskomplekti kasutamata, peate esimese asjana valima vooluringi, mille järgi sellised miniseadmed töötavad.
CNC-freesseadmete aluseks võib võtta vana puurmasina, milles puuriga tööpea asendatakse freesiga. Kõige keerulisem asi, mida sellistes seadmetes tuleb kujundada, on mehhanism, mis tagab tööriista liikumise kolmel sõltumatul tasapinnal. Seda mehhanismi saab kokku panna mittetöötava printeri kärude abil, see tagab tööriista liikumise kahes tasapinnas.
Tarkvarajuhtimist on lihtne ühendada selle kontseptsiooni järgi kokkupandud seadmega. Selle peamine puudus on aga see, et sellisel CNC-pingil saab töödelda ainult plastist, puidust ja õhukesest lehtmetallist valmistatud toorikuid. Seda seletatakse asjaoluga, et vana printeri kelgud, mis tagavad lõikeriista liikumise, ei ole piisavalt jäigad.
Selleks, et teie isetehtud CNC-masin saaks erinevatest materjalidest valmistatud detailidega teha täisväärtuslikke freesimistoiminguid, peab tööriista liigutamise eest vastutama piisavalt võimas samm-mootor. Absoluutselt pole vaja otsida samm-tüüpi mootorit, seda saab teha tavalisest elektrimootorist, tehes viimast väiksemaid muudatusi.
Teie samm-mootori kasutamine võimaldab vältida kruviajami kasutamist ning kodus valmistatud seadmete funktsionaalsus ja omadused ei muutu halvemaks. Kui otsustate siiski oma minimasina jaoks kasutada printeri kelkusid, siis on soovitatav valida need suurema trükiseadme mudeli hulgast. Jõu ülekandmiseks freesseadmete võllile on parem kasutada mitte tavalisi, vaid hammasrihmasid, mis ei libise rihmaratastel.
Iga sellise masina üks olulisemaid komponente on freesmehhanism. Selle tootmisele tuleb pöörata erilist tähelepanu. Sellise mehhanismi nõuetekohaseks tegemiseks vajate üksikasjalikke jooniseid, mida tuleb rangelt järgida.
CNC freespinkide joonised
Alustame seadmete kokkupanemist
Omatehtud CNC freesimisseadmete aluseks võib olla ristkülikukujuline tala, mis tuleb kindlalt juhikutele kinnitada.
Masina kandekonstruktsioon peab selle paigaldamisel olema kõrge jäikusega, keevisliiteid on parem mitte kasutada ja kõik elemendid tuleks ühendada ainult kruvidega.
See nõue on seletatav asjaoluga, et keevisõmblused taluvad väga halvasti vibratsioonikoormust, millele seadme kandekonstruktsioon peab tingimata alluma. Sellised koormused viivad lõpuks selleni, et masina raam hakkab aja jooksul halvenema ja selles toimuvad muutused geomeetrilistes mõõtmetes, mis mõjutavad seadme seadistuste täpsust ja jõudlust.
Keevisõmblused omatehtud freespingi raami paigaldamisel põhjustavad sageli selle komponentide lõtku teket, aga ka juhikute läbipainde, mis toimub suurte koormuste korral.
Oma kätega kokkupandaval freespinkil peab olema mehhanism, mis tagab tööriista liikumise vertikaalsuunas. Selleks on kõige parem kasutada kruviülekannet, mille pöörlemine edastatakse hammasrihma abil.
Freespingi oluline osa on selle vertikaaltelg, mille saab isetehtud seadme jaoks valmistada alumiiniumplaadist. On väga oluline, et selle telje mõõtmed oleksid täpselt kohandatud kokkupandud seadme mõõtmetega. Kui teie käsutuses on muhvelahi, saate masina vertikaaltelje ise valmistada, valades selle alumiiniumist vastavalt valmis joonisel näidatud mõõtudele.
Kui kõik omatehtud freesmasina komponendid on ette valmistatud, võite alustada selle kokkupanemist. See protsess algab kahe samm-mootori paigaldamisega, mis on paigaldatud seadme korpusele selle vertikaaltelje taha. Üks neist elektrimootoritest vastutab freespea liigutamise eest horisontaaltasapinnal ja teine pea liigutamise eest vastavalt vertikaaltasandil. Pärast seda paigaldatakse kodus valmistatud seadmete ülejäänud komponendid ja komplektid.
Omatehtud CNC-seadmete kõigi komponentide pöörlemine peab toimuma ainult rihmajamite kaudu. Enne programmijuhtimissüsteemi ühendamist kokkupandud masinaga peaksite kontrollima selle funktsionaalsust käsitsi režiimis ja viivitamatult kõrvaldama kõik selle töös tuvastatud puudused.
Koostamise protsessi saate vaadata videost, mida on Internetist lihtne leida.
Sammmootorid
Iga CNC-ga varustatud freespinki konstruktsioon sisaldab tingimata samm-mootoreid, mis tagavad tööriista liikumise kolmel tasapinnal: 3D. Selleks otstarbeks omatehtud masina kujundamisel võite kasutada maatriksprinterisse paigaldatud elektrimootoreid. Enamik vanemaid maatriksprinteri seadmete mudeleid olid varustatud üsna suure võimsusega elektrimootoritega. Lisaks samm-mootoritele tasub võtta vanast printerist tugevad terasvardad, mida saab kasutada ka omatehtud masina disainimisel.
Oma CNC-freespingi valmistamiseks vajate kolme samm-mootorit. Kuna maatriksprinteris on neid ainult kaks, tuleb leida ja lahti võtta veel üks vana trükiseade.
See on suur pluss, kui leitud mootoritel on viis juhtjuhet: see suurendab oluliselt teie tulevase minimasina funktsionaalsust. Samuti on oluline välja selgitada järgmised leitud samm-mootorite parameetrid: mitu kraadi ühes astmes pööratakse, milline on toitepinge, samuti mähise takistuse väärtus.
Isetehtud CNC-freespingi ajami konstruktsioon on kokku pandud mutrist ja naast, mille mõõtmed tuleks eelnevalt valida vastavalt teie seadme joonisele. Mootori võlli kinnitamiseks ja naastu külge ühendamiseks on mugav kasutada elektrikaabli jämedat kummimähist. Teie CNC-masina osi, nagu klambrid, saab valmistada nailonhülsi kujul, millesse sisestatakse kruvi. Selliste lihtsate konstruktsioonielementide valmistamiseks vajate tavalist viili ja puurit.
Elektroonilised seadmed
Teie DIY CNC masinat juhib tarkvara ja see tuleb õigesti valida. Sellise tarkvara valimisel (saate seda ise kirjutada) on oluline pöörata tähelepanu sellele, et see oleks töökorras ja võimaldaks masinal kogu oma funktsionaalsust realiseerida. Selline tarkvara peab sisaldama teie minifreespingile installitavate kontrollerite draivereid.
Isetehtud CNC-masinas on vaja LPT-porti, mille kaudu on masinaga ühendatud elektrooniline juhtimissüsteem. On väga oluline, et selline ühendus toimuks paigaldatud samm-mootorite kaudu.
Omatehtud masinale elektrooniliste komponentide valimisel on oluline pöörata tähelepanu nende kvaliteedile, kuna sellest sõltub tehnoloogiliste toimingute täpsus. Pärast kõigi CNC-süsteemi elektrooniliste komponentide installimist ja ühendamist peate alla laadima vajaliku tarkvara ja draiverid. Alles pärast seda tehakse masina proovikäivitus, kontrollitakse selle korrektset töötamist laaditud programmide kontrolli all, tuvastatakse puudused ja kõrvaldatakse need kiiresti.
Tehnoloogilise protsessi projekteerimise ettevalmistamisel viiakse läbi joonise detailne analüüs, et tuvastada puuduvad mõõtmed ning projekteerimis- ja tehnoloogilised andmed. Puuduvad mõõtmed ja muud andmed on võimalik saada projekteerijalt, koostejoonistelt või detaili kontuuri geomeetrilise konstrueerimisega.
NC ettevalmistamise hõlbustamiseks peavad detaili joonisel olevad mõõtmed vastama programmeerimisnõuetele.
Kuna töötlemine CNC masinatel toimub käskude abil, mis määravad trajektooripunktide koordinaadid ristkülikukujulises koordinaatsüsteemis, siis tuleb detaili ühtsetest projekteerimisalustest määrata ka joonistel olevad mõõtmed ristkülikukujulises koordinaatsüsteemis. Selleks tuleb valida telgede alguspunkt ja suund. Soovitav on, et detaili suhtelise koordinaatsüsteemi telgede suund langeks pärast selle masinale paigaldamist kokku masina koordinaattelgede suunaga.
Mõõtmete joonistamisel joonistele saab mõnel juhul määrata auke, aukude rühmi või detaile kohalikus koordinaatsüsteemis, nagu on näidatud ava B puhul (joonis 11.8a). Üleminek selliselt süsteemilt punktis A algusega põhisüsteemile raskusi ei tekita.
Peaava keskpunktist ühes või teises raadiuses asuvad kinnitusavad määratakse tavaliselt nende telgede ja raadiuste vahelise kaare kesknurga järgi. CNC-masinate puhul tuleks selline teave asendada iga augu telgede koordinaatidega (joonis 11.8, b). Vaadeldavas näites on soovitatav määrata koordinaatide alguspunktiks suure augu telg, sest see tagab töötlemise ajal tühikäigulöökide minimaalse pikkuse.
Riis. 11.8. Mõõdud CNC-masinate osade joonistel:
a) kohalikus koordinaatsüsteemis; b) peaaugu koordinaatsüsteemis
Sageli on osadel suur hulk väikseid kinnitusavasid. Nende igaühe telje koordinaatide märkimine on ebaotstarbekas, sest see muudab joonise lugemise raskeks. Sellistel juhtudel on mõõtmete märkimiseks ratsionaalne kasutada tabelimeetodit, mis on mugav ka programmeerimiseks (joon. 11.9a).
Riis. 11.9. Mõõtmed osade joonistel tabelmeetodil:
a) kinnitusavade teljed; b) kõverad kontuurid
Vastavalt treipinkidel töödeldud detailide joonistel mõõtmete joonistamise üldreeglile kitsate tolerantsidega alad (mõõtmed a 1, a 2 ja 3 joonisel 11.10a) ning suurte tolerantsidega vahesektsioonid (mõõtmed a 1, a 2) , 3, 4). See on käsitsi juhitavate masinate puhul üsna õigustatud, sest... töötajal on vaja ainult täpselt neid mõõtmeid säilitada. CNC-masina puhul pole see oluline, kuna nihke loenduse täpsus on sama ja võrdluspunkt ei lange reeglina kokku projekteerimisalusega ja asub detailist väljaspool. Seetõttu tuleks selliste osade mõõtmed rakendada ketti (joonis 11.10, b).
Riis. 11.10. Mõõdud treimise osade joonistel:
a) käsitsi käitatavatel masinatel; b) CNC masinatel
Üldjuhul peaks CNC-masinatel töödeldud detailide joonistel mõõtude rakendamine olema selline, et juhtimisprogrammi koostamisel poleks vaja neid ümber arvutada.