A hosszú tengely - X - tervezési lehetőségeinek átgondolása után áttérhetünk az Y tengelyre. A portál formájú Y tengely a legnépszerűbb megoldás a hobbiszerszámgépgyártók körében, és ennek jó oka van. Ez egy egyszerű és nagyon működő, jól bevált megoldás. Vannak azonban buktatói és pontjai is, amelyeket meg kell érteni a tervezés előtt. A stabilitás és a helyes egyensúly rendkívül fontos a portál számára - ez csökkenti a vezetők és fogaskerekek kopását, csökkenti a gerenda terhelés alatti elhajlását, és csökkenti a mozgás közbeni beékelődés valószínűségét. A helyes elrendezés meghatározásához nézzük meg a gép működése során a portálra ható erőket.
Jól nézd meg a diagramot. A következő méretek vannak feltüntetve:
- D1 - távolság a vágási területtől a portál gerenda vezetői közötti távolság közepéig
- D2 - távolság az X-tengely hajtócsavarja és az alsó vezetőgerenda között
- D3 - távolság az Y tengely vezetői között
- D4 - távolság az X-tengely lineáris csapágyai között
Most pedig nézzük a tényleges erőfeszítéseket. A képen a portál balról jobbra mozog az X tengelyű hajtócsavar (alul található) forgása miatt, amely a portál alján rögzített anyát hajtja meg. Az orsó leereszkedik és megmarja a munkadarabot, és megjelenik egy ellenerő, amely a portál mozgása felé irányul. Ez az erő a portál gyorsulásától, az előtolástól, az orsó forgásától és a vágó visszarúgási erejétől függ. Ez utóbbi magától a vágótól (típus, élesség, kenés megléte stb.), forgási sebességtől, anyagtól és egyéb tényezőktől függ. A forgácsolási módok kiválasztásával kapcsolatos szakirodalom jelenleg a vágószerszámból származó visszarúgás mértékének meghatározására elegendő, ha tudjuk, hogy a portál elmozdulásakor egy összetett F ellenerő keletkezik fix orsót alkalmazunk a szerkezeti elemek mentén a portálgerendára A = D1 * F nyomaték formájában. Ez a nyomaték felbontható egy egyenlő nagyságú, de ellentétes irányú A és B erőpárra, amely az 1-es vezetőkre hat. és a 2. számú portálsugár. Modulo Erő A = B erő = A / D3 momentum. Amint az innen látható, a vezetőgerendákra ható erők csökkennek, ha D3, a köztük lévő távolság nő. Az erők csökkentése csökkenti a vezetők kopását és a gerenda torziós deformációját. Ezenkívül az A erő csökkenésével a kapu oldalfalaira ható B nyomaték is csökken: B nyomaték = D2 * A erő. A nagy B nyomaték miatt az oldalfalak, mivel nem tudnak szigorúan a síkban meghajolni göndörödni és hajlítani kezd. Csökkenteni kell a B momentumot is, mert törekedni kell arra, hogy a terhelés mindig egyenletesen oszlik el az összes lineáris csapágyon - ez csökkenti a gép rugalmas alakváltozásait és rezgéseit, és ezáltal növeli a pontosságot.
A B pillanat, mint már említettük, többféleképpen csökkenthető -
- csökkentse az A erőt.
- csökkentse a tőkeáttételt D3
A cél az, hogy a D és C erők minél egyenlőbbek legyenek. Ezek az erők a B nyomatékú erőpárból és a kapu súlyából állnak. A megfelelő súlyeloszlás érdekében ki kell számítani a portál tömegközéppontját, és pontosan el kell helyezni a lineáris csapágyak közé. Ez magyarázza a portál oldalfalainak általános cikk-cakk kialakítását - ez azért történik, hogy a vezetőket visszamozgassák és a nehéz orsót közelebb hozzák az X-tengely csapágyaihoz.
Összefoglalva, az Y tengely tervezésekor vegye figyelembe a következő elveket:
- Próbálja minimalizálni az X-tengely meghajtócsavar/sínek és az Y-tengely vezetői közötti távolságot - pl. minimalizálja a D2-t.
- Ha lehetséges, csökkentse az orsó túlnyúlását a gerendához képest, minimalizálja a D1 távolságot a vágási terület és a vezetők között. Az optimális Z löketnek általában 80-150 mm-t tekintenek.
- Ha lehetséges, csökkentse a teljes portál magasságát - a magas portál hajlamos a rezonanciára.
- Előre számítsa ki a teljes portál tömegközéppontját, beleértve az orsót is, és alakítsa ki a portál támasztékait úgy, hogy a tömegközéppont pontosan az X tengely vezető kocsijai között és a lehető legközelebb legyen az X tengely vezetőcsavarjához.
- Helyezze távolabb a portálvezető gerendákat – maximalizálja a D3 értéket, hogy csökkentse a gerendára ható nyomatékot.
Z TENGELY TERVEZÉS
A következő lépés a gép legfontosabb részének - a Z tengely - szerkezetének kiválasztása Az alábbiakban 2 tervezési példa látható.
Mint már említettük, egy CNC gép építésénél figyelembe kell venni a működés során keletkező erőket. Az első lépés ezen az úton ezen erők természetének, nagyságának és irányának világos megértése. Tekintsük az alábbi diagramot:
A Z tengelyre ható erők
A diagramon a következő méretek vannak jelölve:
- D1 = távolság az Y tengely vezetői között
- D2 = távolság a vezetékek mentén a Z tengely lineáris csapágyai között
- D3 = a mozgatható platform (alaplemez) hossza, amelyre maga az orsó fel van szerelve
- D4 = a teljes szerkezet szélessége
- D5 = távolság a Z tengelyvezetők között
- D6 = alaplemez vastagság
- D7 = függőleges távolság a forgácsoló erők alkalmazási pontjától a kocsik közötti középpontig a Z tengely mentén
Nézzük az elölnézetet, és vegyük észre, hogy az egész szerkezet az Y tengely vezetői mentén jobbra mozdul el. Az alaplemez a lehető legtávolabbra nyúlik, a maró belesüllyed az anyagba és marás közben F ellenerő keletkezik, irányítva. , természetesen a mozgási iránnyal ellentétes. Ennek az erőnek a nagysága függ az orsó fordulatszámától, a maró vágásainak számától, az előtolási sebességtől, az anyagtól, a maró élességétől stb. (emlékeztessünk arra, hogy néhány előzetes számítás, hogy milyen anyagokat fog marni, és ezért értékelés a forgácsolóerők értékét a géptervezés megkezdése előtt kell elvégezni). Hogyan hat ez az erő a Z tengelyre? Ha az alaplemez rögzítésének helyétől távolra alkalmazzuk, ez az erő A = D7 * F nyomatékot hoz létre. Az alaplemezre ható nyomaték a Z tengely lineáris csapágyain keresztirányú erőpárok formájában továbbítódik. a vezetőknek. A pillanatból átszámított erő fordítottan arányos az alkalmazási pontok távolságával - ezért a vezetőket hajlító erők csökkentése érdekében a D5 és D2 távolságok növelése szükséges.
A D2 távolság az X tengely mentén történő marásnál is érintett - ebben az esetben is hasonló kép adódik, csak az így keletkező nyomaték egy érezhetően nagyobb karra kerül. Ez a nyomaték megpróbálja elforgatni az orsót és az alaplemezt, és a keletkező erők merőlegesek a lemez síkjára. Ebben az esetben a nyomaték megegyezik az F vágóerővel, megszorozva a vágási pont és az első kocsi távolságával - azaz. minél nagyobb D2, annál kisebb a nyomaték (a Z tengely állandó hosszával).
Ezért a szabály a következő: ha minden más dolog megegyezik, mindenképpen próbálja meg távolabb helyezni a Z-tengely kocsikat egymástól, különösen függőlegesen - ez jelentősen növeli a merevséget. Legyen szabály, hogy a D2 távolság soha ne legyen kisebb, mint az alaplemez hosszának 1/2-e. Győződjön meg arról is, hogy a D6 platform vastagsága elegendő a kívánt merevség biztosításához - ehhez ki kell számítani a vágóra ható maximális működési erőket, és szimulálni kell a lapka elhajlását CAD-ban.
Teljes, tartsa be a következő szabályokat a portálgép Z tengelyének tervezésekor:
- maximalizálja a D1-et - ez csökkenti a portál rugóstagjaira ható nyomatékot (és ezáltal az erőt)
- maximalizálja a D2-t - ez csökkenti a portál gerendára és a Z tengelyre ható nyomatékot
- minimalizálja a D3-at (egy adott Z löketen belül) - ez csökkenti a gerendára és a portáloszlopokra ható nyomatékot.
- maximalizálja a D4-et (az Y-tengely kocsik közötti távolságot) - ez csökkenti a portál gerendára ható nyomatékot.
Ezért ennek az oktatócikknek a részeként azt szeretném, ha a projekt szerzőjével, egy 21 éves szerelővel és tervezővel együtt készítenéd el a sajátodat. A narráció első személyben zajlik majd, de tudd, hogy nagy sajnálatomra nem a tapasztalataimat osztom meg, hanem csak szabadon mesélem el a projekt szerzőjét.
Elég sok rajz lesz ebben a cikkben., a hozzájuk fűzött jegyzetek angolul készültek, de biztos vagyok benne, hogy egy igazi technikus minden további nélkül meg fog érteni. A könnyebb érthetőség kedvéért a történetet „lépésekre” bontom.
Előszó a szerzőtől
Már 12 évesen arról álmodoztam, hogy megépítek egy olyan gépet, amivel sokféle dolgot lehet létrehozni. Egy gép, amivel bármilyen háztartási tárgyat elkészíthetek. Két évvel később találkoztam ezzel a kifejezéssel CNC vagy pontosabban a kifejezést "CNC marógép". Miután megtudtam, hogy van, aki saját szükségletére, saját garázsában tud ilyen gépet készíteni, rájöttem, hogy én is meg tudom csinálni. meg kell tennem! Három hónapig próbáltam megfelelő alkatrészeket gyűjteni, de nem mozdultam. Így a megszállottságom fokozatosan elhalványult.
2013 augusztusában újra megfogott a gondolat, hogy egy CNC marógépet építsek. Nemrég végeztem ipari formatervezés szakon az egyetemen, így eléggé magabiztos voltam a képességeimben. Most már világosan megértettem a különbséget a mai és az öt évvel ezelőtti köztem. Megtanultam a fémmegmunkálást, elsajátítottam a kézi fémmegmunkáló gépekkel való megmunkálás technikáit, de ami a legfontosabb, megtanultam a fejlesztőeszközök használatát. Remélem, ez az oktatóanyag inspirálja Önt saját CNC gép megépítéséhez!
1. lépés: Tervezés és CAD-modell
Minden az átgondolt tervezéssel kezdődik. Több vázlatot készítettem, hogy jobban átérezhessem a leendő gép méretét és formáját. Ezt követően készítettem egy CAD modellt a SolidWorks segítségével. Miután lemodelleztem a gép összes alkatrészét, műszaki rajzokat készítettem. Ezekkel a rajzokkal készítettem alkatrészeket kézi fémmegmunkáló gépeken: és.
Őszintén szólva szeretem a jó, kényelmes eszközöket. Ezért igyekeztem a gép karbantartási és beállítási műveleteit a lehető legegyszerűbbé tenni. A csapágyakat speciális blokkokba helyeztem, hogy gyorsan cserélhessem őket. Az útmutatók elérhetők karbantartáshoz, így az autóm mindig tiszta lesz a munka befejeztével.
Letölthető fájlok „1. lépés”
méretek
2. lépés: Ágy
Az ágy biztosítja a gép számára a szükséges merevséget. Mozgatható portált, léptetőmotorokat, Z tengelyt és orsót, majd később munkafelületet építenek rá. A tartókeret elkészítéséhez két 40x80 mm-es Maytec alumínium profilt és két 10 mm vastag alumínium véglemezt használtam. Az összes elemet alumínium sarkokkal kötöttem össze. A fő keret belsejében lévő szerkezet megerősítésére egy további négyzet alakú keretet készítettem egy kisebb profilú profilokból.
Annak érdekében, hogy a jövőben ne kerüljön por a vezetőkre, alumínium védősarkokat szereltem fel. A szög rögzítése T-anyákkal történik, amelyeket az egyik profilhoronyba kell beszerelni.
Mindkét véglap csapágytömbökkel rendelkezik a hajtócsavar rögzítéséhez.
Tartókeret összeállítás
Sarkok a vezetők védelmére
Letölthető fájlok „2. lépés”
A keret fő elemeinek rajzai
3. lépés: Portál
A mozgatható portál a gép végrehajtó eleme, amely az X tengely mentén mozog, és hordozza a maróorsót és a Z tengely támaszát Minél magasabb a portál, annál vastagabb a megmunkálható munkadarab. A magas portál azonban kevésbé ellenáll a feldolgozás során fellépő terheléseknek. A portál magas oldalsó oszlopai karként működnek a lineáris gördülőcsapágyakhoz képest.
A fő feladat, amit a CNC marógépemen terveztem megoldani, az alumínium alkatrészek megmunkálása volt. Mivel a számomra megfelelő alumíniumlapok maximális vastagsága 60 mm, úgy döntöttem, hogy a portál hézagát (a munkafelület és a felső kereszttartó közötti távolság) 125 mm-re teszem. Minden mérésemet modellre és műszaki rajzokra konvertáltam SolidWorksben. Az alkatrészek bonyolultsága miatt ipari CNC megmunkáló központon dolgoztam fel, ami ráadásul lehetővé tette a letörések feldolgozását is, amit kézi fémmarógépen nagyon nehéz lenne elvégezni.
Letölthető fájlok „3. lépés”
4. lépés: Z tengely féknyereg
A Z tengely kialakításához egy előlapot használtam, amely az Y tengely mozgási csapágyaihoz csatlakozik, két lemezt a szerelvény megerősítésére, egy lemezt a léptetőmotor felszerelésére és egy panelt a maróorsó felszerelésére. Az előlapra két profilvezetőt szereltem fel, amelyek mentén az orsó a Z tengely mentén mozog. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a Z tengelyű csavar alján nincs ellentámasz.
Letöltések „4. lépés”
5. lépés: Útmutatók
A vezetők minden irányban mozgást tesznek lehetővé, biztosítva a sima és pontos mozgást. Bármilyen egyirányú játék pontatlanságot okozhat a termékek feldolgozásában. A legdrágább opciót választottam - profilozott edzett acélsínek. Ez lehetővé teszi, hogy a szerkezet ellenálljon a nagy terheléseknek, és biztosítsa a számomra szükséges pozicionálási pontosságot. Annak érdekében, hogy a vezetők párhuzamosak legyenek, speciális jelzőt használtam a telepítésük során. A maximális eltérés egymáshoz képest nem volt több 0,01 mm-nél.
6. lépés: Csavarok és csigák
A csavarok a léptetőmotorok forgó mozgását lineáris mozgássá alakítják. A gép megtervezésekor több lehetőséget is választhat ehhez az egységhez: csavar-anya pár vagy golyóscsavar pár (golyós csavar). A csavaranyát működés közben általában nagyobb súrlódási erők érik, és kevésbé pontos a golyóscsavarhoz képest. Ha nagyobb pontosságra van szüksége, akkor mindenképpen gömbcsavart kell választania. De tudnia kell, hogy a gömbcsavarok meglehetősen drágák.
CNC router kiválasztásakor döntsd el:
1. milyen anyaggal fogsz dolgozni? Ettől függenek a marógép szerkezetének és típusának merevségére vonatkozó követelmények.
Például egy rétegelt lemezből készült CNC gép csak fa (beleértve a rétegelt lemezt) és műanyagok (beleértve a kompozit anyagokat - műanyag fóliával) feldolgozását teszi lehetővé.
Alumínium marógéppel színesfém nyersdarabokat is megmunkálhat, és a fatermékek feldolgozási sebessége is nő.
Az alumínium marógépek nem alkalmasak acél megmunkálására, itt öntöttvas kerettel rendelkező gépekre van szükség, míg a színesfémek feldolgozása az ilyen marógépeken hatékonyabb lesz.
2. a munkadarabok méretével és a marógép munkaterületének méretével. Ez határozza meg a CNC gépek mechanikai követelményeit.
A gép kiválasztásakor ügyeljen a gép mechanikájának tanulmányozására, a gép adottságai a választástól függenek, és a csere nem lehetséges a tervezés jelentős megváltoztatása nélkül!
A rétegelt lemezből és alumíniumból készült CNC marógépek mechanikája gyakran ugyanaz. Bővebben lent a szövegben.
De minél nagyobb a gép munkaterülete, annál merevebb és drágább lineáris mozgásvezetőkre lesz szükség az összeszereléshez.
A magas, nagy magasságkülönbségű alkatrészek gyártásának problémáinak megoldására szolgáló gépek kiválasztásakor általános tévhit, hogy elegendő egy nagy munkalökettel rendelkező gépet választani a Z tengely mentén, de még a Z tengely mentén is , lehetetlen meredek lejtésű alkatrészt előállítani, ha az alkatrész magassága nagyobb, mint a maró munkahossza, azaz több mint 50 mm.
Nézzük meg egy marógép kialakítását és a kiválasztási lehetőségeket a Modelist sorozatú CNC gépek példájával.
A) CNC gép tervezésének kiválasztása
Két lehetőség van a CNC gépek megépítésére:
1) tervek mozgatható asztallal, 1. kép.
2) tervezés mozgatható portállal, 2. ábra.
1. képMarógép mozgatható asztallal
Előnyök A mozgatható asztallal rendelkező gép kialakítása a kivitelezés egyszerűsége, a gép nagyobb merevsége annak köszönhetően, hogy a portál álló és a gép keretéhez (alapjához) rögzítve van.
Hiba- nagy méretek a mozgatható portállal rendelkező kialakításhoz képest, valamint a nehéz alkatrészek megmunkálásának képtelensége, mivel a mozgatható asztal hordozza az alkatrészt. Ez a kialakítás nagyon alkalmas fa és műanyagok, azaz könnyű anyagok feldolgozására.
2. ábra Marógép mozgatható portállal (portálgép)
Előnyök mozgatható portállal rendelkező marógép tervei:
Merev asztal, amely ellenáll a nagy munkadarab súlyának,
Korlátlan munkadarab hosszúság,
kompaktság,
Lehetőség a gép asztal nélküli elkészítésére (például forgótengely felszerelésére).
Hibák:
Kisebb szerkezeti merevség.
Merevebb (és drágább) vezetők használatának szükségessége (annak a ténynek köszönhető, hogy a portál „lóg” a vezetőkön, és nincs rögzítve a gép merev keretéhez, mint egy mozgatható asztallal rendelkező kialakításnál).
B) CNC Router Mechanics kiválasztása
A mechanika bemutatásra kerül (lásd a számokat az 1., 2. és 3. ábrán):
3 - vezetőtartók
4 - lineáris csapágyak vagy csúszó perselyek
5 - tartócsapágyak (a vezetőcsavarok rögzítéséhez)
6 - ólomcsavarok
10 - a vezérorsó tengelyét a léptetőmotorok tengelyével összekötő tengelykapcsoló (SM)
12 - futó anya
3. ábra
Marógép lineáris mozgásrendszerének kiválasztása (vezetők - lineáris csapágyak, vezérorsó - ólomanyák).
Útmutatóként a következők használhatók:
1) görgős vezetők, 4.5. ábra
4. ábra 
5. ábra
Az ilyen típusú vezetők bekerültek az amatőr lézerek és bútoripari gépek tervezésébe, 6. ábra
Hátránya az alacsony teherbírás és az alacsony élettartam, mivel eredetileg nem nagy mozgású és nagy terhelésű gépekben való használatra készültek, a vezetők alumíniumprofiljának kis szilárdsága összeomláshoz vezet, 5. ábra ill. eredmény, helyrehozhatatlan játék, amely alkalmatlanná teszi a gép további használatát.
A görgős vezetők egy másik változata, a 7. ábra, szintén nem alkalmas nagy terhelésre, ezért csak lézeres gépekben használják.
7. ábra
2) kerek vezetők, kiváló minőségű kopásálló csapágyacélból készült acél tengely köszörült felülettel, felületkeményítéssel és kemény krómozással, a 2. ábra 2. szám alatt látható.
Ez az optimális megoldás az amatőr tervekhez, mert... A hengeres vezetők kellő merevséggel rendelkeznek a puha anyagok kisméretű CNC-gépek viszonylag alacsony költségű feldolgozásához. Az alábbiakban egy táblázat található a hengeres vezetők átmérőjének kiválasztásához a maximális hossz és a minimális elhajlás függvényében.
Néhány kínai Olcsó gépek gyártói általam telepített elégtelen átmérőjű vezetők, ami a pontosság csökkenéséhez vezet, például 400 mm-es munkahosszú alumínium gép használatakor a 16 mm átmérőjű vezetők a középpontban a saját súlya alatt 0,3-kal elhajlanak. .0,5 mm (a portál súlyától függően).
A tengelyátmérő helyes megválasztásával az ezeket használó gépek kialakítása meglehetősen erős, a tengelyek nagy tömege jó stabilitást és általános szerkezeti merevséget biztosít. A méternél nagyobb gépeken a kerek vezetők alkalmazása jelentős átmérőnövekedést igényel a minimális lehajlás megtartása érdekében, ami indokolatlanul költséges és nehéz megoldássá teszi a körvezetők használatát.
| Axiális hossz | Rétegelt lemez gép | Alumínium gép famegmunkáláshoz | Alumínium gép alumínium munkákhoz | |
| 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) profilsín-vezetők
A nagy gépeken a polírozott tengelyeket profilvezetők váltják fel. A támaszték használata a vezető teljes hosszában lehetővé teszi lényegesen kisebb átmérőjű vezetők használatát. Az ilyen típusú vezetők használata azonban magas követelményeket támaszt a gép tartókeretének merevségével szemben, mivel maguk a duralumíniumból vagy acéllemezből készült ágyak nem merevek. A sínvezetők kis átmérője miatt a gép kialakításánál vastag falú acél professzionális cső vagy nagy keresztmetszetű szerkezeti alumínium profil alkalmazása szükséges a gépváz szükséges merevségének és teherbíró képességének eléréséhez.
A profilsín speciális formájának használata jobb kopásállóságot tesz lehetővé más típusú vezetőkhöz képest.
8. ábra
4) Hengeres vezetők egy tartón
A tartón lévő hengeres vezetők a profilvezetők olcsóbb analógjai.
Csakúgy, mint a profilok, ezeknél is nagyobb keresztmetszetű professzionális csövek használatára van szükség a gépvázban, nem pedig lemezanyagokra.
Előnyök - nincs elhajlás és nincs rugóhatás. Az ár kétszer olyan magas, mint a hengeres vezetőké. Használatuk 500 mm feletti utazási hossz esetén indokolt.
9. ábra Hengeres vezetők egy tartón
A mozgás a következőképpen hajtható végre: perselyek(csúszási súrlódás) - 10. ábra a bal oldalon, és a segítségével lineáris csapágyak(gördülési súrlódás)- rizs. 10 a jobb oldalon.
10. ábra Perselyek és lineáris csapágyak
A csúszóperselyek hátránya a perselyek kopása, ami holtjáték megjelenéséhez vezet, valamint a csúszósúrlódás leküzdésére irányuló fokozott erőfeszítés, ami erősebb és drágább léptetőmotorok (SM) használatát teszi szükségessé. Előnyük az alacsony ár.
A közelmúltban a lineáris csapágyak ára annyira leesett, hogy választásuk még az olcsó hobbi kivitelben is gazdaságos. A lineáris csapágyak előnye az alacsonyabb súrlódási együttható a csúszó perselyekhez képest, és ennek megfelelően a léptetőmotorok teljesítményének nagy része hasznos mozgásokra megy el, nem pedig a súrlódás leküzdésére, ami lehetővé teszi kisebb teljesítményű motorok használatát.
A forgó mozgás transzlációs mozgássá alakításához CNC gépen csavarmeghajtót kell használni ( ólomcsavar ). A csavar forgása miatt az anya előremozdul. Maró- és gravírozógépekben használható spirális csúszó fogaskerekek És spirális gördülő fogaskerekek .
A csúszócsavaros hajtómű hátránya a meglehetősen nagy súrlódás, ami korlátozza a használatát nagy sebességnél, és az anya kopásához vezet.
Csúszó spirális fogaskerekek:
1) metrikus csavar. A metrikus csavar előnye az alacsony ár. Hátrányok - alacsony pontosság, kis hangmagasság és alacsony mozgási sebesség. A légcsavar maximális mozgási sebessége (sebesség mm/perc) a maximális motorfordulatszám (600 ford./perc) alapján. A legjobb vezetők akár 900 ford./perc nyomatékot is fenntartanak. Ennél a forgási sebességnél lineáris mozgás érhető el:
M8 csavar esetén (menetemelkedés 1,25 mm) - legfeljebb 750 mm/perc,
M10 csavarokhoz (menetemelkedés 1,5 mm) - 900 mm/perc,
M12 csavar esetén (menetemelkedés 1,75 mm) - 1050 mm/perc,
M14 csavarhoz (menetemelkedés 2,00 mm) - 1200 mm/perc.
Maximális fordulatszámon a motor az eredetileg megadott nyomatékának körülbelül 30-40%-a lesz, és ezt az üzemmódot kizárólag üresjárati mozgásokhoz használják.
Ilyen alacsony előtolási sebességgel végzett munka során már néhány óra működés után megnő a marók fogyasztása, szénlerakódások képződnek a vágókéken.
2) trapézcsavar. A huszadik században vezető pozíciót foglalt el a fémmegmunkáló gépekben, még a golyóscsavarok megjelenése előtt. Előnye a nagy pontosság, a nagy menetemelkedés, és ezáltal a nagy mozgási sebesség. Ügyeljen a megmunkálás módjára, minél simább és egyenletesebb a csavar felülete, annál hosszabb a csavaranya sebességváltó élettartama. A hengerelt csavarok előnyt élveznek a menetes csavarokkal szemben. A trapézcsavaros hajtómű hátránya, hogy a metrikus csavarhoz képest meglehetősen magas az ára, amely meglehetősen nagy teljesítményű léptetőmotorokat igényel. A legszélesebb körben használt csavarok a TR10x2 (átmérő 10 mm, menetemelkedés 2 mm), TR12x3 (átmérő 12 mm, menetemelkedés 3 mm) és TR16x4 (átmérő 16 mm, menetemelkedés 4 mm). A gépekben az ilyen fogaskerekek jelölése TR10x2,TR12x3,TR12x4,TR16x4
Hengeres gördülő fogaskerekek:
Golyós csavarhajtás (golyóscsavar). A golyóscsavarban a csúszósúrlódást gördülési súrlódás váltja fel. Ennek eléréséhez egy golyóscsavarban a csavart és az anyát golyók választják el egymástól, amelyek a csavarmenet mélyedéseiben gördülnek el. A golyók keringtetése a csavar tengelyével párhuzamosan futó visszatérő csatornákon keresztül történik.
12. ábra
A golyóscsavar biztosítja a nagy terhelés melletti működést, a jó sima futást, a csökkentett súrlódás és kenés miatt jelentősen megnövekedett élettartamot (tartósságot), a kisebb súrlódás miatt megnövekedett hatékonyságot (akár 90%). Nagy sebességgel képes működni, nagy pozicionálási pontosságot, nagy merevséget és holtjátékmentességet biztosít. Vagyis a golyóscsavart használó gépek élettartama lényegesen hosszabb, de ára magasabb. A gépek SFU1605, SFU1610, SFU2005, SFU2010 jelzésűek, ahol az SFU egy anya, a DFU egy dupla anya, az első két szám a csavar átmérője, a második kettő a menetemelkedés.
Vezető csavar A marógép a következőképpen szerelhető fel:
1) Egyetlen tartócsapágyas kialakítás. A rögzítést a csavar egyik oldalán egy anyával a tartócsapágyhoz kell rögzíteni. A csavar második oldala merev tengelykapcsolón keresztül csatlakozik a léptetőmotor tengelyéhez. Előnyök - tervezés egyszerűsége, hátrányok - megnövekedett terhelés a léptetőmotor csapágyain.
2) Két nyomócsapágyas kivitel. A kialakítás két tartócsapágyat használ a portál belső oldalain. A tervezés hátránya, hogy a megvalósítás bonyolultabb az 1) lehetőséghez képest. Az előny a kisebb vibráció, ha a csavar nem teljesen egyenes.
3) Kivitel két feszített támasztócsapággyal. A kialakítás két támasztócsapágyat használ a portál külső oldalain. Előnyök - a csavar nem deformálódik, ellentétben a második lehetőséggel. Hátránya, hogy a tervezés megvalósítása összetettebb az első és a második lehetőséghez képest.
Futódió vannak:
Bronz holtjáték mentes. Az ilyen diófélék előnye a tartósság. Hátrányok - nehezen gyárthatók (ebből adódóan - magas ár), és magas súrlódási együtthatóval rendelkeznek a caprolon anyákhoz képest.
Caprolon holtjáték mentes. Jelenleg a caprolon széles körben elterjedt, és egyre inkább felváltja a fémet a professzionális szerkezetekben. A grafittal töltött caprolonból készült menetanyának lényegesen kisebb a súrlódási együtthatója, mint az azonos bronzhoz képest.
14. ábra Futóanya grafittal töltött caprolonból
A golyós csavaranyában a csúszósúrlódást gördülési súrlódás váltja fel. Előnyök: alacsony súrlódás, nagy fordulatszámon való működés. Hátránya a magas ár.
Csatolás kiválasztása
1) csatlakozás merev tengelykapcsolóval. Előnyök: a merev tengelykapcsolók nagyobb nyomatékot adnak át tengelyről tengelyre, nagy terhelés esetén nincs holtjáték. Hátrányok: precíz szerelést igényel, mivel ez a tengelykapcsoló nem kompenzálja a tengelyek eltolódását és eltolódását.
2) csatlakozás csőmembrános (osztott) csatlakozóval. A csőmembrános tengelykapcsoló használatának előnye, hogy használatával kompenzálható a hajtótengely és a léptetőmotor tengelyének 0,2 mm-es eltolódása, valamint 2,5 fokos eltolódása, ami kisebb terhelést eredményez a léptetőmotor csapágyán és a léptetőmotor tengelyében. a léptetőmotor hosszabb élettartama. Lehetővé teszi a keletkező rezgések csillapítását is.
3) csatlakozás pofás tengelykapcsolóval. Előnyök: lehetővé teszi a rezgések csillapítását, több nyomaték átvitelét tengelyről tengelyre, az osztott típushoz képest. Hátrányok: kisebb a beállítási eltérés kompenzációja, a hajtótengely és a léptetőmotor tengelyének eltolódása 0,1 mm-ig és az eltolás 1,0 fokig.
C) Elektronika kiválasztása
Az elektronika bemutatva (lásd 1. és 2. ábra):
7 - léptetőmotor-vezérlő
8 - tápegység az SD vezérlőhöz
11 - léptetőmotorok
Van 4 vezetékes, 6 vezetékes és 8 vezetékes léptetőmotorok . Mindegyik használható. A legtöbb modern vezérlőben a csatlakozás négyvezetékes áramkörrel történik. A fennmaradó vezetékeket nem használják.
A gép kiválasztásakor fontos, hogy a léptetőmotor elegendő erővel rendelkezzen ahhoz, hogy lépésveszteség nélkül, azaz kihagyás nélkül mozgassa a munkaeszközt. Minél nagyobb a csavar menetemelkedése, annál erősebb motorokra lesz szükség. Általában minél nagyobb a motor árama, annál nagyobb a nyomatéka (teljesítménye).
Sok motornak 8 kapcsa van mindegyik fél tekercshez külön - ez lehetővé teszi egy motor csatlakoztatását sorosan vagy párhuzamosan kapcsolt tekercsekkel. Párhuzamos kapcsolású tekercseknél kétszer akkora áramerősségű meghajtóra lesz szükség, mint sorosan kapcsolt tekercseknél, de a feszültség fele is elég lesz.
Sorozat esetén viszont a névleges nyomaték eléréséhez fele áramra lesz szükség, de a maximális fordulatszám eléréséhez kétszeres feszültségre lesz szükség.
A lépésenkénti mozgás mértéke általában 1,8 fok.
1,8-nál 200 lépés teljes fordulatonként. Ennek megfelelően az érték kiszámításához a lépések számát mm-enként ( „Steps per mm” (Step per mm)) képletet használjuk: lépések száma fordulatonként / csavaremelkedés. Egy 2 mm-es menetemelkedésű csavarnál a következőt kapjuk: 200/2=100 lépés/mm.
Vezérlő kiválasztása
1) DSP vezérlők. Előnyök - a portok kiválasztásának lehetősége (LPT, USB, Ethernet), valamint a STEP és DIR jelek frekvenciájának függetlensége az operációs rendszer működésétől. Hátrányok - magas ár (10 000 rubeltől).
2) Kínai gyártók vezérlői amatőr gépekhez. Előnyök - alacsony ár (2500 rubeltől). Hátrány - megnövekedett követelmények az operációs rendszer stabilitására vonatkozóan, bizonyos konfigurációs szabályok betartását igényli, célszerű dedikált számítógépet használni, csak LPT verziók állnak rendelkezésre.
3) Szabályozók amatőr tervezése diszkrét elemek alapján. A kínai kontrollerek alacsony ára kiszorítja az amatőr dizájnt.
A kínai vezérlőket a legszélesebb körben használják az amatőr gépek tervezésében.
Tápegység kiválasztása
A Nema17 motorokhoz legalább 150 W-os tápegység szükséges
A Nema23 motorokhoz legalább 200 W-os tápegység szükséges
Tudva, hogy ez egy összetett műszaki és elektronikus eszköz, sok kézműves úgy gondolja, hogy egyszerűen lehetetlen saját kezűleg elkészíteni. Ez a vélemény azonban téves: ilyen berendezéseket saját maga is készíthet, de ehhez nemcsak részletes rajza van, hanem a szükséges eszközök és a megfelelő alkatrészek készlete is.
Duralumínium nyersdarab feldolgozása házi készítésű asztali marógépen
Amikor úgy dönt, hogy saját CNC gépet készít, ne feledje, hogy ez jelentős időt vehet igénybe. Ezenkívül bizonyos pénzügyi költségekre is szükség lesz. Ha azonban nem fél az ilyen nehézségektől, és helyesen közelíti meg az összes kérdést, akkor megfizethető, hatékony és termelékeny berendezések tulajdonosává válhat, amelyek lehetővé teszik a különböző anyagokból készült munkadarabok nagy pontosságú feldolgozását.
CNC-rendszerrel felszerelt marógép készítéséhez két lehetőség közül választhat: vásároljon kész készletet, amelyből az ilyen berendezéseket speciálisan kiválasztott elemekből állítják össze, vagy keresse meg az összes alkatrészt, és saját kezével állítson össze egy olyan eszközt, amely teljesen minden követelményének megfelel.
Útmutató a házi készítésű CNC marógép összeszereléséhez
Az alábbi képen egy saját kezűleg készített egyet láthatunk, amelyhez részletes gyártási és összeszerelési útmutató is tartozik, feltüntetve a felhasznált anyagokat és alkatrészeket, a gépalkatrészek pontos „mintáit” és a hozzávetőleges költségeket. Az egyetlen negatívum az, hogy az utasítások angol nyelvűek, de a részletes rajzok megértése a nyelv ismerete nélkül is lehetséges.
Töltse le az ingyenes útmutatót a gép elkészítéséhez:
A CNC marógép össze van szerelve és használatra kész. Az alábbiakban néhány illusztráció látható a gép összeszerelési útmutatójából.
Gépalkatrészek „mintái” (kicsinyített nézet) A gép összeszerelésének kezdete Közbenső szakasz Az összeszerelés utolsó szakasza
Előkészítő munka
Ha úgy dönt, hogy saját kezével, kész készlet használata nélkül készít CNC gépet, akkor először ki kell választania egy kapcsolási rajzot, amely szerint az ilyen mini-berendezések működni fognak.
A CNC maróberendezés alapjaként egy régi fúrógépet vehet fel, amelyben a fúróval ellátott munkafejet marófejre cserélik. A legnehezebb dolog, amit az ilyen berendezésekben meg kell tervezni, az a mechanizmus, amely biztosítja a szerszám három független síkban történő mozgását. Ez a mechanizmus egy nem működő nyomtató kocsijával szerelhető össze, ez biztosítja a szerszám két síkban történő mozgását.
A szoftveres vezérlés könnyen csatlakoztatható egy ilyen koncepció szerint összeállított eszközhöz. Legfőbb hátránya azonban, hogy ilyen CNC gépen csak műanyagból, fából és vékony fémlemezből készült munkadarabok dolgozhatók meg. Ez azzal magyarázható, hogy a régi nyomtatóból származó kocsik, amelyek biztosítják a vágószerszám mozgását, nem rendelkeznek kellő merevséggel.
Ahhoz, hogy házi készítésű CNC gépe teljes értékű marási műveleteket tudjon végezni különféle anyagokból készült munkadarabokkal, egy kellően erős léptetőmotornak kell felelnie a munkaszerszám mozgatásához. Feltétlenül nem szükséges léptetőmotort keresni, hagyományos villanymotorból is készíthető, ez utóbbit kisebb módosításoknak veti alá.
A léptetőmotor használata lehetővé teszi a csavarmeghajtás elkerülését, és a házi készítésű berendezések funkcionalitása és jellemzői nem romlanak. Ha mégis úgy dönt, hogy a minigépéhez nyomtató kocsikat használ, akkor célszerű a nyomtatóeszköz nagyobb modelljéből kiválasztani azokat. A maróberendezés tengelyére való erőátvitelhez jobb, ha nem közönséges, hanem fogazott szíjakat használunk, amelyek nem csúsznak el a szíjtárcsákon.
Minden ilyen gép egyik legfontosabb alkatrésze a marószerkezet. A gyártására kell különös figyelmet fordítani. Egy ilyen mechanizmus megfelelő elkészítéséhez részletes rajzokra lesz szüksége, amelyeket szigorúan be kell tartani.
CNC marógép rajzok
Kezdjük a berendezés összeszerelését
A házi készítésű CNC maróberendezés alapja egy téglalap alakú gerenda lehet, amelyet biztonságosan kell rögzíteni a vezetőkre.
A gép tartószerkezetének nagy merevségűnek kell lennie a beszereléskor, jobb, ha nem használ hegesztett kötéseket, és minden elemet csak csavarokkal kell csatlakoztatni.
Ez a követelmény azzal magyarázható, hogy a hegesztési varratok nagyon rosszul ellenállnak a vibrációs terheléseknek, amelyeknek a berendezés tartószerkezete szükségszerűen ki van téve. Az ilyen terhelések végül ahhoz vezetnek, hogy a gépváz idővel romlani kezd, és a geometriai méretek megváltoznak benne, ami befolyásolja a berendezés beállításainak pontosságát és teljesítményét.
A házi készítésű marógép keretének beszerelésekor végzett hegesztések gyakran provokálják az alkatrészek játékának kialakulását, valamint a vezetők elhajlását, ami nagy terhelés esetén fordul elő.
A saját kezével összeszerelt marógépnek olyan mechanizmussal kell rendelkeznie, amely biztosítja a munkaeszköz függőleges irányú mozgását. Ehhez a legjobb egy csavaros hajtóművet használni, amelynek forgását fogasszíj segítségével továbbítják.
A marógép fontos része a függőleges tengelye, amely házi készítésű készülékhez alumíniumlemezből készülhet. Nagyon fontos, hogy ennek a tengelynek a méretei pontosan illeszkedjenek az összeszerelendő eszköz méretéhez. Ha rendelkezésére áll tokos kemence, akkor a gép függőleges tengelyét a kész rajzon feltüntetett méretek szerint alumíniumból öntve saját maga is elkészítheti.
Miután elkészítette házi marógépének összes alkatrészét, elkezdheti összeszerelni. Ez a folyamat két léptetőmotor beépítésével kezdődik, amelyeket a berendezés testére szerelnek fel annak függőleges tengelye mögé. Az egyik ilyen villanymotor a marófej vízszintes, a második pedig a fej függőleges síkban történő mozgatásáért lesz felelős. Ezt követően a házi készítésű berendezések fennmaradó alkatrészeit és szerelvényeit telepítik.
A házi készítésű CNC-berendezések összes alkatrészére történő forgatást csak szíjhajtásokon keresztül szabad továbbítani. Mielőtt egy programvezérlő rendszert csatlakoztatna az összeszerelt géphez, ellenőriznie kell annak működőképességét kézi üzemmódban, és azonnal meg kell szüntetnie a működésében feltárt hiányosságokat.
Az interneten könnyen megtalálható videóban megtekintheti az összeszerelés folyamatát.
Léptetőmotorok
Bármely CNC-vel felszerelt marógép kialakítása szükségszerűen tartalmaz léptetőmotorokat, amelyek biztosítják a szerszám három síkban történő mozgását: 3D. Ha házi készítésű gépet tervez erre a célra, használhat mátrix nyomtatóba szerelt villanymotorokat. A mátrixnyomtató készülékek legtöbb régebbi modellje meglehetősen nagy teljesítményű villanymotorokkal volt felszerelve. A léptetőmotorok mellett érdemes egy régi nyomtatóból átvenni erős acélrudakat, melyeket a házi készítésű géped tervezésénél is felhasználhatsz.
Saját CNC marógép elkészítéséhez három léptetőmotorra lesz szüksége. Mivel a mátrixnyomtatóban csak kettő van belőlük, meg kell találni és szét kell szerelni egy másik régi nyomtatóeszközt.
Nagy előnyt jelent, ha a talált motorok öt vezérlővezetékkel rendelkeznek: ez jelentősen megnöveli jövőbeli minigépe funkcionalitását. Szintén fontos tájékozódni a talált léptetőmotorok alábbi paramétereiről: hány fokkal van elforgatva egy lépésben, mekkora a tápfeszültség, valamint a tekercsellenállás értéke.
A házi készítésű CNC marógép meghajtási kialakítása egy anyából és egy csapból van összeállítva, amelyek méreteit előre meg kell választani a berendezés rajza szerint. A motor tengelyének rögzítéséhez és a csaphoz való csatlakoztatásához kényelmes vastag gumitekercset használni egy elektromos kábelből. A CNC gép részei, például bilincsek, készülhetnek nylon hüvely formájában, amelybe csavart kell behelyezni. Az ilyen egyszerű szerkezeti elemek elkészítéséhez rendszeres reszelőre és fúróra lesz szüksége.
Elektronikus felszerelés
A barkácsoló CNC gépét szoftver vezérli, és helyesen kell kiválasztani. Az ilyen szoftverek kiválasztásakor (ezt saját maga is megírhatja) fontos figyelni arra, hogy működőképes legyen, és lehetővé tegye a gép számára, hogy megvalósítsa minden funkcióját. Az ilyen szoftvereknek tartalmazniuk kell a mini-marógépre telepített vezérlők illesztőprogramjait.
Egy házi készítésű CNC gépben LPT portra van szükség, amelyen keresztül az elektronikus vezérlőrendszer a géphez csatlakozik. Nagyon fontos, hogy az ilyen csatlakozást telepített léptetőmotorokon keresztül hozzuk létre.
A házi készítésű gép elektronikai alkatrészeinek kiválasztásakor fontos odafigyelni azok minőségére, mivel ettől függ a rajta végrehajtandó technológiai műveletek pontossága. A CNC rendszer összes elektronikus alkatrészének telepítése és csatlakoztatása után le kell töltenie a szükséges szoftvereket és illesztőprogramokat. Csak ezt követően kerül sor a gép próbaüzemére, a betöltött programok irányítása alatt a megfelelő működésének ellenőrzésére, a hiányosságok azonosítására és azonnali kiküszöbölésére.
A technológiai folyamat tervezésére való felkészülés során a rajz részletes elemzése történik a hiányzó méretek, valamint a tervezési és technológiai adatok azonosítására. A hiányzó méretek és egyéb adatok a tervezőtől, összeállítási rajzokból, vagy az alkatrész kontúrjának geometriai kialakításával szerezhetők be.
Az NC elkészítésének megkönnyítése érdekében az alkatrészrajzon szereplő méreteknek meg kell felelniük a programozási követelményeknek.
Mivel a CNC gépeken a feldolgozás téglalap alakú koordinátarendszerben a pályapontok koordinátáit meghatározó parancsokkal történik, ezért a rajzokon a méreteket is téglalap alakú koordinátarendszerben kell megadni az alkatrész egységes tervezési alapjaiból. Ehhez ki kell választani a tengelyek origóját és irányát. Kívánatos, hogy az alkatrész relatív koordináta-rendszerének tengelyeinek iránya a gépre történő felszerelés után egybeessen a gép koordinátatengelyeinek irányával.
A rajzokra méretezéskor bizonyos esetekben furatok, furatcsoportok vagy alkatrészelemek adhatók meg egy helyi koordinátarendszerben, ahogy az a B furatnál látható (11.8a ábra). Az ilyen rendszerről az A pontban kezdődő rendszerből a főrendszerbe való átmenet nem okoz nehézséget.
A főfurat középpontjától számított egy vagy másik sugárban elhelyezkedő rögzítőfuratokat általában a tengelyük és a sugaruk közötti ív középső szöge határozza meg. CNC gépeknél az ilyen információkat az egyes furatok tengelyeinek koordinátáival kell helyettesíteni (11.8. ábra, b). A vizsgált példában célszerű a nagy lyuk tengelyét koordináták origójaként megadni, mert biztosítja az üresjárati (pozicionáló) löketek minimális hosszát a feldolgozás során.
Rizs. 11.8. Méretek a CNC gépek alkatrészeinek rajzán:
a) a helyi koordinátarendszerben; b) a főfurat koordinátarendszerében
Az alkatrészeken gyakran nagyszámú kis rögzítési lyuk található. Nem célszerű mindegyik tengelyének koordinátáit feltüntetni, mert ez megnehezíti a rajz olvashatóságát. Ilyen esetekben célszerű táblázatos módszert alkalmazni a méretek feltüntetésére, ami a programozáshoz is kényelmes (11.9a. ábra).
Rizs. 11.9. Méretek az alkatrészek rajzán táblázatos módszerrel:
a) rögzítőfuratok tengelyei; b) ívelt kontúrok
Az esztergagépen megmunkált alkatrészek rajzaiban a méretrajzolás általános szabálya szerint szűk tűréssel rendelkező területek (a 1, a 2 és 3 méretek a 11.10a ábrán) és a köztes szakaszok széles tűréssel (a 1, a 2 méretek) , 3-ban, 4-ben). Ez a kézi vezérlésű gépeknél igencsak indokolt, mert... a dolgozónak csak pontosan ezeket a méreteket kell betartania. Egy CNC gép esetében ez nem számít, mert az elmozdulás számlálójának pontossága megegyezik, és a referenciapont általában nem esik egybe a tervezési alappal, és az alkatrészen kívül található. Ezért az ilyen alkatrészek méreteit láncban kell alkalmazni (11.10. ábra, b).
Rizs. 11.10. Méretek az esztergáláshoz használt alkatrészek rajzain:
a) kézi működtetésű gépeken; b) CNC gépeken
Általánosságban elmondható, hogy a CNC gépeken megmunkált alkatrészek rajzain a méretezést úgy kell alkalmazni, hogy a vezérlőprogram elkészítésekor ne kelljen újraszámolni azokat.