Aprender a construir una máquina CNC desde cero es más fácil de lo que crees. Hemos dividido el proceso de bricolaje en una serie de pasos fáciles de seguir para principiantes. Desde la compra de piezas hasta la instalación del software, nuestra guía de bricolaje te mostrará cómo construir fácilmente tu propia máquina CNC.
¿Qué es una máquina CNC?
Una máquina CNC es una herramienta eléctrica automatizada que utiliza un programa informático para controlar el motor que impulsa los tres ejes X, Y y Z para que se desplacen hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la trayectoria de la herramienta generada por el software CAD/CAM según los comandos del código G. Finalmente, la herramienta en el husillo completa los resultados del tallado, corte y fresado.
Cosas para considerar
Cuando se habla de máquinas CNC, todo el mundo piensa en su alto coste y en sus complejas operaciones de programación, lo que nos hace sentirnos incomprensibles al respecto. De hecho, conocemos y aprendemos CNC haciendo algunas operaciones sencillas y máquinas CNC de bajo coste, lo que nos ha permitido pasar de ser principiantes a ser expertos en la tecnología CNC moderna. La dificultad de fabricar una máquina CNC por uno mismo radica en el alto coste de los kits de la máquina y la dificultad del mecanizado, y la configuración y el uso del software son relativamente sencillos. Después de un mes de estudiar e investigar sobre el CNC, decidí construir mis propios kits de máquinas CNC controladas por Mach3 utilizando materiales disponibles localmente.
Dificultad del edificio: Moderar.
Duración de la construcción: 16 Días.
Herramientas de bricolaje: Tornillos de banco, taladros eléctricos, sierras de mano, punzones de muestra, machos de roscar, escariadores, calibradores, dobladoras y tornillos.
Introducción
Esta guía trata sobre la creación de una máquina CNC funcional con las siguientes características.
1. La estructura del pórtico tiene buena estabilidad, gran formato de procesamiento, diseño de escritorio compacto y liviano, liviano y fácil de transportar.
2. Se puede utilizar para cortar y fresar PCB, PVC, acrílico, MDF, madera, aluminio y cobre.
3. Su precisión de mecanizado puede alcanzar 0.1 mm, lo que puede cumplir con los requisitos de la mayoría de las placas de PCB, moldes, sellos y letreros.
4. Su costo es menor $1,000, y el montaje es cómodo y fácil.
5. Las piezas y materias primas utilizadas se pueden encontrar o comprar localmente, lo que reduce preocupaciones.
6. El proceso de bricolaje no requiere herramientas demasiado complicadas.
7. Controlador Mach3, fácil de usar.
8. El husillo es accionado por un motor paso a paso de alta precisión.
¿Cómo construir una estructura de máquina CNC?
Esta máquina CNC adopta una estructura de pórtico fijo. Toda la máquina está dividida en una mesa base, un marco de pórtico, un carro del eje X, una mesa de trabajo del eje Y y un carro del eje Z. El motor paso a paso de accionamiento de la mesa de trabajo del eje Y está fijado en la placa inferior. , tornillo y 2 barras lisas y pórtico como guía deslizante de la mesa del eje Y.
En el pórtico se fijan el motor paso a paso de accionamiento del carro del eje X, el tornillo de avance y las 2 barras lisas utilizadas como guías deslizantes del carro del eje X. En el carro del eje X se fijan el motor paso a paso de accionamiento del carro del eje Z, el tornillo de avance y las 2 barras lisas utilizadas como guías deslizantes del carro del eje Z.
Hay soportes de fijación en forma de L y anillos de retención en forma de U para fijar el husillo en el carro del eje Z.
La tuerca correspondiente al husillo está soldada en el carro de los ejes X, Y y Z.
¿Cómo hacer un circuito de máquina CNC?
El circuito consta de 3 partes de accionamiento de motor paso a paso idénticas del eje X, eje Y y eje Z. Ahora tome el eje X como columna para ilustrar su principio de funcionamiento.
Circuito controlador de motor paso a paso con L297/L298
El circuito se compone principalmente de 2 circuitos integrados de accionamiento dedicado de motor paso a paso L297 y L298. La función principal de L297 es la distribución de pulsos. Genera pulsos lógicos de salida en sus terminales de salida A, B, C y D para accionar L298. L297 también tiene 2 choppers PWM para controlar la corriente del devanado de fase y realizar un control de chopper de corriente constante para obtener buenas características de frecuencia de par.
El pulso del eje X de HDR1 (pin 2) ingresa al RELOJ (pin 18) de U1 (L297) y es procesado por U1 en sus terminales de salida A, B, C, D, C (pines 4, 6, 7, 9) para generar El pulso lógico de salida ingresa a U2 (L298) para impulsar el puente doble H en sus terminales de salida (pines 2, 3, 13 y 14) para generar pulsos de paso para impulsar el motor paso a paso para que gire.
L298 es un controlador de circuito integrado de potencia de alta corriente y alto voltaje con puente H dual.
L297 y L298 se utilizan para formar un sistema de accionamiento completo, que puede accionar motores paso a paso bifásicos con un voltaje máximo de 2 V y una corriente de 46 A por fase.
El SYNC (pin 1) de U1 es el pin de sincronización conectado al pin 1 de U3 y U5 para realizar la sincronización de múltiples L297.
Placa de control del controlador del motor paso a paso
El ENABLE (pin 10) de U1 habilita el pin de control para controlar la lógica de salida. Cuando está bajo, INH1, INH2, A, B, C, D se fuerzan a un nivel bajo para hacer que el controlador L298 no funcione. CONTROL (pin 11) se utiliza para seleccionar el control de la señal del chopper. Cuando está en nivel bajo, la señal del chopper actúa sobre INH1, INH2, y cuando está en nivel alto, la señal del chopper actúa sobre las señales A, B, C, D. El primero es adecuado para el modo de trabajo de una sola etapa y los 2 modos se pueden utilizar para el motor paso a paso del modo de trabajo bipolar.
El VREF (pin 15) de S1U1 es el pin de ajuste de voltaje de referencia, y el voltaje de este pin se ajusta para establecer la corriente máxima del devanado de fase del motor paso a paso.
Kits de controladores de motores paso a paso
El cw/ccw (pin 17) de U1 es el pin para especificar la dirección de rotación del motor paso a paso del eje X, y la señal de especificación de dirección para el eje X desde HDR1 (pin 6) está conectada a este pin.
HALF/FULL (pin 19) es el pin de control del modo de excitación. Cuando está alto, es un modo de conducción de medio paso, y cuando está bajo, es un modo de conducción de paso completo. RESET (pin 20) es una señal de reinicio asíncrona y su función es reiniciar el distribuidor de pulsos.
D3-D26 son los diodos de rueda libre del puente H del controlador L298.
¿Cómo configurar el controlador CNC Mach3?
Mach3 es el controlador CNC más utilizado para máquinas CNC. Su instalación es sencilla. Primero, inserte la tarjeta de movimiento Mach3 en la placa base del ordenador. En el sistema operativo Windows, el controlador Mach3 se instalará de forma predeterminada.
Kit de controlador CNC de 3 ejes USB Mach3
También puede elegir DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC y otros controladores CNC.
¿Cómo instalar y utilizar el software CAD/CAM?
Los software CAD/CAM más comunes para máquinas CNC incluyen Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros. 3D, que puede diseñar 2D/3D dibujos para generar trayectorias de herramientas de mecanizado.
Software CAD / CAM
¿Cómo ensamblar kits de máquinas CNC?
La mesa inferior, el carro del eje X, la mesa de trabajo del eje Y y el carro del eje Z están hechos por una máquina dobladora con 1.52mm Placas de acero laminadas en frío, que pueden garantizar la precisión de mecanizado más ideal. Si no hay dobladoras, también se puede doblar manualmente con un martillo de mano en una prensa grande. Durante el procesamiento del martillo de mano, se debe agregar una almohadilla de hierro a la pieza de trabajo para evitar dejar marcas de martillo en la pieza de trabajo. Después de doblar, se requiere más forma. Ninguno de los planos está deformado y forma un ángulo de 90 grados entre sí. Para garantizar la posición de punzonado correcta, la punta de la aguja de trazado que es paralela y perpendicular a la primera línea de trazado debe ser delgada, la línea de trazado debe ser precisa y el zócalo de posicionamiento del punzón de muestra debe ser cuidadoso y preciso.
Kits de máquinas CNC
Por ejemplo, haga un agujero de 6 mm de diámetro en 2 veces. Primero, utilice una broca de 4 mm de diámetro para hacer el agujero. Determine si el agujero de 4 mm de diámetro es preciso según la línea de posicionamiento transversal. Si no es preciso, utilice una lima de jardín para corregirlo. , y finalmente escarie el agujero con una broca de mm de diámetro. 6mm broca, por lo que el error de posición del orificio es relativamente pequeño.
El pórtico se puede cortar con una sierra de mano a partir de la quilla de hierro del piso antiestático con un espesor de pared de 1.2mm Según el plano, se puede doblar, procesar y moldear en una prensa. La barra de luz utilizada como riel guía de 3 ejes X, Y, Z requiere una superficie lisa con un diámetro liso de 8 mm.10mm. Se puede solucionar desmontando el riel deslizante de la impresora matricial usada y el rodillo de goma entintador del cartucho de impresora láser antiguo. Las 2 barras lisas en cada dirección deben tener la misma longitud y las caras de los extremos deben ser planas. Taladre agujeros en el centro de las caras de los extremos para enroscar el cable M5 y fíjelos con 5mm pernos. La ejecución debe ser horizontal y vertical, especialmente las 2 barras de luz en cada dirección deben ser absolutamente El paralelismo es muy importante, determina el éxito o el fracaso de la producción.
El husillo de avance de los 3 ejes es un husillo de avance con un diámetro de 6mm y un tono de 1mmEste husillo se puede utilizar para cortar la longitud necesaria del husillo largo que se vende en las ferreterías para la decoración del techo. La resistencia y el espacio libre deben ser pequeños, y la tuerca se suelda en el orificio correspondiente del carro para minimizar el juego y mejorar la precisión de la máquina de grabado.
El manguito deslizante es un conector de manguera de latón comprado en una ferretería. Es necesario seleccionar el diámetro interior ligeramente más pequeño que el diámetro de la barra deslizante y luego usar un escariador manual para torcer el diámetro interior para que coincida exactamente con la barra deslizante. Si es necesario, pula el eje óptico con papel de lija metalográfico, corte el manguito deslizante en secciones de 6 mm de largo, un total de 12 secciones, y luego use un soldador de alta potencia para soldarlo en el orificio correspondiente del carro. No coloque el manguito deslizante durante la soldadura. Si la soldadura penetra en el interior, use cloruro de zinc como fundente para asegurar la calidad de la soldadura. Al ensamblar, tenga cuidado de que la resistencia de la mesa deslizante sea pequeña y constante. Si la resistencia es grande, el manguito deslizante se puede recalentar con un soldador para cumplir con los requisitos.
El eje del motor paso a paso y la varilla roscada están conectados a través de un tubo de cobre de un 6mAntena de varilla de diámetro m. La varilla roscada y el tubo de cobre están firmemente soldados y se asegura que sean concéntricos. El otro extremo del tubo de cobre se inserta en el eje del motor paso a paso y luego se perfora horizontalmente. Se inserta un pasador en un pequeño orificio para fijarlo y el otro extremo de la varilla roscada se suelda con una tuerca en el carro.
Esta máquina CNC se puede controlar de forma flexible según el tamaño y las dimensiones de sus propios materiales, pero toda la máquina no debe ser demasiado grande para evitar una mala rigidez.
¿Cómo operar una máquina CNC?
Antes de realizar el mecanizado CNC, se debe preparar previamente una lista de programas de mecanizado:
1. Determine el procedimiento de procesamiento de la pieza y las herramientas y la velocidad de corte utilizadas para el procesamiento.
2. Determine el punto de conexión del contorno de la pieza.
3. Establezca la posición de inicio y cierre de la cuchilla y la posición del origen de coordenadas.
Escriba el conjunto de instrucciones de control numérico de acuerdo con el formato de declaración prescrito, ingrese el conjunto de instrucciones en el dispositivo de control numérico para su procesamiento (decodificación, operación, etc.), amplifique la señal a través del circuito de accionamiento, accione el servomotor para generar el desplazamiento angular y la velocidad angular, y luego convierta los componentes a través del componente de ejecución. El desplazamiento lineal de la mesa de trabajo se realiza para realizar la alimentación.
Comencemos a operar una máquina CNC con los 9 pasos siguientes.
Paso 1. Programación CNC.
Antes de mecanizar, se debe analizar y compilar primero la programación CNC. Si el programa es largo o complicado, no programe en la máquina CNC, sino que utilice la máquina de programación o la programación por computadora y luego realice una copia de seguridad en el sistema CNC de la máquina CNC a través de un disquete o una interfaz de comunicación. Esto puede evitar ocupar tiempo de la máquina y aumentar el tiempo auxiliar de mecanizado.
Paso 2. Encienda la máquina.
Generalmente, primero se enciende la alimentación principal, de modo que la máquina CNC tenga las condiciones de encendido. Inicie un sistema CNC con un botón de llave y la máquina herramienta se enciende al mismo tiempo, y el CRT del sistema de control CNC muestra información. Estado de conexión de clam y otros equipos auxiliares.
Paso 3. Establecer un punto de referencia sólido.
Antes de mecanizar, se debe establecer el punto de referencia del movimiento de cada coordenada de la máquina. Este paso debe realizarse primero para la máquina del sistema de control de incremento.
Paso 4. Iniciar la programación CNC.
Según el medio del programa (cinta, disco), se puede introducir mediante máquina de cinta, máquina de programación o comunicación serial. Si se trata de un programa simple, se puede introducir directamente en el panel de control CNC mediante el teclado, o bien introducir segmento por segmento en modo MDI para el procesamiento remoto de segmentos. Antes del mecanizado, también se deben introducir en el programa el origen de la pieza, los parámetros de la herramienta, el offset y varios valores de compensación.
Paso 5. Edición del programa.
Si es necesario modificar el programa ingresado, el interruptor de selección del modo de trabajo debe colocarse en la posición de edición. Utilice la tecla de edición para agregar, eliminar y cambiar.
Paso 6. Inspección y depuración del programa.
En primer lugar, bloquee la máquina herramienta y ejecute únicamente el sistema. Este paso es para verificar el programa. Si hay algún error, es necesario editarlo nuevamente.
Paso 7. Fijación y alineación de la pieza de trabajo.
Fijar y alinear la pieza de trabajo a procesar y establecer un punto de referencia. El método adopta el movimiento incremental manual, el movimiento continuo o el movimiento manual de la rueda de la máquina herramienta. Establecer el punto de inicio al comienzo del programa y establecer la referencia de la herramienta.
Paso 8. Iniciar el mecanizado CNC.
El mecanizado continuo generalmente utiliza adiciones de programas en la memoria. La velocidad de avance en el mecanizado CNC se puede ajustar mediante el interruptor de velocidad de avance. Durante el mecanizado, se puede presionar el botón de retención de avance para pausar el movimiento de avance para observar la situación de procesamiento o realizar una medición manual. Presione el botón de inicio de ciclo nuevamente para reanudar el mecanizado. Para asegurarse de que el cuenco esté correcto, se debe volver a verificar antes de agregarlo. Durante el fresado, para piezas curvas planas, se puede usar un lápiz en lugar de una herramienta para dibujar el contorno de la pieza en el papel, lo que es más intuitivo. Si el sistema tiene una trayectoria de herramienta, se puede usar la función de simulación para verificar la corrección del programa.
Paso 9. Apague la máquina.
Después de agregar, antes de apagar la alimentación, preste atención a verificar el estado de la máquina CNC y la posición de cada parte de la máquina. Apague primero la máquina, luego apague la alimentación del sistema y, por último, apague la alimentación principal.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos tipos de máquinas CNC puedes construir tú mismo?
Los tipos más comunes de máquinas CNC que puede fabricar usted mismo incluyen enrutadores CNC, tornos CNC, fresadoras CNC, rectificadoras CNC, taladros CNC, láseres CNC y cortadores de plasma CNC.
¿Cuánto cuesta construir kits de máquinas CNC?
El costo de los kits de máquinas CNC para bricolaje incluye computadora, placa de control, piezas de la máquina y accesorios. La mayor parte del costo se concentra en el hardware, que depende de la precisión que necesite para su plan de mecanizado CNC, y el costo promedio es menor. $1, 000.
¿Qué puede hacer una máquina CNC?
Las máquinas CNC pueden realizar fresado, torneado, corte, tallado, grabado, marcado, rectificado, doblado, perforación, limpieza y soldadura de metal, madera, plástico, espuma, tela y piedra.
¿Cómo elegir un motor de husillo?
El motor del husillo es la parte principal de las máquinas CNC. Es necesario comprar el motor del husillo adecuado para sus planes de negocio, todo depende de los materiales que esté mecanizando y la precisión requerida para sus proyectos.
¿Cómo elegir un sistema de transmisión?
Una de las cuestiones que se plantean es si se debe elegir un sistema de transmisión con husillo o con husillo de bolas. En este caso, yo sugiero que es mucho mejor elegir un husillo de bolas. Aunque yo utilizo un husillo de avance, sigo recomendando elegir un husillo de bolas. El husillo de bolas tiene una alta precisión y un pequeño error de rotación. Y en el proceso de transmisión, el sonido es muy pequeño. El proceso de transmisión del husillo es la fricción entre metal y metal. Aunque el sonido no es muy fuerte, el error de rotación será cada vez mayor después de que el tiempo de fricción sea largo.
¿Cómo elegir un motor paso a paso?
Mientras la máquina CNC esté funcionando, el motor paso a paso también estará funcionando. Si el motor no se selecciona con cuidado, en primer lugar, el motor se calentará con mucha facilidad. El motor estará caliente cuando la máquina comience a funcionar, lo cual no debería ser lo que deseamos. El par del motor también es un problema a tener en cuenta, y es fácil perder pasos si el par es insuficiente. Así que no sea codicioso al elegir un motor paso a paso.
Precauciones a considerar
Ya sea que esté construyendo un Fresadora CNC asequible, o hacer la mejor máquina de torno CNC de bajo presupuesto, incluso trabajar con la fresadora CNC más barata de bricolaje, la primera precaución es la fuente de alimentación de la máquina CNC. Hay 1 motores paso a paso y un motor de husillo en la máquina. Por lo tanto, la corriente de la máquina CNC es muy grande en el proceso de uso. Al comprar una fuente de alimentación de CC, se debe comprar una fuente de alimentación de CC con una corriente nominal mayor. El determinante de la velocidad del motor del husillo es el voltaje de la fuente de alimentación de CC. Cuanto mayor sea el voltaje, más rápido puede girar el husillo a la velocidad máxima, por lo que el voltaje no puede ser demasiado pequeño.
En resumen, sugiero que el voltaje nominal de la máquina CNC hecha en casa es de aproximadamente 30 V y la corriente nominal es de al menos 10A Para garantizar el funcionamiento normal de la máquina, el voltaje de 30 V se utiliza principalmente en el motor del husillo, y el motor paso a paso no necesita un voltaje tan alto. Debido a que el motor paso a paso es impulsado por un tornillo, el par puede ser grande incluso con un voltaje pequeño. Por lo tanto, sugiero que solo 12 V sean suficientes para el voltaje suministrado al motor paso a paso. El motor paso a paso usa 12 V, pero el voltaje proporcionado por la fuente de alimentación de CC es de 30 V. Aquí, se debe utilizar un transformador. La potencia de este transformador debe ser alta. La corriente de los 3 motores paso a paso debe pasar a través de este transformador. La disipación de calor del transformador no puede seguir el ritmo, lo que genera una generación de calor grave.
