Stap 1: Het ontwerp
Voordat u begint met het bouwen van een machine, moet u altijd een soort van een ontwerp. Soms alleen moet worden enkele schetsen op een stuk papier, maar voor deze machine een nauwkeuriger drie dimensionale tekening was vereist. Ik maakte mijn ontwerp met google sketchup. Google sketchup is een gratis CAD-programma, die u vanaf het web downloaden kunt. Ik vond dat het was zeer eenvoudig om mee te werken, hoewel ik had nog nooit gewerkt met een cad-programma voor. U zal niet zitten kundig voor tekenen als ingewikkelde ontwerpen als je kunt, met behulp van andere programma's als Autocad, maar voor mijn doeleinden op gehanteerd uitsluitend schoon.
Mijn belangrijkste doel was om alle van de juiste afmetingen voor mijn onderdelen, zodat ik kon hen online bestellen. Ik wilde zien of zouden al mijn onderdelen in elkaar passen. Omdat de machine uit een heleboel bewegende delen bestaat, wilde ik er zeker van te zijn dat niets elkaar raken zou tijdens het uitvoeren van de machine.
Toen ben ik begonnen met het ontwerpen van de machine had ik al enkele onderdelen zoals de Lineare geleiders en de bal schroeven. Ik kocht dit van iemand die had een testmachine voor zijn webshop gebouwd. Ik gebruikte de zelfde elektronica voor deze machine, zoals ik gebruikte voor de houten testmachine die ik eerder had gebouwd.
Dit zijn de fundamentele dimensies en onderdelen gebruikt voor de machine:
Totale afmetingen
X: 1050mm
Y: 840mm
Z: 400mm
Reizen
X: 730mm
Y: 650mm
Z: 150mm
Motoren: Nema 23 - 3Nm
Controllers: Leadshine M542 V2.0
Spindel: Kress FME 800
Lineaire geleiders: X: Sbr 20
Y/Z: Sbr 16
Ballscrews: X / Y: 16 mm 5 mm pitch
Z - as station schroef: M10 met zelfgemaakte delrin moer
Aluminium profielen: 30/60 mm Misumi 100 mm
Aluminium platen: 15 mm dik
CAD/CAM software: CamBam
Controller-software: Mach3
De machine is bijna volledig opgebouwd uit 15mm dikke aluminium plaat en 30x60mm aluminium extrusies. Ik bouwde deze CNC-router met behulp van een zeer beperkte hoeveelheid tools. De belangrijkste instrumenten die ik heb gebruikt waren een drill-pers en een draaibank. Omdat ik niet de juiste tools om de aluminium platen op maat gesneden, ik ontwierp de machine rond standaardmaten en bestelde dat de platen online, al op lengte gesneden. De aluminium extrusies die ik heb gebruikt werden ook gesneden op lengte en ik bestelde deze van misumi Europa.
Bij het ontwerpen van een CNC-router is het handig om te vragen jezelf een paar vragen. Hier vindt u het ontwerpproces dat ik ging door voor mijn CNC-router.
Wat voor soort CNC router wilt u bouwen?
Er zijn in principe twee soorten CNC routers: de bewegende tabel en de bewegende gantry design. Bewegende tabelontwerpen stijl worden vaak gebruikt voor kleinere grootte CNC routers. Ze zijn gemakkelijker te bouwen en meer rigide dan een bewegende gantry stijl machine kan worden gebouwd. Het nadeel van de tabel verplaatsen in plaats van de gantry, verhuur is dat de totale voetafdruk van de machine achteraf aan het snijden envelop, is ongeveer tweemaal zo groot is als met een bewegende gantry ontwerp. Dus is waarschijnlijk het beter om een bewegende gantry stijl machine, als uw envelop snijden groter dan ongeveer 30 x 30 cm is. Omdat ik het bouwen van een machine met een envelop snijden van ongeveer 65 x 65 cm wilde, gebruikte ik het bewegende gantry stijl ontwerp.
Wat wilt u knippen met de CNC-router?
Hiermee bepaalt u voor vrijwel elk antwoord op onderstaande vragen. Ik wilde gebruiken van de machine voor multiplex, hardhout en kunststoffen voornamelijk, maar ook voor aluminium. Als u knippen materialen harder dan aluminium wilt, adviseer ik een CNC mill, in plaats van een router bouwen.
Welk materiaal gaat u gebruiken voor de bouw van de machine?
Dit wordt bepaald door de vraag hierboven. Een goede richtlijn is dat het materiaal dat u gebruikt voor de bouw van de machine is sterker of zo sterk als het materiaal dat u wilt knippen. Dus als u knippen van aluminium wilt, je moet het gebruik van aluminium of zelfs staal om te bouwen van de machine. Ik heb houten CNC-routers die kunnen snijden aluminium (vindt u enkele op youtube), maar dit ging erg traag en de machines moeten zeer goed worden gebouwd. Omdat ik knippen van aluminium met deze CNC-router wilde, bouwde ik het uit aluminium. Ik kon heb gebruikt staal, maar dit is moeilijker te machine en ik heb niet de juiste instrumenten daarvoor.
Welke lengte van de reis moet u voor elk zwaartepunt?
Mijn eerste intentie, was het bouwen van een CNC-router die aankon standaardformaat blad goederen, zoals multiplex en mdf. In Nederland zijn deze 62 x 121 cm. Dus voor de Y - as, ik wilde een reisafstand van tenminste 620mm. De machine wordt geplaatst in een kleine schuur in mijn achtertuin, met een zeer beperkte hoeveelheid ruimte. Ik kon het niet maken, de machine te groot, omdat dan het echt zou krijgen in de manier waarop en alle ruimte in beslag nemen. Dus de X - as heeft slechts 730 millimeter veerweg. Dit is minder dan de volledige lengte van een blad van triplex (1210mm), maar ik dacht dat als ik wilde iets echt grote machine een kon snijden het eerste deel, dan schuif het blad uit en snij het laatste gedeelte. U kunt stukken die veel groter dan de normale X - reisafstand zijn knippen met behulp van deze techniek. Voor de Z - zou as die ik dat 150mm dacht genoeg om eventueel een vierde as in de toekomst te gebruiken.
Wat voor soort lineaire beweging zal u voor de machine?
Er zijn vele opties om uit te kiezen voor lineaire beweging: lade dia's, kogellagers op V spoor, V-groef lagers, niet-ondersteunde ronde lineaire spoor, volledig ondersteund ronde lineaire spoor en profiel lineaire spoor. De lineaire beweging-systeem dat u gebruikt voor een groot deel bepalend zijn voor de snijkwaliteit die je kunt bereiken. Ik zou gaan voor het beste systeem dat u zich kunt veroorloven. Na het doen van wat onderzoek, vond ik dat volledig ondersteunde Lineare geleiders de beste optie zijn zou, dat ik nog kon veroorloven. Als u op ebay SBR12 zoekt, SBR16 of SBR20 vindt u een aantal verschillende verkopers en sets om uit te kiezen. Als u een 3-as CNC router aan het opbouwen zijn, moet u een kit bestaande uit drie sets van Lineare geleiders en twee lineaire lagers per spoor kopen. Linearmotionbearings2008 is een goede winkel uit China, die een aantal verschillende kits, zelfs met de bal schroeven meegeleverd verkoopt.
Wat voor soort lineaire aandrijving systeem zal u voor elke as?
De basisopties om te rijden elke as zijn: tandriemen, tandheugel en station schroeven. Voor zelfgemaakte CNC routers, zijn station schroeven meest gebruikte. Schroef station systemen werken door het plaatsen van de stationaire moer op het bewegende deel van de machine en de schroef die op zijn plaats aan beide uiteinden. De schroef wordt gekoppeld aan de motor. Als de motoren begint te draaien, zal de moer met het bewegende deel van de machine die eraan verbonden zijn, bewegen langs de schroef en de machine in beweging gezet.
Voor de X- en Y-as gebruikte ik bal schroeven. Bal schroeven bieden zeer vloeiende bewegingen, met vrijwel geen speling. Speling is de hoeveelheid spel tussen de schroef van het station en de moer en is iets wat die u niet dat in een CNC-router wilt. Als u meer wilt lezen over terugslag, ik beveel het nemen van een blik op th.
Bal schroeven zijn duurder dan ACME schroeven (die zijn een goed alternatief), maar de snijsnelheid en snijkwaliteit die kunt u bereiken opnieuw sterk zal verbeteren.
Voor de z-as gebruikte ik staaf met M10 schroefdraad voor hoge kwaliteit roestvrij staal, met een zelfgemaakte delrin moer.
Wat voor soort aandrijfmotor en controller gaat u gebruiken?
Met betrekking tot de motoren, er zijn twee basisopties: servomotoren en stappenmotoren.
Servomotoren worden hoofdzakelijk gebruikt voor high-end CNC routers en zijn erg duur. Ze gebruiken encoders voor feedback geven positie en vereisen duurder controllers. Stappenmotoren worden veel gebruikt op zelfgemaakte CNC routers en er zijn veel verschillende soorten en maten. De grootte van de stappenmotor die u nodig hebt hangt af van wat u wilt knippen, hoe snel u wilt knippen, wat voor soort lineaire aandrijving en motion-componenten die u gebruikt, hoe groot de machine is enz. Ik gebruikte 3Nm stappenmotoren voor mijn machine, die waarschijnlijk overkill is.
De controller moet passen bij de motor die u gebruikt. U kunt afzonderlijke stuurprogramma's voor elke motor, zoals ik deed, of u een 3 of 4-as driver board kopen kunt. U kunt meer lezen over de elektronica heb ik in stap 14 gebruikt.
Wat voor soort spindel gaat u gebruiken?
De meeste zelfgemaakte CNC-routers gebruiken een standaard houtbewerking router of trim router als het klosje snijden voor hun machine. Mijne is geen uitzondering. Ik gebruikte een Kress-router, die van hogere kwaliteit dan hout standaardrouters is, en het heeft een mooie 43mm flens klemmen. Als u knippen van een heleboel verschillende materialen wilt, kunnen één of andere soort controle van de snelheid echt handig zijn. De Kress-router heeft een ingebouwde controle van de snelheid, maar u vindt dit op de meeste routers. Als je gaat om te doen een heleboel echt zware snijden die u zou willen kijken naar lucht of water gekoelde spindels. U vindt deze op ebay als goed, maar ze zal u veel meer kosten dan een standaard router. Ze gebruiken een VFD voor snelheidsregeling en kunnen veel stiller dan standaardrouters.
Wat zullen de totale kosten voor de machine en wil ik zo veel geld uitgeven?
Ik schat de totale kosten voor deze CNC router in te stellen van ongeveer 1500 euro. Een CNC-router is duur, maar kunt u een heleboel geld door het bouwen van een zelf.
Nadat ik de antwoorden op alle bovenstaande vragen had gevonden, kwam ik met het definitieve ontwerp voor mijn CNC-router. Zoals u zien kunt, is mijn ontwerp niet uiterst gedetailleerd. Ziet u niet de exacte gat locaties op alle onderdelen bijvoorbeeld. Het is moeilijk om te bepalen hoeveel bouten, moet u twee stukken om samen te stellen, als u nooit in uw handen voordat die stukken hebben gevoerd.
Voor mij is was dit ontwerp genoeg om mij een goed zicht op hoe alles ging uit te werken en welke delen die ik moet bestellen.
Nadat het ontwerp werd voltooid en een paar keer afgewezen/herontworpen, kon ik beginnen met het bestellen van alle onderdelen die nodig zijn. De 30x60mm aluminium extrusie en alle van de aluminium platen voor de gantry en Z - as die ik gebruikte voor de X - as waren vooraf op lengte gesneden. Ik bestelde ook sommige zware trillingdempende herverdeling voeten.
