How to build CNC
This article is intended especially for those who would like to build my CNC router and yet hesitant. In today's market operates on a lot of companies that sell parts on CNC and NC machines, unfortunately, the prices of these companies are little else than a simple mortal, who from his machine is expected to cost reasonable results. Most companies and fairs are the clear evidence - they are just trying to traffickers capitalize on ignorance and helplessness of their customers. You can see it as the International Engineering Fair in Brno and find that 20 companies used the same catalogs as well (just taped sticker manufacturer) and they all claim that they are the manufacturers or dealers of the brand. Well, nothing. Let's get to production CNC milling machine. It should be emphasized, however, that the price of labor in this case can not be counted in the machine (after all, we do it with love and in his spare time as a hobby).
It is based on the idea of what we expect from the machine, what will be used, how often will it be used and where and when it will work. There's no point to build a great machine and then have him home for the freezer because it does not fit elsewhere, it would not make sense to build such a machine and find that you have a quiet block of flats instead of those nice tenants - neighbors, just the same informer and complainant. Hand on heart, I'm not sure whiz high speed 2h in the morning will be welcomed by their neighbors. :-)
So I say build a small CNC router table with dimensions 30x20cm stroke and 10cm. What do we need it. In my practice I have seen a variety of CNC milling machines assembled from LEGA, Mercury, glued plywood, etc. and my beginnings were not easy and even a little funny today (see photo).
The basis of the work is to responsibly admit what are our real possibilities of building in terms of technique and technology that we have things we buy, etc. First, some general advices:
type of guidance ✖ precision ✖ resistance ✖ application
Running rollers (rollers)
Running rollers (rollers) are the most durable leaderships, their application requires increased costs in the way of multiple assembly lines, because they don't fix in any direction, using rather demanding applications for heavy loads such as tables, trollyes - leadreship is by no means covered.
Free guides rods and bearings (linearsets)
Volné vodící tyče a jejich lineární ložiska (linearset) zaručují snadnou montáž a na krátké vzdálenosti také tuhost při průměru 20mm cca 350mm. Linearsety je možné mít jednoduché nebo dvojité - podle zatížení. Vždy je vhodnější použít dva domečky co nejdále od sebe, než jedinný dvojitý, obsahují stírací kroužky - dostatečné krytí.
Podepřené tyče
Podepřené tyče mohou být používány na dlouhé vzdálenosti, jejich vozíky, díky neuzavření, jsou méně tužší, takže mají větší odchylky než uzavřené linearsety. Stejně jako linearsety uzavřené obsahují stírací kroužky, ale protože nejsou uzavřené, dostává se prach tělem vozíku do tyče.
Lineární vedení
Lineární vedení jsou nejlepším řešením. Samotné vedení není drahé, drahé jsou vozíky. Vozíky jsou kryté s přimazáváním a ve všech směrech vykazují velká zatížení. Přenos maximální, únosnost dostatečná.
Každé vedení není, krom volných tyčí, samonosné. Vždy je potřeba mít pod podepřenými tyčemi i lineárním vedením nosnou přerovnanou plochu.
The higher the voltage selected for generating stepper motor, it can achieve higher speed = speed of movement, to achieve higher maximum speed, use the parallel connection of the motor (the coil side interconnects, thus reducing the time constant energizing coil). Always make sure that this voltage is not higher than the maximum allowable power level.
constant = speed * accuracy of the machine (it shall be the higher accuracy of the engine, given engine, gearbox, pitch of the propeller, the machine will be slower)
covering the cost of the machine will generate about 1 / 3 price, you save the cost of suitable construction
constant = will lead the machine * Engine power (the more powerful engine will be lower in the leadership - the machine will be tougher)
what weaker engine, you must use a smaller bolt to climb, the speed will be lower
metallurgical material ONES, U and L profiles are uneven, so no machining inappropriate
bráběný materiál je největší otázkou vřetena a nástroje v něm, tuhost stroje udává prakticky jen velikost špony
síla, která posouvá šroubem = síla, která šroubem otáčí * (PI*průměr šroubu/stoupání závitu)
příklad: motor 1Nm, Trapézový šroub TR12/4,
výsledná síla = 9,42N - kroutící moment 1Nm motoru si můžeme představit jako sílu, kterou klade závaží 0,1Kg (10deka) zavěšeného na páce 1m. Tj. = 0,2Kg na délce 0,5m; nebo 1kg na délce 0,1m; nebo 10kg na 10mm od středu
jinak se v praxi setkáte s hodnotami síly motorů, které nejsou běžné, zde uvedu několik příkladů přepočtu:
10kgcm=0,98Nm; 10gcm=0,00098Nm; 10kgm=98Nm
Přenos síly
Trapézové šrouby
Trapézové šrouby poskytují nejzákladnější přenos síly (neuvažuji o klasických metrických šroubech apod.). Cenově dostupné, relativně přesné. Nevýhodou je velký otěr matic (její tření) a malé stoupání - stoupání u Tr16 je 4mm, na druhou stranu snesou velká zatížení (jejich síla je vztažena na velkou plochu závitu). Matice se dodávají plastové, bronzové nebo jen ocelové. Není možné je využít na dlouhé vzdálenosti (max 2000mm u Tr20). Při vyšších otáčkách se začíná šroub "vlnit" a rezonovat, je samosvorný.
Kuličkový šroub
Kuličkový šroub jednoduchý vícechodý je nejpoužívanější v dnešní době, umožňuje velké stoupání - např. pr. 20/20. Není samosvorný, obsahuje ložiskové kuličky. Demontáž matice musí být provedena velmi opatrně. Matice vykazuje nižší únosnost než trapézový šroub, zato velmi nízké tření. Samotný šroub není cenově náročný, drahé jsou matice. Jelikož je šroub povrchově kalený, obrobení konců do domečků není jednoduché. Protože má nižší hloubku závitu, lze jej použít na delší vzdálenosti př. 20mm na 25000mm.
Ozubený řemen
Ozubený řemen má nespočet verzí. Je možné jej použít na větší vzdálenosti. Jeho hrubost resp. řemenice (její průměr) předurčuje přenos větších rychlostí. Vždy je potřeba mít napínací mechanismus, údržba je nulová. Možností, jak využít ozubený řemen, je vícero - buď klasickou smyčku, nebo jako ozubený hřeben. Cenově je dostupný.
Ozubený hřeben
Ozubený hřeben se používá pro náročnější aplikace. Jeho cena je velmi nízká. Aplikaci snižuje nutnost montáže hřebenu na přerovnanou plochu souběžně s vedením. Je schopen dosahovat velkých rychlostí, není krytý a zakrytování je těžké.
Mechanika
-
- vedení os (po čem že se to bude pohybovat)
-
- přenos síly (jak se síla přenese z motoru na vozík
-
- ozubený řemen (+ tlumí vybrace, - šponování a přesnost, - větší hrubost kroku)
- kuličkový šroub (+ minimální tření, + stoupání a přesnost, - cena, - menší únosnost)
- trapézový šroub (+ velká únosnost, + cena, - velké tření, - malé stoupání)
- ozubený hřeben (+ neomezená délka, - větší hrubost kroku)
- pracovní stůl
- rám konstrukce a podstavec
- celková koncepce CNC stroje (pohyblivé všechny 3 osy, pohyblivý stůl v jedné ose apod.)
Elektrika
-
- typy motorů (zda použijeme servomotory, krokové motory, lineární motory apod.)
- zapojení koncových spínačů, bezp. tlačítek apod.
- napájení výkonové části elektroniky
Elektronika
-
- výkonové stupně
- propojení mezi PC a naším strojem (LPT port, USB port, LAN port, RS apod.)
- přizpůsobení signálů z PC CNC stroji
Programové vybavení
-
- operační systém
- nutný hardware
- program k obsluze CNC frézky
- zdroj dat pro CNC frézku
Co zde budu dále popisovat je pouze pár rad, pokud budete stavět a budete chcít poradit, využijte kontaktní formulář, nebo se ozvěte na e-mail
(šroub, hřeben, řemen apod.)
i když vedení jsou přesná, mají přecijenom nějakou vůli např. 0,01mm a na rozložení sil pak na délce 100mm je tato vůle již 1mm - ale záleží na přesnosti vedení
2. jeden silnější motor je lepší než 2 slabší - např. u zdvojených vedení (na nejdelší ose) je lepší použít jeden motor a sílu rozvést např. ozubeným řemenem
