Fraiseuse CNC à partir d'un tube profilé. Fraiseuse CNC maison: assemblage à faire soi-même

Sachant qu'il s'agit d'un appareil technique et électronique complexe, de nombreux artisans pensent qu'il est tout simplement impossible de le fabriquer de leurs propres mains. Cependant, cette opinion est erronée: vous pouvez fabriquer vous-même un tel équipement, mais pour cela, vous devez non seulement l'avoir dessin détaillé, mais aussi l'ensemble outils nécessaires et les accessoires associés.

Traitement des ébauches de duralumin sur une fraiseuse de bureau maison

Lorsque vous décidez de fabriquer une machine CNC maison, gardez à l'esprit que cela peut prendre beaucoup de temps. De plus, certains frais financiers seront exigés. Cependant, n'ayant pas peur de telles difficultés et ayant la bonne approche pour résoudre tous les problèmes, vous pouvez devenir propriétaire d'un équipement abordable, efficace et productif qui vous permet de traiter des pièces à partir de divers matériaux Avec un degré élevé précision.

Faire fraiseuse, équipé d'un système CNC, vous pouvez utiliser deux options: acheter un kit prêt à l'emploi, à partir duquel un tel équipement est assemblé à partir d'éléments spécialement sélectionnés, ou trouver tous les composants et assembler de vos propres mains un appareil qui répond pleinement à toutes vos exigences .

Instructions pour assembler une fraiseuse CNC maison

Ci-dessous sur la photo, vous pouvez voir le de mes propres mains auquel est attaché Instructions détaillées pour la fabrication et l'assemblage, en indiquant les matériaux et les composants utilisés, les "modèles" précis des pièces de la machine et les coûts approximatifs. Le seul bémol c'est la notice langue anglaise, mais il est tout à fait possible de comprendre les dessins détaillés sans connaître la langue.

Téléchargez les instructions gratuites pour la fabrication de la machine:

La fraiseuse CNC est assemblée et prête à fonctionner. Vous trouverez ci-dessous quelques illustrations tirées des instructions de montage de cette machine.

"Modèles" des pièces de la machine (vue réduite) Début du montage de la machine Etape intermédiaire L'étape finale assemblée

Travail préparatoire

Si vous décidez de concevoir une machine CNC de vos propres mains sans utiliser de kit prêt à l'emploi, la première chose à faire est d'opter pour un schéma conceptuel selon lequel un tel mini-équipement fonctionnera.

Pour la base équipement de fraisage avec CNC, vous pouvez prendre une ancienne perceuse, dans laquelle la tête de travail avec une perceuse est remplacée par une fraise. La chose la plus complexe qui devra être conçue dans un tel équipement est un mécanisme qui assure le mouvement de l'outil dans trois plans indépendants. Ce mécanisme peut être assemblé sur la base de chariots d'une imprimante non fonctionnelle, il assurera le déplacement de l'outil dans deux plans.

Il est facile de connecter une commande logicielle à un appareil assemblé selon un tel concept. Cependant, son principal inconvénient est qu'il ne sera possible de traiter sur une telle machine CNC que des pièces en plastique, en bois et minces tôle. Cela s'explique par le fait que les chariots de l'ancienne imprimante, qui assureront le mouvement outil de coupe, n'ont pas un degré de rigidité suffisant.

Pour que votre machine CNC maison puisse effectuer des opérations de fraisage à part entière avec des pièces de divers matériaux, un moteur pas à pas suffisamment puissant doit être responsable du déplacement de l'outil de travail. Il n'est pas du tout nécessaire de chercher un moteur de type pas à pas, il peut être réalisé à partir d'un moteur électrique classique, en soumettant ce dernier à un léger raffinement.

L'utilisation d'un moteur pas à pas dans le vôtre permettra d'éviter l'utilisation d'un entraînement par vis, et Fonctionnalité et caractéristiques équipement fait maisonça n'empirera pas les choses. Si vous décidez toujours d'utiliser des chariots de l'imprimante pour votre mini-machine, il est conseillé de les récupérer à partir d'un modèle plus grand du périphérique d'impression. Pour transférer la force à l'arbre de l'équipement de fraisage, il est préférable d'utiliser des courroies non ordinaires, mais dentées qui ne glisseront pas sur les poulies.

L'un des composants les plus importants d'une telle machine est le mécanisme de fraisage. C'est sa fabrication qu'il faut donner Attention particulière. Pour réaliser correctement un tel mécanisme, vous aurez besoin de dessins détaillés, qui devront être strictement suivis.

Dessins de fraiseuse CNC

Commençons à assembler l'équipement

La base de l'équipement de fraisage CNC fait maison peut être une poutre rectangulaire, qui doit être solidement fixée sur les rails.

La structure de support de la machine doit avoir une grande rigidité, il est préférable de ne pas utiliser de joints soudés lors de son installation et tous les éléments doivent être reliés uniquement avec des vis.

Cette exigence s'explique par le fait que les soudures tolèrent très mal les charges vibratoires, ce qui en à coup sûr fera l'objet de Structure basiqueéquipement. De telles charges finiront par conduire au fait que le châssis de la machine commencera à s'effondrer avec le temps et que des changements de dimensions géométriques s'y produiront, ce qui affectera la précision des réglages de l'équipement et ses performances.

Les soudures lors de l'installation du châssis d'une fraiseuse artisanale provoquent souvent le développement de jeux dans ses nœuds, ainsi que la déviation des guides, qui se produit sous de fortes charges.

Dans la fraiseuse, que vous assemblerez de vos propres mains, un mécanisme doit être prévu pour assurer le mouvement de l'outil de travail dans le sens vertical. Il est préférable d'utiliser pour cela un engrenage à vis dont la rotation sera transmise à l'aide d'une courroie crantée.

Un détail important de la fraiseuse est son axe vertical, qui pour appareil fait maison peut être fabriqué à partir plaque d'aluminium. Il est très important que les dimensions de cet axe soient précisément ajustées aux dimensions de l'appareil à assembler. Si vous disposez d'un four à moufle, vous pouvez créer vous-même l'axe vertical de la machine en le coulant en aluminium selon les dimensions indiquées dans le dessin fini.

Une fois tous les composants de votre fraiseuse maison préparés, vous pouvez commencer à l'assembler. Commence ce processus de l'installation de deux moteurs pas à pas, qui sont montés sur le boîtier de l'équipement derrière son axe vertical. L'un de ces moteurs électriques sera chargé de déplacer tête de fraisage dans le plan horizontal, et le second - pour le mouvement de la tête, respectivement, à la verticale. Après cela, les composants restants et les assemblages d'équipements faits maison sont montés.

La rotation de tous les composants de l'équipement CNC fait maison ne doit être transmise que par des entraînements par courroie. Avant de se connecter à machine assemblée système de contrôle du programme, vous devez vérifier ses performances en mode manuel et éliminer immédiatement toutes les lacunes identifiées dans son fonctionnement.

Vous pouvez regarder le processus d'assemblage sur la vidéo, qui est facile à trouver sur Internet.

Moteurs pas à pas

Dans la conception de toute fraiseuse CNC, il existe nécessairement des moteurs pas à pas qui assurent le déplacement de l'outil dans trois plans : 3D. Lors de la conception machine maisonà cet effet, vous pouvez utiliser les moteurs électriques installés dans l'imprimante matricielle. La plupart des anciens modèles d'imprimantes matricielles étaient équipés de moteurs électriques d'une puissance assez élevée. En plus des moteurs pas à pas d'une ancienne imprimante, il vaut la peine de prendre des tiges d'acier solides, qui peuvent également être utilisées dans la construction de votre machine maison.

Pour fabriquer un routeur CNC de vos propres mains, vous aurez besoin de trois moteurs pas à pas. Comme il n'y en a que deux dans une imprimante matricielle, il sera nécessaire de trouver et de démonter un autre ancien appareil d'impression.

Ce sera un gros plus si les moteurs que vous trouvez ont cinq fils de commande : cela augmentera considérablement la fonctionnalité de votre future mini-machine. Il est également important de connaître les paramètres suivants des moteurs pas à pas que vous avez trouvés : de combien de degrés il tourne en une seule étape, quelle est la tension d'alimentation, ainsi que la valeur de la résistance de l'enroulement.

La conception d'entraînement d'une fraiseuse CNC maison est assemblée à partir d'un écrou et d'un goujon, dont les dimensions doivent d'abord être sélectionnées en fonction du dessin de votre équipement. Pour fixer l'arbre du moteur et le fixer au goujon, il est pratique d'utiliser un enroulement en caoutchouc épais de câble électrique. Les éléments de votre machine CNC, tels que les pinces, peuvent être réalisés sous la forme d'un manchon en nylon dans lequel une vis est insérée. Pour faire aussi simple éléments structurels, vous aurez besoin d'une lime régulière et d'une perceuse.

Remplissage électronique des équipements

Votre machine CNC à faire soi-même sera contrôlée par un logiciel et vous devez choisir la bonne. Lors du choix d'un tel logiciel (vous pouvez l'écrire vous-même), il est important de faire attention au fait qu'il est efficace et permet à la machine de mettre en œuvre toutes ses fonctionnalités. Ce logiciel doit contenir des pilotes pour les contrôleurs qui seront installés sur votre mini fraiseuse.

Dans une machine CNC maison, le port LPT est obligatoire, à travers lequel le système de contrôle électronique est connecté à la machine. Il est très important que cette connexion soit établie via les moteurs pas à pas installés.

Lors du choix des composants électroniques pour votre machine de bricolage, il est important de faire attention à leur qualité, car la précision des opérations technologiques qui y seront effectuées en dépendra. Après avoir installé et connecté tous les composants électroniques du système CNC, vous devez télécharger le logiciel et les pilotes nécessaires. Seulement après cela, suivez tour d'essai machine, en vérifiant l'exactitude de son fonctionnement sous le contrôle des programmes téléchargés, en identifiant les défauts et en les éliminant rapidement.

La question de savoir comment fabriquer une machine CNC peut être répondue brièvement. Sachant qu'une fraiseuse CNC artisanale, en général, est un appareil complexe avec une structure complexe, il est souhaitable pour le concepteur :

• obtenir des dessins ;
• acheter des composants et des fixations fiables ;
• préparer un bon outil;
• avoir un tour et Perceuse CNC usiné pour une fabrication rapide.

Cela ne fait pas de mal de regarder la vidéo - une sorte d'instruction, d'enseignement - par où commencer. Et je vais commencer par la préparation, acheter tout ce dont j'ai besoin, comprendre le dessin - ici solution correcte dessinateur en herbe. Par conséquent, l'étape préparatoire précédant l'assemblage est très importante.

Travaux de la phase préparatoire

Pour fabriquer une CNC maison pour le fraisage, il existe deux options:

1. Vous prenez un ensemble de pièces prêtes à l'emploi (unités spécialement sélectionnées), à partir desquelles nous assemblons nous-mêmes l'équipement.
2. Trouvez (fabriquez) tous les composants et commencez à assembler la machine CNC de vos propres mains, ce qui répondrait à toutes les exigences.

Il est important de décider du but, de la taille et de la conception (comment se passer d'un dessin d'une machine CNC faite maison), de trouver des schémas pour sa fabrication, d'acheter ou de fabriquer certaines des pièces nécessaires à cela, d'acquérir des vis-mères .

Si vous décidez de créer une machine CNC de vos propres mains et que vous vous en passez trousses prêtes à l'emploi composants et mécanismes, attaches, vous avez besoin du schéma assemblé selon lequel la machine fonctionnera.

Généralement, trouver schéma appareils, ils modélisent d'abord tous les détails de la machine, préparent des dessins techniques, puis les utilisent sur des tours et des fraiseuses (il est parfois nécessaire d'utiliser une perceuse) pour fabriquer des composants en contreplaqué ou en aluminium. Le plus souvent, les surfaces de travail (également appelées bureau) sont en contreplaqué d'une épaisseur de 18 mm.

Assemblage de certains composants importants de la machine

Dans la machine que vous avez commencé à assembler de vos propres mains, il est nécessaire de prévoir un certain nombre de nœuds critiques qui assurent le mouvement vertical de l'outil de travail. Dans cette liste :

• transmission à vis - la rotation est transmise à l'aide d'une courroie crantée. C'est bien parce qu'il ne glisse pas sur les poulies, transférant uniformément les forces à l'arbre de l'équipement de fraisage;
• si un moteur pas à pas (SM) est utilisé pour une mini-machine, il est conseillé de prendre un chariot d'un modèle d'imprimante plus grand - plus puissant ; les anciennes imprimantes matricielles avaient des moteurs électriques assez puissants;

• pour un appareil à trois coordonnées, vous avez besoin de moteurs à trois pas. Eh bien, s'il y a 5 fils de commande dans chacun, la fonctionnalité de la mini-machine augmentera. Il convient d'évaluer l'amplitude des paramètres: tension d'alimentation, résistance d'enroulement et angle de rotation du moteur pas à pas en une seule étape. Pour connecter chaque moteur pas à pas, un contrôleur séparé est nécessaire ;
• à l'aide de vis, le mouvement de rotation du moteur pas à pas est converti en un mouvement linéaire. Pour obtenir une grande précision, beaucoup considèrent qu'il est nécessaire d'avoir des vis à billes (vis à billes), mais ce composant n'est pas bon marché. Lors du choix d'un ensemble d'écrous et de vis de montage pour les blocs de montage, ils sont choisis avec des inserts en plastique, cela réduit la friction et élimine le jeu;

• au lieu d'un moteur pas à pas, vous pouvez prendre un moteur électrique classique, après un petit raffinement ;
• axe vertical, qui fournit le mouvement de l'outil en 3D, couvrant l'ensemble table de coordonnées. Il est fabriqué à partir d'une plaque d'aluminium. Il est important que les dimensions de l'axe soient ajustées aux dimensions de l'appareil. En présence d'un four à moufle, l'axe peut être coulé selon les dimensions des dessins.

Ci-dessous un dessin réalisé en trois projections : vue latérale, arrière et de dessus.

Attention maximale - lit

La rigidité nécessaire à la machine est assurée par le châssis. Un portail mobile, un système de rails de guidage, un moteur pas à pas, une surface de travail, un axe Z et une broche y sont installés.

Par exemple, l'un des créateurs d'une machine CNC fabriquée par ses soins a fabriqué le cadre de support en profilé d'aluminium Maytec - deux parties (section 40x80 mm) et deux plaques d'extrémité de 10 mm d'épaisseur à partir du même matériau, reliant les éléments avec des coins en aluminium. La conception est renforcée, à l'intérieur du cadre un cadre est constitué de profilés plus petits en forme de carré.

Le lit est monté sans utiliser de joints soudés (les soudures résistent mal aux charges de vibration). Il est préférable d'utiliser des écrous en T comme attaches. Sur les plaques d'extrémité, un bloc de palier est fourni pour l'installation de la vis mère. Vous aurez besoin d'un palier lisse et d'un palier de broche.

L'artisan a déterminé que la tâche principale de la machine CNC faite à la main était la fabrication de pièces en aluminium. Comme des pièces d'une épaisseur maximale de 60 mm lui convenaient, il a fait un dégagement de portail de 125 mm (c'est la distance entre la poutre transversale supérieure et surface de travail).

Ce processus d'installation difficile

Collecter commande numérique par ordinateur faite maison machines, après avoir préparé les composants, il vaut mieux strictement selon le dessin pour qu'ils fonctionnent. Le processus d'assemblage, à l'aide de vis-mères, doit être effectué dans l'ordre suivant :

• un artisan averti commence par fixer les deux premiers moteurs pas à pas au corps - derrière l'axe vertical de l'équipement. L'un est responsable du mouvement horizontal de la tête de fraisage (guides de rail) et le second du mouvement dans le plan vertical ;
• un portique mobile se déplaçant le long de l'axe x porte la broche de fraisage et le chariot (axe z). Plus le portail est haut, plus la pièce à usiner peut être grande. Mais à un portail élevé, en cours de traitement, la résistance aux charges émergentes diminue;

• les plaques avant, arrière, supérieure, centrale et inférieure sont utilisées pour fixer les moteurs pas à pas de l'axe Z, les guides linéaires. Faites-y un logement broche de fraisage;
• le variateur est assemblé à partir d'écrous et de goujons soigneusement sélectionnés. Pour fixer l'arbre du moteur et le fixer au goujon, utilisez l'enroulement en caoutchouc d'un câble électrique épais. Les vis insérées dans le manchon en nylon peuvent être utilisées comme dispositif de retenue.

Ensuite, l'assemblage des composants restants et des assemblages de la maison commence.

Nous montons le remplissage électronique de la machine

Pour fabriquer une machine CNC de vos propres mains et la contrôler, vous devez opérer avec une commande numérique correctement sélectionnée, de haute qualité cartes de circuits imprimés et des composants électroniques (surtout s'ils sont chinois), qui vous permettront de mettre en œuvre toutes les fonctionnalités sur une machine CNC, en traitant une partie d'une configuration complexe.

Afin d'éviter les problèmes de gestion, les machines CNC artisanales, parmi les nœuds, ont les éléments suivants obligatoires :

• moteurs pas à pas, certains arrêtés comme Nema;
• Port LPT à travers lequel l'unité de contrôle CNC peut être connectée à la machine ;
• pilotes pour contrôleurs, ils sont installés sur une mini-fraiseuse, connectés conformément au schéma;

• cartes de commutation (contrôleurs);
• une unité d'alimentation 36V avec un transformateur abaisseur qui convertit en 5V pour alimenter le circuit de commande ;
• ordinateur portable ou PC ;
• bouton d'arrêt d'urgence.

Ce n'est qu'après cela que les machines CNC sont testées (en même temps, l'artisan effectuera un test en téléchargeant tous les programmes), les lacunes existantes sont identifiées et éliminées.

Au lieu d'une conclusion

Comme vous pouvez le voir, pour faire une CNC qui ne cédera pas Modèles chinois, - vraiment. Ayant fait un ensemble de pièces de rechange avec la bonne taille, ayant des roulements de haute qualité et suffisamment de fixations pour l'assemblage, cette tâche est à la portée de ceux qui s'intéressent au génie logiciel. Il ne faudra pas longtemps pour trouver un exemple.

Sur la photo ci-dessous - quelques exemples de machines avec commande numérique, qui sont fabriqués par les mêmes artisans, pas des professionnels. Pas une seule pièce n'a été fabriquée à la hâte, de taille arbitraire, mais en ajustant le bloc avec une grande précision, avec un alignement minutieux des axes, en utilisant des vis-mères de haute qualité et des roulements fiables. L'affirmation est vraie : plus vous collectez, plus vous travaillez.

Sur la CNC, le traitement d'une ébauche en duralumin est effectué. Une telle machine, qui a été assemblée par un artisan, peut effectuer de nombreux travaux de fraisage.

Il y a beaucoup d'histoires similaires sur le net, et je ne surprendrai probablement personne, mais peut-être que cet article sera utile à quelqu'un. Cette histoire a commencé fin 2016, lorsque mon ami, partenaire dans le développement et la production d'équipements de test, et moi avons accumulé une certaine somme d'argent. Afin de ne pas simplement gaspiller de l'argent (l'entreprise est jeune), ils ont décidé d'investir dans l'entreprise, après quoi l'idée de fabriquer une machine CNC leur est venue à l'esprit. J'avais déjà de l'expérience dans la construction et le travail avec ce type d'équipement, et le domaine principal de notre activité est la conception et le travail des métaux, ce qui a accompagné l'idée de construire une machine CNC.

C'est alors qu'a commencé le mouvement, qui se poursuit encore aujourd'hui...

Tout s'est poursuivi à partir de l'étude de forums dédiés aux sujets CNC et du choix du concept de base de la conception de la machine. Après avoir préalablement décidé des matériaux à traiter sur la future machine et de son champ de travail, les premiers croquis papier sont apparus, qui ont ensuite été transférés sur un ordinateur. Dans l'environnement de modélisation tridimensionnelle KOMPAS 3D, la machine-outil a été visualisée et a commencé à se développer petits détails et des nuances, qui se sont avérées être plus que nous ne le souhaiterions, certaines que nous résolvons à ce jour.

L'une des premières décisions a été de déterminer les matériaux traités sur la machine et les dimensions du champ de travail de la machine. Quant aux matériaux, la solution était assez simple - bois, plastique, matériaux composites et les métaux non ferreux (principalement duralumin). Comme nous avons principalement des machines à travailler les métaux dans notre production, il faut parfois une machine qui traiterait des matériaux assez faciles à traiter rapidement le long d'un chemin courbe, ce qui réduirait par la suite le coût de production des pièces commandées. À partir des matériaux sélectionnés, principalement fournis dans des emballages en feuilles, avec tailles standards 2,44x1,22 mètres (GOST 30427-96 pour le contreplaqué). Après avoir arrondi ces dimensions, nous sommes arrivés aux valeurs suivantes : 2,5x1,5 mètres, l'espace de travail est bien, à l'exception de la hauteur de l'outil, cette valeur a été choisie du point de vue de la possibilité d'installer un étau et supposé que nous n'aurions pas de pièces de plus de 200 mm d'épaisseur. Nous avons également pris en compte le moment s'il est nécessaire de traiter l'extrémité de toute pièce de tôle de plus de 200 mm, pour cela l'outil se déplace au-delà des dimensions de la base de la machine et la pièce / pièce elle-même est fixée à l'extrémité de la base, ce qui permet de traiter l'extrémité de la pièce.

Conception de la machine est une base de châssis préfabriqué des années 80 tube profilé avec paroi de 4 mm. Des deux côtés de la longueur de la base, des guides de roulement profilés de la 25e taille sont fixés, sur lesquels un portail est installé, réalisé sous la forme de trois tubes profilés soudés ensemble de la même taille que la base.

La machine est à quatre axes et chaque axe est entraîné par une vis à billes. Deux axes sont situés en parallèle le long du côté long de la machine, appariés par logiciel et liés à la coordonnée X. En conséquence, les deux axes restants sont les coordonnées Y et Z.

Pourquoi nous avons opté pour un châssis préfabriqué : au départ, ils voulaient réaliser une structure purement soudée avec des tôles soudées intégrées pour le fraisage, l'installation de guides et de supports de vis à billes, mais ils n'ont pas trouvé de machine de fraisage à coordonnées suffisamment grande pour le fraisage. J'ai dû dessiner un cadre préfabriqué afin de pouvoir traiter tous les détails par moi-même avec les machines à travailler les métaux disponibles dans la production. Chaque pièce exposée au soudage à l'arc électrique a été recuite pour soulager les contraintes internes. De plus, toutes les surfaces de contact ont été fraisées, et plus tard, le raccord a dû être gratté par endroits.

Pour aller de l'avant, je tiens à dire tout de suite que l'assemblage et la fabrication du châssis se sont avérés être l'événement le plus long et le plus coûteux financièrement dans la construction de la machine. L'idée originale avec une ossature monobloc soudée contourne à notre avis la structure préfabriquée en tout point. Bien que beaucoup puissent être en désaccord avec moi.

Je veux tout de suite faire une réserve sur le fait que nous ne considérerons pas les machines-outils en profilés structurels en aluminium ici pour l'instant, c'est plutôt un sujet pour un autre article.

Poursuivant l'assemblage de la machine et en discutant sur les forums, beaucoup ont commencé à conseiller de fabriquer des entretoises en acier diagonales à l'intérieur du cadre et à l'extérieur pour ajouter encore plus de rigidité. Nous n'avons pas négligé ce conseil, mais l'ajout de flèches à la conception revient au même, car le châssis s'est avéré assez massif (environ 400 kg). Et à l'achèvement du projet, le périmètre coûtera tôle d'acier, qui reliera en outre la structure.

Passons maintenant à la question mécanique de ce projet. Comme mentionné précédemment, le mouvement des axes de la machine a été effectué par une paire de vis à billes d'un diamètre de 25 mm et d'un pas de 10 mm, dont la rotation est transmise de moteurs pas à pas avec brides 86 et 57. Initialement, il était censé faire tourner la vis elle-même afin de se débarrasser du jeu inutile et des engrenages supplémentaires, mais ils ne pouvaient pas s'en passer compte tenu du fait qu'avec une connexion directe entre le moteur et la vis, cette dernière commencerait pour se dérouler à grande vitesse, surtout lorsque le portail est dans des positions extrêmes. Étant donné que la longueur des vis le long de l'axe X était de près de trois mètres, et pour moins d'affaissement, une vis d'un diamètre de 25 mm a été posée, sinon une vis de 16 mm aurait suffi.

Cette nuance a déjà été découverte lors de la production de pièces, et il a fallu résoudre rapidement ce problème en fabriquant un écrou rotatif, et non une vis, ce qui a ajouté un ensemble de roulement et une transmission par courroie supplémentaires à la conception. Cette solution permettait également de bien serrer la vis entre les supports.

La conception de l'écrou rotatif est assez simple. Initialement, nous avons ramassé deux roulements à billes coniques qui sont reflétés sur écrou de vis à billes, après avoir préalablement coupé le filetage de son extrémité, pour fixer la cage de roulement sur l'écrou. Les roulements, ainsi que l'écrou, s'insèrent dans le boîtier, à son tour, toute la structure est montée à l'extrémité de la crémaillère du portail. Devant les écrous de vis à billes, le manchon adaptateur était fixé aux vis, qui plus tard dans assemblé sur le mandrin tourné pour donner de la consistance. Ils y ont mis une poulie et l'ont serrée avec deux contre-écrous.

Évidemment, certains d'entre vous se demanderont - "Pourquoi ne pas utiliser une crémaillère comme mécanisme de transmission de mouvement?". La réponse est assez simple : la vis à billes apportera une précision de positionnement, une plus grande force motrice et, par conséquent, moins de couple sur l'arbre du moteur (c'est ce dont je me suis immédiatement souvenu). Mais il y a aussi des inconvénients - plus faible vitesse mouvement et si vous prenez les vis de qualité normale, alors, en conséquence, le prix.
Au fait, nous avons pris des vis à billes et des écrous TBI, assez une option budgétaire, mais la qualité est appropriée, puisque sur les 9 mètres de la vis prise, 3 mètres ont dû être jetés, en raison de la divergence des dimensions géométriques, aucun des écrous n'a simplement été vissé ...

En tant que guides coulissants, des guides de rails profilés de taille 25 mm, fabriqués par HIWIN, ont été utilisés. Des rainures de montage ont été fraisées pour leur installation afin de maintenir le parallélisme entre les guides.

Les supports de vis à billes ont décidé de fabriquer tout seul, ils se sont révélés être de deux types : supports pour vis tournantes (axes Y et Z) et supports pour vis non tournantes (axe X). Des supports pour les hélices tournantes pourraient être achetés, car les économies dues à propre production 4 parties sont sorties un peu. Une autre chose concerne les supports pour vis non rotatives - vous ne pouvez pas trouver de tels supports à la vente.

D'après ce qui a été dit précédemment, l'axe X est entraîné par des écrous rotatifs et par une courroie train d'engrenage. Il a également été décidé de faire deux autres axes Y et Z à travers un engrenage à courroie, cela ajoutera plus de mobilité en changeant le moment transmis, ajoutera de l'esthétique en vue d'installer le moteur non pas le long de l'axe de la vis à billes, mais sur le côté de celui-ci, sans augmenter les dimensions de la machine.

Passons maintenant en douceur à partie électrique, et nous commencerons par les variateurs, les moteurs pas à pas ont été choisis comme eux, bien sûr, pour des raisons de prix inférieur par rapport aux moteurs à contre-réaction. Deux moteurs avec une 86e bride ont été placés sur l'axe X, sur les axes Y et Z le long d'un moteur avec une 56e bride, uniquement avec un couple maximal différent. Je vais essayer de présenter ci-dessous. liste complète articles achetés...

Le circuit électrique de la machine est assez simple, les moteurs pas à pas sont connectés à des pilotes, qui, à leur tour, sont connectés à la carte d'interface, qui est également connectée via le port parallèle LPT à un ordinateur personnel. Les pilotes ont utilisé 4 pièces, respectivement, une pièce pour chacun des moteurs. J'ai installé tous les drivers de la même manière, pour simplifier l'installation et le branchement, avec un courant maximum de 4A et une tension de 50V. En tant que carte d'interface pour les machines CNC, j'ai utilisé une option relativement économique, de fabricant national comme indiqué sur le site la meilleure option. Mais je ne vais ni confirmer ni infirmer cela, la carte est simple dans son application et, surtout, elle fonctionne. Dans mes projets passés, j'ai utilisé des planches de fabricants chinois, elles fonctionnent aussi, et au niveau de leur périphérie elles diffèrent peu de celle que j'ai utilisée dans ce projet. J'ai remarqué que dans toutes ces cartes, une peut ne pas être significative, mais un inconvénient, vous ne pouvez installer que jusqu'à 3 interrupteurs de fin de course dessus, mais au moins deux interrupteurs de ce type sont nécessaires pour chaque axe. Ou je n'ai tout simplement pas compris ? Si nous avons une machine à 3 axes, nous devons donc régler les interrupteurs de fin de course dans les coordonnées zéro de la machine (ceci est également appelé " position d'origine”) et dans les coordonnées les plus extrêmes de sorte qu'en cas de panne ou d'absence de champ de travail, l'un ou l'autre axe ne tombe tout simplement pas en panne (il ne se casse tout simplement pas). Dans mon schéma, j'ai utilisé : 3 capteurs de fin de course sans contact capteurs inductifs et un bouton d'urgence "E-STOP" en forme de champignon. La partie puissance est alimentée par deux alimentations à découpage 48V. et 8A. Broche refroidie à l'eau de 2,2 kW, respectivement connectée via un convertisseur de fréquence. Les chiffres d'affaires sont fixés à partir de ordinateur personnel car le variateur de fréquence est connecté via la carte d'interface. Les rotations sont régulées en changeant la tension (0-10 volts) à la sortie correspondante Convertisseur de fréquence.

Tous les composants électriques, à l'exception des moteurs, de la broche et des interrupteurs de fin de course, ont été montés dans une armoire électrique métallique. Tout le contrôle de la machine est effectué à partir d'un ordinateur personnel, ils ont trouvé un ancien PC sur une carte mère au format ATX. Il serait préférable de rétrécir un peu et d'acheter un petit mini-ITX avec un processeur intégré et une carte vidéo. Avec des dimensions pas petites du boîtier électrique, tous les composants étaient à peine placés à l'intérieur, ils devaient être placés suffisamment près les uns des autres. Au fond de la boîte, j'ai placé trois ventilateurs de refroidissement forcé, car l'air à l'intérieur de la boîte était très chaud. Vissé par l'avant doublure en métal, avec des trous pour les boutons d'alimentation et les boutons d'arrêt d'urgence. Aussi, sur cette surcouche, une prise a été placée pour allumer le PC, je l'ai retirée du boîtier d'un ancien mini ordinateur, dommage qu'il se soit avéré ne pas fonctionner. Une superposition a également été fixée à l'arrière de la boîte, des trous y ont été placés pour les connecteurs permettant de connecter l'alimentation 220V, les moteurs pas à pas, une broche et un connecteur VGA.

Tous les fils des moteurs, de la broche, ainsi que ses durites d'eau de refroidissement ont été posés en câble souple canaux de type chenille de 50 mm de large.

Concernant logiciel, puis Windows XP a été installé sur un PC situé dans un boîtier électrique, et l'un des programmes Mach3 les plus courants a été utilisé pour contrôler la machine. Le programme est configuré conformément à la documentation de la carte d'interface, tout y est décrit assez clairement et en images. Pourquoi exactement Mach3, mais tout de même, il y avait une expérience de travail, j'ai entendu parler d'autres programmes, mais je ne les ai pas considérés.

Caractéristiques:

Espace de travail, mm : 2700x1670x200 ;
Vitesse de déplacement des axes, mm/min : 3000 ;
Puissance de la broche, kW : 2,2 ;
Dimensions, mm : 2 800 x 2 070 x 1 570 ;
Poids, kg : 1430.

Liste des pieces:

Tube profilé 80x80 mm.
Bande métallique 10x80mm.
Vis à billes TBI 2510, 9 mètres.
Ecrous pour vis à billes TBI 2510, 4 pcs.
Guides profilés Chariot HIWIN HGH25-CA, 12 pcs.
Rail HGH25, 10 mètres.
Moteurs pas à pas :
NEMA34-8801 : 3 pièces.
NEMA 23_2430 : 1 pièce.
Poulie BLA-25-5M-15-A-N14 : 4 pièces.
Poulie BLA-40-T5-20-A-N 19 : 2 pièces.
Poulie BLA-30-T5-20-A-N14 : 2 pièces.

Carte d'interface StepMaster v2.5 : 1 pc.
Pilote de moteur pas à pas DM542 : 4 pièces (Chine)
Alimentation à découpage 48V, 8A : 2 pièces. (Chine)
Convertisseur de fréquence pour 2,2 kW. (Chine)
Broche 2,2 kW. (Chine)

Il me semble avoir répertorié les principaux détails et composants, si quelque chose n'est pas inclus, alors écrivez dans les commentaires, je l'ajouterai.

Expérience machine : Au final, après presque un an et demi, on a quand même lancé la machine. Tout d'abord, nous avons défini la précision de positionnement des axes et leur vitesse maximale. Selon des collègues plus expérimentés, la vitesse maximale de 3 m / min n'est pas élevée et devrait être trois fois plus élevée (pour le traitement du bois, du contreplaqué, etc.). À la vitesse que nous avons atteinte, le portail et les autres axes, reposant dessus avec vos mains (avec tout votre corps), peuvent difficilement être arrêtés - se précipitant comme un char. Nous avons commencé les tests avec le traitement du contreplaqué, la fraise fonctionne comme sur des roulettes, il n'y a pas de vibration de la machine, mais elle s'est également approfondie d'un maximum de 10 mm en un seul passage. Bien qu'après être allés en profondeur, ils ont commencé à des profondeurs moins profondes.

Après avoir joué avec le bois et le plastique, nous avons décidé de ronger du duralumin, ici j'étais ravi, même si j'ai d'abord cassé plusieurs fraises d'un diamètre de 2 mm, alors que je choisissais des modes de coupe. Dural coupe en toute confiance, et une coupe assez nette est obtenue, le long du bord usiné.

Nous n'avons pas encore essayé de traiter l'acier, mais je pense qu'au moins la machine tirera la gravure, et pour le fraisage, la broche est plutôt faible, c'est dommage de la tuer.

Et le reste de la machine fait parfaitement face aux tâches qui lui sont assignées.

Conclusion, avis sur le travail effectué : Le travail effectué n'est pas petit, par conséquent, nous sommes assez fatigués, car personne n'a annulé le travail principal. Oui, et beaucoup d'argent investi, je ne dirai pas le montant exact, mais c'est environ 400t.r. En plus du coût d'assemblage, l'essentiel des coûts et la plupart des forces sont allés à la fabrication de la base. Wow, comment nous nous sommes trompés avec lui. Et le reste, tout a été fait au fur et à mesure que les fonds, le temps et les pièces finies sont arrivés pour continuer l'assemblage.

La machine s'est avérée assez efficace, assez rigide, massive et de grande qualité. Maintenir une bonne précision de positionnement. Lors de la mesure d'un carré en duralumin de taille 40x40, la précision s'est avérée être de + - 0,05 mm. La précision de traitement des grandes pièces n'a pas été mesurée.

Et après…: Il reste encore suffisamment de travail sur la machine, sous la forme de la fermeture des guides et des vis à billes avec une protection contre la poussière, du gainage de la machine le long du périmètre et de l'installation de plafonds au milieu de la base, qui formeront 4 grandes étagères, sous le refroidissement de la broche volume, stockage des outils et du matériel. Ils voulaient équiper l'un des quarts de la base d'un quatrième essieu. Il est également nécessaire d'installer un cyclone sur la broche pour éliminer et collecter les copeaux de poussière, surtout si du bois ou du textolite est traité, la poussière vole partout et se dépose partout.

Quant au sort ultérieur de la machine, tout n'est pas clair ici, car j'avais un problème territorial (j'ai déménagé dans une autre ville), et maintenant il n'y a presque personne pour s'occuper de la machine. Et les plans ci-dessus ne sont pas le fait qu'ils se réaliseront. Personne n'aurait pu imaginer cela il y a deux ans. Ajouter des balises

Et donc, dans le cadre de cet article-instruction, je souhaite que vous, avec l'auteur du projet, un mécanicien et designer de 21 ans, fassiez le vôtre. La narration se fera à la première personne, mais sachez qu'à mon grand regret, je ne partage pas mon expérience, mais que je raconte librement l'auteur de ce projet.

Il y aura beaucoup de dessins dans cet article, les notes sont faites en anglais, mais je suis sûr qu'un vrai technicien comprendra tout sans plus tarder. Pour faciliter la compréhension, je décomposerai l'histoire en "étapes".

Avant-propos de l'auteur

Déjà à l'âge de 12 ans, je rêvais de construire une machine capable de créer diverses choses. Une machine qui me donnera la possibilité de fabriquer n'importe quel article ménager. Deux ans plus tard, je suis tombé sur l'expression CNC ou plus précisément, à l'expression "Fraiseuse CNC". Après avoir découvert qu'il y a des gens qui sont capables de fabriquer eux-mêmes une telle machine pour leurs besoins, dans leur propre garage J'ai réalisé que je pouvais le faire aussi. Je dois le faire! Pendant trois mois, j'ai essayé de rassembler les bonnes pièces, mais je n'ai pas bougé. Alors mon obsession s'est peu à peu estompée.

En août 2013, l'idée de construire une fraiseuse CNC m'a réengagé. Je venais de terminer mon baccalauréat à l'Université de design industriel, j'avais donc assez confiance en mes capacités. Maintenant, j'ai bien compris la différence entre moi aujourd'hui et moi il y a cinq ans. J'ai appris à travailler le métal, j'ai maîtrisé les techniques de travail sur des machines manuelles de métallurgie, mais surtout, j'ai appris à utiliser des outils de développement. J'espère que ce tutoriel vous inspirera pour créer votre propre machine CNC !

Étape 1 : Conception et modèle CAO

Tout commence par une conception réfléchie. J'ai fait plusieurs croquis pour avoir une meilleure idée de la taille et de la forme de la future machine. Après cela, j'ai créé un modèle CAO à l'aide de SolidWorks. Après avoir modélisé toutes les pièces et assemblages de la machine, j'ai préparé des dessins techniques. J'ai utilisé ces dessins pour la fabrication de pièces sur des machines manuelles à métaux: et.

Je vais être honnête, j'aime les bons. des outils pratiques. C'est pourquoi j'ai essayé de m'assurer que les opérations sur entretien et le réglage de la machine ont été rendus aussi faciles que possible. J'ai placé les roulements dans des blocs spéciaux afin de pouvoir les remplacer rapidement. Les guides sont utilisables, donc ma voiture sera toujours propre une fois le travail terminé.

Téléchargements "Etape 1"

dimensions

Étape 2 : Lit

Le lit donne à la machine la rigidité nécessaire. Il sera équipé d'un portail mobile, de moteurs pas à pas, d'un axe Z et d'une broche, et plus tard de la surface de travail. Pour créer un cadre porteur, j'ai utilisé deux profilé en aluminium Section Maytec 40x80 mm et deux plaques d'extrémité en aluminium de 10 mm d'épaisseur. J'ai relié tous les éléments les uns aux autres sur des coins en aluminium. Pour renforcer la structure à l'intérieur du cadre principal, j'ai fabriqué un cadre carré supplémentaire à partir de profilés de section plus petite.

Afin d'éviter la poussière sur les rails à l'avenir, j'ai installé des coins de protection en aluminium. L'angle est monté à l'aide d'écrous en T, qui sont installés dans l'une des rainures du profilé.

Les deux plaques d'extrémité sont équipées de blocs de roulement pour le montage de la vis d'entraînement.

Assemblage du châssis porteur

Coins pour protéger les rails

Téléchargements "Étape 2"

Dessins des principaux éléments du lit

Étape 3 : Portail

Le portique mobile est l'organe exécutif de votre machine, il se déplace le long de l'axe X et porte la broche de fraisage et le support de l'axe Z. Plus le portique est haut, plus la pièce que vous pouvez usiner est épaisse. Cependant, un portique élevé est moins résistant aux charges qui se produisent lors du traitement. Les montants latéraux hauts du portail agissent comme des leviers par rapport aux roulements linéaires.

La tâche principale que je prévoyais de résoudre sur ma fraiseuse CNC était le traitement de pièces en aluminium. Parce que le épaisseur maximale Des ébauches en aluminium de 60 mm me convenant, j'ai décidé de rendre le dégagement du portail (la distance entre la surface de travail et la poutre transversale supérieure) égal à 125 mm. Dans SolidWorks, j'ai converti toutes mes mesures en un modèle et des dessins techniques. En raison de la complexité des pièces, je les ai traitées sur un centre d'usinage CNC industriel, ce qui m'a permis en plus de traiter des chanfreins, ce qui serait très difficile à faire sur une fraiseuse à métaux manuelle.

Téléchargements "Étape 3"

Étape 4 : Calibre de l'axe Z

Dans la conception de l'axe Z, j'ai utilisé un panneau avant qui se fixe aux roulements de mouvement de l'axe Y, deux plaques pour renforcer l'assemblage, une plaque pour monter le moteur pas à pas et un panneau pour monter la broche de fraisage. Sur le panneau avant, j'ai installé deux guides de profil le long desquels la broche se déplacera le long de l'axe Z. Veuillez noter que la vis de l'axe Z n'a pas de contre-support en bas.

Téléchargements "Etape 4"

Étape 5 : Guides

Les guides offrent la possibilité de se déplacer dans toutes les directions, assurent des mouvements fluides et précis. Tout jeu dans l'un des sens peut entraîner des imprécisions dans le traitement de vos produits. J'ai choisi l'option la plus chère - les rails profilés en acier trempé. Cela permettra à la structure de résister charges élevées et fournir la précision de positionnement dont j'ai besoin. Pour s'assurer que les guides sont parallèles, j'ai utilisé un indicateur spécial lors de leur installation. L'écart maximal les uns par rapport aux autres n'était pas supérieur à 0,01 mm.

Étape 6 : Vis et poulies

Les vis convertissent le mouvement de rotation des moteurs pas à pas en mouvement linéaire. Lors de la conception de votre machine, vous pouvez choisir parmi plusieurs options pour cet assemblage : Un couple vis-écrou ou un couple vis à billes (vis à billes). L'écrou à vis, en règle générale, est soumis à plus de forces de frottement pendant le fonctionnement et est également moins précis par rapport à la vis à billes. Si vous avez besoin d'une précision accrue, vous devez absolument opter pour une vis à billes. Mais il faut savoir que les vis à billes sont assez chères.