Domač CNC stroj za tiskana vezja. CNC rezkanje PCB

V našem času lahko med rokodelci vse pogosteje najdete nove stroje, ki jih ne upravljate z rokami, kot smo jih vsi vajeni, temveč z računalniško programsko opremo in računalniško opremo. Ta inovacija se imenuje CNC (računalniško numerično krmiljenje).

Ta tehnologija se uporablja v številnih ustanovah, v velikih industrijah, pa tudi v mojstrskih delavnicah. Avtomatiziran nadzorni sistem prihrani veliko časa in izboljša kakovost izdelkov.

Avtomatiziran sistem krmili program iz računalnika. Ta sistem vključuje asinhrone motorje z vektorskim krmiljenjem, ki imajo tri osi gibanja električnega graverja: X, Z, Y. Spodaj bomo razmislili, kaj so stroji z avtomatskim krmiljenjem in izračuni.

Praviloma vsi CNC stroji uporabljajo električni graver ali rezkalnik, na katerem lahko menjate šobe. Numerično krmiljen stroj se uporablja za dajanje dekorativnih elementov različnim materialom in ne samo. CNC stroji morajo zaradi napredka v računalniškem svetu imeti veliko funkcij. Te funkcije vključujejo:

Rezkanje

Mehanski proces obdelave materiala, med katerim rezalni element (šoba, v obliki rezalnika) povzroči rotacijske premike na površini obdelovanca.

Graviranje

Sestoji iz nanašanja te ali one slike na površino obdelovanca. Za to uporabite rezkalnike ali dleto (jeklena palica z enim koncem, usmerjenim pod kotom).

vrtanje

Obdelava materiala z rezanjem, s pomočjo svedra, zaradi česar se dobijo luknje različnih premerov in luknje z več ploskvami različnih prerezov in globin.

lasersko rezanje

Način rezanja in rezanja materiala, pri katerem ni mehanskega delovanja, se ohranja visoka natančnost obdelovanca, deformacije, ki se izvajajo s to metodo, pa imajo minimalne deformacije.

Ploter

Izvaja se visoko natančno risanje najkompleksnejših shem, risb, geografskih zemljevidov. Risanje poteka na račun pisalnega bloka, s posebnim peresom.

Risanje in vrtanje PCB-jev

Izdelava plošč, kot tudi risanje električno prevodnih vezij na površini dielektrične plošče. Prav tako vrtanje majhnih lukenj za radijske komponente.

Na vas je, da se odločite, katere funkcije bo opravljal vaš prihodnji CNC stroj. Nato razmislite o zasnovi CNC stroja.

Raznolikost CNC strojev

Tehnološke lastnosti in zmogljivosti teh strojev so izenačene z univerzalnimi stroji. Vendar pa v sodobnem svetu obstajajo tri vrste CNC strojev:

Obračanje

Namen takšnih strojev je ustvarjanje delov glede na vrsto vrtilnih teles, ki je sestavljena iz obdelave površine obdelovanca. Tudi izdelava notranjih in zunanjih navojev.

Rezkanje

Avtomatizirano delovanje teh strojev je sestavljeno iz obdelave ravnin in prostorov različnih delov telesa. Rezkanje se izvaja ravno, konturno in stopničasto, pod različnimi koti, pa tudi z več strani. Vrtanje lukenj, navoj, vrtanje in vrtanje obdelovancev.

Vrtanje - dolgočasno

Izvajajo vrtanje, vrtanje lukenj, vrtanje in vrtanje, pogrezenje, rezkanje, narezovanje navojev in še marsikaj.

Kot lahko vidimo, imajo CNC stroji široko paleto funkcij, ki jih opravljajo. Zato so enačeni z univerzalnimi stroji. Vse so zelo drage in je zaradi finančne nezadostnosti enostavno nemogoče kupiti katero koli od zgoraj navedenih inštalacij. In morda mislite, da morate vsa ta dejanja izvajati ročno, skozi vse življenje.

Morda ne boste razburjeni. Spretne roke države so že od prvega pojava tovarniških CNC strojev začele ustvarjati domače prototipe, ki ne delujejo nič slabše od profesionalnih.

Vse sestavne materiale za CNC stroje je mogoče naročiti na internetu, kjer so brezplačno na voljo in so precej poceni. Mimogrede, telo avtomatiziranega stroja je mogoče izdelati ročno, za pravilne dimenzije pa lahko obiščete internet.

Nasvet: Preden izberete CNC stroj, se odločite, kateri material boste obdelovali. Ta izbira bo zelo pomembna pri izdelavi stroja, saj je neposredno odvisna od velikosti opreme in stroškov zanjo.

Zasnova CNC stroja je v celoti odvisna od vaše izbire. Lahko kupite že pripravljen standardni komplet vseh potrebnih delov in ga preprosto sestavite v svoji garaži ali delavnici. Ali pa naročite vso opremo posebej.

Razmislite o standardnem naboru delov na sliki:

Neposredno delovno območje, ki je izdelano iz vezanega lesa, je mizna plošča in stranski okvir.
Vodilni elementi.
Držala za vodila.
Linearni ležaji in navadne puše.
Podporni ležaji.
Vodilni vijaki.
Krmilnik koračnega motorja.
Napajanje krmilnika.
Električni graver ali rezkalnik.
Spojka, ki povezuje gred vodilnega vijaka z gredjo koračnega motorja.
Koračni motorji.
Tekaški oreh.

S tem seznamom delov lahko varno ustvarite svoj CNC usmerjevalnik za les z avtomatiziranim delom. Ko sestavite celotno strukturo, se lahko varno lotite dela.

Načelo delovanja

Morda je najpomembnejši element na tem stroju rezkalnik, graver ali vreteno. Odvisno od vaše izbire. Če imate vreteno, bo rep rezalnika, ki ima klešče za pritrditev, tesno pritrjen na vpenjalno vpenjalno vpenjalo.

Sama vpenjalna glava je neposredno nameščena na gred vretena. Rezalni del rezalnika je izbran glede na izbrani material. Električni motor, ki je nameščen na premikajočem se vozičku, vrti vreteno z rezalnikom, kar vam omogoča obdelavo površine materiala. Koračne motorje upravlja krmilnik, ki mu daje ukaze iz računalniškega programa.

Elektronika Stroj deluje neposredno na računalniški programski opremi, ki mora biti priložena naročeno elektroniko. Program pošilja ukaze v obliki G-kod krmilniku. Tako so te kode shranjene v RAM-u krmilnika.

Po izbiri programa obdelave na stroju (dokončna, groba, tridimenzionalna) se ukazi porazdelijo na koračne motorje, po katerih se obdela površina materiala.

Nasvet: Pred začetkom dela je potrebno stroj preizkusiti s specializiranim programom in preskočiti poskusni del, da se prepričate, da CNC deluje pravilno.

montaža

Sestavljanje stroja naredi sam vam ne bo vzelo predolgo. Poleg tega lahko zdaj na internetu Prenesi veliko različnih sheme in risbe. Če ste kupili komplet delov za domači stroj, bo njegova montaža zelo hitra.

Poglejmo si torej enega od risbe pravi ročni stroj.

Risba domačega CNC stroja.

Praviloma je najprej okvir izdelan iz vezanega lesa, debeline 10-11 milimetrov. Plošča, stranske stene in premični portal za namestitev rezkalnika ali vretena so izdelani samo iz vezanega materiala. Namizna plošča je premična, uporabljena so pohištvena vodila ustreznih velikosti.

Kot rezultat, bi morali dobiti tak okvir. Ko je konstrukcija okvirja pripravljena, pridejo v poštev vrtalnik in posebne krone, s katerimi lahko naredite luknje v vezane plošče.

Okvir prihodnjega CNC stroja.

V končnem okvirju je treba pripraviti vse luknje, da vanje namestite ležaje in vodilne vijake. Po tej montaži je možna montaža vseh pritrdilnih elementov, elektroinštalacij ipd.

Po končani montaži je pomemben korak nastavitev strojne programske opreme in računalniškega programa. Pri nastavitvi programa se preveri delovanje stroja glede pravilnosti navedenih dimenzij. Če je vse pripravljeno, lahko začnete dolgo pričakovano delo.

Nasvet: Pred začetkom dela je potrebno preveriti pravilno pritrditev materiala obdelovanca in zanesljivost pritrditve delovne šobe. Prepričajte se tudi, da se izbrani material ujema z proizvedenim strojem.

Postavitev opreme

Nastavitev CNC stroja se izvaja neposredno iz delovnega računalnika, na katerem je nameščen program za delo s strojem. V programu se naložijo potrebne risbe, grafi, risbe. Ki jih program zaporedoma pretvori v G - kode, potrebne za krmiljenje stroja.

Ko je vse naloženo, se izvedejo poskusna dejanja glede na izbrani material. Med temi dejanji se preverijo vse potrebne prednastavljene velikosti.

Nasvet: Šele po temeljitem preverjanju delovanja stroja lahko začnete s polnim delom.

Varnost

Pravila in varnostni ukrepi pri delu s tem strojem se ne razlikujejo od dela na vseh drugih strojih. Spodaj so najosnovnejši:

Pred delom preverite pravilno delovanje stroja.
Oblačila morajo biti pravilno zataknjena, tako da nič nikjer ne štrli in ne more priti v delovno območje stroja.
Nositi morate pokrivalo, ki bo držalo vaše lase.
V bližini stroja naj bo gumijasta podloga ali nizek lesen zaboj, ki bo ščitil pred uhajanjem električne energije.
Dostop otrok do stroja mora biti strogo prepovedan.
Pred delom s strojem preverite trdnost vseh pritrdilnih elementov.

Nasvet: k delu na stroju je treba pristopiti s trezno glavo in razumeti, da lahko, če delate nepravilno, sami sebi povzročite nepopravljivo škodo.

S popolnimi varnostnimi zahtevami za delo s strojem ga najdete na svetovnem spletu, t.j. na internetu in jih preverite.

Video pregledi

Pregled montaže domačega CNC stroja

Video pregled preprostega cnc stroja

Pregled možnosti domačega CNC stroja

Pregled koračnih motorjev

Pregled video gonilnik večkanalnega koračnega motorja

Ne maram jedkati tiskanih vezij. No, ne maram postopka igranja z železovim kloridom. Natisnite tam, likajte tukaj, izpostavite fotorezist tukaj - vsakič cela zgodba. Nato pomislite, kam izsušiti železov klorid. Ne trdim, to je cenovno ugodna in preprosta metoda, a osebno se ji poskušam izogniti. In potem se mi je zgodila sreča: dokončal sem CNC usmerjevalnik. Takoj se je porodila misel: ali poskusiti rezkati tiskana vezja. Ni prej povedano kot storjeno. Iz esp-wroom-02, ki leži naokoli, narišem preprost adapter in začnem svoj izlet v rezkanje tiskanih vezij. Gosenice so bile posebej izdelane majhne - 0,5 mm. Kajti če te ne izidejo, kaj potem ta tehnologija.

Ker osebno ob velikih praznikih vsakih pet let izdelujem tiskana vezja, mi za projektiranje zadostuje KiCAD. Za to nisem našel specializiranih priročnih rešitev, vendar obstaja bolj univerzalen način - uporaba datotek gerber. V tem primeru je vse relativno preprosto: vzemite pcb, izvozite želeno plast v gerber (brez zrcaljenja ali druge magije!), zaženite pcb2gcode - in dobite že pripravljeno nc-datoteko, ki jo lahko daste v usmerjevalnik. Kot vedno je realnost hudobna okužba in vse se izkaže za nekoliko bolj zapleteno.

Pridobivanje gcode iz datotek gerber

Torej, ne nameravam posebej opisovati, kako priti do datoteke gerber, mislim, da vsi vedo, kako to storiti. Nato morate zagnati pcb2gcode. Izkazalo se je, da potrebujete približno milijon možnosti ukazne vrstice, da ustvarite nekaj sprejemljivega. Načeloma njegova dokumentacija ni slaba, obvladal sem jo in ugotovil, kako priti do neke vrste gcode tudi tako, a vseeno sem hotel biti ležeren. Zato je bil najden GUI pcb2gcode. To je, kot že ime pove, GUI za nastavitev glavnih parametrov pcb2gcode s potrditvenimi polji in celo s predogledom.

Pravzaprav je bila na tej stopnji pridobljena nekakšna gcode in lahko poskusite rezati. Toda medtem ko sem brskal po potrditvenih poljih, se je izkazalo, da je privzeta vrednost globine, ki jo ponuja ta programska oprema, 0,05 mm. V skladu s tem mora biti plošča nameščena v usmerjevalnik z vsaj večjo natančnostjo od te. Ne vem, kako je komu, ampak namizje mojega usmerjevalnika je opazno bolj zvito. Najpreprostejša rešitev, ki mi je prišla na misel, je bila, da na mizo položimo vezan les, vanjo izrezujemo žep, da se prilega ploščam - in idealno bi bilo v ravnini rezkarja.

Za tiste, ki že dobro obvladate usmerjevalnik, ta del ni zanimiv. Po nekaj poskusih sem ugotovil, da je treba žep rezkati v eno smer (na primer krma na zob) in s prekrivanjem vsaj trideset odstotkov. Fusion 360 mi je sprva ponudil premalo prekrivanja in vozil sem in tja. V mojem primeru je bil rezultat nezadovoljiv.

Obračunavanje ukrivljenosti tekstolita

Ko sem platformo izravnal, sem nanjo nalepil dvostranski lepilni trak, nanesel tekstolit in začel rezkati. Tukaj je rezultat:

Kot lahko vidite, se rezalnik z enega roba plošče praktično ne dotika bakra, z drugega pa je šel pregloboko v ploščo, medtem ko je šlo mletje tekstolitnih drobtin. Ko sem natančno pogledal samo desko, sem opazil, da je bila sprva neenakomerna: rahlo ukrivljena in ne glede na to, kako trpite z njo, bo nekaj odstopanj v višini. Potem sem, mimogrede, pogledal in ugotovil, da za tiskana vezja z debelino več kot 0,8 mm velja za normalno odstopanje ± 8%.

Prva možnost, ki pride na misel, je samodejno kalibriranje. Po logiki stvari - kar je še bolj preprosto, plošča je pobakrena, rezalnik jeklen, eno žico sem pritrdil na baker, drugo na rezalnik - evo vam že pripravljena sonda. Vzemite in zgradite površino.

Moj stroj nadzira grbl na poceni kitajskem ščitu. Grbl ima podporo za sondo na pinu A5, vendar iz nekega razloga na moji plošči ni posebnega konektorja. Ko sem ga natančno preučil, sem kljub temu ugotovil, da je pin A5 priključen na priključek SPI port (podpisan kot SCL), v bližini je tudi ozemljitev. S tem "senzorjem" obstaja en trik - žice je treba zviti skupaj. V rezkarju je izjemno izbirčen in brez tega bo senzor nenehno dajal lažne pozitivne rezultate. Tudi po tkanju se bo nadaljevalo, vendar veliko, veliko manj pogosto.

Ukaz pravi: začnite padati navzdol na -10 v Z (to je absolutna ali relativna višina - odvisno od načina, v katerem je vdelana programska oprema zdaj). Spuščal se bo zelo počasi - s hitrostjo 5 mm / min. To je posledica dejstva, da razvijalci sami ne zagotavljajo, da se bo spust ustavil točno v trenutku, ko se senzor sproži, in ne malo kasneje. Zato se je bolje spustiti počasi, da se vse pravočasno ustavi in nima časa iti do deske, ne prepuščajte se najbolj. Najbolje je, da prvi preizkus izvedete tako, da dvignete glavo na višino veliko več kot 10 mm in ponastavite koordinatni sistem. V tem primeru, tudi če vse ne deluje in nimate časa priti do gumba E-Stop, se rezalnik ne bo zaklenil. Izvedete lahko dva preizkusa: prvi je, da ne storite ničesar (in ko doseže -10 grbl, bo izdal "Alarm: sonda ne uspe"), drugi - medtem ko se spušča, zaprite vezje z nečim in se prepričajte, da je vse ustavil.

Nato morate najti metodo, kako dejansko izmeriti matriko in popačiti gcode po potrebi. Na prvi pogled ima pcb2gcode nekakšno podporo za samodejno izravnavo, vendar ni podpore posebej za grbl. Tam je mogoče ročno nastaviti ukaze za zagon vzorca, vendar se je s tem treba ukvarjati in, odkrito povedano, sem bil preveč len. Radovedni um bi lahko opazil, da ima LinuxCNC isti ukaz za zagon sonde kot ukaz grbl. Potem pa obstaja nepopravljiva razlika: vsi "odrasli" tolmači gcode shranijo rezultat opravljenega testa v strojno spremenljivko, grbl pa preprosto izpiše vrednost v vrata.

Malo googlanje je pokazalo, da obstaja še kar nekaj različnih možnosti, a mi je v oči padel projekt chillpeppr:

To je dvokomponentni sistem, zasnovan za igranje s spletno strojno opremo. Prva komponenta - Serial JSON Server, napisana v go, deluje na stroju, ki je povezan neposredno s kosom železa, in lahko daje nadzor nad serijskimi vrati prek spletnih vtičnic. Drugi - deluje v vašem brskalniku. Imajo celoten okvir za gradnjo gradnikov z nekakšno funkcionalnostjo, ki jih lahko nato postavite na stran. Predvsem že imajo pripravljen delovni prostor (nabor pripomočkov) za grbl in tinyg.

In chillpeppr ima podporo za samodejno izravnavo. Poleg tega je po videzu veliko bolj priročen kot UniversalGcodeSender, ki sem ga uporabljal prej. Nastavim strežnik, zaženem del brskalnika, porabim pol ure za ugotavljanje vmesnika, tja naložim gcode svoje plošče in vidim nekaj smeti:

Če pogledam samo gcode, ki ga pcb2gcode generira, vidim, da uporablja zapis, ko se ukaz (G1) ne ponovi v naslednjih vrsticah, ampak so podane samo nove koordinate:

F200.00000 X1.84843 Y34.97110 X2.64622 G00 X1.84843 Y34.97110 (hitro premikanje za začetek.) F100.00000 G01 Z-0.12000 Y34.17342 Y34.17341 Y34.16341 X260.38. 74876 Y31.85178 X3.01828 Y31.84988 X3.06946 Y31.82249 X3.09684 Y31.77131

Sodeč po tem, da chilipeppr prikazuje samo navpične premike, tukaj vidi črto G01 Z-0.12, vendar ne razume vsega, kar sledi za F200. Zapis je treba ponoviti za eksplicitno. Seveda lahko delate z rokami ali vložite kakšen skript za naknadno obdelavo. A nihče še ni preklical G-Code Ripperja, ki lahko med drugim razbije zapletene ukaze gcode (kot so isti loki) v enostavnejše. Mimogrede, zna tudi upogniti gcode z uporabo matrike autoprobe, vendar spet ni vgrajene podpore za grbl. Lahko pa naredite enako razdelitev. Standardne nastavitve so mi bile kar primerne (le da sem v konfiguraciji moral vnaprej spremeniti merske enote v mm). Nastala datoteka se je začela normalno prikazovati v chilipeppr:

Nato zaženemo samodejno sondo, pri čemer ne pozabimo določiti razdalje, s katere naj spustimo vzorec, in njegove globine. V mojem primeru sem navedel, da je treba znižati z 1 na -2 mm. Spodnja meja ni tako pomembna, lahko jo nastavite vsaj -10, vendar vam ne bi svetoval: nekajkrat sem neuspešno nastavil izhodišče, s katerega naj začnem test, skrajne točke pa so se izkazale zunaj deska. Če je globina večja - lahko zlomite graver. In to je samo napaka. Kako dolgo bo merilo površino, je neposredno odvisno od nivoja zgornje meje. V mojem primeru v resnici plošča skoraj nikoli ni presegla 0,25 mm navzgor ali navzdol, vendar je 1 mm nekako bolj zanesljiv. Pritisnemo dragoceni tek in tečemo do usmerjevalnika, da meditiramo:

In v vmesniku chilipeppr se počasi pojavi izmerjena površina:

Tukaj morate paziti, da se vse vrednosti Z pomnožijo s 50, da bi bolje vizualizirali nastalo površino. To je nastavljiva nastavitev, vendar po mojem mnenju 10 in 50 dobro delujeta. Pogosto se srečujem z dejstvom, da se katera koli točka izkaže za veliko višjo, kot lahko od nje pričakujete. Osebno to pripisujem dejstvu, da senzor ujame enake pickupe in daje lažno pozitiven rezultat. Na srečo vam chilipeppr omogoča nalaganje višinskega zemljevida v obliki json, nato ga lahko popravite z rokami in nato prenesete z rokami. Nato kliknite gumb "Pošlji samodejno izravnano GCode v delovni prostor" - in popravljena gcode je že naložena v poper:

N40 G1 X 2,6948 Y 34,1118 Z0,1047 (al novo z) N41 G1 X 2,7396 Y 34,0036 Z0,1057 (al novo z) N42 G1 X 2,7488 Y 31,8518 Z0,1047 (al novo z) N41 G1 X 2,7396 Y 34,0036 Z0,1057 (al novo z) N42 G1 X 2,7488 Y 31,8518 Z0,107 Z0,107 Y 13,107,1 (al nov z) N44 G1 X 3,0695 Y 31,8225 Z0,1137 (al nov z) N45 G1 X 3,0968 Y 31,7713 Z0,1142 (al nov z)

Kodi so dodani Z potezi, ki naj bi kompenzirali neravnine površine.

Izbira parametrov rezkanja

Začnem rezati, dobim naslednji rezultat:

Tukaj je treba videti tri točke:

Težave z neravninami površine ni več: vse je razrezano (natančneje, opraskano) skoraj do enake globine, nikjer ni nobenih vrzeli, nikjer preveč poglobljeno.
Penetracija je nezadostna: 0,05 mm očitno ni dovolj za to folijo. Mimogrede, plošče so neka neznana zver iz AliExpressa, debelina bakra tam ni bila navedena. Bakrena plast je drugačna, najpogostejša - od 18 do 140 mikronov (0,018-0,14 mm).
Utrip graverja je jasno viden.

O poglabljanju. Ni težko izbrati, kako globoko spustiti graver. Vendar obstaja posebnost. Konični graver ima v projekciji trikotno obliko. Po eni strani konvergenčni kot na delovno točko določa, kako težko je zlomiti orodje in kako dolgo bo živelo, po drugi strani pa, večji kot je kot, širši bo rez na določeni globini. .

Formula za izračun širine reza za dano globino izgleda takole (neskromno vzeto iz reprap.org in popravljeno):

2 * globina penetracije * tangente (kot konice orodja) + širina konice

Računamo na to: za graver s kotom 10 stopinj in kontaktno točko 0,1 mm z globino 0,1 mm dobimo širino reza skoraj 0,15 mm. Na podlagi tega, mimogrede, lahko ocenite, kakšno najmanjšo razdaljo med tirnicami bo naredil izbrani graver na foliji izbrane debeline. No, in kljub temu, tudi če ne potrebujete zelo majhnih razdalj med tirnicami, še vedno ne smete spuščati rezalnika pregloboko, saj steklena vlakna zelo topijo rezila tudi iz trdih zlitin.

No, obstaja še en smešen trenutek. Recimo, da imamo dve progi, ki sta narazen 0,5 mm. Ko zaženemo pcb2gcode, bo pogledal vrednost parametra Toolpath offset (koliko se umakniti od tira pri rezkanju) in dejansko naredil dva prehoda med tirnicami, ločenih z (0,5 - 2 * toolpath_offset) mm, med njimi bo (pa raje samo zlomil) kakšen kos bakra in bo grdo. Če naredite toolpath_offset večjo od razdalje med tirnicami, bo pcb2gcode izdal opozorilo, vendar bo ustvaril samo eno vrstico med stezami. Na splošno je za moje aplikacije to vedenje bolj zaželeno, saj so poti širše, rezalnik manj reže - lepota. Res je, da lahko pride do težave s komponentami smd, vendar je malo verjetno.

Obstaja izrazit primer tega vedenja: če nastavimo zelo veliko toolpath_offset, bomo dobili tiskano vezje v obliki Voronoijevega diagrama. Vsaj - lepo je;) Učinek lahko vidite na prvem posnetku zaslona iz pcb2gcode, ki sem ga dal. Pokaže, kako bo videti.

Zdaj o utripih graverja. Tako jih imenujem zaman. Moje vreteno se zdi kar dobro in seveda ne udari tako močno. Tu se konica graverja med premikanjem upogne in skače med pikami, kar daje tisto čudno sliko s pikami. Prva in glavna misel je, da rezalnik nima časa prerezati in zato preskoči. Malo googlanje je pokazalo, da so ljudje rezkali PCB z vretenom 50.000 vrt/min pri približno 1000 mm/min. Moje vreteno daje 10k brez obremenitve in lahko se domneva, da je treba rezati s hitrostjo 200 mm / min.

Rezultati in zaključek

Ob upoštevanju vsega tega izmerim nov kos tekstolita, začnem rezkati in dobim naslednji rezultat:

Zgornja je točno takšna, kot je izšla iz rezkarja, spodnja - potem, ko sem po njej nekajkrat pognala navaden brus. Kot je razvidno, tire na treh mestih niso bile posekane. Na splošno širina sledi lebdi po celotni plošči. S tem se je treba še ukvarjati, ampak vem, kaj je razlog. Sprva sem ploščo pritrdil na dvostranski lepilni trak in je pogosto odpadla. Nato sem na par mestih prijel tudi robove glav samoreznih vijakov. Zdi se, da se drži bolje, vendar se še vedno malo igra. Sumim, da je v času rezkanja pritisnjen na mesto in zaradi tega pravzaprav ne prereže.

Na splošno ima vse to obete. Ko je postopek izdelan, gradnja DEM traja približno pet do sedem minut, nato pa neposredno rezkanje - nekaj minut. Videti je, da lahko eksperimentirate še naprej. Potem pa lahko vrtate na istem stroju. Kupite več zakovic, pa bo sreča! Če je tema zanimiva, potem lahko napišem še en članek o vrtanju, dvostranskih ploščah itd.

Na vprašanje, kako narediti CNC stroj, je mogoče na kratko odgovoriti. Ker vemo, da je domači CNC rezkalni stroj na splošno zapletena naprava s kompleksno strukturo, je za oblikovalca zaželeno:

dobiti risbe;
nakup zanesljivih komponent in pritrdilnih elementov;
pripravite dobro orodje;
imeti pri roki CNC stružnico in vrtalnik za hitro izdelavo.

Nič ne škodi ogledu videa - neke vrste navodilo, poučevanje - kje začeti. In začel bom s pripravo, kupil vse, kar potrebujem, ugotovil risbo - to je prava odločitev za oblikovalca začetnika. Zato je pripravljalna faza pred montažo zelo pomembna.

Dela pripravljalne faze

Za izdelavo domačega CNC za rezkanje obstajata dve možnosti:

Vzamete že pripravljen tekalni komplet delov (posebej izbranih enot), iz katerih sami sestavimo opremo.
Poiščite (naredite) vse sestavne dele in začnite sestavljati CNC stroj z lastnimi rokami, ki bi izpolnjeval vse zahteve.

Pomembno se je odločiti za namen, velikost in obliko (kako narediti brez risbe domačega CNC stroja), poiskati sheme za njegovo izdelavo, kupiti ali izdelati nekatere dele, ki so za to potrebni, pridobiti svinčene vijake .

Če se odločite za izdelavo CNC stroja z lastnimi rokami in brez že pripravljenih sklopov komponent in mehanizmov, pritrdilnih elementov, potrebujete sestavljeno shemo, po kateri bo stroj deloval.

Običajno, ko najdejo shematski diagram naprave, najprej modelirajo vse podrobnosti stroja, pripravijo tehnične risbe in jih nato uporabijo na stružnih in rezkalnih strojih (včasih morate uporabiti vrtalni stroj) za izdelavo komponent iz vezanega lesa oz. aluminij. Najpogosteje so delovne površine (imenovane tudi namizje) vezane plošče z debelino 18 mm.

Sestavljanje nekaterih pomembnih komponent stroja

V stroju, ki ste ga začeli sestavljati z lastnimi rokami, je treba zagotoviti številna kritična vozlišča, ki zagotavljajo navpično gibanje delovnega orodja. Na tem seznamu:

vijačni prenos - vrtenje se prenaša z zobatim jermenom. Dobro je, ker ne zdrsne na jermenicah in enakomerno prenaša sile na gred rezkalne opreme;
če se za mini stroj uporablja koračni motor (SM), je priporočljivo vzeti voziček iz večjega modela tiskalnika - močnejšega; stari matrični tiskalniki so imeli dokaj močne elektromotorje;

za trikoordinatno napravo potrebujete tri koračne motorje. No, če je v vsaki 5 krmilnih žic, se bo funkcionalnost mini-stroja povečala. V enem koraku je vredno oceniti velikost parametrov: napajalno napetost, upor navitja in kot vrtenja koračnega motorja. Za priključitev vsakega koračnega motorja je potreben ločen krmilnik;
s pomočjo vijakov se rotacijsko gibanje iz koračnega motorja pretvori v linearno. Za doseganje visoke natančnosti mnogi menijo, da je treba imeti kroglične vijake (kroglični vijaki), vendar ta komponenta ni poceni. Pri izbiri kompleta matic in montažnih vijakov za montažne bloke so izbrani s plastičnimi vložki, kar zmanjša trenje in odpravi zračnost;

namesto koračnega motorja lahko vzamete običajen električni motor, po malem izpopolnitvi;
navpična os, ki premika orodje v 3D in pokriva celotno mizo XY. Izdelana je iz aluminijaste plošče. Pomembno je, da so dimenzije osi prilagojene dimenzijam naprave. V prisotnosti muflne peči se lahko os vlije glede na dimenzije risb.

Spodaj je risba v treh projekcijah: stranski, zadnji in zgornji pogled.

Največja pozornost - postelja

Potrebno togost stroju zagotavlja okvir. Na njem so nameščeni premični portal, sistem tirnih vodil, koračni motor, delovna površina, os Z in vreteno.

Na primer, eden od ustvarjalcev samoizdelanega CNC stroja je izdelal nosilni okvir iz aluminijastega profila Maytec - dva dela (presek 40x80 mm) in dve končni plošči debeline 10 mm iz istega materiala, ki povezujeta elemente z aluminijastimi vogali. Zasnova je ojačana, znotraj okvirja je okvir iz manjših profilov v obliki kvadrata.

Postelja je nameščena brez uporabe varjenih spojev (zvari slabo prenesejo vibracijske obremenitve). Bolje je uporabiti T-matice kot pritrdilne elemente. Na končnih ploščah je predviden ležajni blok za namestitev vodilnega vijaka. Potrebovali boste drsni ležaj in vretenski ležaj.

Za glavno nalogo ročno izdelanega CNC stroja je obrtnik določil izdelavo aluminijastih delov. Ker so bili zanj primerni obdelovanci z največjo debelino 60 mm, je naredil portalni odmik 125 mm (to je razdalja od zgornjega prečnega nosilca do delovne površine).

Ta težak postopek namestitve

Domače CNC stroje je bolje sestaviti po pripravi komponent strogo po risbi, tako da delujejo. Postopek montaže z uporabo vodilnih vijakov je treba izvesti v naslednjem zaporedju:

izkušen mojster začne s pritrditvijo prvih dveh koračnih motorjev na ohišje - za navpično osjo opreme. Eden je odgovoren za vodoravno gibanje rezkalne glave (tirnih vodil), drugi pa za gibanje v navpični ravnini;
premični portal, ki se premika vzdolž osi x, nosi rezkalno vreteno in nosilec (z-os). Višji kot je portal, večji je obdelovanec mogoče obdelati. Toda na visokem portalu se v procesu obdelave zmanjša odpornost na nastajajoče obremenitve;

sprednja, zadnja, zgornja, srednja in spodnja plošča se uporabljajo za pritrditev koračnih motorjev z osi Z, linearnih vodil. Na istem mestu naredite vložek za rezkalno vreteno;
pogon je sestavljen iz skrbno izbranih matic in čepov. Če želite pritrditi gred motorja in jo pritrditi na čep, uporabite gumijasto navitje debelega električnega kabla. Kot držalo lahko uporabite vijake, vstavljene v najlonski tulec.

Nato se začne montaža preostalih komponent in sklopov domače izdelave.

Montiramo elektronsko polnjenje stroja

Če želite izdelati CNC stroj z lastnimi rokami in ga upravljati, morate delovati s pravilno izbranim numeričnim krmiljenjem, visokokakovostnimi tiskanimi vezji in elektronskimi komponentami (še posebej, če so kitajske), kar vam bo omogočilo izvajanje vseh funkcionalnosti na CNC stroj, ki obdeluje del kompleksne konfiguracije.

Da bi se izognili težavam pri upravljanju, imajo domači CNC stroji med vozlišči obvezno naslednje:

koračni motorji, nekateri so se ustavili kot Nema;
LPT priključek, preko katerega je mogoče CNC krmilno enoto priključiti na stroj;
gonilniki za krmilnike, nameščeni so na mini rezkalni stroj, povezani v skladu z diagramom;

stikalne plošče (krmilniki);
napajalna enota 36 V s padajočim transformatorjem, ki se pretvori v 5 V za napajanje krmilnega vezja;
prenosni ali osebni računalnik;
gumb za zaustavitev v sili.

Šele po tem se CNC stroji testirajo (hkrati bo mojster opravil testni zagon s prenosom vseh programov), ugotovijo in odpravijo obstoječe pomanjkljivosti.

Namesto sklepa

Kot lahko vidite, je izdelava CNC-ja, ki ni slabša od kitajskih modelov, resnična. Ko smo naredili nabor rezervnih delov prave velikosti, imajo visokokakovostne ležaje in dovolj pritrdilnih elementov za montažo, je ta naloga v moči tistih, ki jih zanima programski inženiring. Ne bo trajalo dolgo, da bi našli primer.

Na spodnji fotografiji - nekaj vzorcev obdelovalnih strojev z numerično kontrolo, ki jih izdelujejo isti mojstri, ne strokovnjaki. Niti en del ni bil izdelan na hitro, poljubne velikosti, ampak se je prilegal na blok z veliko natančnostjo, s skrbno poravnavo osi, z uporabo visokokakovostnih vodilnih vijakov in z zanesljivimi ležaji. Trditev drži: kot zbiraš, tako boš delal.

Na CNC-ju se izvede obdelava surovca iz duraluminija. Tak stroj, ki ga je sestavil mojster, lahko opravi veliko rezkalnih del.

Še en vzorec sestavljenega stroja, kjer je vlaknena plošča uporabljena kot delovna miza, na kateri je možna izdelava tiskanega vezja.

Vsi, ki se lotijo izdelave prve naprave, bodo kmalu prešli na druge stroje. Morda se želi preizkusiti kot sestavljalec vrtalne enote in se neopazno pridružiti vojski mojstrov, ki so sestavili veliko domačih naprav. Tehnična ustvarjalnost bo naredila življenje ljudi zanimivo, pestro in bogato.

Stepper driver, tip je elegantno naredil vse brez uporabe mikrokrmilnika. To sem prebral, si ogledal svoj vrtalnik za deske s tesnim ročnim podajanjem in se odločil, da mu namestim nadzor podajanja navzgor in navzdol. Kupljen je bil voznik za steper, iz zabojnikov je bil povlečen primeren steper iz tiskalnika, kupljen dragi, ki sem ga od nekega tiskalnika posadil na gred motorja, potem je prišel voznik in gibanje se je začelo.

Tukaj je prva različica moje platformne vaje:

Ljudje z inženirskim razmišljanjem bodo takoj opazili zasvojitveni položaj vzvoda glede na vodila (šis sto rubljev za medeninasto cev in enako količino za medeninasto palico! Ja, bolje bi bilo, če bi kupil linearne ležaje in dve vodili v Kitajska), zaradi te odločitve se vreteno premika neenakomerno, sunkovito in lahko zlomite številne svedre, če so karbidni. In zanje se je pravzaprav vse začelo.

Medtem ko sem čakal na železo, sem zablatil močno osvetlitev ozadja za ta stroj

Naprava pravi, da je ZELO SVETLA. Toda za delo je udobno, odločil sem se, da ne bom prilagajal osvetlitve ozadja

tukaj je fotografija v službi

Začel sem žagati pogon osi Y. Odločil sem se, da k obstoječi strukturi dodam le nekaj kosov lesa

Bodite pozorni na nanotehnološko povezavo gredi z vodilnim vijakom

Za to so iz nekakšne vaze kupili senzor za zaustavitev in ga neusmiljeno izdolbili, tako da je ostala le medeninasta cev

Čas je za elektroniko.
Igral sem se s proteusom in na matični plošči s vezjem in kodo ter jedkal ploščo za bodoči krmilnik

Arduino nano bo deloval kot možgani stroja, ker ne morem kodirati nečesa resnejšega. Krmiljenje s potenciometrom in dajalnikom z gumbom.
Sam gonilnik se na internetu imenuje EASY DRIVER, kar tako rekoč govori o preprostosti dela z njim. To je prav. Potrebuje dva signala - STEP in DIR. Najprej se premikamo z motorjem, drugič povemo, v katero smer stopiti. Potem ko sem preizkusil nerodno knjižnico zanjo, sem se odločil, da vse napišem sam, kar se je na koncu izkazalo kar dobro.
Vse to napaja 19-voltni napajalnik za prenosni računalnik. Voznik lahko skozi sebe prenese do 30 voltov, motor s kartušo pa je zasnovan za 24, če se ne motim, še vedno nima dovolj vrtljajev.

Video prvega testa:

Dajalnik lahko premika vreteno navzgor in navzdol vzdolž osi Y, spremenljivi upor nastavi razdaljo, na katero se bo vreteno premaknilo z enim klikom dajalnika, in nastavi tudi pomik, ko je pritisnjen gumb “VRTAJ!”. Izkazalo se je, da je zelo priročno uporabiti vnaprej pripravljen algoritem za izdelavo luknje. Priložil sem tudi zvit zaslon za razkazovanje. Ali si to povezal z nečim takim? da shranite noge arduino

Privil sem vse plošče in ročaje na svoje mesto in zgodilo se je to:

poglej

Ko sem se mučil s kodo, sem naredil, da je vse delovalo, kot sem potreboval, in tukaj je končna naprava.

Zdaj je še treba pripraviti nov nori projekt, da preizkusite svoj izdelek v bojnih razmerah, pa tudi pritrdite pedal, da sprostite roke.
Če koga v recenziji kaj zanima naj vpraša, PM, komentarje, karkoli

Nameravam kupiti +25 Dodaj med priljubljene Všeč mi je bil pregled +63 +109

CNC stroj je zelo priročen za uporabo v domači radioamaterski delavnici za izdelavo tiskanih vezij, tako postavitev izdelkov kot majhnih serij izdelkov. Prisotnost CNC graviranja in rezkanja v domači delavnici ali malem podjetju omogoča tako zmanjšanje časa, potrebnega za izdelavo tiskanega vezja pri izdelavi postavitev, prototipov majhnih serij izdelkov, in izboljšanje kakovosti izdelanega tiskanega vezja. plošče v primerjavi z drugimi načini izdelave. Uporaba numerično krmiljenega stroja vam omogoča izvedbo celotnega obsega operacij za izdelavo tiskanega vezja - rezkanje prevodnega vzorca (tirov), vrtanje lukenj tako za namestitev komponent kot za prehode, obrezovanje in konturo plošče.

Najprej morate ustvariti načrt PCB. Za to je zelo priročno uporabiti program Sprint Layout 6, ki je zelo priljubljen med radioamaterji. Pri razvoju je treba upoštevati tehnološke značilnosti obdelave folijskega tekstolita na CNC stroju, tj. sledite z dovolj širokimi tirnicami, pri čemer pustite potrebne vrzeli za prehod graverja / rezalnika itd. Za začetno točko koordinat je potrebno izbrati LEVI SPODNJI VOTILO, slika 1.

Na sloju O narišite obris (obrobe) tiskanega vezja, po katerem bo izrezana končna plošča. Debelina črt je navedena glede na premer rezalnika, ki se uporablja za rezanje plošče. Nadziramo vrzel med robom plošče in tirnicami, tako da se kontura ne seka s tirnicami. Da se deska po izrezu ne vrže iz obdelovanca in je ne poškoduje rezalnik, pustimo skakalce, na katerih bo deska držala v obdelovancu. Nato jih je mogoče enostavno pojesti s stranskimi rezalniki, ko odstranite končno desko. Izklopite dodatne plasti in predhodno preglejte ploščo, slika 2.

slika 2

Odprite okno z nastavitvami "strategije" rezkanja, sliki 3 in 4.

slika 3

slika 4

V oknu "širina tirnice" (slika 4) navedemo debelino našega rezalnega orodja. Na primer, graver z rezalno konico 0,6 mm. Za udobje nadaljnje obdelave potrdite polje »označi luknje«. Pritisnemo "V redu". Sliko 5 shranimo na nam priročno mesto.

slika 5

Po izračunu obdelovalne poti bo plošča videti takole, slika 6:

slika 6

Jasno lahko spremljate pot rezalnika in količino bakra, ki jo bo odstranil. Za udobje prikaza poti rezalnika s tanko črto lahko pritisnete označen gumb, slika 7:

slika 7

Na tej stopnji je treba skrbno spremljati pot rezalnika - preveriti odsotnost kratkega stika med prevodnimi tirnicami, ki ne spadajo v vezje z istim imenom. Če najdete napako, popravite in znova shranite datoteko.
Nato morate pripraviti kontrolni program za stroj. S pomočjo pripomočka Step Cam 1.79 (lahko ga prenesete na internetu) odprite našo rezkalno datoteko, nastavite delovni pomik in globino reza (odvisno od uporabljenega stroja, orodja in materiala) in jo pretvorite v G-kodo s pritiskom na Make Ključ s kodo G. Program bo na podlagi rezkalne datoteke ustvaril obdelovalno G-kodo. Rezultat generiranja G-kode si lahko ogledate z zavihkom Dejanje -> Nariši kodo G. Če se nič ne prikaže, morate klikniti miško v oknu, slika 8.
Empirično izberemo globino rezkanja, pri čemer poskušamo stroj nastaviti tako, da rezalnik / graver odstrani le bakreno plast, z rahlim prerezom. Ta parameter je odvisen od debeline bakrene folije uporabljene tekstolitne folije.

slika 8

Kliknite Shrani kodo G. Datoteka je pripravljena.
Datoteko naložimo v Mach3, izvajamo vizualni nadzor naložene datoteke. Na stroju nastavimo ničle, začnemo z obdelavo.
Za vrtanje lukenj v ploščo in rezanje po konturi je nastavitev in priprava datotek podobna. Približne nastavitve so prikazane na slikah 9 in 10.
Vzorec vrtanja 9:

slika 9

Rezkanje plošče vzdolž konture, slika 10:

slika 10

Ločeno shranimo nastavitve za vrtanje in rezkanje konture. Nalaganje v Step Cam. Navedemo globino obdelave, odvisno od debeline uporabljenega tekstolita, z rahlim prerezom. Na primer, pri debelini tekstolita 1,5 mm smo za vrtanje postavili 1,6-1,7 mm. Konturno rezkanje je zaželeno izvesti v 2 - 4 prehodih, odvisno od značilnosti rezalnega orodja. Če želite to narediti, nastavite globino potopitve v Step Cam med rezkanjem na 0,5 mm, nato pa po vsakem prehodu na stroju ročno spustite orodje vzdolž osi "Z" in ga ponastavite.

Nekaj odtenkov dela na stroju pri izdelavi tiskanega vezja:
1. Površina namizja naj bo čim bolj ravna in ravna. Eden od načinov za dosego tega je izdelava "žrtvovalne mize" iz vezanega lesa in jo obrezati. Da bi to naredili, je na glavno namizje stroja pritrjen list vezanega lesa, nato pa se z velikim rezalnikom "postelja" rezka pod ploščo do majhne globine (1-2 mm).
2. Fiberglass ni vedno popolnoma enakomeren material, njegova debelina pa je lahko tudi različna. Zato je treba rezati z majhnim prerezom. Nekateri izkušeni ljudje posebej izdelajo zemljevide višine za natančnejšo obdelavo. Stopnja rezanja se določi empirično.
3. Za rezkanje lahko uporabite graver piramidnega tipa s konico od 0,4 do 1 mm. Za vrtanje so na voljo 0,8-1,5 mm svedri z steblom za standardno 3,175 mm klešče. Najbolje je rezati po konturi z 2-3 mm rezalnikom za koruzo.
4. Orodje se vsakič ročno zamenja. Da bi to naredili, po izvedbi, na primer, rezkalnih tirov, ustavimo vreteno, pustimo stroj v načinu zadrževanja. Rezalno orodje dvignemo na višino, ki je primerna za zamenjavo, zamenjavo. Nato na osi Z nastavimo nič. In tako z vsako menjavo instrumenta. Koordinati X in Y nista ničelni.
5. Ne pozabite, da steklena vlakna niso najbolj uporaben material za telo. Tekstolitni prah je še posebej škodljiv za dihala. Zato je zaželeno organizirati izpuh ali kako drugače odstraniti odvečni prah z območja rezanja. Tiskano vezje je mogoče na primer občasno navlažiti z vodo ali drugo primerno tekočino z medicinsko brizgo. Moker povoj čez nos/usta ali respirator bo dobro zaščitil dihalne poti.

Članek je informativnega značaja, temelji na osebnih izkušnjah avtorja in ni edina pravilna in možna rešitev.