DIY CNC Router (2 / 30 paso)

Paso 2: CNC Router diseño

Uno de los aspectos de cualquier hogar construido la máquina CNC es el uso de cada material en la construcción de las máquina vs la cantidad de que usted tiene que comprar el material. Sólo están construyendo una máquina por lo que no tiene que comprar más material que usted necesita construir esa máquina. Especialmente debe considerar esto al momento de decidir la longitud del viaje que desea para cada eje, ya que esta decisión afecta casi cada otra parte de la máquina. Este fue el proceso de diseño general que pasé por mi máquina CNC

1. Decide qué longitud de viaje necesita para cada eje (si usted tiene un proyecto específico en mente para su cnc comienza con sus requisitos de tamaños)
2. Decidir qué tipo de sistema de movimiento lineal se utiliza para la máquina
3. Decidir qué tipo de actuador lineal utilizas para cada eje
4. Decidir qué tipo de motor de la unidad y el controlador utilizará
5. Decidir el material que se utilizará para la construcción de la máquina
6. Basado en las decisiones anteriores, diseñar una máquina de papel o un software de CAD de su elección (esto no tiene que ser un diseño completo, justo lo suficiente para saber la cantidad total de los materiales que necesitarás)
7. Determinar si necesita herramientas especiales para su diseño
8. Determinar el costo total de su diseño, que incluye el costo de las herramientas que no tenga
9. Decidir que no puede gastar mucho dinero en la máquina y volver al paso 1

Fui a través de este proceso 5 veces antes de llegar a un diseño final.  Las imágenes muestran las diferentes versiones del router como mi diseño avanzado. Sé que la mayoría de la gente consideraría esto overkill pero para mí hacer esto importante. Yo sabía que una vez que terminé de construir realmente la máquina tendría que adaptarse a mis necesidades y mi presupuesto sin ningún dolor de cabeza hacer a mala planificación.

Aquí está mi pensamiento para cada uno de los pasos de diseño que se indica:

1. Viaje: fue mi primer pensamiento para una máquina CNC para la construcción de moldes para el vacío que forma la máquina ya he construido. Así que decidí construir la máquina con aproximadamente 12 "x 24" x 6 "de viajar ya que qué tan grande la placa forma está en mi vacío que forma la máquina.
2. Movimiento lineal: hay muchas opciones a elegir para movimiento lineal. Incluyen métodos comúnmente utilizados para routers CNC, correderas, rodamientos de skate, rodamientos de ranura en v, redondo carril linear y carril linear de perfil. Estos se ordenan en términos de costo, recomiendo ir el mejor sistema que puede pagar. Usted puede ahorrar algo de dinero en otras áreas de la máquina, pero un sistema de movimiento buena pagará en calidad de corte. Opté por usar el carril linear de ronda. Este sistema utiliza la tierra de la precisión y ejes de acero endurecidos y rodamientos lineales que utilizan pequeñas bolas de acero que ruedan en el eje y volver a circulan a través de canales dentro del rodamiento. Esto ofrece el movimiento suave de baja fricción y tiene buena resistencia a las fuerzas al rodamiento en cualquier dirección. Hay muchos diferentes fabricantes de estos tipos de carriles y rodamientos y los costos pueden variar un poco. Recibí mis rieles y rodamientos de un distribuidor en China en ebay. La tienda de ebay es linearmotionbearings y los precios eran los mejores que encontré en línea. A menudo vende kits de tres sistemas de rieles y dos rodamientos para cada carril, que es lo que se necesita para un CNC de 3 ejes. El kit tengo utiliza rieles largos 20 mm x 800 mm para el eje x, rieles largo 16 mm x 500 mm para el eje y y rieles largo 12 x 300 mm para el eje z. Este kit cuesta 223 dólares enviados.
3. Unidad lineal: las tres opciones básicas para conducir cada eje de un router CNC son correas acanaladas, tornillos y un estante y del piñón. Los más comunes en routers CNC DIY son ACME tornillos, tornillos de bolas y montajes de estante y del piñón. Impulsión del tornillo sistemas funcionan colocando una tuerca en la parte móvil de cada eje, una barra roscada después alimentada a través de la tuerca y enganche en ambos extremos. Por los motores de accionamiento se gira el tornillo y la tuerca se mueve a lo largo del tornillo. Tornillos ACME tienen roscas trapezoidales que se corte o enrolladas en una varilla de acero. Roscas ACME se emplean abrazaderas en C común. Su forma del hilo de rosca hace el tornillo más fuerte que los hilos de rosca en los pernos estándar. Cuando estos hilos de corte de precisión se adapta perfectamente para un router CNC. Es probablemente el más común y más barato ACME tamaño de rosca 1/2"-10. Que means1/2 "de diámetro y 10 hilos por pulgada. 10 hilos por pulgada significa que si hizo girar el tornillo en alrededor de 10 veces la tuerca adjuntada moverá 1 pulgada a lo largo del tornillo. Para cualquier tamaño de tornillo que se pueden cortar varios subprocesos individuales en el tornillo, esto se conoce como el número de arranques que el tornillo ha. Un tornillo solo del comienzo tiene una rosca un comienzo 2 tiene dos hilos de rosca y un comienzo de 5 cinco hilos. Cuál es el significado de varios subprocesos en un tornillo

? Bueno hay dos cosas que hacen mejor para máquinas CNC tornillos de inicio múltiples. Primera varios tornillos de arranque son más eficientes en convirtiendo la fuerza rotacional del tornillo en fuerza linear en la tuerca. Esto significa que toma menos esfuerzo de torsión de los motores mover cada eje. En segundo lugar, múltiples Inicio tornillos aumento del plomo del tornillo, que es hasta qué punto una tuerca se movería si el tornillo se hace girar una vez. Para determinar el plomo para un tornillo de dividir el número de arranques por el número de hilos por pulgada. Por ejemplo, una 1/2"-10, salida 5, tornillo ACME tendría un 5/10 o 1/2" conducir. Esto significa para cada rotación del tornillo que la tuerca mueve 1/2". Esto es importante porque el motor eléctrico puede producir el más esfuerzo de torsión a baja velocidad y con una mayor ventaja la tuerca se moverá más lejos por revolución del tornillo y esto significa que el motor puede girar a una velocidad inferior para mover el eje de la máquina. Para mi máquina opté por usar un 1/2"-10, 5 comienzo, tornillo ACME de Mcmaster Carrpara los 3 ejes. Otra cosa importante a observar es cómo precisa el ajuste entre la tuerca y el tornillo. Una tuerca en un perno estándar meneo un poco hacia adelante y hacia atrás y en términos CNC, que esto se conoce como reacción. Desea reducir la cantidad de reacción que tiene entre la tuerca y el tornillo porque cada vez que cambia la dirección de rotación del tornillo producirá esa pequeña cantidad de juego de tuerca de su posición de CNC apagado y sus piezas podrían no salir correctamente tamaños. Hay formas con el hardware y el software que utiliza para reducir la cantidad de reacción que tiene. En el lado del software hay opciones simples que pueden compensar la reacción y en el lado del hardware puede utilizar una tuerca anti-backlash. He comprado las tuercas anti-backlash de dumpsterCNC y otra vez puede encontrar números en la lista de piezas. Por lo general los efectos de la reacción pueden reducirse hasta el punto de que partes se pueden hacer para dentro de unos pocos miles de pulgada.

1. Motor impulsor: para CNC routers dos opciones básicas existen, motores paso a paso o servomotores. Motores paso a paso se utilizan en la mayoría de routers CNC DIY. CNCroutersource tiene información excelente comparando estos dos tipos de motores. La diferencia fundamental en estos motores es servo motores proporcionan retroalimentación de posición para asegurar la colocación apropiada y motores paso a paso no. Opté por usar motores paso a paso para mi principalmente debido al costo de la máquina. Los servomotores son más caros y requieren más costosos controladores y motores de pasos comparables para los tamaños que se utilizan en Fresadoras CNC. También motores paso a paso son altamente compatibles con la comunidad DIY router y están disponibles en muchas tiendas diferentes. Al buscar motores paso a paso y controladores encontré muchas opciones y rangos de precio de menos de $100 a más de $500. Al momento de decidir lo que para mi máquina llegué a la conclusión de que estos sistemas son tan universales que podría utilizar mi controlador y steppers incluso para otros proyectos CNC en el futuro. Sabiendo que yo quería conseguir buen funcionamiento y confiabilidad a largo plazo que decidí ir con americana componentes de Gecko. He comprado un controlador paso a paso de Gecko G540 que puede controlar hasta 4 motores paso a paso a la vez y se conecta a una computadora mediante un puerto paralelo. También compré 4 oz 280-en los motores de pasos NEMA 23 de Gecko que también se hacen en América. Decidí usar el software de control se llama Mach3 y utiliza puerto paralelo de una computadora para enviar señales a la G540 que controla los motores paso a paso. Mach3 CNC software de control puede ser descargado y utilizado de forma gratuita, pero es limitado hasta que comprar el software por $150. Mach3 es probablemente el software más utilizado para máquinas CNC DIY y es bien apoyado.
2. Material de construcción: routers más DIY CNC se construyen utilizando cualquiera de los dos MDF, extrusión de aluminio, o acero. MDF puede ser fácil trabajar con y barato para comprar y muchos constructores de vez primera este material. Protuberancia de aluminio ranurado, comúnmente de una empresa llamada 80/20, se utiliza en muchos DIY CNC router diseño planes disponibles en internet. Ofrece muchas opciones de diseño debido a la gran cantidad de soportes de montaje y el diseño ranurado permite configuraciones. Extrusión de aluminio, sería el más caro de los tres métodos que enumeré. Acero también se utiliza para construir muchos routers DIY. Tubería cuadrada, ángulo y plano son comunes y pueden generalmente ser de origen local. En la mayoría de los casos máquinas de acero se sueldan con autógena juntos por lo que es necesario un soldador y la habilidad para soldar. Acero generalmente va a ser menos costosos por pie de extrusión de aluminio. Opté por usar 1 "x 2" x0.065 "tubos para construir mi router CNC

. Pude comprar un pedazo de solo 24 pies de un proveedor local de acero, tubo Industrial y acero. Ellos incluso cortaron por la mitad por lo que pude cargar en mi coche. Si no tienes un proveedor de acero local que sugeriría mirar speedymetals, que he comprado de ellos antes y tienen buenos precios y entrega rápida. Tengo experiencia de soldadura y soldador de núcleo de flujo, que es similar al Soldador MIG pero no requiere gas de protección. Si desea obtener más información sobre soldadura de mirar esta gran instructable de Phil B, aprendiendo a soldar. Usando el acero también requiere el uso de herramientas de trabajo del metal. Usé una pequeña sierra de cinta horizontal para cortar el tubo y un pequeño Banco superior taladro para perforar los agujeros. He incluido algunos consejos sobre cómo trabajar con metal y algunas herramientas que hacen la vida mucho más fácil en este instrucable.

Diseño: usted puede utilizar el software lo que estás cómodo con el diseño de la máquina. Incluso podría dibujar su máquina en el papel.  123D de Autodesk y SketchUp de Google son ambos gratis 3D modelado de programas de software que se puede utilizar.  Muchas de las piezas que utiliza en esta máquina vinieron de McMaster-Carr.  Su página web proporciona dibujos para muchos de los artículos que venden como modelos 3D que pueden ser downlaoded gratis.

Herramientas: utilicé una serie de herramientas para construir mi máquina CNC y se enumeran en el paso de herramientas. Algunas de las herramientas están para trabajar con metal y son esenciales para conseguir los mejores resultados. También hice algunas de mis propias herramientas para construir esta máquina mucho más fácil.

Costo: Estimado mi costo para la máquina completa y electrónica alrededor de $1500.

Saben ahora mis decisiones y ojala entienda mi razonamiento. Creo que tengo una muy buena combinación de piezas que ha superado mis expectativas. Si usted decide construir una máquina basada en mis planes tengo todo lo establecido en los siguientes pasos.