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DIY CNC 雕刻機- 準備工作

想自己做台[CNC雕刻機]已經很久了,雖早已動工,可是卻斷斷續續,還沒完工,因為已經有同好來分享他的成果了,希望有志者一同來DIY...

DIY CNC 雕刻機- 準備工作

文章jjyeh1976 發表於 週五 10月 19, 2007 10:48 am

首先, 在這裡要先謝謝站長, 在我發表我的cnc diy blog後, 願意開這個討論版,讓想要diy的同好門, 有個專屬的園地可以討論, 也希望大家能夠將自己的作品, 心得一起拿出來討論, 讓在台灣的網友們能夠得到足夠的資訊.

DIY 一台cnc, 從某方面來看, 也算是"機電整合"的一環吧, 在台灣, 很多人會認為"我不是學那個的, 所以我應該不行". 在這裡我想先說說我的心得. 在做這台cnc之前, 我也是在無意間從國外的網站得到這些資訊, 國外的玩家能夠從機身/電路到整個調校都自己做, 台灣人為什麼不行呢? 其實最主要的原因, 我認為應該是在教育方面, 我們這一代算是填鴨式教育, 這種教育方式並沒有所謂"好"與"不好", 在某方面來說, 這讓大部份的人都可以被"填入"相同的知識, 但是, 卻沒有被教授如何"活用"這些知道, 弄的大家就像一顆mcu一樣, 寫入什麼樣的firmware就做什麼事. 一直以來, 大家都缺乏"嘗試"的能力, 這個能力在我們的教育過程中被忽略了, 所以長大後, 就只會做"被教過"的事了.

在製作這台cnc之前, 在電的方面我只會簡單的寫個8051的程式和"初級"的基本電路"符號"看的懂而已, 而在學8051之前, 我是做結構/機構分析的, 這樣說, 大家應該了吧!

在看過國外的cnc後, 再回到台灣, 也有些玩家在做cnc, 也在賣cnc的套件, 但是這個套件只有電控的部份, 說明白一點, 就是馬達+驅動器+lpt 介面電路, 對機器的製作過程及用料則是沒有任何訊息. 後來又逛了一下大陸的網站,看到在大陸的網友竟然有人隨便做做就有台cnc可以用, 這可真是讓我信心十足, 於是就開始我的diy cnc之路.

接下來就開始為各位介紹diy cnc的一些準備工作, 由於我也算是一個初級的玩家, 如果文中有不正確的地方, 還請前輩們指教,謝謝.

一, 機身
在機器的構造方面, 可以分為定柱式和動柱式, 大家可以參考這篇文章裡有介紹: http://tw.myblog.yahoo.com/victortec-cn ... 1&next=592

1. 用料
在機身的用料方面, 可以選用木板, 鋁或鋼材, 這些材料主要是影響機器的鋼性, 鋼性也進一步會對加工精度有所影響. 我自己是使用鋁板去加工, 因為加工性比鋼好, 而鋼性也比木材好. 以一台x/y/z 行程 200x150x30的機器來說, 鋁機身的價格, 連工帶料大概會在30000左右, 但是如果網友有朋友在做這方面的, 可以"情商"一下, 應該不用那麼多錢!

2. 圖面
要請加工廠加工, 心需要提供"圖面", 也就是2d圖, 一般加工廠都會認得autocad的圖檔, 但是最主要的問題會出現在圖面的"尺寸標註", 這方面我想應該是最困擾大部份的網友, 畢竟對於非機械背景的人, 尺寸如何標真是頭痛. 而其實這個問題並不難, 因為以diy cnc來說, 大部份的組件對"公差"的要求不是那麼高, 而且在標註上, 也可以跟加工廠溝通, 看的懂就可以了. 再來就是如何"設計", 以我的機台而言, 我所有的板材厚度都是10mm.

3. 運動元件
在機身完成後, 要讓cnc可以"動",就需要有直線運動的元件, 一般可以使用"線性軸承"或"線性滑軌"等, 線性軸承就是一顆可以"直線運動"的軸承, 配合鍍鉻或白鐵的"軸心"所組成, 我的機台就是使用這種. 而"線性滑軌" 則是一個滑塊配合滑軌所組成, 在我所了解到的, 以單價來說, 線性滑軌是比較高些.

4. 傳動元件
這個元件扮演的角色就是將"馬達"的轉動變成"直線"運動, 並且帶動機台的x/y/z軸運動, 一般的專業機台會使用"滾珠螺桿", 但是這個元件不便宜, 以c5 (滾珠螺桿的等級, 數字愈小愈精密), 長度200mm來說, 一支就要好幾仟.

受限於預算的限制, 我使用是一般在機械五金可以買到的"牙條", 各位可以參考我blog內的文章, 裡面有介紹.

因為使用牙條,所以有往復時會有所謂的"間隙"出現, 這個間隙所造成的結果就是在於當電控端下達前進100mm的指令, 再下達後退100mm的指令後, 平台不會回到原點, 所以有介面"結合"的問題要自己去處理, 這個問題請各位參考blog內的"雙螺母消間隙". 那價格呢? 一支1米長的m10牙條, 不到50塊. 還有,在傳動元件和馬達間, 一定要接個"聯軸器", 請不要像我blog內的自己做, 去買現成會比較好哦!

二, 電控
在電控方面就比較單純了!
1. 電腦,
diy的玩家應該不會想要自己搞個dsp控制器吧, 所以用現成的電腦來做控制是最方便不過了, 只要有lpt port, 就ok了.

2. 軟體,
目前以diy cnc控制來說, 看的到的大部份是Kcam or Mach3/4, 還有一個turbocnc, 不過是在dos底下的. 在實際使用上, 我個人比較建議用mach, 因為在控制的流暢度上比kcam好, 而且功能也較為強大, 缺點是, 要錢! 另外, mach還有個好處, 就是可以透過modbus來進行功能擴充哦.

3. 介面電路.
kcam 或mach 基本上都是透過lpt進行cnc的3軸控制, 所以需要一個介面電路,其實只要把腳位接出來就可以直接接到馬達驅動器上面使用, 但是如果考量電腦的保護的話, 做一塊板子出來是比較好的.

4. 馬達及驅動器.
現在在diy的世界裡, 其實3跟4有時候是在一起的, 以我所使用的57型馬達, 驅動電流在12v/1.5a時, 輸出的扭力要帶動cnc是沒有問題的, 所以在一些拍賣的網站上就有3+4的功能的板子可以買到.

另外一個要注意的是, 一般直接驅動步進馬達的電路, 最多只能做到半步進驅動, 然而,在半步進驅動時, 扭力就會有點不夠了, 而且不論半步進或全步進驅動, 馬達的振動都不小, 因此我建議使用有微步進驅動的驅動器, 這樣一來運轉較順,另一方面, 好的驅動器,扭力也較夠哦!


補充一下, 上面忘了提到主軸,
主軸在cnc裡扮演了最重要的角色..之一, 如果沒有主軸的話, 基本上是沒辦法做雕刻的.在國外的玩家中, 主軸可能是"電鑽", "木工修邊機"或專業的主軸, 基本上是要視加工材料來決定. 不過要一支可以雕/銑鋁/銅的主軸, 上萬是跑不掉的哦.

在這裡跟各位分享我的主軸的主要組成好了, 在考量了價格/噪音/控制及重量等因素, 我目前的主軸是由一顆dc馬達配合一支主軸而成, 兩者用皮帶做連接(原本應該是皮帶, 但是不容易買到, 所以改用o-ring). 選用dc馬達的原因是-便宜而且控制容易, 我用一般pwm控制方式去做轉速控制, 各位現在在我的blog所看到的pcb雕刻成品, 馬達的轉速大概是5~6千轉吧, 在用pully減速後(要增加扭力),主軸實際轉速約1~2000轉左右. 在這樣的組合中, 網友必需要有"車床"可以加工主軸, 再買兩顆培林就可以了, 我的花費大概如下:
1. dc 馬達,x1,350
2. 6701 培林,x2,140
3. 車床加工,x1,無價

大概是這樣吧, 我最近在構思一種新的z軸結合主軸的架構, 找個時間做好後再跟各位分享, 不過, 因為自己也要工作, 時間真的不多,如果有網友有車床願意幫我加工的話...就更好了.
最後由 jjyeh1976 於 週六 10月 20, 2007 12:14 pm 編輯, 總共編輯了 1 次
jjyeh1976
 
文章: 28
註冊時間: 週三 10月 17, 2007 10:22 pm

文章mmx2666 發表於 週五 10月 19, 2007 7:18 pm

終於 看到了台灣的cnc diy 但是我希望以最省的方式來製作cnc
雕刻機 對於高價的零件 不符合平常人自做標準 花高價的來的
雖然很美 但也很傷荷包
我已經 準備了半年 以收集到16mm 光桿4隻 12mm 光桿6隻
螺桿買現成的普通羅桿 長60mm 包含螺絲 170台幣 共需3隻
步進馬達 我已收集到近20顆 大大小小 我這些零件 是從報廢的
影印機 裡面的零件 裡面有光軸16mm 步進馬達(1台裡面大概有3顆能用的) 還有驅動馬達ic sla7062 7032 裡面還有大大小小的光軸 12mm的光桿是從掃瞄器 拔下來的 提供各位參考一下
還有 對岸熱門網站 正熱呢 這是寶站
http://www.cdle.net/
mmx2666
 
文章: 20
註冊時間: 週一 5月 22, 2006 9:59 pm

文章jjyeh1976 發表於 週六 10月 20, 2007 12:02 pm

mmx2666 寫:終於 看到了台灣的cnc diy 但是我希望以最省的方式來製作cnc
雕刻機 對於高價的零件 不符合平常人自做標準 花高價的來的
雖然很美 但也很傷荷包
我已經 準備了半年 以收集到16mm 光桿4隻 12mm 光桿6隻
螺桿買現成的普通羅桿 長60mm 包含螺絲 170台幣 共需3隻
步進馬達 我已收集到近20顆 大大小小 我這些零件 是從報廢的
影印機 裡面的零件 裡面有光軸16mm 步進馬達(1台裡面大概有3顆能用的) 還有驅動馬達ic sla7062 7032 裡面還有大大小小的光軸 12mm的光桿是從掃瞄器 拔下來的 提供各位參考一下
還有 對岸熱門網站 正熱呢 這是寶站
http://www.cdle.net/


看來在台灣還是有cnc diy的玩家存在,真好.

不過, mmx2666 您要注意哦, 印表機的步進馬達不一定是一轉200步, 而且扭力不是那麼的夠哦! 從驅動ic基本上可以略見一二, 印表機的馬達我也試過, 一般用uln-2003就可以驅動了, 扭力真的很小, 要帶動cnc有點困難, 但是如果做保麗龍切割可能可以, 因為所需克服的橫向力沒有那麼大.

此外, 在機身方面, 也許您可以試試用"鋁擠"來做, 這幾天我大概算了一下, 小台的cnc用鋁擠去組合的話, 應該不會超過10000才是, 不過請選擇信用較好的廠商, 因為平整度會有差異哦.

另外, 在主軸方面我也有個想法, 準備過陣子做一支出來試試, 可以的話再交流囉!
jjyeh1976
 
文章: 28
註冊時間: 週三 10月 17, 2007 10:22 pm

文章georgeliao 發表於 週六 10月 20, 2007 11:09 pm

早矢口有那麼多人有興趣,早就開闢這個討論區了! 希望有更多的人來這裡分享,改天我也貼貼我的一些半成品!
George Liao.
[喬治查爾斯電子電路網〕
http://www.gccircuit.com/
email:georgeliao@so-net.net.tw
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georgeliao
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文章: 3083
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來自: Taichung, Taiwan

文章mmx2666 發表於 週一 10月 22, 2007 7:25 pm

有圖有真相
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馬達特寫
mmx2666
 
文章: 20
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文章mmx2666 發表於 週一 10月 22, 2007 7:29 pm

在來幾張
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測試機台
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螺桿170元
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mmx2666
 
文章: 20
註冊時間: 週一 5月 22, 2006 9:59 pm

文章jjyeh1976 發表於 週一 10月 22, 2007 9:06 pm

哇, 你的傢私真多耶, 能不能請教一下你滾珠螺桿是從什麼地方買的? 我想買中古的,應該比較便宜些.
jjyeh1976
 
文章: 28
註冊時間: 週三 10月 17, 2007 10:22 pm

文章mmx2666 發表於 週一 10月 22, 2007 9:16 pm

jjyeh1976 寫:哇, 你的傢私真多耶, 能不能請教一下你滾珠螺桿是從什麼地方買的? 我想買中古的,應該比較便宜些.

普通螺桿而已 連螺絲1個170元
中古的滾珠螺桿 在建國市場 有很多間在賣(台中) 不過都不便宜 因為都太貴了
mmx2666
 
文章: 20
註冊時間: 週一 5月 22, 2006 9:59 pm

文章jjyeh1976 發表於 週一 10月 22, 2007 9:20 pm

mmx2666 寫:
jjyeh1976 寫:哇, 你的傢私真多耶, 能不能請教一下你滾珠螺桿是從什麼地方買的? 我想買中古的,應該比較便宜些.

普通螺桿而已 連螺絲1個170元
中古的滾珠螺桿 在建國市場 有很多間在賣(台中) 不過都不便宜 因為都太貴了


所以這是一般的方牙螺桿囉, 那你應該是用銅牙套吧^^
jjyeh1976
 
文章: 28
註冊時間: 週三 10月 17, 2007 10:22 pm

文章oldhan 發表於 週二 10月 30, 2007 9:55 am

mmx2666 寫:
jjyeh1976 寫:哇, 你的傢私真多耶, 能不能請教一下你滾珠螺桿是從什麼地方買的? 我想買中古的,應該比較便宜些.

普通螺桿而已 連螺絲1個170元
中古的滾珠螺桿 在建國市場 有很多間在賣(台中) 不過都不便宜 因為都太貴了

請問這種螺桿有沒有 間隙 的問題?
以前使用過類似這種螺桿, 轉起來相當緊, 步進馬達要用很大棵而且轉速很慢.
oldhan
 
文章: 203
註冊時間: 週日 4月 22, 2007 2:49 pm
來自: 新竹縣

文章mmx2666 發表於 週二 10月 30, 2007 10:48 pm

oldhan 問到

請問這種螺桿有沒有 間隙 的問題?
以前使用過類似這種螺桿, 轉起來相當緊, 步進馬達要用很大棵而且轉速很慢

還滿滑溜的 有一點點間隙 很小很小 可以用兩顆中間加一個組尼或
硬一點的彈簧 我實驗起來還不錯用 測試用機台已經拆解了 準備開工
mmx2666
 
文章: 20
註冊時間: 週一 5月 22, 2006 9:59 pm

文章oldhan 發表於 週三 10月 31, 2007 7:45 pm

mmx2666 寫:oldhan 問到

請問這種螺桿有沒有 間隙 的問題?
以前使用過類似這種螺桿, 轉起來相當緊, 步進馬達要用很大棵而且轉速很慢

還滿滑溜的 有一點點間隙 很小很小 可以用兩顆中間加一個組尼或
硬一點的彈簧 我實驗起來還不錯用 測試用機台已經拆解了 準備開工

請問在哪可以買到這種螺桿?
最後由 oldhan 於 週三 10月 31, 2007 7:50 pm 編輯, 總共編輯了 1 次
oldhan
 
文章: 203
註冊時間: 週日 4月 22, 2007 2:49 pm
來自: 新竹縣

文章jjyeh1976 發表於 週五 11月 02, 2007 4:40 pm

oldhan 寫:
mmx2666 寫:oldhan 問到

請問這種螺桿有沒有 間隙 的問題?
以前使用過類似這種螺桿, 轉起來相當緊, 步進馬達要用很大棵而且轉速很慢

還滿滑溜的 有一點點間隙 很小很小 可以用兩顆中間加一個組尼或
硬一點的彈簧 我實驗起來還不錯用 測試用機台已經拆解了 準備開工

請問在哪可以買到這種螺桿?


這種螺桿你可以去賣"螺絲"的找找看, 要專賣的哦, 再不然一些比較大的機械五金也有!
jjyeh1976
 
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