آموزش ساخت دستگاه CNC - گام به گام

مقدمه

در این مقاله سعی شده تا است تا به طور کامل مراحل ساخت یک دستگاه CNC آموزش داده شود ، بنابر این ما بر اساس یک شبیه سازی رایانه ای که توسط تیم پرناک الکترونیک طراحی گردیده است این مراحل را جزء به جزء با استفاده از تصاویر و همچنین لیست قطعات مورد نیاز برای ساخت یک دستگاه  CNC  پیشرفته با امکانات بالا ، به شما عزیزان اراِئه خواهیم داد .

از آنجا که در این مقاله روند ساخت یک نمونه دستگاه cnc با 3 محور متحرک در ابعاد میز کار 50×70 سانتی متر را مورد بررسی قرار میدهد ، لذا در  همین ابتدای کار لازم به ذکر است که در صورت نیاز به تغییر ابعاد، کلیت طراحی و ساخت دستگاه cnc مشابه خواهد بود اما نیاز به تغییر ابعاد بعضی از قطعات خواهد بود که در طی آموزش به آنها اشاره خواهیم نمود .

گام اول :  طراحی پلتفرم دستگاه cnc

از آنجا که طراحی و شبیه سازی یک دستگاه cnc  کار پیچیده و زمان بری بوده و نیاز به دانش فنی در زمینه طراحی صنعتی و دانستن کار با حداقل یکی از نرم افزار های طراحی صنعتی مثل solidwork , catia و … دارد لذا گام اول از این آموزش را متخصصان پرناک الکترونیک بر عهده گرفته اند تا روند طراحی برای شما با سرعت بیشتری انجام گیرد در نتیجه میتوان با سرعت بیشتری به هدف اصلی که ساخت یک دستگاه  cnc با 3 محور متحرک است برسیم .

گام دوم : قطعات مورد نیاز

1 – کنترلر دستگاه CNC

اصلی ترین بخش دستگاه CNC کنترلر یا همان مغز دستگاه CNC میباشد که وظیفه کنترل موتور ها، پردازش و تجزیه فایل های gcode و ….را بر عهده دارد . ما در این پروژه از کنترلر و کنترل پنل 3 محور CNC – INAPEC سری HELIX شرکت پرناک الکترونیک استفاده میکنیم ، این کنترلر یک کنترلر پیشرفته دستگاه های CNC مجهز به نمایش گر لمسی  7 اینچی بوده که میتواند تجربه بسیار لذت بخشی را در هنگاه کار با دستگاه CNC برای شما به ارمغان بیاورد . بنا بر این ما نیاز به یک عدد کنترلر CNC  سه محور INAPEC داریم

2- موتور

در اکثر دستگاه های cnc به منظور حرکت هر محور از الکتروموتور های با نام stepper motor و یا Servo motor استفاده میشود  هر کدام از این موتور ها ویژگی ها و مزایا و معایب خود را دارند اما با توجه به هزینه مناسب تر موتور های پله ای (stepper motor) در این آموزش ما از این نوع از موتور بهره میبریم ، بنابر این با توجه به اینکه دستگاه cnc ما دارای 3 محور متحرک (X , Y , Z) میباشد بنابر این ما نیاز به: 3 عدد استپ موتور نما 23 داریم.

3-درایو موتور

به منظور کنترل استپ موتور هانیاز به یک واسط الکترونیکی داریم که به اصطلاح به آن درایو موتور گفته میشود که سیگنال های کنترلی را که از کنترلر cnc خارج میشوند را برای موتور قابل اجرا مینماید و با توجه به نوع موتور توان مورد نیاز آن را تامین مینماید. بنابر این ما نیاز به 3 عدد درایو موتور پله ای مدل TB6600 خواهیم داشت.

4-منبع تغذیه موتور ها

منبع تغذیه 36 ولت 15 آمپر به منظور تامین ولتاژ مورد نیاز موتور ها.

5- منبع تغذیه قسمت کنترلر

منبع تغذیه 24 ولت 5 آمپر به منظور تامین ولتاژ کنترلر و کنترل پنل دستگاه CNC

6-سوئیچ اضطراری

سوئیچ قارچی NORMALY CLOSE به منظور استفاده به عنوان سوئیچ اضطراری

7-سوئیچ های محدود

6عدد لیمیت سوئیچ (هم میتوانید از میکرو سوئیچ و هم از سنسور های مجاورتی NPN استفاده نمایید)

8-موتور اسپیندل

9- محور Y

2 عدد شفت هارد کروم قطر 15 طول 75 (محور Y)  و  4 عدد بلبرینگ خطی 15

10- محور X

2عدد شفت هارد کروم قطر 15 طول 55 (محور X)  و  4 عدد بلبرینگ خطی 15

11- محور Z

2 عدد شفت هار کروم قطر 15 طول 20 سانتی متر و 2 عدد بلبرینگ خطی سایز 15 (محور Z)

12- پیچ بال اسکرو محور X

پیچ بال اسکرو قطر 16 ، گام 10 میلیمتر طول  55 سانتی متر و 1 عدد مهره بال اسکرو سایز مشابه ( محور X)

13-پیچ بال اسکرو محور Y

پیچ بال اسکرو قطر 16 ، گام 10 میلیمتر طول  75 سانتی متر و 1 عدد مهره بال اسکرو سایز مشابه (محور Y)

14-پیچ بال اسکرو محور Z

پیچ بال اسکرو قطزر 16 ، گام 10 میلیمتر طول  25 سانتی متر و 1 عدد مهره بال اسکرو سایز مشابه (محور Z)

15-کوپلینگ موتور ها

3 عدد کوپلینگ موتور

16- براکت های موتور

3 عدد براکت نگه دارنده ی استپ موتور نما 23

17-ساپورت شفت ها

12 عدد ساپورت شفت سایز 15

18- یاتاقان های محور ها

5 عدد یاتاقان سایز 16

19- ساپورت مهره بال اسکرو

3 عدد ساپورت مهره بال اسکرو مناسب برای مهره 16

20- میز کار

12 عدد پروفیل 40X40 طول 70 سانتی متر

21- براکت های پایه ها و محور Y

2 عدد ناودانی آهنی یا آلومینیومی (U-Profile)

22- براکت محور  Y

1 عدد براکت نگهدارنده ی محور Y

23 – براکت پایه محور  X

2 عدد براکت پایه نگه دارنده محور X

24-براکت های محور Z

2 عدد براکت بالا و پایین محور Z

25- براکت پشتی محور Z

2عدد براکت نگه دارنده محور Z

26-براکت فوقانی محور X

1عدد براکت نگه دارنده ی قسمت فوقانی پایه محور X

گام سوم : ساختن براکت های مورد نیاز

به منظور سفارش و خرید فایل های شبیه سازی تمام قطعات و براکت های این پروژه از طریق فرم تماس با ما درخواست خود را ثبت نمایید .

از چه متریالی برای ساخت قطعات و براکت های cnc روتر استفاده کنیم ؟

برای ساخت دستگاه CNC روتر، می‌توان از انواع متریال‌هایی مانند فلز، چوب، پلاستیک، آلومینیوم، ورق های فولادی، پروفیل‌های آلومینیومی و … استفاده کرد. اما بهترین متریال برای ساخت بدنه دستگاه CNC روتر، بستگی به نیاز و بودجه شما دارد. برای مثال، اگر بودجه شما محدود است، می‌توانید از چوب و یا پلاستیک برای ساخت بدنه دستگاه استفاده کنید، اما اگر بودجه بیشتری دارید، از آلومینیوم و یا فلزات دیگر مانند فولاد یا استیل استفاده کنید که سطح صافی و مقاومت بیشتری نسبت به چوب و پلاستیک دارند. همچنین، وابسته به نیاز شما، ممکن است نیاز به استفاده از قطعات فلزی برای ساخت قسمت‌هایی از دستگاه CNC روتر مانند محورها و پایه‌ها باشد.

در صورت نیاز به تغییر ابعاد میز کار دستگاه cnc کدام قسمت ها باید تغییر کنند ؟

به طور کلی تمام قسمت های شرح داده شده در گام دوم ثابت خواهند ماند اما با توجه به تغییر سایز مورد نظر شما میبایست ابعاد بعضی از قطعات تغییر کنند از این رو ما قطعاتی که در صورت تغییر ابعاد نیاز به اصلاح شدن دارند را در زیر بیان خواهیم کرد :

قطعات شماره :

9 – 10 – 11 (فقط طول شفت)

12 – 13 – 14 (فقط طول پیچ)

20(فقط طول )

21 – 22 – 26

گام چهارم : مونتاژ اجزا و قطعات

مونتاژ محور  Y

ما ابتدا مونتاژ دستگاه cnc را از محور Y  آغاز میکنیم ، بدین منظور ابتدا براکت های محور Y را در مقابل هم قرار میدهیم و بلبرینگ های خطی را درون شفت ها قرار میدهیم (هر شفت 2 بلبرینگ خطی) سپس شفت های هارد کروم را از سوراخ های مربوط  به آن در براکت های محور Y عبور میدهیم و ابتدا و انتهای آن را با استفاده از ساپورت شفت روی براکت ها محکم میکنیم.

سپس مهره بال اسکرو و ساپورت مهره بال اسکرو را از درون پیچ بال اسکرو عبور میدهیم و با کمک مهره و ساپورت مهره بال اسکرو  به ، پیچ بال اسکرو را به براکت نگه دارنده محور Y متصل میکنیم و بلبرینگ های خطی را  به براکت نگه دارنده محور Y پیچ کرده و از یک طرف پیچ پال اسکرو ، استپ موتور محور Y را با استفاده از کوپلینگ موتور به پیچ بال اسکرو متصل میکنیم و این مجموعه را با کمک یاتاقان ها به پروفیل U محور Y و موتور را روی براکت نگه دارنده استپ موتور  فیکس میکنیم .

نصب میز کار

اکنون وقت آن رسیده است نا میز کار را نصب کنیم برای این کار 12 عدد پروفیل آلومینیومی 40X40 را بر روی پروفیل U  میخوابانیم و با استفاده از پیچ آنها را متصل میکنیم

نصب براکت های محور X

اکنون باید براکت پایه نگه دارنده محور X  را نصب کنیم برای این کار کافی است تا این قسمت را به لبه های بیرونی براکت نگهدارنده ی محور Y با استفاده از پیچ متصل کنیم.

نصب اجزاء محور X :

1 – نصب شفت ها و بلبرینگ های محور x 

برای این کار ابتدا یک سر شفت را از سوراخ مربوط به آن در براکت های محور x  عبور میدهیم ، سپس از سر دیگر شفت بلبرینگ ها را وارد شفت ها میکنیم ، نیاز است که برای هر ضفت 2 عدد بلبرینگ قرار داده شود تا استحکام کافی در برابر تنش ها را داشته باشد بعد از انجام این کار سر دیگر شفت را از براکت مقابل عبور میدهیم و با استفاده از ساپورت شفت ، ابتدا و انتهای شفت ها را بر روی براکت محور x محکم میکنیم .

2- نصب موتور و پیچ بال اسکرو محور X 

ابتدا موتور را با استفاده از 4 عدد پیچ بر روی براکت نگهدارنده ی آن متصل میکنیم ، کوپلینگ را از یک سمت به شفت موتور و از سمت دیگر به پیچ بال اسکرو متصل میکنیم دو عدد یاتاقان را از قسمت داخلی براکت پایه نگه دارنده محور x متصل میکنیم و پیچ بال اسکرو را از داخل یاتاقان اول عبور میدهیم و از سمت دیگر پیچ مهره بال اسکرو را که به ساپورت مهره متصل شده است را وارد پیچ میکنیم و انتهای پیچ را از درون یاتاقان دوم عبور میدهیم و در انتها پیچ های براکت موتور و یاتاقان ها را میبندیم تا تمام قطعات مستحکم شوند .

نصب اجزاء محور Z 

براکت های نگهدارنده ی عقب و جلوی محور z را به 4 عدد بلبرینگ و یک عدد ساپورت مهره بال اسکرو متصل میکنیم.

مشابه محور X موتور، کوپلینگ موتور ، پیچ بال اسکرو ، مهره و ساپرت مهره بال اسکرو  ، یاتاقان ، شفت ها ، بلبرینگ ها و …. را برای محور  Z متصل میگردانیم . 

نصب اسپیندل

مانند تصویر بالا گیره اتصال اسپیندل را به محور  z متصل میکنیم.

گام پنجم : سیم کشی و اتصالات برق و نصب کنترلر INAPEC

پس از اتمام مراحل مکانیکی و تکمیل دستگاه cnc اکنون وقت آن رسیده است تا اتصالات مربوط به سیم کشی موتور ها ، و موتور اسپیندل به کنترلر دستگاه cnc سه محوره INAPEC انجام را دهیم . که در ادامه این مقاله به آن خوهیم پرداخت .

دانلود فایل شبیه سازی قطعات دستگاه mini cnc