Mempelajari cara membuat mesin CNC dari awal lebih mudah dari yang Anda kira. Kami telah membagi proses DIY menjadi serangkaian langkah yang mudah diikuti untuk pemula. Dari membeli komponen hingga menginstal perangkat lunak, panduan DIY kami akan memandu Anda melalui cara mudah membuat mesin CNC sendiri.
Apa itu Mesin CNC?
Mesin CNC adalah perkakas listrik otomatis yang menggunakan program komputer untuk mengendalikan motor guna menggerakkan 3 sumbu X, Y, dan Z untuk bergerak maju mundur sepanjang lintasan perkakas yang dihasilkan oleh perangkat lunak CAD/CAM menurut perintah kode-G. Terakhir, perkakas pada spindel melengkapi hasil pengukiran, pemotongan, dan penggilingan.
Hal-hal yang Perlu Dipertimbangkan
Ketika berbicara tentang mesin CNC, semua orang akan berpikir tentang biaya tinggi dan operasi pemrograman yang rumit, yang membuat kita merasa tidak percaya diri tentangnya. Faktanya, kita mengetahui dan mempelajari CNC dengan membuat beberapa hal sederhana dan mesin CNC berbiaya rendah, yang memungkinkan kami untuk meningkatkan kemampuan dari pemula menjadi ahli dalam teknologi CNC modern. Kesulitan membuat mesin CNC sendiri terletak pada tingginya biaya kit mesin dan kesulitan pemesinan, serta pengaturan dan penggunaan perangkat lunak yang relatif mudah. Setelah sebulan mempelajari dan meneliti CNC, saya memutuskan untuk membuat sendiri kit mesin CNC yang dikendalikan Mach3 menggunakan bahan-bahan yang tersedia secara lokal.
Kesulitan Bangunan: Moderat.
Durasi Pembangunan: 16 Hari.
Alat DIY: Catok bangku, bor listrik, gergaji tangan, alat pembuat sampel, keran, alat pembuat lubang, jangka sorong, alat pembengkok, dan sekrup.
Mulai
Panduan ini membahas tentang pembuatan mesin CNC fungsional dengan fitur-fitur berikut.
1. Struktur gantry memiliki stabilitas yang baik, format pemrosesan besar, desain desktop yang ringkas dan ringan, serta mudah dibawa.
2. Dapat digunakan untuk memotong dan menggiling PCB, PVC, akrilik, MDF, kayu, aluminium, dan tembaga.
3. Akurasi pemesinannya dapat mencapai 0.1 mm, yang dapat memenuhi persyaratan sebagian besar papan PCB, cetakan, stempel, dan tanda.
4. Biayanya di bawah $1.000, dan perakitannya nyaman dan mudah.
5. Suku cadang dan bahan baku yang digunakan dapat ditemukan atau dibeli secara lokal, yang mengurangi kekhawatiran.
6. Proses DIY tidak memerlukan alat yang terlalu rumit.
7. Pengendali Mach3, mudah digunakan.
8. Spindel digerakkan oleh motor penggerak dengan presisi tinggi.
Bagaimana Membangun Struktur Mesin CNC?
Mesin CNC ini mengadopsi struktur gantry tetap. Seluruh mesin dibagi menjadi meja dasar, rangka gantry, kereta sumbu-X, meja kerja sumbu-Y, dan kereta sumbu-Z. Motor penggerak meja kerja sumbu-Y dipasang pada pelat bawah. , sekrup, dan 2 batang halus dan gantry sebagai pemandu geser meja sumbu-Y.
Pada gantry, motor penggerak penggerak kereta sumbu-X, sekrup utama, dan 2 batang halus yang digunakan sebagai pemandu geser kereta sumbu-X dipasang. Pada kereta sumbu-X dipasang motor penggerak penggerak kereta sumbu-Z, sekrup utama, dan 2 batang halus yang digunakan sebagai pemandu geser kereta sumbu-Z.
Terdapat braket pemasangan berbentuk L dan cincin penahan berbentuk U untuk memasang spindel pada kereta sumbu Z.
Mur yang disesuaikan dengan sekrup utama dilas pada kereta sumbu X, Y, dan Z.
Bagaimana Membuat Sirkuit Mesin CNC?
Rangkaian ini terdiri dari 3 bagian penggerak motor stepper yang identik, yaitu sumbu X, sumbu Y, dan sumbu Z. Sekarang, ambil sumbu X sebagai kolom untuk mengilustrasikan prinsip kerjanya.
Rangkaian Driver Motor Stepper dengan L297/L298
Rangkaian ini terutama terdiri dari 2 sirkuit terpadu penggerak khusus motor stepper L297 dan L298. Fungsi utama L297 adalah distribusi pulsa. Ia menghasilkan pulsa logika keluaran pada terminal keluaran A, B, C, dan D untuk menggerakkan L298. L297 juga memiliki 2 pemotong PWM untuk mengendalikan arus belitan fasa dan mewujudkan kontrol pemotong arus konstan untuk memperoleh karakteristik frekuensi torsi yang baik.
Pulsa sumbu-X dari HDR1 (pin 2) memasuki CLOCK (pin 18) dari U1 (L297) dan diproses oleh U1 pada terminal keluarannya A, B, C, D, C (pin 4, 6, 7, 9) untuk menghasilkan Pulsa logika keluaran memasuki U2 (L298) untuk menggerakkan jembatan H ganda pada terminal keluarannya (pin 2, 3, 13, dan 14) untuk mengeluarkan pulsa langkah untuk menggerakkan motor stepper agar berputar.
L298 adalah driver sirkuit terpadu tegangan tinggi dan daya arus tinggi ganda H-bridge.
L297 dan L298 digunakan untuk membentuk sistem penggerak lengkap, yang dapat menggerakkan motor stepper 2 fase dengan tegangan maksimum 46V dan arus 2A per fase.
SYNC (pin 1) dari U1 adalah pin sinkronisasi yang terhubung ke pin 1 dari U3 dan U5 untuk mewujudkan sinkronisasi beberapa L297.
Papan Kontrol Penggerak Motor Stepper
ENABLE (pin 10) dari U1 mengaktifkan pin kontrol untuk mengontrol logika output. Ketika rendah, INH1, INH2, A, B, C, D semuanya dipaksa ke level rendah untuk membuat driver L298 tidak bekerja. CONTROL (pin 11) digunakan untuk memilih kontrol sinyal chopper. Ketika level rendah, sinyal chopper bekerja pada INH1, INH2, dan ketika level tinggi, sinyal chopper bekerja pada sinyal A, B, C, D. Yang pertama cocok untuk mode kerja tahap tunggal dan 2 mode dapat digunakan untuk motor stepper dari mode kerja bipolar.
VREF (pin 15) dari S1U1 adalah pin penyesuaian tegangan referensi, dan tegangan pin ini disesuaikan untuk mengatur arus puncak belitan fasa motor stepper.
Kit Penggerak Motor Stepper
Cw/ccw (pin 17) dari U1 adalah pin untuk menentukan arah putaran motor stepper sumbu X, dan sinyal penentu arah untuk sumbu X dari HDR1 (pin 6) dihubungkan ke pin ini.
HALF/FULL (pin 19) adalah pin kontrol mode eksitasi. Saat tinggi, mode penggeraknya adalah setengah langkah, dan saat rendah, mode penggeraknya adalah langkah penuh. RESET (pin 20) adalah sinyal reset asinkron, dan fungsinya adalah untuk mereset distributor pulsa.
D3-D26 adalah dioda roda bebas dari jembatan H driver L298.
Bagaimana cara menyiapkan pengontrol CNC Mach3?
Mach3 adalah pengontrol CNC yang paling umum digunakan untuk mesin CNC. Pemasangannya mudah. Pertama, masukkan kartu gerak Mach3 pada motherboard komputer. Pada sistem operasi Windows, driver Mach3 akan terpasang secara default.
Kit Pengendali CNC 3 Sumbu Mach3 USB
Anda juga dapat memilih DSP, NcStudio, Mach4, Syntec, OSAI, Siemens, LNC, FANUC, dan pengontrol CNC lainnya.
Bagaimana Cara Memasang & Menggunakan Perangkat Lunak CAD/CAM?
Perangkat lunak CAD/CAM yang paling umum untuk mesin CNC meliputi Type3, ArtCAM, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, MeshCAM, Solidworks, AlphaCAM, MasterCAM, UcanCAM, CASmate, PowerMILL, Aspire, Alibre, AutoCAD, Fusion360, Autodesk Inventor, Rhinoceros 3D, yang dapat mendesain 2D/3D gambar untuk menghasilkan jalur alat permesinan.
Perangkat Lunak CAD/CAM
Bagaimana Cara Merakit Kit Mesin CNC?
Meja bawah, kereta sumbu X, meja kerja sumbu Y, dan kereta sumbu Z dibuat dengan mesin pembengkok dengan ketebalan 1.52mm pelat baja canai dingin, yang dapat memastikan akurasi pemesinan yang paling ideal. Jika tidak ada pembengkok, dapat juga ditekuk secara manual dengan palu tangan pada ragum besar. Selama pemrosesan palu tangan, besi bantalan harus ditambahkan ke benda kerja untuk menghindari meninggalkan bekas palu pada benda kerja. Setelah pembengkokan, diperlukan pembentukan lebih lanjut. Tidak ada bidang yang melengkung dan membentuk sudut 90 derajat satu sama lain. Untuk memastikan posisi pelubangan yang benar, titik jarum jarum penggores yang sejajar dan tegak lurus dengan garis penggoresan pertama harus tipis, garis penggoresan harus akurat, dan soket pemosisian pelubang sampel harus hati-hati dan akurat.
Kit Mesin CNC
Misalnya, buat lubang dengan diameter 6 mm sebanyak 2 kali. Pertama, gunakan bor berdiameter 4 mm untuk mengebor lubang. Tentukan apakah lubang berdiameter 4 mm akurat menurut garis posisi silang. Jika tidak akurat, gunakan file taman untuk memperbaikinya. , dan terakhir buat lubang dengan bor 6mmata bor m, sehingga kesalahan posisi lubang relatif kecil.
Gantry dapat dipotong dengan gergaji tangan dari lunas besi lantai anti-statis dengan ketebalan dinding 1.2mm sesuai dengan gambar, dan dapat ditekuk, diproses, dan dibentuk pada ragum. Batang lampu yang digunakan sebagai rel pemandu sumbu X, Y, Z 3 memerlukan permukaan halus dengan diameter halus 8-10mm. Hal ini dapat diatasi dengan membongkar rel geser printer dot matrix bekas dan rol karet tinta pada kartrid printer laser lama. 2 batang halus di setiap arah harus memiliki panjang yang sama dan permukaan ujungnya harus rata. Bor lubang di bagian tengah permukaan ujung untuk menyadap kabel M5, dan kencangkan dengan 5mm baut. Pengerjaannya harus horizontal dan vertikal, terutama 2 batang lampu di setiap arah harus benar-benar sejajar. Paralelisme sangat penting, ini menentukan keberhasilan atau kegagalan produksi.
Sekrup utama dari 3 sumbu adalah sekrup utama dengan diameter 6mm dan nada 1mmSekrup timah ini dapat digunakan untuk memotong panjang yang dibutuhkan dari sekrup timah panjang yang dijual di toko perangkat keras untuk dekorasi langit-langit. Resistensi dan jarak bebas harus kecil, dan mur dilas di lubang yang sesuai pada kereta untuk meminimalkan serangan balik dan meningkatkan akurasi mesin ukiran.
Selongsong geser adalah konektor selang kuningan yang dibeli di toko perangkat keras. Perlu untuk memilih diameter bagian dalam yang sedikit lebih kecil dari diameter batang geser, dan kemudian menggunakan reamer manual untuk memutar diameter bagian dalam agar sesuai dengan batang geser secara tepat. Jika perlu, poles sumbu optik dengan amplas metalografi, potong selongsong geser menjadi bagian-bagian sepanjang 6 mm, total 12 bagian, dan kemudian gunakan besi solder berdaya tinggi untuk menyoldernya ke dalam lubang yang sesuai pada kereta. Jangan letakkan selongsong geser selama pengelasan. Jika solder menembus ke dalam, gunakan seng klorida sebagai fluks untuk memastikan kualitas penyolderan. Saat merakit, berhati-hatilah agar resistansi meja geser kecil dan konsisten. Jika resistansinya besar, selongsong geser dapat dipanaskan kembali dengan besi solder untuk memenuhi persyaratan.
Poros motor stepper dan batang sekrup dihubungkan melalui tabung tembaga 6mAntena batang berdiameter 1,5 m. Batang sekrup dan tabung tembaga dilas dengan kuat dan dipastikan konsentris. Ujung lain dari tabung tembaga dimasukkan ke poros motor stepper, lalu dibor secara horizontal. Sebuah pin dimasukkan ke dalam lubang kecil untuk mengencangkannya, dan ujung lain dari batang sekrup dilas dengan mur pada kereta.
Mesin CNC ini dapat dikontrol secara fleksibel sesuai dengan ukuran dan besarnya materialnya sendiri, tetapi keseluruhan mesin tidak boleh terlalu besar untuk menghindari kekakuan yang buruk.
Bagaimana Cara Mengoperasikan Mesin CNC?
Sebelum pemesinan CNC, daftar program pemesinan harus disiapkan terlebih dahulu:
1. Tentukan prosedur pemrosesan bagian dan alat serta kecepatan pemotongan yang digunakan untuk pemrosesan.
2. Tentukan titik sambungan kontur bagian tersebut.
3. Atur posisi awal dan akhir pisau serta posisi titik asal koordinat.
Tulis set instruksi kontrol numerik sesuai dengan format pernyataan yang ditentukan, masukkan set instruksi ke dalam perangkat kontrol numerik untuk diproses (dekode, operasi, dll.), perkuat sinyal melalui rangkaian penggerak, gerakkan motor servo untuk mengeluarkan perpindahan sudut dan kecepatan sudut, lalu ubah komponen melalui komponen eksekusi. Perpindahan linier meja kerja direalisasikan untuk merealisasikan pengumpanan.
Mari kita mulai mengoperasikan mesin CNC dengan 9 langkah berikut.
Langkah 1. Pemrograman CNC.
Sebelum pemesinan, pemrograman CNC harus dianalisis dan dikompilasi terlebih dahulu. Jika programnya panjang atau rumit. Jangan memprogram pada mesin CNC, tetapi gunakan mesin pemrograman atau pemrograman komputer, lalu buat cadangan ke sistem CNC pada mesin CNC melalui disket atau antarmuka komunikasi. Ini dapat menghindari penggunaan waktu mesin dan meningkatkan waktu bantu pemesinan.
Langkah 2. Nyalakan Mesin.
Umumnya, daya utama dinyalakan terlebih dahulu, sehingga mesin CNC memiliki kondisi daya hidup. Nyalakan sistem CNC dengan tombol kunci dan mesin perkakas dinyalakan pada saat yang bersamaan, dan CRT dari sistem kontrol CNC menampilkan informasi. Status koneksi kerang dan peralatan bantu lainnya.
Langkah 3. Tetapkan Titik Referensi Padat.
Sebelum pemesinan, tentukan data pergerakan setiap koordinat mesin. Langkah ini harus dilakukan terlebih dahulu untuk mesin dengan sistem kontrol peningkatan.
Langkah 4. Mulai Pemrograman CNC.
Berdasarkan media program (pita, cakram), program dapat dimasukkan melalui mesin pita, mesin pemrograman, atau komunikasi serial. Jika programnya sederhana, program dapat dimasukkan langsung ke panel kontrol CNC melalui keyboard, atau segmen per segmen dapat dimasukkan dalam mode MDI untuk pemrosesan segmen jarak jauh. Sebelum pemesinan, asal potongan, parameter pahat, offset, dan berbagai nilai kompensasi juga harus dimasukkan ke dalam program.
Langkah 5. Pengeditan Program.
Jika program yang dimasukkan perlu dimodifikasi, sakelar pemilihan mode kerja harus ditempatkan pada posisi pengeditan. Gunakan tombol edit untuk menambahkan, menghapus, dan mengubah.
Langkah 6. Pemeriksaan Program & Debugging.
Pertama, kunci mesin perkakas dan jalankan sistemnya saja. Langkah ini untuk memeriksa program. Jika ada kesalahan, program perlu diedit lagi.
Langkah 7. Pemasangan dan Penyelarasan Benda Kerja.
Memperbaiki dan menyelaraskan benda kerja yang akan diproses, dan menetapkan patokan. Metode ini menggunakan gerakan inkremental manual, gerakan berkelanjutan, atau gerakan roda manual dari mesin perkakas. Mengatur titik awal ke awal program, dan mengatur referensi alat.
Langkah 8. Mulai Pemesinan CNC.
Pemesinan berkelanjutan umumnya menggunakan penambahan program dalam memori. Laju umpan dalam pemesinan CNC dapat disesuaikan dengan sakelar laju umpan. Selama pemesinan, tombol penahan umpan dapat ditekan untuk menghentikan gerakan umpan guna mengamati situasi pemrosesan atau melakukan pengukuran manual. Tekan tombol mulai siklus lagi untuk melanjutkan pemesinan. Untuk memastikan mangkuk sudah benar, mangkuk harus diperiksa ulang sebelum ditambahkan. Selama penggilingan, untuk potongan lengkung datar, pensil dapat digunakan sebagai pengganti alat untuk menggambar garis luar bagian di atas kertas, yang lebih intuitif. Jika sistem memiliki jalur alat, fungsi simulasi dapat digunakan untuk memeriksa kebenaran program.
Langkah 9. Matikan Mesin.
Setelah menambahkan, sebelum mematikan daya, perhatikan untuk memeriksa status mesin CNC dan posisi setiap bagian mesin. Matikan daya mesin terlebih dahulu, lalu matikan daya sistem, dan terakhir matikan daya utama.
Pertanyaan Umum (FAQ)
Berapa banyak jenis mesin CNC yang dapat Anda buat sendiri?
Jenis mesin CNC yang paling umum dibuat sendiri meliputi router CNC, mesin bubut CNC, penggilingan CNC, penggiling CNC, bor CNC, laser CNC, dan pemotong plasma CNC.
Berapa biaya untuk membangun perangkat mesin CNC?
Biaya kit mesin CNC DIY mencakup komputer, papan kontrol, suku cadang mesin dan aksesori. Sebagian besar biaya terkonsentrasi pada perangkat keras, yang bergantung pada akurasi yang Anda butuhkan untuk rencana permesinan CNC Anda, dan biaya rata-rata di bawah $1, 000.
Apa yang dapat dilakukan mesin CNC?
Mesin CNC dapat melakukan penggilingan, pembubutan, pemotongan, pengukiran, pemahatan, penandaan, penggilingan, pembengkokan, pengeboran, pembersihan, pengelasan untuk logam, kayu, plastik, busa, kain, dan batu.
Bagaimana cara memilih motor spindel?
Motor spindel merupakan komponen inti untuk mesin CNC. Anda perlu membeli motor spindel yang tepat untuk rencana bisnis Anda, semuanya tergantung pada bahan yang Anda proses dan tingkat presisi yang dibutuhkan untuk proyek Anda.
Bagaimana cara memilih sistem transmisi?
Salah satunya adalah apakah akan memilih sekrup atau sekrup bola untuk pemilihan sistem transmisi. Di sini saya justru menyarankan bahwa jauh lebih baik untuk memilih sekrup bola. Meskipun saya menggunakan sekrup timah, saya tetap menyarankan untuk memilih sekrup bola. Sekrup bola memiliki presisi tinggi dan kesalahan rotasi kecil. Dan dalam proses transmisi, suaranya sangat kecil. Proses transmisi sekrup adalah gesekan antara logam dan logam. Meskipun suaranya tidak terlalu keras, kesalahan rotasi akan menjadi semakin besar setelah waktu gesekan lama.
Bagaimana cara memilih motor stepper?
Selama mesin CNC bekerja, motor stepper juga bekerja. Jika motor tidak dipilih dengan hati-hati, maka pertama-tama motor akan sangat mudah panas. Motor akan panas ketika mesin mulai bekerja, yang seharusnya tidak kita inginkan. Torsi motor juga menjadi masalah yang perlu dipertimbangkan, dan langkah akan mudah hilang jika torsi tidak mencukupi. Jadi jangan serakah ketika memilih motor stepper.
Perhatian
Apakah Anda sedang membangun router CNC yang terjangkau, atau membuat mesin bubut CNC dengan anggaran terbaik, bahkan bekerja dengan DIY mesin penggilingan CNC termurah, peringatan pertama adalah catu daya mesin CNC. Ada 1 motor stepper dan satu motor spindel pada mesin. Oleh karena itu, arus mesin CNC sangat besar dalam proses penggunaan. Saat membeli catu daya DC, catu daya DC dengan arus pengenal yang lebih besar harus dibeli. Penentu kecepatan motor spindel adalah tegangan catu daya DC. Semakin tinggi tegangan, semakin cepat kecepatan maksimum spindel dapat berputar, sehingga tegangan tidak boleh terlalu kecil.
Singkatnya, saya sarankan tegangan pengenal mesin CNC buatan sendiri sekitar 30V dan arus pengenal setidaknya 10A untuk memastikan pengoperasian mesin yang normal. Tegangan 30V terutama digunakan pada motor spindel, dan motor stepper tidak memerlukan tegangan yang begitu tinggi. Karena motor stepper digerakkan oleh sekrup, torsi masih dapat menjadi besar bahkan dengan tegangan yang kecil. Jadi saya sarankan hanya 12V yang cukup untuk tegangan yang dipasok ke motor stepper. Motor stepper menggunakan 12V, tetapi tegangan yang disediakan oleh catu daya DC adalah 30V. Di sini, transformator perlu digunakan. Daya transformator ini harus tinggi. Arus dari 3 motor stepper harus melewati transformator ini. Disipasi panas transformator tidak dapat mengimbangi, sehingga menghasilkan panas yang serius.
