Изчисляване на размерите на масата на машината с ЦПУ. Фирма за CNC моделиране. Панел за управление на една от CNC фрезите

Осъзнавайки какво е сложно технически и електронно устройство, много занаятчии смятат, че е просто невъзможно да го направят със собствените си ръце. Това мнение обаче е погрешно: можете сами да направите такова оборудване, но за това трябва да имате не само неговия подробен чертеж, но и набор от необходими инструменти и подходящи компоненти.

Обработка на дуралуминиеви заготовки на домашна настолна фреза

Когато решавате да направите домашна CNC машина, имайте предвид, че това може да отнеме значително време. Освен това ще са необходими определени финансови разходи. Въпреки това, без да се страхувате от такива трудности и имате правилния подход към решаването на всички проблеми, можете да станете собственик на достъпно, ефективно и продуктивно оборудване, което ви позволява да обработвате детайли от различни материалис висока степенточност.

За да направите фреза, оборудвана с CNC система, можете да използвате две възможности: закупете готов комплект, от който такова оборудване е сглобено от специално подбрани елементи, или намерете всички компоненти и сглобете устройство, което напълно отговаря на всички ваши изисквания със собствените си ръце.

Инструкции за сглобяване на домашна CNC фреза

По-долу на снимката можете да видите направени със собствените си ръце, към които е приложен подробни инструкцииза производство и монтаж, като се посочват използваните материали и компоненти, точни „кройки“ на машинните части и приблизителни разходи. Единственият минус е инструкцията английски език, но е напълно възможно да разберете подробните чертежи без да знаете езика.

Изтеглете безплатни инструкции за производство на машината:

CNC фрезата е сглобена и готова за работа. По-долу има някои илюстрации от инструкциите за сглобяване на тази машина.

"Шаблони" на машинни части (умален изглед) Начало на сглобяването на машината Междинен етап Краен етап на сглобяване

Подготвителна работа

Ако решите, че ще проектирате CNC машина със собствените си ръце, без да използвате готов комплект, тогава първото нещо, което трябва да направите, е да изберете електрическа схема, на които ще работи такова мини оборудване.

За основата на фрезовото оборудване с ЦПУ можете да вземете старото бормашина, при който работната глава със свредло е заменена с фрезова глава. Най-сложното нещо, което ще трябва да бъде проектирано в такова оборудване, е механизъм, който осигурява движението на инструмента в три независими равнини. Този механизъм може да бъде сглобен на базата на каретки от неработещ принтер, той ще осигури движението на инструмента в две равнини.

Лесно е да свържете софтуерно управление към устройство, сглобено според такава концепция. Основният му недостатък обаче е, че на такава CNC машина ще бъде възможно да се обработват само детайли от пластмаса, дърво и тънки ламарина. Това се обяснява с факта, че вагоните от стария принтер, който ще осигури движение режещ инструмент, нямат достатъчна степен на твърдост.

За да може вашата домашна CNC машина да извършва пълноценни фрезови операции с детайли от различни материали, достатъчно мощен стъпков двигател трябва да отговаря за движението на работния инструмент. Изобщо не е необходимо да търсите двигател от стъпков тип, той може да бъде направен от конвенционален електродвигател, подлагайки последния на леко усъвършенстване.

Използването на стъпков двигател във вашия ще позволи да се избегне използването на винтово задвижване и функционалности характеристиките на домашно приготвеното оборудване няма да се влошат от това. Ако все пак решите да използвате карети от принтера за вашата мини машина, препоръчително е да ги вземете от по-голям модел на печатащото устройство. За да прехвърлите сила върху вала на фрезовото оборудване, е по-добре да използвате не обикновени, а зъбни ремъци, които няма да се плъзгат върху шайбите.

Един от най-важните компоненти на всяка такава машина е фрезовият механизъм. Трябва да се даде нейното производство Специално внимание. За да направите правилно такъв механизъм, ще ви трябват подробни чертежи, които трябва стриктно да се спазват.

Чертежи на CNC фреза

Нека започнем да сглобяваме оборудването

Основата на домашното фрезоване с ЦПУ може да бъде правоъгълна греда, която трябва да бъде здраво закрепена върху релсите.

Носещата конструкция на машината трябва да има висока твърдост, по-добре е да не се използва заварени съединения, и трябва да свържете всички елементи само с винтове.

Това изискване се обяснява с факта, че заваръчните шевове се понасят много слабо от вибрационни натоварвания, на които задължително ще бъде подложена носещата конструкция на оборудването. Такива натоварвания в крайна сметка ще доведат до факта, че рамката на машината ще започне да се срутва с течение на времето и в нея ще настъпят промени в геометричните размери, което ще повлияе на точността на настройките на оборудването и неговата производителност.

Заварени шевове при монтиране на домашно изработена рамка фрезачесто провокират развитието на игра в неговите възли, както и отклонението на водачите, което се образува при тежки натоварвания.

В фрезовата машина, която ще сглобите със собствените си ръце, трябва да има механизъм, който да осигури движението на работния инструмент във вертикална посока. Най-добре е да използвате винтова предавка за това, чието въртене ще се предава с помощта на зъбен ремък.

Важен детайл на фрезата е нейната вертикална ос, която за домашно устройство може да бъде направена от алуминиева плоча. Много е важно размерите на тази ос да са точно съобразени с размерите на сглобяваното устройство. Ако имате на разположение муфелна пещ, тогава можете да направите вертикалната ос на машината със собствените си ръце, като я излеете от алуминий според размерите, посочени в готовия чертеж.

След като всички компоненти на вашата домашна фреза са подготвени, можете да започнете да я сглобявате. Този процес започва с инсталирането на два стъпкови двигателя, които се монтират на тялото на оборудването зад неговата вертикална ос. Единият от тези електродвигатели ще отговаря за движението на фрезовата глава в хоризонталната равнина, а вторият - съответно за движението на главата във вертикалната равнина. След това се монтират останалите компоненти и възли на домашно приготвено оборудване.

Въртенето към всички компоненти на домашното CNC оборудване трябва да се предава само чрез ремъчни задвижвания. Преди да свържете системата към сглобената машина програмен контрол, трябва да проверите работата му в ръчен режим и незабавно да отстраните всички открити недостатъци в работата му.

Можете да гледате процеса на сглобяване на видеоклипа, който е лесен за намиране в Интернет.

Стъпкови двигатели

В дизайна на всяка фрезова машина с ЦПУ задължително има стъпкови двигатели, които осигуряват движение на инструмента в три равнини: 3D. Когато проектирате домашна машина за тази цел, можете да използвате електрически двигатели, инсталирани в матричен принтер. Повечето по-стари модели матрични принтери бяха оборудвани с електрически двигатели с доста висока мощност. В допълнение към стъпковите двигатели от стар принтер, струва си да вземете здрави стоманени пръти, които също могат да се използват в конструкцията на вашата домашна машина.

За да направите CNC рутер със собствените си ръце, ще ви трябват три стъпкови двигателя. Тъй като има само две от тях в матричен принтер, ще е необходимо да се намери и разглоби друго старо печатащо устройство.

Оказва се голям плюсако двигателите, които намерите, имат пет контролни проводника: това значително ще увеличи функционалността на вашата бъдеща мини машина. Също така е важно да разберете следните параметри на стъпковите двигатели, които сте намерили: колко градуса се върти на една стъпка, какво е захранващото напрежение, както и стойността на съпротивлението на намотката.

Дизайнът на задвижването на домашна фреза с ЦПУ е сглобен от гайка и шпилка, чиито размери първо трябва да бъдат избрани според чертежа на вашето оборудване. За да фиксирате вала на двигателя и да го закрепите към шпилката, е удобно да използвате дебела гумена намотка от електрически кабел. Елементи на вашата CNC машина, като например скоби, могат да бъдат направени под формата на найлонова втулка, в която е вкаран винт. За да направите толкова просто структурни елементи, ще ви трябва обикновен файл и бормашина.

Електронно пълнене на оборудване

Вашата направи си сам CNC машина ще се управлява от софтуер и трябва да изберете правилната. Когато избирате такъв софтуер (можете да го напишете сами), е важно да обърнете внимание на факта, че той е ефективен и позволява на машината да реализира цялата си функционалност. Този софтуер трябва да съдържа драйвери за контролери, които ще бъдат инсталирани на вашата мини фреза.

В домашна CNC машина LPT портът е задължителен, през който електронна системауправление и свързване към машината. Много е важно тази връзка да се осъществява чрез инсталираните стъпкови двигатели.

Когато избирате електронни компоненти за вашата машина направи си сам, е важно да обърнете внимание на тяхното качество, тъй като точността ще зависи от това. технологични операциикойто ще работи върху него. След като инсталирате и свържете всички електронни компоненти на CNC системата, трябва да изтеглите необходимите софтуери шофьори. Едва след това следва пробно пускане на машината, проверка на правилната работа на машината под контрола на изтеглени програми, установяване на недостатъци и своевременното им отстраняване.

При подготовката за проектиране на технологичния процес се извършва подробен анализ на чертежа, за да се идентифицират липсващите размери и структурни и технологични данни. Липсващите размери и други данни могат да бъдат получени от дизайнера, от монтажни чертежи или чрез геометрични конструкции на контура на детайла.

За да се улесни подготовката на NC, оразмеряването в чертежа на детайла трябва да отговаря на изискванията на програмирането.

Тъй като обработката на машини с ЦПУ се извършва съгласно команди, които определят координатите на точките на траекторията в правоъгълна координатна система, размерите в чертежите също трябва да бъдат посочени в правоъгълна координатна система от унифицираните конструктивни основи на детайла. За да направите това, трябва да изберете началото на координатите и посоката на осите. Желателно е посоката на осите на относителната координатна система на детайла да съвпада след монтажа му на машината с посоката на координатните оси на машината.

Когато се прилагат размери върху чертежи, в някои случаи отворите, групите отвори или елементите на частта могат да бъдат зададени в локалната координатна система, както е показано за отвор B (фиг. 11.8, a). Преходът от такава система с начало в точка А към основната система не създава затруднения.

Монтажните отвори, разположени на един или друг радиус от центъра на основния отвор, обикновено се определят от централния ъгъл на дъгата между техните оси и радиуси. За CNC машини тази информация трябва да бъде заменена с координатите на осите на всеки отвор (фиг. 11.8, b). В разглеждания пример е препоръчително да зададете оста на големия отвор като начало на координатите, тъй като осигурява минимална дължина на неактивни (позициониращи) движения по време на обработка.

Ориз. 11.8. Оразмеряване на чертежи на части за CNC машини:

а) в местната координатна система; б) в координатната система на основния отвор

Частите често имат голям брой малки монтажни отвори. Посочването на координатите на оста на всеки от тях е непрактично, т.к това прави чертежа труден за четене. В такива случаи, за да посочите размерите, е рационално да използвате табличния метод, който също е удобен за програмиране (фиг. 11.9, а).

При обработка на извити контури на плоски части на CNC машина е необходимо да се посочат в чертежа размерите на радиусите на дъгите, координатите на центровете на радиусите и координатите на точките на свързване на дъгите (фиг. 11.9, б).

Ориз. 11.9. Оразмеряване на детайлни чертежи по табличен метод:

а) оси на монтажни отвори; б) криволинейни контури

Съгласно общото правило за прилагане на размери върху чертежите на части, обработени на стругове, секции с тесни допуски (размери a 1, a 2, a 3 на фиг. 11.10, a) и междинни секции с широки допуски (размери в 1, в 2, в 3, в 4). Това е напълно оправдано за машини с ръчно управление, т.к. работникът трябва само да поддържа точно тези размери. За CNC машина това няма значение, тъй като точността на преместванията е една и съща, а произходът по правило не съвпада с проектната основа и е извън частта. Следователно размерите за такива части трябва да се прилагат във верига (фиг. 11.10, b).

Ориз. 11.10. Оразмеряване на чертежи на части за струговане:

а) на машини с ръчно управление; б) на машини с ЦПУ

Като цяло прилагането на размери върху чертежите на детайли, обработвани на машини с ЦПУ, трябва да бъде такова, че при изготвянето на управляващата програма да не е необходимо да ги преизчислявате.

И така, в рамките на тази статия-инструкция, искам вие, заедно с автора на проекта, 21-годишен механик и дизайнер, да направите своя собствена. Разказът ще се води от първо лице, но знайте, че за мое голямо съжаление не споделям своя опит, а само свободно преразказвам автора на този проект.

В тази статия ще има много рисунки, бележките към тях са направени на английски, но съм сигурен, че един истински техничар ще разбере всичко без повече шум. За по-лесно разбиране ще разделя историята на „стъпки“.

Предговор от автора

Още на 12 години мечтаех да построя машина, която да може да създава различни неща. Машина, която ще ми даде възможност да направя всякакъв предмет за бита. Две години по-късно попаднах на фразата ЦПУили по-точно на фразата "CNC фреза". След като разбрах, че има хора, които сами могат да направят такава машина за собствени нужди, в собствения си гараж, разбрах, че и аз мога да го направя. Трябва да го направя! В продължение на три месеца се опитвах да събера правилните части, но не помръдвах. Така манията ми постепенно избледня.

През август 2013 г. идеята за изграждане на CNC фреза отново ме ангажира. Току-що бях завършил бакалавърската си степен от Университета по индустриален дизайн, така че бях доста уверен в способностите си. Сега ясно разбрах разликата между мен днес и мен преди пет години. Научих се да работя с метал, усвоих техниките за работа на ръчни металообработващи машини, но най-важното се научих да използвам инструменти за разработка. Надявам се този урок да ви вдъхнови да създадете своя собствена CNC машина!

Стъпка 1: Дизайн и CAD модел

Всичко започва с обмислен дизайн. Направих няколко скици, за да усетя по-добре размера и формата на бъдещата машина. След това създадох CAD модел с помощта на SolidWorks. След като моделирах всички части и възли на машината, подготвих технически чертежи. Използвах тези чертежи за производството на части на ръчни металообработващи машини: и.

Честно казано, харесвам добрите. подръчни инструменти. Ето защо се опитах да се уверя, че операциите по поддръжкаи настройката на машината бяха максимално лесни. Поставих лагерите в специални блокове, за да мога да ги сменям бързо. Водачите могат да се използват, така че колата ми винаги ще бъде чиста, когато работата е свършена.

Изтегляния "Стъпка 1"

размери

Стъпка 2: Легло

Леглото осигурява на машината необходимата твърдост. Ще бъде оборудван с подвижен портал, стъпкови двигатели, Z-ос и шпиндел, а по-късно и работната повърхност. Използвах два 40x80 mm алуминиеви профили Maytec и две алуминиеви крайни плочи с дебелина 10 mm, за да създам основната рамка. Свързах всички елементи един към друг на алуминиеви ъгли. За да укрепя конструкцията вътре в основната рамка, направих допълнителна квадратна рамка от профили с по-малка секция.

За да избегна прах по релсите в бъдеще, поставих алуминиеви защитни ъгли. Ъгълът се монтира с помощта на T-гайки, които се монтират в един от жлебовете на профила.

И двете крайни плочи са снабдени с лагерни блокове за монтиране на задвижващия винт.

Монтаж на носеща рамка

Ъгли за защита на релсите

Изтегляния "Стъпка 2"

Чертежи на основните елементи на леглото

Стъпка 3: Портал

Подвижният портал е изпълнителното тяло на вашата машина, той се движи по оста X и носи фрезовия шпиндел и опората на оста Z. Колкото по-висок е порталът, толкова по-дебел е детайлът, който можете да обработвате. Високият портал обаче е по-малко устойчив на натоварванията, възникващи по време на обработката. Високите странични стълбове на портала действат като лостове спрямо линейните търкалящи лагери.

Основната задача, която планирах да реша на моята CNC фреза, беше обработката на алуминиеви части. Тъй като максималната дебелина на алуминиевите заготовки, подходящи за мен, е 60 mm, реших да направя хлабината на портала (разстоянието от работната повърхност до горната напречна греда) равна на 125 mm. В SolidWorks преобразувах всичките си измервания в модел и технически чертежи. Поради сложността на детайлите ги обработвах на индустриален CNC обработващ център, което допълнително ми позволи да обработвам фаски, което би било много трудно да се направи на ръчна фреза за метал.

Изтегляния "Стъпка 3"

Стъпка 4: Шублер по ос Z

В дизайна на оста Z използвах преден панел, който се прикрепя към лагерите за движение на оста Y, две плочи за подсилване на модула, плоча за монтиране на стъпковия двигател и панел за монтиране на фрезовия шпиндел. На предния панел инсталирах два профилни водача, по които шпинделът ще се движи по оста Z. Моля, имайте предвид, че винтът на оста Z няма контра опора отдолу.

Изтегляния "Стъпка 4"

Стъпка 5: Ръководства

Водачите осигуряват възможност за движение във всички посоки, осигуряват плавни и прецизни движения. Всяко движение в една от посоките може да доведе до неточности при обработката на вашите продукти. Избрах най-скъпия вариант - профилирани закалени стоманени шини. Това ще позволи на конструкцията да издържи на високи натоварвания и ще осигури точността на позициониране, от която се нуждая. За да се уверя, че водачите са успоредни, използвах специален индикатор по време на монтажа им. Максималното отклонение един спрямо друг е не повече от 0,01 mm.

Стъпка 6: Винтове и макари

Винтовете преобразуват въртеливото движение от стъпкови двигатели в линейно движение. Когато проектирате вашата машина, можете да избирате от няколко опции за този монтаж: двойка винт-гайка или двойка сачмено-винтова връзка (сферично-винтова връзка). Винтовата гайка по правило е подложена на повече сили на триене по време на работа и също е по-малко точна спрямо сферичния винт. Ако имате нужда от повишена точност, тогава определено трябва да изберете сферичен винт. Но трябва да знаете, че сферичните винтове са доста скъпи.

Когато избирате CNC рутер (CNC рутер)реши:

1. С какъв материал ще работите. От това зависят изискванията за твърдостта на конструкцията на фрезовата машина и нейния тип.

Например, CNC машина за шперплат ще обработва само дърво (включително шперплат) и пластмаси (включително композитни материали - пластмаса с фолио).

На фреза, изработена от алуминий, вече е възможно да се обработват заготовки от цветни метали, докато скоростта на обработка на дървени продукти също ще се увеличи.

Алуминиевите фрезови машини не са подходящи за обработка на стомана, тук вече са необходими масивни машини с чугунено легло, докато обработката на цветни метали на такива фрезови машини ще бъде по-ефективна.

2. с размера на заготовките и размера на работното поле на фрезовата машина. Това определя изискванията към механиката на CNC машина.

Когато избирате машина, обърнете внимание на изучаването на механиката на машината, възможностите на машината зависят от нейния избор и е невъзможно да я замените без значителна промяна на дизайна!

Механика CNC фрезованемашина, изработена от шперплат и алуминий, често е една и съща. Повече подробности по-долу в текста.

Но колкото по-голям е размерът на работното поле на машината, толкова по-твърди и скъпи линейни водачи за движение ще са необходими за нейното сглобяване.

Когато се избират машини за високи детайли с големи разлики във височината, има често срещано погрешно схващане, че е достатъчно да се избере машина с голям Z-ход.Но дори и с голям Z-ход е невъзможно да се произведе част с стръмни склонове, ако височината на частта е по-голяма от работната дължина на фрезата, т.е. повече от 50 mm.

Разгледайте устройството на фреза и опциите за избор на примера на CNC машини от серията Modelist.

A) Избор на дизайн на CNC машина

Има два варианта за изграждане на CNC машини:

1) дизайни с подвижна маса, снимка 1.
2) дизайн с подвижен портал, фигура 2.

Снимка 1Фреза с плъзгаща се маса

Предимствадизайн на машината с подвижна маса - това е лекота на изпълнение, по-голяма твърдост на машината поради факта, че порталът е фиксиран и фиксиран към рамката (основата) на машината.

недостатък- големи размери в сравнение с дизайна с подвижен портал и невъзможност за обработка на тежки части поради факта, че подвижната маса носи частта. Този дизайн е доста подходящ за обработка на дърво и пластмаса, тоест леки материали.

фигура 2 Фреза с подвижен портал (портална машина)

Предимствапроекти на фреза с подвижен портал:

Твърда маса, която може да издържи голямото тегло на детайла,

Неограничена дължина на детайла,

компактност,

Възможност за изпълнение на машината без маса (например за инсталиране на въртяща се ос).

недостатъци:

По-малка структурна твърдост.

Необходимостта от използване на по-твърди (и скъпи) водачи (поради факта, че порталът "виси" на водачите и не е фиксиран към твърдата рамка на машината, както в дизайна с подвижна маса).

Б) Избор на механика на CNC фреза

Механиката е представена (вижте числата на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3):

3 - направляващи държачи

4 - линейни лагери или ръкави

5 - опорни лагери (за закрепване на водещи винтове)

6 - водещи винтове

10 - съединител за свързване на вала на водещия винт с вала на стъпкови двигатели (SM)

12 - ходова гайка

фигура 3

Избор на системата за линейно движение на фрезовата машина (водачи - линейни лагери, ходов винт - водеща гайка).

Като ръководства могат да се използват:

1) ролкови водачи, Фигура 4.5

Фигура 4

Фигура 5

Този тип ръководство е намерило своето място в дизайна на аматьорски лазери и машинни инструменти от мебелната промишленост, Фигура 6

Недостатъкът е ниска товароносимост и нисък ресурс, тъй като първоначално не са били предназначени за използване в машини с голям брой движения и високи натоварвания, ниска якост алуминиев профилводачи води до срутване, фигура 5 и в резултат на това невъзстановима хлабина, което прави по-нататъшното използване на машината неподходящо.

Друг вариант на ролкови водачи, фигура 7, също не е подходящ за високи натоварвания и затова се използва само в лазерни машини.

Фигура 7

2) кръгли водачи, са стоманен вал, изработен от висококачествена износоустойчива лагерна стомана със шлифована повърхност, повърхностно закалена и твърдо хромирано покритие, показана под номер 2 на фигура 2.

Това е оптималното решение за аматьорски дизайни, т.к. Цилиндричните водачи имат достатъчна твърдост, за да обработват меки материали в малки размери на машини с ЦПУ на относително ниска цена. По-долу е дадена таблица за избор на диаметъра на цилиндричните водачи в зависимост от максималната дължина и минималното отклонение.

Някои китайци производители на евтини металорежещи машини водачи с недостатъчен диаметър, което води до намаляване на точността, например, когато се използва на алуминиева машина при работна дължина 400 mm, водачи с диаметър 16 mm ще доведат до отклонение в центъра под собственото си тегло с 0,3 ..0,5 мм (в зависимост от теглото на портала).

С правилния избор на диаметър на вала, дизайнът на машините, които ги използват, е доста здрав, голямото тегло на валовете дава на конструкцията добра стабилност, цялостна структурна твърдост. При машини, по-големи от един метър, използването на кръгли водачи изисква значително увеличаване на диаметъра, за да се поддържа минимална деформация, което прави използването на кръгли водачи неразумно скъпо и тежко решение.

Дължина на оста	Машина за шперплат	Алуминиева дървообработваща машина	Алуминиева машина за работа с алуминий
200 мм	12	12	16	12
300 мм	16	16	20	16
400 мм	16	20	20	16
600 мм	20	25	30	16
900 мм	25	30	35	16

3) профилни релсови водачи
Полираните валове на големите машини се заменят с профилни водачи. Използването на опора по цялата дължина на водача позволява използването на водачи с много по-малки диаметри. Но използването на този тип водачи налага високи изискваниякъм твърдостта на носещата рамка на машината, тъй като леглата, изработени от лист дуралуминий или листова стомана, не са твърди сами по себе си. Малкият диаметър на релсовите водачи изисква използването на дебелостенна стоманена профилна тръба или едропрофилен структурен алуминиев профил в конструкцията на машината, за да се получи необходимата здравина и товароносимост на рамата на машината.
Използването на специална форма на профилната шина позволява по-добра устойчивост на износване в сравнение с други видове шини.

Фигура 8

4) Цилиндрични водачи на опора
Цилиндричните водачи върху опора са по-евтин аналог на профилните водачи.
Освен профилните, те изискват използването на не листови материали в рамката на машината, а професионални тръби с голямо напречно сечение.

Предимства - без деформация и пружинен ефект. Цената е двойно по-висока от тази на цилиндричните водачи. Използването им е оправдано, когато дължината на движение е над 500 мм.

фигура 9 Цилиндрични водачи на опора

Преместването може да се извърши като втулки(триене при плъзгане) -фиг.10 отляво и използвайки линейни лагери(триене при търкаляне)- ориз. 10 вдясно.

фигура 10 Втулки и линейни лагери

Недостатъкът на плъзгащите се втулки е износването на втулките, което води до появата на луфтове и повишеното усилие за преодоляване на триенето при плъзгане, което изисква използването на по-мощни и скъпи стъпкови двигатели (SM). Предимството им е ниската цена.

Напоследък цената на линейните лагери е спаднала толкова много, че е икономически изгодно да се избира дори в евтини хоби дизайни. Предимството на линейните лагери е по-нисък коефициент на триене в сравнение с ръкавите и съответно по-голямата част от мощността на стъпковите двигатели отива за полезни движения, а не за борба с триенето, което прави възможно използването на двигатели с по-ниска мощност.

За преобразуване въртеливо движениепри транслация на машината с ЦПУ е необходимо да се използва винтова предавка ( водещ винт ). Поради въртенето на винта, гайката се движи напред. Може да се използва в фрезови и гравиращи машини плъзгащи се винтови предавки и винтови търкалящи зъбни колела .

Недостатъкът на плъзгащата се винтова предавка е доста голямото триене, което ограничава използването му при високи скорости и води до износване на гайката.

Плъзгащи винтови предавки:

1) метричен винт.Предимството на метричния винт е ниската му цена. Недостатъци - ниска точност, малка стъпка и ниска скорост. максимална скоростизместване на витлото (скорост mm`s за минута) въз основа на максималната скорост на стъпковия двигател (600rpm). Най-добрите шофьори ще поддържат въртящ момент до 900rpm. С тази скорост на въртене можете да получите линейно изместване:

За винт M8 (стъпка на резбата 1,25 mm) - не повече от 750 mm/min,

За винт M10 (стъпка на резбата 1,5 мм) - 900 мм/мин,

За винт M12 (стъпка на резбата 1,75 мм) - 1050 мм/мин,

За винт М14 (стъпка на резбата 2.00мм) - 1200мм/мин.

При максимална скорост двигателят ще има около 30-40% от първоначално зададения въртящ момент и този режим се използва изключително за празни движения.

При работа с такова ниско подаване, повишена консумация на фрези, след няколко часа работа се образуват въглеродни отлагания върху фрезите.

2) трапецовиден винт. През ХХ век заемат водеща позиция в металообработващите машини, преди появата на сачмено-винтовите шайби. Предимство - висока точност, голяма стъпка на резбата и следователно висока скорост на движение. Необходимо е да се обърне внимание на вида на обработката, колкото по-гладка и равномерна е повърхността на винта, толкова по-дълъг е експлоатационният живот на трансмисията винт-гайка. Ролцовите винтове имат предимство пред винтовете с резба. Недостатъци на трансмисията с трапецовидна винтова гайка - доста висока цена в сравнение с метричен винт, триенето при плъзгане изисква използването на стъпкови двигатели с достатъчно висока мощност. Най-често срещаните винтове са TR10x2 (диаметър 10 mm, стъпка на резбата 2 mm), TR12x3 (диаметър 12 mm, стъпка на резбата 3 mm) и TR16x4 (диаметър 16 mm, стъпка на резбата 4 mm). В машинните инструменти, маркировката на такова зъбно колело TR10x2, TR12x3, TR12x4, TR16x4

Ролкови винтови задвижвания:

Сачмено-винтова трансмисия (SVP).В сачмено-винтовия винт триенето при плъзгане се заменя с триене при търкаляне. За да се постигне това, в сачмен винт винтът и гайката са разделени от топки, които се търкалят във вдлъбнатините на резбите на винта. Рециркулацията на сачмите се осигурява чрез връщащи канали, които вървят успоредно на оста на шнека.

Фигура 12

Сферично-винтовият винт осигурява възможност за работа при големи натоварвания, добра гладкост на хода, значително увеличен ресурс (издръжливост) поради намалено триене и смазване, повишена ефективност (до 90%) поради по-малко триене. Той може да работи при високи скорости, осигурява висока точност на позициониране, висока твърдост и липса на луфт. Тоест машините, използващи сферични винтове, имат много по-дълъг ресурс, но имат по-висока цена.Машините са обозначени с SFU1605, SFU1610, SFU2005, SFU2010, където SFU е единична гайка, DFU е двойна гайка, първите две цифри са диаметърът на винта, вторите две са стъпката на резбата.

водещ винт фрезата може да бъде прикрепена, както следва:

1) Дизайн с един опорен лагер. Закрепването се извършва от едната страна на винта с гайка към опорния лагер. Втората страна на винта е прикрепена към вала на стъпковия двигател чрез твърд съединител. Предимства - простота на дизайна, недостатък - повишено натоварване върху лагера на стъпковия двигател.

2) Конструкция с два аксиални лагера. Дизайнът използва два опорни лагера във вътрешните страни на портала. Недостатъкът на конструкцията е по-сложната реализация в сравнение с вариант 1). Предимството е по-малко вибрации, ако винтът не е идеално равен.

3) Дизайн с два опорни лагера в напрежение. Дизайнът използва два опорни лагера от външните страни на портала. Предимства - винтът не се деформира, за разлика от втория вариант. Недостатъкът е по-сложното изпълнение на дизайна в сравнение с първия и втория вариант.

Оловни ядкиима:

Бронзов без луфт. Предимството на такива ядки е издръжливостта. Недостатъци - трудни за производство (като резултат - висока цена) и имат висок коефициент на триене в сравнение с капролоновите гайки.

Caprolon без луфт. В момента капролонът е широко разпространен и все повече замества метала в професионалните дизайни. Ходова гайка, изработена от напълнен с графит капролон, има значително по-нисък коефициент на триене в сравнение със същия бронз.

фигура 14 Оловна гайка от капролон с пълнеж от графит

В гайката на сферичния винт (сферичния винт) триенето при плъзгане се заменя с триене при търкаляне. Предимства - ниско триене, възможност за работа високи скоростизавъртане. Недостатъкът е високата цена.

Избор на съединител

1) свързване с помощта на твърд съединител. Предимства: твърдите съединители предават повече въртящ момент от вал на вал, без луфт при големи натоварвания. Недостатъци: изисква прецизна инсталация, тъй като този съединител не компенсира несъосността и несъосността на валовете.

2) свързване с помощта на силфонен (разделен) съединител. Предимството на използването на силфонен съединител е, че използването му ви позволява да компенсирате несъответствието на инсталацията на задвижващия вал и оста на стъпковия двигател до 0,2 mm и несъответствието до 2,5 градуса, което води до по-малко натоварване на стъпковия двигател лагер и по-дълъг ресурс на стъпков двигател. Освен това ви позволява да намалите произтичащите от това вибрации.

3) свързване с помощта на гърбичен съединител. Предимства: позволява ви да намалите произтичащите вибрации, да предавате повече въртящ момент от вал на вал, в сравнение с разделен. Недостатъци: по-малко компенсиране на несъосност, несъосност на инсталацията на задвижващия вал и оста на стъпковия двигател до 0,1 мм и несъосност до 1,0 градуса.

В) Избор на електроника

Представена е електроника (виж фиг. 1 и 2):

7 - контролер на стъпков двигател

8 - захранване на контролера на стъпковия двигател

11 - стъпкови двигатели

Има 4-жилен, 6-жилен и 8-жилен стъпкови двигатели . Всички те могат да се използват. В повечето съвременни контролери връзката се осъществява с помощта на четирипроводна верига. Останалите проводници не са използвани.

При избора на машина е важно стъпковият двигател да има достатъчна мощност, за да движи работния инструмент без загуба на стъпки, тоест без пропуски. Колкото по-голяма е стъпката на резбата на винта, толкова по-мощни двигатели ще са необходими. Обикновено колкото по-голям е токът на двигателя, толкова по-голям е неговият въртящ момент (мощност).

Много двигатели имат 8 изхода за всяка половин намотка поотделно - това ви позволява да свържете двигател с намотки, свързани последователно или паралелно. При паралелно свързани намотки ще ви трябва драйвер с два пъти по-голям ток, отколкото при последователно свързани намотки, но половината от напрежението ще бъде достатъчно.

При серията, напротив - за постигане на номиналния въртящ момент ще е необходим половината от тока, но за постигане на максимална скорост ще е необходимо двойно напрежение.

Размерът на движение на стъпка обикновено е 1,8 градуса.

За 1.8 получавате 200 стъпки на пълен завой. Съответно, за да изчислите броя на стъпките на mm ( "Стъпки на мм" (Стъпка на мм)) използваме формулата: брой стъпки на оборот / стъпка на винта. За винт със стъпка 2 мм получаваме: 200/2=100 стъпки/мм.

Избор на контролер

1) DSP контролери. Предимства - възможността за избор на портове (LPT, USB, Ethernet) и независимостта на честотите на STEP и DIR сигналите от работата операционна система. Недостатъци - висока цена (от 10 000 рубли).

2) Контролери от китайски производители за любителски металорежещи машини. Предимства - ниска цена (от 2500 рубли). Недостатъкът е повишените изисквания за стабилност на операционната система, изисква спазване на определени правила за конфигурация, за предпочитане е да се използва специален компютър, налични са само LPT версии.

3) Любителски проекти на контролери на дискретни елементи. Ниска ценаКитайските контролери заменят аматьорските дизайни.

Най-разпространени в аматьорските машинни конструкции са китайските контролери.

Избор на захранване

Двигателите Nema17 изискват поне 150W захранване

Двигателите Nema23 изискват поне 200W захранване