Jak tworzyłem maszynę CNC
W artykule tym chciałbym opisać zasadę działania i proces tworzenia frezarki CNC. Zawsze chciałem mieć taką maszynkę a gotowe konstrukcje mają astronomiczne ceny.
Dla mniej zorientowanych w temacie: frezarka CNC, czyli Computerized Numerical Control - komputerowe sterowanie urządzeń numerycznych – jest urządzeniem potrafiącym wycinać dowolne kształty, zaprogramowane wcześniej. Tak więc rysujemy na kompie bryłę 3d i dostajemy za jakiś czas gotowy element.

Jak zbudowana jest taka frezarka? Jest wiele możliwych realizacji, ale ogólna zasada zawsze jest taka sama. Mamy wrzeciono, czyli silnik, w który montujemy frezy (bardzo podobne do wierteł, ale przystosowane do ruchów nie tylko góra-dół, lecz również bocznych). Wrzeciono to poruszamy w osiach X, Y, Z za pomocą serwomotorów albo silników krokowych.

Dwa powyższe obrazki pokazują moje projekty wstępne maszyny. Nie od tego jednak zacząłem. Na początku założenie było takie żeby zrobić to tanio :). Okazało się później, że to niemożliwe, ale o tym później. Pierwszym krokiem było kupienie na Allegro dwóch części z jakichś masywnych drukarek. Części te służyły zapewne do przesuwania głowicy, ale pomyślałem, że wykorzystam je. W zestawie były dość spore silniki krokowe. Szybko jednak doszedłem do wniosku, że maszyna zrobiona z tych części będzie… badziewna ;). Dlatego postanowiłem zainwestować w wałki szlifowane i łożyska liniowe:

Wałek jest zrobiony z hartowanej, szlifowanej stali, jest bardzo twardy, nie da się znanymi mi metodami go przewiercić ;). Łożysko liniowe to te dwa pudełka na dole. „Nadziewamy” je na wałek i suną bardzo lekko w lewo i w prawo, bez najmniejszych luzów w innych kierunkach.
Tutaj jednak chciałbym dodać o ugięciach materiału. Budowanie maszynki nauczyło mnie jednego: nie ma na świecie twardych rzeczy :). Weźmy stalowy gruby wałek o średnicy 2 centymetry i długości pół metra i podeprzyjmy go na końcach. Wydawałoby się, że opierając się z całej siły na środku wałek nie drgnie, prawda? Okazuje się, że ugnie się i to całkiem sporo – ugięcie będzie widoczne gołym okiem – ile dokładnie nie potrafię teraz powiedzieć.
Ale wróćmy do rzeczy. Konstrukcję postanowiłem zrobić z aluminium. W Krakowie są hurtownie metali kolorowych: Akord i Hart, gdzie kupowałem różne profile aluminiowe kilogramami.

Zabieramy się do pracy ;).

Oto zdjęcie z 24 grudnia. Pierwsze podejście do konstrukcji. Uważni obserwatorzy zapewne stwierdzą że wałki/prowadnice są tutaj nieco inne. Wałki takie jak na poprzedniej fotce są niepodparte, tutaj użyłem jednak podpartych, czyli przykręconych na całej długości. Dzięki temu ugięcia są wyraźnie mniejsze.

Powyżej wałek podparty z łożyskiem liniowym z bliska.
Jak widać wyraźnie suport, czyli część ruchoma maszyny przemieszcza się tylko w lewo i prawo. Nazwijmy to osią Y. Teraz trzeba umożliwić mu ruchy góra-dół, czyli oś Z:

Tutaj zastosowałem wałki niepodparte, ponieważ mają tylko po 25 centymetrów i ugięcia nie będą tak bardzo oddziaływać. Czas teraz wprowadzić suport w ruch. Ruch elementów realizuje się za pomocą śrub napędowych:

Z tyłu suportu znajduje się nakrętka, więc gdy zaczniemy kręcić śrubą, wszystko się poruszy. Do śruby później zostanie przypięty silnik krokowy. Tak wygląda moja nakrętka:

A tak wygląda konstrukcja z gotowymi niemal osiami Y i Z:

Na zdjęciu widać takie śmieszne elementy na końcach śrub. Do tych elementów zostaną przykręcone silniki krokowe. Zapytacie: dlaczego nie przykręcić silnika bezpośrednio do śruby? Te tajemnicze elementy to zwykłe rury mające w środku sprzęgła. Dlaczego podłączamy silniki przez sprzęgła? Żeby ich nie zniszczyć. Wiadomo, że nigdy nie uda się nam ustawić silnika idealnie w osi śruby, zawsze będzie minimalna rozbieżność, która powoli będzie powodowała zużycie silnika. Sprzęgła są jednak nieco elastyczne. Zagadka rozwiązana ;). Czas wziąć się za podstawę:

Do podstawy przykręciłem wałki podparte i po złożeniu wszystkiego do kupy efekt jest taki:

Trzeba przyznać że maszynka nabiera kształtów :). Na potrzeby tego zdjęcia stół tylko luźno leży na łożyskach liniowych – na przykręcenie czas przyjdzie później.
Teraz coś może o stole. Użyłem aluminiowego stołu teowego. Nazwa pochodzi z rowków teowych na jego długości:

Stół udało mi się zamówić po znajomości, jest to solidny stół z dwucentymetrowego aluminium. Pomiędzy stół a łożyska dałem kolejną płytę aluminium:

Jest ona po to, aby nie trzeba było wiercić w stole na wylot. Płyta spaja stół i łożyska liniowe.
Na poniższym zdjęciu cała podstawa razem z płytkami maskującymi przód i tył oraz śrubą:

Przyszedł czas by kupić wrzeciono:

Jest to elektrowrzeciono o mocy 1kW firmy Kress. Kosztuje ok. 700zł, ale nie ma żadnej tańszej alternatywy ;).
I tak oto mamy gotową do frezowania maszynę, lecz jeszcze bez silników krokowych:

27 lutego tego roku miało miejsce ważne wydarzenie – pierwsze odpalenie maszyny sterowane komputerowo. Wyglądało to na początku tak:

I tutaj chciałbym powiedzieć coś na temat sterowania maszyny.
Na początku trzeba zrobić projekt. Tworzymy go w programie CAM. Ja używam programu Mastercam:

Po skończeniu modelowania bryły musimy wygenerować ścieżki narzędzia. Przykładowo mamy frez o średnicy 8mm, więc wprowadzamy to do mastercama, który generuje kod G. Proponuję wpisać w wikipedię G-code, gdzie jest on dokładniej opisany. Tak wygenerowany g-code nagrywam na pendrive i lecę do komputera sterującego maszynką.
Komputer sterujący maszyną ma zainstalowany program Mach 3, który zajmuje się bezpośrednim sterowaniem maszyną:

Mach 3 generuje impulsy na porcie LPT a port LPT jest połączony ze sterownikami silników. O sterowaniu silnikami krokowymi można napisać kilkadziesiąt stron tekstu. Jak wiecie silnik krokowy nie kręci się po prostu po podłączeniu zasilania jak „zwykłe” silniki. Silnik krokowy ma przykładowo 200 kroków na jeden pełny obrót i sterujemy nim zawsze obracając go o jeden krok w lewo lub w prawo. Dlatego silniki krokowe mają wiele wyprowadzonych kabli i wymagają specjalnych sterowników, które nie są tanie. Mam sterowniki M542 na około 40V i 4A i jedna sztuka to ok. 250zł. Oczywiście trzeba 3 sztuki – do każdego silnika osobny.
Tak więc sygnały z portu LPT idą do sterowników silnika krokowego. Sterowniki zasilamy napięciem 40V i podłączamy do silników.
Tak wygląda sterowanie maszyną w baaardzo wielkim skrócie. Oto gotowa skrzynka sterująca:

Oraz gotowe stanowisko pracy:

Wybaczcie niesamowity syf i ogólny sajgon, ale maszynka jest dopiero co po frezowaniu a zdjęcie wykonano w piwnicy, gdzie jest jej miejsce ;). A teraz czas na filmik z frezowania:

Dziękuję za uwagę, mam nadzieję, że nie zanudziłem nikogo na śmierć ;).


Podoba Ci się ten artykuł? Podziel się nim ze znajomymi na facebooku:
Komentarze

Podpisz się     aby uniknąć spamu dodaj do siebie liczby 1 i 1:
Artur 01.03.2017, 10:18:59
Rewelka wielkie gratulacje :D
Daniel 03.02.2017, 06:17:39
Witam. Jest ktoś mi w stanie zrobić taka maszynę? http://www.drewno.pl/gieldadrzewna/336-0-Pozosta%C5%82e-227130-Maszyna+do+nacinania+poprzecznego+Projekt.html Dane kontaktowe w ogłoszeniu. Pozdrawiam
M.B 25.01.2017, 14:50:37
Brawo.Jestem Pełen uznania za edukacyjne podejście.
Greg 30.12.2016, 13:48:42
A po sterowniki do frezarek cnc zapraszam do mnie ;) www.sterownikcnc.pl
CNC 28.07.2016, 14:52:16
Co prawda to nie jest dokładnie to samo, ale ciekawe czy można by w podobny sposób, w warunkach "domowych" tworzyć na przykład stoły CNC. Zasada działania i branża CNC podobna, pozostaje jeszcze kwestia chłodzenia wodnego. A z tego co pisał autor, koszty takiej maszyny wyniosłyby prawdopodobniej o wiele mniej.
qwerty 19.07.2016, 09:18:39
Nie do końca mogę znaleźć info... Ile czasu łącznie zajęło stworzenie projektu? Pozdrawiam.
Widz 18.07.2016, 08:24:39
Super sprawa! Jestem pod wielkim wrażeniem, a strona ląduje w ulubionych!
07.05.2016, 13:32:30
Tu wpisz treść nowego komentarza super maszynka grarulujeja też buduje więc taka wiedza bardzo mi sie przyda chciałbym nawiązač kontakt dotyczący doboru materiałów pozdrawiam.
Anonim 04.02.2016, 20:35:08
Świetna maszyna. Także realizuję projekt frezarki i prosiłbym o ewentualne uwagi. Konstrukcja stalowa. www.sosnowski-cnc.pl.tl
J.F.K 11.01.2016, 20:04:51
Witam ,maszyna jest na sprzedaz?
rydz1409 30.12.2015, 10:49:20
Właśnie zaczynam projekt na politechnice takiej frezarki. Dzięki Pańskiemu artykułowi wiem od czego zaczynać ;)
Wojtas 09.12.2015, 20:55:48
Cześć, Szukam informacji nt sterowania. Jak podłączyć, poszczególne komponenty i ogólnie co potrzeba. Jeżeli chciałbyś się podzielić to proszę odezwij się na animaviliscom@gmail.com
Grzegorz 08.12.2015, 19:48:09
Hej wiem ze to szmat czasu ale jakie publikacje Ci w tym pomogly ? Tez chce od zera cos takiego zrobic ale mam mala wiedze. Kazda podpowiedz mila bedzie. gregtoja@poczta.fm
jolka 07.09.2015, 13:22:32
Wow!!! Poprosze takie 2. Rewelacja
oxian 08.08.2015, 00:15:18
Witam . Świetna robota , szkoda że brak info jak wykonać projekt od zera . Jak możesz podaj innym jak krok po kroku to wykonać lub podziel się odpłatnie . Pozdrawiam . oxian@wp.pl
ricki 11.07.2015, 11:47:43
Jestem pod ogromnym wrażeniem. Szczere gratulacje.
jarek 12.06.2015, 22:36:30
Pełen podziw, gratulacje! Sere rośnie jak się widzi taki zapał i pasje
piotrek 30.05.2015, 21:34:49
jaki jest koszt całości? czy w takiej frezarce jest zmienność obrotów przy obróbce? można to zaprogramować że część frezuje się obrotami A a inną część tego samego obrabianego przedmiotu obrotami B?
Leszek 20.03.2015, 14:36:26
Witam i szacun za projekt i realizację. Czy jest możliwość zamówienia u Pana mechaniki takiej frezarki lub zakupu w Cad projektu mechaniki? Jestem elektronikiem i nienawidzę mechanicznych robótek. Posiadam własne sterowanie ( oprogramowanie, elektronika i silniki krokowe 2 Nm) które wykorzystywałem do zbudowanej drukarki 3D. Ale ta konstrukcja nie jest zbyt sztywna precyzyjna.Także rozwój moich zainteresowań w kierunku produkcji 3D skłania mnie do wykorzystania Pana konstrukcji jako uniwersalnej platformy,nie tylko jako frezarki.Dlatego też proszę o kontakt : lk1000@wp.pl . Może też znajdziemy pole do współpracy. Leszek
Maciek 17.03.2015, 21:28:49
Jaki jest koszt takiej frezarki wykonanej samodzielnie
Stefan 17.03.2015, 02:05:42
Przydałby się odkurzacz na wióry.
zapodajnik 02.03.2015, 06:25:04
Bardzo prosze o kontak w sprawie maszyny zapodajnik@wp.pl Pozdrawiam
Mateusz 25.02.2015, 22:55:10
Czy jest możliwość zamówienia u Pana takiej frezarki? Proszę o kontakt, miałbym kilka projektów maszyn. rutkowski_mateusz@onet.pl
inż 11.02.2015, 16:48:30
Piotrek no szacun dla Ciebie !!! Grunwaldzka pozdrawia !!!
Anonim 08.02.2015, 18:27:01
Zbyt małe posuwy przy tej obróbce i obrotach - co najmniej kilkukrotnie!
Marek 25.01.2015, 22:46:17
super maszynka!gratuluję!
Robert M mastercam 26.11.2014, 22:54:08
Dobry wieczór prosił bym o kontakt mail lub telefoniczny odnośnie tej maszyny oto adres robert.matuszak85@interia.pl z góry dziękuje za oddzew. Pozdrawiam R.M
KS-CAD.COM 19.10.2014, 09:59:51
Fajne i ładnie wykonane. Gratuluję. Teraz kombinować z kolejnymi osiami :). Nie doczytałem czy sterowanie całe sam robiłeś czy kupiłeś już może gotowe poskładane? -- http://ks-cad.com
swertaw@interia.plsertaw@ 20.06.2014, 11:03:09
Tu wpisz treść nowego komentarza. Totalne CUDO! Ciekaw jestem ile losztowala w sumie . A druga sprawa to gdzie mozna czesci kupic .!sertaw@interia.pl
c 12.04.2014, 21:58:59
jak zamocowałeś stół teowy do płyty?
Anonim 09.03.2014, 21:36:58
również proszę o informację jakie zostały zastosowane silniki krokowe?
Anonim 05.02.2014, 12:00:35
Witam, jakie silniki krokowe Pan zastosowal, ile Nm?
Grzesiek 02.02.2014, 23:41:30
Witam Super konstrukcja!!!Gratuluję.Byłbym zainteresowany podobną frezarką.Czy byłaby możliwość zamówienia takiej frezarki.Prosiłbym o kontakt na adres emailowy:klamerka2@op.pl lub na nr telefonu 534844215
ula123 18.10.2013, 11:32:17
Gratuluje samozaparcia! Takiej maszyny CNC nie łatwo jest zrobić i żeby prawidłowo działała. Każdy idzie na łatwiznę i kupuję gotowy wyrób. Ja jestem tego przykładem, znalazłem dobry sklep i tam zakupiłem ploteryfrezujace.com do mojego zakładu. Wielki podziw i jeszcze raz gratulacje!
majsterl 02.08.2013, 22:14:59
Witam. czy jest możliwość zamówienia u ciebie takiego cnc ale o stole o wymiarach 2000x3000mm?? Chętnie pogadam o możliwości zamówienia u ciebie takiego użądzenia majsterl@poczta.onet.pl
b.maciej89@gmail.com 27.03.2013, 14:55:44
Jeżeli jest Pan z Krakowa to może podjąby się Pan wycięcia kwadratowego otworu w tworzywie PE1000 (Polietylen) grubości 8 mm ??
wladek0@onet.eu 12.01.2013, 17:00:31
Witam, czy istnieje możliwość zbudowania większej frezarki 120cm dł. 40 szerokość i 20 wysokości i jaki to by był ewentualnie koszt zbudowania takiej frezarki? wladek0@onet.eu. Z góry dzięki Piotrek.
kupria1@wp.pl 10.12.2012, 18:40:38
Witam! Bardzo dobra robota.Właśnie czegoś takiego szukam. Może zbudujesz mi takie cnc? Ile by mnie to kosztowało? Ewentualnie proponuję wydać coś w rodzaju szczegółowej instrukcji "Zrób to sam", chętnie kupię i na pewno nie tylko ja :) Pozdrawiam serdecznie..Tomasz
Tobiasz 07.12.2012, 14:46:26
Cześć. Przede wszystkim to WIELKIE gratulacje! To co zobaczyłem naprawdę budzi podziw. Pełen szacunek.:) Aktualnie będę kończył studia z zakresu mechaniki i budowy maszyn i nie ukrywam, że ta strona zainspirowała mnie do wykonania takiego cacka również dla siebie.:) Te koszta, które tutaj podałeś, wyglądają na śmiesznie małe... Ale być może "diabeł" tkwi w szczegółach.:) Zdradził byś sekret ile Cię to wszystko kosztowało? Mam jeszcze kilka pytań technicznych, ale to może zapraszam na prywatną pocztę.:) tobiaszwozniak3@wp.pl
rchriss 06.08.2012, 14:13:19
W sumie to już posiadam pliki. Zaznaczam, że nie mojego autorstwa aczkolwiek może się komuś sprzyda: https://www.dropbox.com/sh/i9p0n0jxqq7qe8s/_wqF5rBWG8
rchriss 06.08.2012, 13:57:25
Ma ktoś może stp file dla Silnika do frezarki górnowrzecionowej 1050 FME który został tu zastosowany? ewentualnie proszę o kontakt rchriss@op.pl
piotr31 30.07.2012, 20:25:56
Tu wpisz treść komentarza zrobiles naprawde wspanialom maszyne bo znam sie na tym
Michu 13.04.2012, 17:45:02
świetna robota. Ja niedawno też ukonczyłem frezarke CNC. I tu pojawia się prośba o dokładny tutorial tworzenia projektu -> g kodu-> wykonanie za pomocą Macha. Twoje doświadczenie niezwykle by mi pomogło. Proszę o pomoc.
Jakub 10.03.2012, 17:37:45
Zrobić coś takiego samemu podziwiam !
Maciek 14.11.2011, 14:50:41
Teraz kilka pytań : 1. jaka dokładność udało Ci się uzyskać? Bardzo mnie to interesuje bo jestem w trakcie projektowania frezarki a celuje dosc wysoko bo w 0.05 mm 2. jak wyglada sprawa z profilami? Ceny, dostepność i co najważniejsze sztywność ? 3. jaką mase udało Ci się uzyskać? 4. sruby trapezowe czy kulowe? 5. jaką powierzchnie roboczą uzyskałeś? Mnie interesuje max 400-400-200 Na finiszu pragnę potężnie pogratulować! tak trzymaj!
Jakub 09.10.2011, 13:39:20
Bajera Gratulacje za odwagę. Będę budował podobną. Dzięki za pokaz Pozdrawiam
marrio1@tlen.pl 09.10.2011, 06:46:51
Swietna robota jaki był koszt na gotowo frezarki pozdrawiam
staryafc 08.10.2011, 15:25:11
Jestem pod wielkim wrażeniem ! Super robota gratuluje.
Finkreth 06.10.2011, 20:17:14
Sam zrobiłeś frezarkę ? Szacun.
kkk 05.10.2011, 10:11:21
szacun, powinieneś to sprzedawać!
Dumek 27.09.2011, 15:09:28
Podaj mi parametry z jakimi to było fezowane Jaki frez (srednica, typ ile ostrzy 3)i czy typowy do aluminium ile zbierałes na jedno przejscie i jakie dałes obroty ??
tomek 18.09.2011, 23:22:14
mnie również cikawi jaki sterownik został użyty?
patrykkacpers@vp.pl 17.09.2011, 19:47:10
Mam nadzieję że osłona części roboczej maszyny będzie. Pracuję przy maszynach CNC i nie raz widziałem co może zrobić złamany frez fi10 który obracał się z prędkością 18k obr/min. podwójna szyba pancerna o grubości 12mm do wymiany.
Boomber 09.09.2011, 19:29:18
Kawał dobrej roboty! pozdrawiam!
MARCIN 08.07.2011, 20:13:20
PODZIW I SZACUNEK
Raf 06.07.2011, 13:11:37
Coś pięknego. Ale faktycznie odciąg i chłodzenie na pewno pomogą. A wiórki aluminiowe zostawiłbym do zrobienia termitu :D
Michal 25.06.2011, 01:01:40
Witam! Super konstrukcja! Tylko pozazdrościć ;). Mam 2 pytania: 1) ile sumarycznie trwało wyfrezowanie takiego koła zamachowego? 2) czy ma Pan może schematy dotyczące elektroniki (skrzynki sterującej)? i czy jest możliwość podzielenia się nimi? :) Pozdrawiam!
mario 21.06.2011, 01:15:24
WOW super
R3ks1o 16.06.2011, 22:47:52
Jakich wymiarów jest maszyna ? WxSxG
mazaq 15.06.2011, 14:48:57
W czasie rzeczywistym oczywiście
rdt 12.06.2011, 11:57:36
film jest nagrywany w czasie rzeczywistym czy może jest w przyspieszonym tempie?
robertSIMP 24.05.2011, 11:17:58
Miło patrzeć jak działa- proponuję dodać podciśnieniowy odciąg wiórów (częściowo daje też efekt schładzania)+ osłonę rejonu skrawania na zawiasach z wył. krańcowymi (kabina z plexiglasu lub poliwęglanu)+ wył. bezpieczeństwa + oświetlenie rejonu skrawania + jako opcja: kamerkę do podglądu obróbki na ekranie (są też takie z powiększeniem np. x 100- np. jeśli ma być tanio to za ok. 300zł Delta Optical Microscop 3,2MPix) umieszczoną na sterowanym wsporniku frezarki + pojawi się temat obiegu chłodziwa przy obróbce elementów stalowych+ stół wsporczy z prawdziwego zdarzenia (proponuję wyspawać z rury "czarnej" kwadratowej 40x40x2 i pomalować- tak by w przestrzeni pod maszyną umieścić wszelkie systemy np. odciąg etc. i posadowić na kołach jezdnych np. Blickle (każde z HAMULCEM- bo dwa hamowane nie zapewniają dostatecznej stabilności w płaszczyźnie poziomej)- tak by uczynić system mobilnym (nie zapominając o uchwytach transportowych- by można ją było montować w TIR do podłogi oraz miejsca na haki do podnoszenia)- system mobilny to taki by trzeba było podłączyć jedynie prąd el.+ ew. sprężone powietrze (zależnie od systemu odciągu wiórów) + PC z programem. Jak ktoś miałby przy tym pracować to trzeba określić minimalne warunki bezpieczeństwa (rzeczoznawcy SIMP dla danego rejonu Polski) + spełnić wymogi stawiane maszynom elektrycznym (np. pomiary izolacyjności) Przepraszam za chaos- ale jest to "zbitek" szybkich myśli. Pozdrawiam, Robert
studencik 23.05.2011, 13:28:50
Niesamowity efekt, ciekawi mnie jak poszło rozwiązanie ze sterowaniem silnikami krokowymi, jaki sterownik do tego był użyty. Świetna frezarka :)
lupo33@wp.pl 16.04.2011, 13:49:51
Jestem w trakcie projektowania takiej maszyny :)
mazaq 14.04.2011, 08:42:39
Za wszystkie materiały i części ponad 4000zł, nie wiem ile dokładnie, ale maszyna jest w trakcie ciągłego udoskonalania :)
Pabloos 14.04.2011, 00:33:50
Świetna robota, wygląda na prawdę profesjonalnie. Mam tylko jedno pytanie, gdyby zsumować wszystko, to jak by się przedstawiał kosztorys takiego sprzętu? Pozdrawiam i życzę wiekowej eksploatacji maszyny :)
bartek 12.04.2011, 19:09:58
fajna ta maszynka
 
Skontaktuj się ze mną przez Facebook lub mailowo (piotrek@stirling.fc.pl) aby kupić silnik Stirlinga
Pomóż nam rozwijać tą stronę!
Dowiedz się jak możesz pomóc »
 
zobacz też www.moje-seriale.pl