自分の手でCNCマシンを作る方法は？

木材、プラスチック、複合材料に加えて、数値制御 (CNC) マシンは、非鉄金属、さらには作業 (技術) グレードの鋼を完全に処理します。このような機器は、フライス加工および彫刻機として実行され、木材や鋼を焼き切ることができるレーザー彫刻機銃が不足しています。

フライス盤やレーザー彫刻機を組み立てる前に、 要件を決定する経験豊富な職人が見逃すことはありません。

初めに 本体（フレーム、ベッド）には十分な剛性が必要です。これは、工作物の旋削、穴あけ、技術的な穴の切断の過程で部品にかかる機械的力がかなり大きいためです。

部品の処理には、特定の仕様で宣言された正確さと明瞭さが必要です。中国の既製のコンポーネントを注文することを妨げるものは何もありませんが、ベースはほとんどの場合、即興の手段で作られています.

部品のサイズも重要です。.小さな部品、メカニズムやデバイスのスペアパーツを回転させる予定がある場合、2 m2のワークトップで作業台全体を占める機械を組み立てるのは不合理です。

これらの 3 つのタスクを解決したら、必要な材料とツールを準備します。

• 木材用の機械本体の製造には、無垢材のボード、MDF、チップボードのプロファイルシート、または合板が適しています。後者は、無垢材とともに、最大の強度を持っています。しかし、金属用の機械では、鋼よりも優れた設計は見つかりません。

• 木材用スピンドル モーターの出力は 2 kW を超えてはなりません。 15分ごとの長い技術的休憩を避けるために、スピンドルモーターにラジエーター水熱除去システムを装備することが望ましいです。

• インバーター電気モジュールは、エンジン出力に応じて選択されます。ステッピング モーターの信頼性と普及性により、「モーター ドライバー」システムが使用されます。ドライバー ボードは、モーター シャフトを特定の角度で回転させるか、数回完全に回転させるパルス電流または交流電流を生成します。 3 つのステッピング モーターが、3 つの座標軸すべてに沿ってワークピースを移動させます。

• ケーブル ボックスは、操作中に偶発的な損傷から配線を保護するために配置されています。ドライブとオブジェクト テーブルは頻繁に移動します。

その他のコンポーネントには、フライス クランプ (カッター用チャック)、冷却ホース、ボール ベアリング キット、カップリング (ステッピング モーターからの滑らかな乗り心地を伝達し、軸に沿ってギアボックスとの位置合わせを確実にします)、フライス カッター、ハードウェア、水が含まれます。ポンプ（ポンプ）、スタッド。 必要なツールとして:

• 多数の電極を備えたインバータータイプの溶接ユニット。

• 金属および木材用のカッティングディスクのセットを備えたグラインダー。

• ノズルのセットを備えたユニバーサルドライバー。

• ハンマー、ペンチ、万能レンチ (少なくとも 2 つ);

• はんだごて、ロジン、はんだ、はんだフラックス;

• はさみとニッパー。

消耗品 - 電気テープ、万能接着剤（木工、エポキシおよび/または「モーメント-1」）、ゴムシーラント、ファムテープ。

職人は、CD とそのドライブに基づいてフライス カッターを作成します。これらのコンポーネントを使用すると、ユーザーは非常にコンパクトなマシンを受け取ることができます。

一般的な段階的な組み立て手順には、以下にリストされている手順が含まれています。

1. 図面の検索または作成 - 電気および電子機器のレイアウトを含むすべての段階が詳細に説明されている組立説明書。図面を作成するには、Autocad や Visio などのソフトウェア ツールが使用されます。

2. 必要なコンポーネントを取得した後、マスターはベッドを形成します。これらのスペアパーツを購入する前に組み立てることはお勧めしません。その寸法は、将来のデバイスの構成と一致しません。

3. 主軸モーター付きスピンドルユニットの取付・調整。エンジンには冷却システムが取り付けられています。漏れをなくすために、シーラントが使用されます-硬化後、一種のゴムに変わります。

4. 電気配線とケーブルの設置、リモコン、機械の緊急停止ボタン。

5. 電子基板（マイコン）の配置と接続。たとえば、KY-2012 (DB-25 ケーブルを使用したステッピング モーター ドライバー用の 5 軸 CNC コントローラー) などの電子モジュールを使用できます。ほとんどのユーザーは Arduino マイクロコントローラーを好みます。

6. 組み立てられた機械の動作をテストし、この機械で製造される将来のブランクの図面の電子版をダウンロードします。

設備がうまく機能すれば、生産計画を立て、そのための材料と消耗品を購入し、「稼働」して部品の最初の (試用) バッチをリリースすることができます。

自分で組み立てた CNC マシンでは、エラーや望ましくない計算ミスを最小限に抑える必要があります。手作りのユニットは、木材やプラスチック専用の作業用に作成されたものであっても、設計と組み立てに徹底的なアプローチが必要です。これで、プロジェクトの準備が整いました。あとは、それを実践するだけです。

ベッド、電源回路、メイン モーターを使用したドライブ、ステッピング モーターを使用したオブジェクト テーブルは、操作中に互いに干渉しないようにする必要があります。 同様に重要なノードは、非常停止ボタンと、スピンドル ドライブの速度を切り替えるボタン付きのリモコンです。

横軸と縦軸に沿ってオブジェクトテーブルの変位を調整できるパーツを取り付けます。

スピンドルを取り付けます。船体の作業が完全に完了した後にのみ配置されます（側壁と後壁を組み立てずに）。モーターを取り付けるときは、このドライブを高さおよび厳密に垂直に移動する機会を残してください。

その他のコンポーネントには、プーリーとベルトのギアを使用したスクリュードライブが含まれます.この接続により、ベルトがプーリーの上を滑るのを防ぎます。トルク伝達の均一性は実質的に保証されています。

ミニチュア マシンにステッピング モーターを使用する場合、大型プリンターのキャリッジ コンポーネントが使用されます。モデルの製造年が古いほど、より強力なステッピングモーターが使用されていました。 ドット マトリックス プリンターは大成功と見なされています。 レーザーやインクジェットモデル以上のもので、そのようなマシンへの変換に適しています。 3座標マシンには、それぞれ3つのそのようなモーターが必要です。 （古い印刷機器を使用して）自分でそれらを見つけることができなかった場合は、中国のブランドNemaのステッピングモーターを使用してください.10〜100日で注文品が届くまで待つ必要があり、そのようなモーターは12の電圧用に設計されています数アンペアまでのボルトと電流。

スピニングギア（工具鋼ホイール）を使用することで、トルクをリニアなものに変えることができます。ボールねじペア (BSC) を使用して最大の精度を得ることができますが、これらは安価なソリューションではありません。 ナットと取り付けボルトを使用してブロックを取り付け、プラスチック製のガスケットを使用して摩擦を減らし、遊びを減らします。

スピンドルには、ブラシ付きまたはブラシレスのモーターを使用できます。

ツールが 3 つの座標に沿って移動できるようにする垂直ハブは、座標テーブル内で動作します。軸はアルミ棒の形で作られています。この部品の寸法は、機械の寸法に対応している必要があります。

作業機械部品の組み立ては、最初のステッピングモーターをフレームに固定することから始まります.それらは垂直軸の後ろにあります。これらのモーターは、水平方向と垂直方向の動きを担当しています。横軸に沿って移動するモバイル ポータルは、スピンドル ドライブとキャリパー (作業点の高さを設定する軸) を運びます。ポータルを高く配置するほど、マスター カウントを回すときのディテールが濃くなります。上げられたポータルの欠点は、適用される力の増加に対する不安定性です。

高さ座標を担当するステッピング モーターと直線レールを固定するには、側面のものを除くすべてのプレートを使用します。同じ場所にスピンドルベースを取り付けます。

スピンドルモーターのローターをスタッドで固定するには、かなり幅の広い電気ケーブルのゴム巻きを使用します。ナイロンブッシングに挿入されたネジには、固定性もあります。

ケースの製造における金属と木材は、互いに組み合わせることができます。したがって、主要な（ベアリング）構造は、壁の厚さが3 mmのプロのパイプから組み立てられ、側壁（蓋、パネル）は合板で作ることができます。ただし、支持フレームは溶接技術なしでは組み立てられません。純粋なボルト接続では不十分な場合があります。

マシンは、フレームのおかげで、図面で宣言された究極の強度を獲得します.可動物テーブル、主軸駆動、ステッピング座標モータ、レール状ガイド、垂直座標軸が搭載されています。

スチールフレームははるかに優れていますが、時期尚早に損傷する可能性もあります.フレームのパーツがバラバラにならないように、T 型のナットを使用します。ただし、ボルト接続は溶接接続と完全に組み合わされています。エンドプレートには、リードボルトがねじ山に沿って自由に回転できるようにするベアリングが取り付けられています。ここでは、主軸のすべりとベアリングが使用されます。

プログラムユニットのスムーズな動作のために、高品質のラジオ素材とラジオコンポーネントが使用されています。 疑わしい品質の中国製プリント回路基板は避けるのが最善です。アセンブリの目的は、操作中にソフトウェアがフリーズしてリセットすることなく、明確な機能を実現することです。

ドライバ電子モジュールによって制御されるステッピング モーターに加えて、USB ポートも使用されます。たとえば、RS-485 テクノロジに基づくアダプタ モジュールを使用して信号が変換され、USB フォーマットへの逆データ変換も実行されます。

必要なものを選択してください - すべての機器が動作します。 たとえば、最新のマイクロプロセッサ モジュールは 3.3 V の電圧で動作し、ステッピング モーターは 12 から動作します。

CNC ユニットのプログラムをダウンロード/上書きするには、PC またはラップトップを使用します。最近では、1 つまたは複数のフラッシュ ドライブのサイズの追加のマイクロコンピューターを使用してマシンを制御し、Wi-Fi または Bluetooth を介してスマートフォンやタブレットとやり取りする試みが行われていますが、この技術はまだ長期的な開発の段階にあり、 、むしろ「賢いもの」に属します。

• 非常に単純な機械でさえ、図面のあるプロジェクトを持たずに組み立てる正気の職人は一人もいません。
• スピンドル ドライブと周波数変換器を正しく一致させます。
• 非標準の電源でステッピング モーターを使用しないでください。そうしないと、非標準の電源を取り付けるか、既存の電源の 1 つを変更する必要があります。これにより、最終設定がプッシュされ、複雑になります。
• 溶接継手を 1 つだけ使用しないでください。極度の振動で簡単に壊れてしまいます。
• スライディング ベルト ドライブは使用しないでください。大きな力が加わると、ベルトが頻繁に滑る可能性があります。
• 3倍の安全マージンを持つベアリングとプロペラを購入してください。

自分の手で CNC マシンを作成する方法については、以下を参照してください。