Les machines CNC révolutionnent le monde de la fabrication en fournissant de la précision, de la vitesse et de l'automatisation dans des processus tels que le fraisage, le virage et la gravure. Que vous soyez un amateur qui cherche à construire votre propre machine ou un propriétaire de petite entreprise qui souhaite améliorer votre chaîne de production, la construction de votre propre machine CNC peut être à la fois un projet enrichissant et rentable. Il vous permet d'avoir une machine personnalisée adaptée à vos besoins spécifiques.
Nous vous emmènerons tout au long du processus de création d'une Machine CNC, compréhension des bases à l'assembler et à la mettre en service. Le processus est divisé en plusieurs étapes, chacun nécessitant une planification et une exécution minutieuses. À la fin de ce guide, vous comprenez bien comment créer votre propre machine CNC, que vous commenciez avec une petite machine à mourir à 3 axes ou une configuration multi-axe plus complexe.
Planifier la conception
1. Décidez du type d'usinage
La première étape de la construction d'une machine CNC consiste à décider du type d'usinage que vous souhaitez effectuer. Les machines CNC peuvent être utilisées à diverses fins, telles que:
Misoning : Le processus de coupe et de mise en forme des matériaux à l'aide d'un coupeur rotatif. Il est utilisé pour façonner le métal, le plastique ou le bois.
Retour : le processus de rotation d'une pièce tandis qu'un outil de coupe supprime le matériau. Il est généralement utilisé pour les pièces cylindriques.
Gravure : le processus de sculpture ou de gravure des conceptions détaillées sur une surface de matériau.
Coupe : Pour découper les matériaux comme le bois, le plastique et le métal à l'aide d'un coupe-laser CNC ou d'un coupe-plasma.
Comprendre le type de travail dont vous avez besoin guidera le reste du processus de conception, y compris la sélection du cadre et du moteur.
2. Choisissez le nombre d'axes
Les machines CNC fonctionnent généralement sur plusieurs axes, chacun offrant un niveau différent de précision et de complexité. Les types les plus courants de machines CNC sont:
Machines CNC à 3 axes : la configuration de la machine CNC la plus courante. Ces machines se déplacent dans les instructions X, Y et Z, ce qui les rend idéales pour des tâches de fraisage ou de coupe simples.
Machines CNC à 4 axes : Ces machines ajoutent un axe de rotation (généralement l'axe A) à la configuration standard à 3 axes. Ils sont parfaits pour créer des pièces avec des géométries plus complexes.
Machines CNC à 5 axes : Ces machines sont capables de se déplacer dans les axes X, Y, Z, A et B, offrant le plus de flexibilité et de précision pour les pièces complexes. Ceux-ci sont généralement utilisés dans les industries de haute précision comme la fabrication de dispositifs aérospatiaux et médicaux.
Une fois que vous avez décidé du type d'usinage que vous souhaitez effectuer et du nombre d'axes que votre machine aura, vous pouvez commencer à concevoir les composants physiques.
Cadre et base mécaniques
1. Construire le cadre
Le cadre de votre machine CNC sert de base de l'ensemble du système. Le cadre doit être robuste et stable pour s'assurer que la machine reste précise pendant le fonctionnement. La plupart des machines CNC DIY sont construites avec des matériaux tels que:
Acier : fort et rigide, mais plus difficile à travailler.
Aluminium : plus léger et plus facile à travailler, bien que légèrement moins rigide que l'acier.
Bois : commun pour les amateurs, mais il est moins stable que le métal, en particulier pour les machines haut de gamme.
Il est crucial de concevoir un cadre qui peut supporter le poids des moteurs, de la broche et d'autres composants. Vous pouvez soit souder le cadre vous-même, soit acheter des kits préfabriqués.
2. Le lit et les rails
Le lit est la surface où le matériau sera assis pendant l'usinage. Il doit être plat et niveau pour assurer des coupes précises. Les rails ou les voies de guidage soutiendront les composants en mouvement, fournissant la précision et la rigidité nécessaires. Vous avez plusieurs options pour les rails:
Rails de guidage linéaire : Fournissez un mouvement fluide et précis et sont souvent utilisés dans les machines CNC de qualité industrielle.
Rails V-Slot : Solution rentable pour les machines CNC DIY, ces rails sont faciles à assembler et à fournir une précision décente.
3. Moteurs et entraînements
Les moteurs sont essentiels pour conduire le mouvement de la machine CNC le long des axes x, y et z. Le choix des bons moteurs pour votre machine dépend de la taille, du poids et de la vitesse dont vous avez besoin pour vos tâches. Les types de moteurs les plus courants utilisés dans les machines CNC sont:
Motors pas pas à pas : ces moteurs fournissent un contrôle précis et sont souvent utilisés dans les machines à moindre coût. Les moteurs pas à pas fonctionnent en divisant chaque rotation en étapes égales, ce qui vous donne un très bon contrôle sur le mouvement.
Servomoteurs : utilisés dans les machines CNC haut de gamme, ces moteurs offrent plus de couple et de précision que les moteurs pas à pas et sont idéaux pour les machines plus grandes ou plus complexes.
Motors de broche : le moteur de broche entraîne l'outil de coupe, et il doit être choisi en fonction du type de matériau que vous prévoyez de couper et du type d'usinage que vous ferez.
4. Alimentation et refroidissement
L'alimentation de votre machine CNC nécessite une alimentation stable et fiable. L'alimentation alimentera l'énergie au stepper ou au servomoteur, et les systèmes de refroidissement garantiront que les moteurs et autres composants ne surchauffent pas. Pour la plupart des machines, une alimentation évaluée entre 24 V et 48 V sera suffisante. Si vous travaillez avec des moteurs plus grands ou une machine à 5 axes, vous aurez peut-être besoin d'un système plus puissant.
Choisir les bons moteurs et chauffeurs
L'étape critique suivante consiste à sélectionner les bons pilotes pour les moteurs que vous avez choisis. Les moteurs doivent être contrôlés avec des tableaux de pilotage spécialisés, et ceux-ci convertiront les signaux électriques de votre contrôleur CNC en mouvement. Quelques facteurs clés à considérer lors de la sélection des moteurs et des conducteurs comprennent:
Exigences de couple : La taille et le poids des matériaux que vous prévoyez de couper auront un impact sur le couple dont vos moteurs ont besoin pour générer.
Vitesse et précision : certaines tâches peuvent nécessiter des mouvements de coupe à grande vitesse ou précis, tandis que d'autres peuvent prioriser la puissance sur la vitesse.
Compatibilité du pilote : assurez-vous que le conducteur du moteur que vous choisissez est compatible avec le contrôleur CNC.
Installation de l'électronique et du contrôleur
1. Contrôleur CNC
Le contrôleur CNC est le cerveau de la machine. Il interprète les commandes du code G et les traduit en mouvements de moteur. Plusieurs systèmes de contrôleur sont disponibles pour les machines DIY:
Arduino avec GRBL : Cette solution open source est populaire parmi les amateurs. Il est peu coûteux, facile à utiliser et fonctionne bien pour les machines de base à 3 axes.
Mach3 ou Mach4 : Ce sont des options logicielles avancées couramment utilisées dans les machines de qualité commerciale. Ils fournissent des fonctionnalités étendues mais nécessitent un peu plus de configuration et de configuration.
Linuxcnc : Pour les utilisateurs qui souhaitent plus de personnalisation et sont à l'aise avec Linux, LinuxCNC est une solution puissante qui prend en charge les machines CNC multi-axes.
2. Câblage et circuits
Le câblage de votre machine CNC doit être organisé et sécurisé pour garantir des performances fiables. Le câblage relie les moteurs, l'alimentation, le contrôleur et d'autres composants. L'étiquetage et l'utilisation des techniques de gestion des câbles aideront à prévenir les problèmes à mesure que votre machine devient plus complexe.
3. Déterminer les commutateurs et les capteurs
Les commutateurs de limite et les capteurs sont essentiels pour protéger votre machine contre le sur-trave, évitant les dommages à la machine ou aux outils. Ces commutateurs indiqueront au contrôleur lorsque la machine aura atteint sa limite de voyage dans les directions x, y ou z.
Programmation et étalonnage
1. Code G et configuration du logiciel
Une fois le matériel assemblé, vous devez écrire ou importer des fichiers de code G qui instruisent la machine CNC sur la façon de se déplacer et de couper. Le code G est le langage standard utilisé par les machines CNC. Vous pouvez créer votre propre code G à l'aide d'un logiciel CAD / CAM comme Fusion 360, SolidWorks ou des alternatives gratuites telles que Freecad ou Inkscape.
2. Calibrage et test
Avant d'exécuter la machine CNC avec du matériau réel, vous devez effectuer plusieurs essais pour vous assurer que les mouvements de la machine sont exacts. L'étalonnage implique le réglage des paramètres du système pour s'assurer que les axes x, y et z se déplacent vers les positions correctes et que les moteurs fonctionnent correctement. Il est également important de tester la broche et les outils de coupe pour s'assurer qu'ils fonctionnent comme prévu.
Conclusion
Construire le vôtre La machine CNC peut être à la fois une expérience difficile et enrichissante. En suivant les étapes décrites: planifier avec précaution votre conception, choisir les bons matériaux, les moteurs et les contrôleurs et la programmation du système - vous obtenez une expérience pratique précieuse avec des machines avancées et des techniques de précision. Le résultat final sera une machine CNC adaptée à vos besoins, capable de produire des prototypes de haute qualité, des pièces personnalisées et même des designs artistiques.
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