铝型材雕刻机

ID:112317 · 发表于 2016-4-9 19:39

最近一直在折腾雕刻机，把小成果也发到这来吧
雕刻机要是做出来了，那以后做东西就太方便了，雕刻PCB就是小菜一碟~
本来是贴在磁动力的，转过来吧，一张张图重新弄太麻烦了

本人是学电子的，3个星期前我对雕刻机几乎还一无所知，但是经一个星期的恶补终于弄清了雕刻机的机构和工作原理
花了两个星期，我设计了一个用铝型材作为框架的雕刻机，反反复复的修改，现在感觉应该是可行了
但我毕竟不是学机械的，不知道这样的设计合不合理，所以把它放上来希望能得到大家的宝贵建议SolidWorks我只学了最基本的，很多模型我简化了，高手不要笑！
整体图，与我的15寸本本的对比：

框架，采用国标3060铝型材：

Y轴：

X轴：

Z轴：

主轴小电机：

Z轴+主轴：

底座+Y轴：

底座+X轴：

电控箱，安装在机机的背后：

总体尺寸466*436*485mm （包括露出的步进电机）
行程XYZ：221*187*95mm
Z轴至工作面板100mm（Z轴可降）
说说我的设计想法吧，在开始设计雕刻机前我看了很多大神的帖子，从什么不懂的菜鸟，变成了一只稍懂了点皮毛的菜鸟。。因为我不是学机械的，不太会设计机械结构，上面的这些结构都是我凭经验还有借鉴了各位大神的结构，当然也加入了我的一些小创新。最初的版本是打算全部用铝型材来做的，为什么采用铝型材呢？因为用它加工量最少，几乎不需要打孔，全部靠连接件和螺栓螺母连接，精度有保障，我手上有的唯一一个工具就是一把小电磨，很难用，而且宿舍的环境不适合买大家伙。用铝型材来做雕刻机我搜集的比较不错的帖子：

最开始我打算全部用铝型材拼出一台雕刻机，固定龙门，移动龙门都试过，谭利民的版本也试过，但我感觉他的做法需要打很多孔，而且有的还需要扩孔，所以他的版本我也放弃了。但是全部用铝型材来做真的很难！因为型材就那么几种，拼来拼去简直是在考我排列组合，最头痛的是铝型材与滑块的连接，因为要让滑块的安装孔刚好处于铝型材的槽缝之中，再通过螺栓与螺母将滑块与铝型材固定住，否则就需要在型材上打孔。在一个版本中我差不多全部搞定了，后来还是毁在了该死的15系列铝型材上！
在设计的过程中我也发现了铝型材的缺点，第一，繁琐，这是他作为标准材料所付出的代价，也就是说实现相同的结构铝型材一般要用更多的材料，第二，比较贵，不是铝型材贵，而是连接件贵。。。T.T！国标3060铝型材55元/米左右，但是一个6060连接件就要10块，还没算上螺栓螺母呢。。顺便说一点，铝型材其实种类很多的，按切面形状分为国标和欧标，最大区别在于凹槽不同，一开始我混用国标和欧标，结果到了最后快设计完了才发现==！个人感觉国标更加好。。。
后来我就换了思路，打算综合铝型材和铝板，钢就不考虑了，第一太重，毕业了不好处理，第二不好下手，等以后工作了稳定了可以考虑上钢的~整体的设计还是以铝型材为主，作为框架，但是X轴、Z轴、步进电机座、工作面板的底板都打算采用铝板，目前在犹豫是自己买铝板打洞攻丝，还是直接淘宝加工，本地加工就算了，没时间，也不好找。加工费很贵，自己打洞又得买家伙花时间精度还不一定好、、、纠结啊==
大家如果仔细看我的丝杆和光轴的安装会发现丝杆要比光轴短一些，这也是我经历过几次设计总结出来的，一般为了提高底板的稳定度，都是采用较长的滑块或拉长滑块间的距离，这样行程就取决于光轴滑块的长度了，丝杆很贵1605的100多元/米，光轴一般30元/米，所以可以用牺牲光轴换取丝杆，既提高了光轴、丝杆的利用率，又省了大米。。。
关于主轴电机，这是我在淘宝上看到的比较牛b的电机，10-40v，330w，直径才48mm。。。不知道怎么样，但是电磨就不打算用了，主要是噪声太大，听说径向跳动也挺大的，不想崩刀。。。
关于电源，计划采用开关电源，虽然开关电源用来驱动电机有种种不适，但我还是选择了他，就是看中了轻便，用环牛的话就和机机不协调了，主轴电机调速可以去掉了，貌似作用不大，一般用2、3个档就够了，分别对付亚克力、PCB、铝板
步进电机驱动还没决定，因为我是学电子的，这个其实可以自制，由于本本木有并口，那就只能USB驱动啦
这些就是我在设计中的一些想法和体会，本人是个新手，也希望本文能为新手提供些帮助，希望大家多提些建议~等这个雕刻机做出来后我将公布所有的图纸

已知的问题还有我的疑惑：
1、铝板加工问题，不知道是自己加工好呢还是淘宝加工好，要综合考虑精度、经济成本、时间成本等投入【已解决】
2、不管自己加工还是淘宝加工，我想知道螺纹孔该怎么设计？如果自己打洞攻丝一个5mm的孔，该打多大的孔，选用哪种型号的丝锥？如果拿去外面加工该怎么表示这个空呢？SolidWorks中的螺纹孔我都是用通孔代替的【已解决】
3、沉孔问题，也是不懂沉孔该怎么设计，如10mm的铝板，一个5mm的孔，该怎么设计沉孔呢?【已解决】
（待更新）

其实很久前就改造好了，只是我太懒了，一直懒得更新了。。
嘿嘿玩新机机几个月了，加工的pcb、零件也有上百次了
更新几张图

另一台新机机，under heavy development。。
这两个月内也要出炉了

螺钉底孔的一些尺寸，可以参考一下

ID:112317 · 发表于 2016-4-9 19:39

1、铝板加工问题，不知道是自己加工好呢还是淘宝加工好，要综合考虑精度、经济成本、时间成本等投入
建议淘宝加工价格不贵，本地加工的话价格昂贵，精度不搞，毛刺多。处理不好2、不管自己加工还是淘宝加工，我想知道螺纹孔该怎么设计？如果自己打洞攻丝一个5mm的孔，该打多大的孔，选用哪种型号的丝锥？如果拿去外面加工该怎么表示这个空呢？SolidWorks中的螺纹孔我都是用通孔代替的
孔的加工很简单一般m6的孔用直接5.5mm的转头打洞。不超过M10的算法减去0.5mm就行。3、沉孔问题，也是不懂沉孔该怎么设计，如10mm的铝板，一个5mm的孔，该怎么设计沉孔呢?
（待更新）去下载一个螺丝尺寸库。平头，沉头各种头的尺寸都有，按照上面做就行。

ID:112317 · 发表于 2016-4-9 19:40

51黑dd 发表于 2016-4-9 19:39
1、铝板加工问题，不知道是自己加工好呢还是淘宝加工好，要综合考虑精度、经济成本、时间成本等投入
建议 ...

很晕倒的一个问题。
螺纹底孔的加工是这样的。
机械加工里面螺纹底孔（就是攻丝前打得那个孔）的经验计算公式为（螺纹底孔=螺纹大小-螺距大小）
拿M5 的螺纹孔举例，螺纹底孔=5-0.8=4.2。
你加工M5的螺纹孔就先用直径4.2mm的钻头打螺纹底孔，然后使用M5的丝锥攻丝就可以了。
如果嫌麻烦可以看看这篇文章。
直接查就可以了。
http://wenku.baidu.com/view/8cbf4b0f844769eae009ed75.html

选择的丝锥就说是M5的右旋粗牙机用丝锥就可以，一般螺纹都是右旋的，粗牙指的是螺距的大小，我们通常都是使用粗牙。
采用机用丝锥主要是因为简单些，因为普通手工丝锥分为头锥和二锥，使用很麻烦。。

图纸上螺纹孔的表示是采用一个粗线圆和一个3/4的细线圆来表示的，soildworks对这样的东西可以自动生成，自动标注。

ID:112317 · 发表于 2016-4-9 19:40

我也想搞一雕刻机，先从控制板方面来，我的电脑没有并口，所以控制板想用usb口的，看了你的方案是选择的arduino方案，我也很想用这个方案，但有以几个问题：
1、arduino是否可以稳定的同步驱动4个轴（x,y,x,a）。如果可以。
2、arduino有步进电机驱动库，这个库如何与g代码通讯来控制四个轴。
3、其它的软件如（文泰）是否还可以使用。
先谢了!

ID:112317 · 发表于 2016-4-9 19:40

51黑dd 发表于 2016-4-9 19:40
我也想搞一雕刻机，先从控制板方面来，我的电脑没有并口，所以控制板想用usb口的，看了你的方案是选择的ard ...

建议你先搞定机械部分，因为一个好的、稳定的结构非常重要
目前我的雕刻机用的是usbcnc，200块的控制板+软件，功能强大，很方便
不过最近我又开始研究arduino的方案了，电路正在设计中，制作和测试都还要一定的时间。。这个方案是基于grbl的，grbl虽说是用在arduino上的，但是它是用纯avr语言写的，非常高效，atmega328的资源差不多被用完了，所以为了提高性能，目前设计的方案也正打算用纯avr写，要是用arduino语言写，效率会低很多
grbl就是个3轴插补器，目前不支持a轴，以后会不会有，要看作者更不更新了
据我所知目前的步进电机库都不能用来做雕刻机，要么不能联动，要么没加减速
文泰、artcam之类的软件是cam软件，用来把模型转换成g代码，一般的控制器都支持标准g代码的

ID:134543 · 发表于 2016-9-15 00:45

51黑dd 发表于 2016-4-9 19:39
1、铝板加工问题，不知道是自己加工好呢还是淘宝加工好，要综合考虑精度、经济成本、时间成本等投入
建议 ...

楼主不错！虽然不是学机械的，解决这些东西弄的还挺专业

ID:134543 · 发表于 2016-9-15 00:49

想请教一下楼主，这样一台机器，花了多少钱来弄？
我最近也准备弄一台CNC，所以想知道一下价格，心里有点底！
不过我用的51单片机

ID:144037 · 发表于 2016-11-5 08:56

立此存照 DIY的乐趣也就在于此了

制作一个雕刻机，你知道了铝型材、攻丝、电机、螺丝、编程。。。。。。。。。

这些知识不是你直接买一个现成的雕刻机能得到的

ID:144037 · 发表于 2016-11-5 08:58

楼主能共享一下全套资料就更好了

ID:62397 · 发表于 2017-5-20 15:12

有下位机程序吗

ID:207287 · 发表于 2017-6-22 14:29

51黑dd 发表于 2016-4-9 19:40
我也想搞一雕刻机，先从控制板方面来，我的电脑没有并口，所以控制板想用usb口的，看了你的方案是选择的ard ...

有12C接口，方便多块板，同时运行。当然是我们这些技术差的才用这些方法。技术好的通常只用一块板就可以做很多事

ID:213970 · 发表于 2017-7-14 17:50

很不错，以后也试试看！！

ID:185687 · 发表于 2017-10-2 23:33

有没有机加工图纸之类的，谢谢

ID:228524 · 发表于 2017-12-10 00:08

要是上传资料就更好了

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