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我做的雕刻机一气呵成(DIY 全程录)

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发表于 2011-2-4 18:48:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 wubaoting 于 2011-2-19 12:07 编辑

最新雕刻的浮雕作品在 39# 并附有灰度图与刀路文件供朋友们分享

在25楼有我做雕刻机的体会和大家关心的费用

我做的雕刻机一气呵成(DIY 全程录)
自我介绍:电子专业出身自创小企业多年,由于工作上需要用到数控机械加工设备,想学习掌握一些数控的理论知识(控制软件与G编程)和实践操作的经验。要自己做雕刻机想法就有了。从网上查资料和了解雕刻机的制造过程,先后看来大海、开源、51MAX、Asiandiy 等,从中学到了做雕刻机的很多(有的是参考它们)宝贵经验,对他们的无私贡献在此表示深深的敬意。
自己的设计要求是:有效工作行程:X轴 = 200 mm ;Y轴 = 270 mm ;Z轴 = 60 mm ;
工作精度:<0.05mm ;外表:精致美观;电气箱与机械部分合二为一。

整机打算分三个部分来介绍:
第一部分-----机械  
第二部分-----电气  
第三部分-----试机

第一部分-----机械
一.材料选取与加工:12mm 铝板(6061);台面板是20mm铝板(6061)
1.采购铝板(6061)
2.这是全部自己加工好的零件:(电气箱不包含)
全部加工好的零件1.jpg
3.以下是零件图:(共13张)
X轴左侧板.JPG
X轴左侧板
X轴右侧板.JPG
X轴右侧板
X轴上撑板.JPG
X轴上撑板
X轴上挡板.JPG
X轴前挡板
Y轴后板.JPG
Y轴后板
Y轴前板.jpg
Y轴前板
Y轴左右侧板.JPG
Y轴左右侧板
Y轴左右底板.JPG
Y轴左右底板
工作台板.JPG
工作台板
Z轴上下板.JPG
Z轴上下板
XY步进电机支架、拖链板.JPG
X、Y步进电机支架、拖链板
Z步进电机支架、Z轴左右侧板.JPG
Z步进电机支架、Z轴左右侧板
压板、压板螺丝.JPG
压板、压板螺丝
 楼主| 发表于 2011-2-4 19:48:46 | 显示全部楼层
2.X轴部件与装配:
X轴部分1.jpg
X轴部分1
X轴部分2.jpg
X轴部分2
X轴部分3.jpg
X轴部分3
X轴部分4.jpg
X轴部分4
X轴部分5.jpg
X轴部分5
X轴部分6.jpg
X轴部分6
 楼主| 发表于 2011-2-4 20:08:54 | 显示全部楼层
接着结合所设置的电机参数用手动操作方式来点动X Y Z 的电机运转,调整到电机运转在高速没有失步(堵转),低速没有太大噪音(振荡)。其它设置可以在机器正常运转后再设定。
试机3.jpg
试机3
夹装了一支圆珠笔芯来替代铣刀,先来个纸上谈兵;从网上下载了一个LED灯板(线路板)的刀路,装载这个刀路文件,放好一张A4纸,调整好圆珠笔芯的高度后,点击“循环启动”机器立马就动起来了。
试机4.jpg
试机4
试机5.jpg
试机5
试机6.jpg
试机6
试机7.jpg
试机7
几分钟后灯板的PCB已完成了,再重复一次试试机器精度,第二次完成后,二次走的位置完全是重合的,(上图是在走第二次的照片)。
 楼主| 发表于 2011-2-6 16:25:11 | 显示全部楼层
我再说说自己做雕刻机的体会:

1. 当初设想是龙门架移动台面固定的,X轴与Y轴的侧板是独立的。
   改进:现在可以成合二为一。(要重新修改图纸)

2. 电气箱体选取2mm的铝板是为了减轻重量,但在加工和装配时比较繁琐,要钻太多的孔和螺纹,固 定螺丝位置每个都要在偏差范围内,外表也不美观。如果量产是不可取。
  改进:选取5mm 的铝板,可以在侧面打孔攻丝3mm,,直接固定,去除了12根固定条。

3. 步进电机驱动板选用的接口与驱动一体的,优点是体积小、接线少,安装方便,但并行口的输入输出信号弱(没有接上拉电阻,恒电流方式)。造成我现在用笔记本电脑来控制时,脉冲信号弱步进电机有时会走不动(刚开机时发生的几率最多)。
  改进:二种方法 1. 选用接口与驱动分别独立的控制板,或是并行口有带恒电流的驱动板(笔记本能
                    带动)。目前我还没有去寻找。
                 2. 换成台式机箱的电脑。我现在已换好了(见图),之后就再也没有发生过一切正
                    常。后来再铣了一块260 x 190 mm的尼龙板(就是我发的最后的整机照片里的
                    那块垫板)。
DELL小主机.jpg
网上买了一台二手原装的DELL 小主机,配置要求不高,只要能装上XP系统即可。
外形尺寸:长x宽x高 = 35.5 x 10 x 32.5 cm

再说说大家关心的做这台雕刻机的费用:
(不知朋友们是否看出我是哪个地方的?看图吧!不要看了以下价格太惊讶)
1. 铝板采购(6061):518.00 + 119.20 + 104.50 = 741.70元 (分三次采购的)有图:
铝板价格单.jpg
2. 网上采购:1970.68 – 62.38 (扣除不需要用的) = 1908.30元 有图3张:
淘宝购物单1.jpg
淘宝购物单2.jpg
淘宝购物单3.jpg
3. 机械加工(自己厂加工):32工时/套 x 25 元/工时 = 800元 (工人工资比较高)
4. 电气与整机装配 (含调试):12工时/套 x 25 元/工时 = 300元
5. 不锈钢螺丝 = 60元
6. 电线、附件等 = 20元
7. 表面氧化:70元/套
8. 有机玻璃 + 尼龙板 = 70元(不计加工费)
合计:3900.00元
另外:整机净重 33.4 公斤

朋友们有好的雕刻机刀路作品G码文件,请上传几个,我可以试试机。先在这里谢谢了。
 楼主| 发表于 2011-2-4 19:52:26 | 显示全部楼层
3.Z轴部件与装配:
Z轴部分1.jpg
Z轴部分1
Z轴部分2.jpg
Z轴部分2
Z轴部分3.jpg
Z轴部分3
Z轴部分4.jpg
Z轴部分4
Z轴部分5.jpg
Z轴部分5
Z轴部分6.jpg
Z轴部分6
Z轴部分7.jpg
Z轴部分7
Z轴部分8.jpg
Z轴部分8
Z轴部分9.jpg
Z轴部分9
 楼主| 发表于 2011-2-4 19:46:04 | 显示全部楼层
在设计Y轴的活动时,是选择龙门架活动呢还是工作台板活动,因为步进电机的特性是:走步精度高、过载能力差、容易失步;龙门架活动优点是:在机器的加工过程中碎屑不会粘在滚珠丝杆和光轴上,缺点是负载重(龙门架后面还背着电箱),工作台板活动优缺点正好与之相反。综合考虑后还是以机器的精度为主,选择台面板活动方案,同时也有了克服碎屑粘在滚珠丝杆和光轴上办法。(办法其实也很简单:用透明有机玻璃在台面板四周做个围边,高度不影响工作为限;三面固定正面可以活动的,便于清理碎屑。)

五.表面阳极氧化后的机械零件:
1.Y轴部件与装配:
Y轴部分1.jpg
Y轴部分1
Y轴部分2.jpg
Y轴部分2
Y轴部分3.jpg
Y轴部分3
Y轴部分4.jpg
Y轴部分4
Y轴部分5.jpg
Y轴部分5
Y轴部分6.jpg
Y轴部分6
 楼主| 发表于 2011-2-4 19:42:38 | 显示全部楼层
四.整机机械部分组装:
由于考虑铝板表面随着时间推移会发黑,表面应该要做阳极氧化处理,所以要装配二次。第一次装配是为了检验整机设计方案是否存在缺陷和零件加工是否准确,装配工艺与实际是否相符等。第一次的装配过程图在这里先省略了(表面处理好后第二次装配时会把过程图发上来),只上一些初步装配好的整机图。固定滚珠丝杆二端的轴承座没有装上,因为是紧配合,装上不容易拆下更困难。
整机图1.jpg
整机图1
整机图2.jpg
整机图2
整机图3.jpg
整机图3
整机图4.jpg
整机图4
整机图05.jpg
整机图5
整机图6.jpg
整机图6
整机图7.jpg
整机图7
整机图8.jpg
整机图8
整机图9.jpg
整机图9
 楼主| 发表于 2011-2-4 19:27:41 | 显示全部楼层
三.电器外购零件(全部在淘宝网采购):
1.首先确定步进电机:57型二相步进电机(日本二手)
57型二相步进电机.JPG
57型二相步进电机
2. 三轴驱动板:TB6560-T3 (带第四轴扩展口)
驱动板.jpg
驱动板
3。开关电源:输入交流220V,输出直流24V 10A 250W
开关电源.JPG
开关电源
4.主轴电机:高速直流电机(美国二手) +ER11+主轴固定座
主轴电机.JPG
主轴电机
5。直流电机调速板:输入220AC;输出 0-120V;功率400W
这块调速板自带220V的变压器,机器电源部分就可以不用变压器了,关键是能减簿电箱的厚度与重量。
直流电机调速板.JPG
直流电机调速板
6.激光头(对中心点用)
激光头.jpg
激光头
6.开关、防水接头、铜柱、电线 若干。
开关、防水接头、铜柱.JPG
开关、防水接头、铜柱
 楼主| 发表于 2011-2-4 19:23:07 | 显示全部楼层
6.轴承座:
轴承座.JPG
轴承座
7.刻度微调手轮:
刻度微调手轮.JPG
刻度微调手轮
8.地脚螺丝带万向功能:
地脚螺丝.JPG
地脚螺丝
9.尼龙拖链:
尼龙拖链1.JPG
尼龙拖链1
尼龙拖链2.JPG
尼龙拖链2
10.不锈钢内六角螺丝:
不锈钢内六角螺丝.jpg
不锈钢内六角螺丝
11.装配工具与量具:
装配工具与量具.jpg
 楼主| 发表于 2011-2-4 19:18:38 | 显示全部楼层
二.机械外购零件:全部在淘宝网采购)
滚珠丝杆3条 + 光轴6条 + 箱式直线滑块10只 + 轴承座6个   
1.滚珠丝杆: X轴:SFU1605-L400; Y轴:SFU1605-L450; Z轴:SFU1605-L251
按照图纸要求加工好长度和二端的轴承挡、手轮挡。
滚珠丝杆.JPG
滚珠丝杆
滚珠丝杆加工图.jpg
滚珠丝杆加工图
2.光轴:X轴:¢16*316 = 2条; Y轴:¢20*366 = 2条; Z轴:¢12*188 = 2条;
按照图纸要求加工好长度和二端的中心螺纹孔(M6 深20)
光轴1.JPG
光轴图1
光轴2.JPG
光轴图2
光轴加工图.jpg
光轴加工图
3.箱式直线滑块:X轴:SCS20LUU(2个);Y轴:SCS16LUU(2个);Z轴 SCS12UU(4个);
滚珠丝杆座套:SCS16UU(2个),可以做4个座套。
直线滑块1.JPG
直线滑块
直线滑块2.JPG
SCS16UU 中间剖开(线切割)可以做二个丝杆座套
直线滑块3.JPG
配合丝杆套钻二个M5 的螺纹孔
4。联轴器(6.35*6.35)3个 、轴承座(KFL000)6个、刻度微调手轮(8*32)2个、地脚螺丝(D50—M8*50);
联轴器等.jpg
5.联轴器;
联轴器.JPG
联轴器
 楼主| 发表于 2011-2-4 19:11:48 | 显示全部楼层
4.这是电气箱图:(共6张)
电气箱板.jpg
电气箱板
电气箱底板.JPG
电气箱底板
电气箱固定条.jpg
电气箱固定条
电气箱1.jpg
箱体图1
电气箱2.jpg
箱体图2

箱体图3
电气箱3.jpg
 楼主| 发表于 2011-2-4 19:06:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 wubaoting 于 2011-2-4 19:38 编辑

Y轴后板.JPG
Y轴后板
Y轴前板.jpg
Y轴前板
Y轴左右侧板.JPG
Y轴左右侧板
Y轴左右底板.JPG
Y轴左右底板
工作台板.JPG
工作台板
Z轴上下板.JPG
Z轴上下板
XY步进电机支架、拖链板.JPG
X、Y步进电机支架、拖链板
Z步进电机支架、Z轴左右侧板.JPG
Z步进电机支架、Z轴左右侧板
压板、压板螺丝.JPG
压板、压板螺丝
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