Mini CNC

来自工场百科
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在王冠推动下由AIR捐献(索要),引入目的是为了节省机械钟的加工成本

  • 产品型号:CNC4060-2.2kW
  • 工作行程:400x600x100mm
  • 裸机外观尺寸:690x870x560mm
  • 工作台尺寸:750x500mm
  • 主轴功率:2.2kW(循环水冷)
  • 主轴转速:24000RPM/min
  • 刀具安装直径:ER20-1~13mm
  • 最大加工速度:3500mm/min
  • 最大进料高度:150mm
  • 控制系统:MACH3
  • 加工精度:0.02mm~0.05mm/100mm
  • 重复定位:0.01~0.02mm
  • 加工文件格式:DXF EPS PLT STL G代码 NC
  • 工作电压:AC220V50~60Hz
  • 四轴扩展:可扩展A轴一个
  • 步进电机X/Y/Z:57型3A
  • 滑动导轨:X/Y 20mm镍铬加硬光轴;Z 16mm镍铬加硬光轴
  • 丝杆型号:TBI 1605滚珠丝杆
  • 限位开关:磁编码器限位开关

更详细信息可以从晶智云牛官网获取,官网账号:Skyworks 密码:sky666!(其实也没多少有用信息,还不如看这个wiki)

精雕机使用手册

基本结构

电气系统

电气系统基本组成
三轴电机系统 驱动箱和手轮 工控机
三轴电机系统
Mini CNC驱动箱
工控主板
XYZ三轴电机上分别带有Limit switch,其中Y轴电机

在背后

驱动箱上有急停按钮、手轮电脑控制切换,使用时需要

注意模式。驱动箱通过USB线和并口线和工控机连接

工控主板来自旧CNC,运行debian64 3.16.0-4-amd64,

Jitter表现很好,不要轻易重装系统


机械系统

参考Linux CNC中Stepconf配置

刀具夹头

ER20夹头

在选用刀具及刀具夹头之前请认真观看此视频
我们的机器使用ER20夹头,包含了从0.5mm到10mm的夹头,基本能覆盖日常使用。夹具不用时需要保养,保养方法参考上述视频,在使用夹头前,必须检查夹头是否完好!!!如果因为错误操作损坏夹头,必须在第一时间向理事会汇报,更换夹头,绝对不允许使用已经变形损坏的夹头!!

主轴冷却液,切削液供给与回收

对于日常使用,不需要使用特殊切削液,在水槽中加水即可。

软件使用

软件初始使用晶智云牛破解Mach 3,可以从官网获取, Mach3 官方手册如下

Mach3 software install and config

由于破解对界面进行了改动,部分说明可能不一致

注意⚠️:Mach3 只能运行在 Windows XP 以及Windows 7 32bit系统上,且破解版稳定性很差,我们最终决定使用LinuxCNC


LinuxCNC 使用

这一部分内容用于给新的主板配置

参考教程 https://www.youtube.com/c/MyHeap/videos

参考Linux CNC document

LinuxCNC安装

自己Google,不多说了。

CNC参数计算

Linux CNC需要CNC的具体参数来进行配置,才能让现实的CNC正常工作,我们的输出量为pulse的数量,目标是为了让刀头移动确定的距离,所以最重要的参数是将pulse数量和刀头移动距离联系起来的 ''pulse per unit'', unit根据需要可以设置为mm或者inch。

电机输出轴是转动,最终实现的是电机整体的平动,转动变为平动的机制主要是以下两种:

LeadScrew:

LeadScrew

如右图,LeadScrew 的主要参数是螺距(pitch)和lead,需要说明的是丝杆转一周,电机平动距离是一个lead而非pitch,所以看清CNC丝杆的thread数目是非常重要的。若步进电机步距角取常用值1.8°,则转一周需要200 * MS 个pulse(MS为细分),而一周移动距离为一个Lead,

pulse per unit = 200 * MS / lead = 200 * MS / (pitch * thread)

Rack & Pinon

如右图,Rack&Pinon的主要参数是齿轮模数(分度圆直径(Pitch Diameter)除以齿数,详情可以Google),拿到齿轮模数,齿数,分度圆直径三者之二之后可以计算出所有参数。

Rack&Pinon

以上分析没有考虑到减速比。对于有减速比的情况要计入减速比。

StepConf

由于该CNC是步进电机系统,使用stepconf进行配置,配置过程如此:

关于配置过程的更多细节,参考讨论stepconf细节

基本GUI——Axis

自己看document

Gcode

gcode基本内容可以参考Linux CNC document,遇到不懂的再查。无论是自己写Gcode还是使用其他软件生成,最需要注意的是坐标系统。

在Axis上没有前缀显示的坐标是G53 坐标,也即机械坐标,在我们的设置中,机械坐标取值均是负值。需要使用touchoff置零工件坐标系。详情参考讨论。


使用流程

使用CNC之前务必阅读以上所有内容(除了LinuxCNC配置相关),佩戴防割手套和护目镜,并且必须有另外一位会使用CNC的同学陪同。

软件安装与使用

软件使用Fusion 360,可以在官网以个人身份下载,官网地址:https://www.autodesk.com/products/fusion-360/overview

Fusion360 包含了CAD 和 CAM的功能,但是更熟悉Solidworks的小伙伴们可以 在SW中建模然后导出STEP文件,再导入Fusion 360。

CAM 的使用需要自己学习,相关参数设置建议咨询工场使用过的同学,如果出现意外把刀具损坏,最好立即买相同型号的刀具报销,防止以后同学急用的时候找不到刀。

在CAM设计好之后,点击 后处理, 导出Gcode,用U盘进行copy(目前没有配置相关的网络服务,欢迎同学们建设)

工件摆放

将工件放在卡钳上卡死,使工件表面与加工台平行,或者使用压块固定工件,压块使用参考工场数控雕刻机

换刀

换刀操作之前确保了解夹头和刀具的基本知识,操作可参考数控雕刻机

LinuxCNC

插上主板电源开机,如果没有启动则短暂短接两根引出线,开机密码innovation

开机后打开桌面上的Miil-4060 Launch 打开软件

启动CNC

接好各个电源,打开驱动箱,将模式切换为电脑控制

在LinuxCNC Axis界面中打开电源,分别对三轴进行Home

运行Gcode

参考数控雕刻机

关机

关机参考数控雕刻机


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科普知识

  1. 轨机和方轨机的区分与识别