自制雕刻机

自制雕刻机其实谈不上自制，不过自己设计倒是不假，机身部分出图花钱请别人代工，自己组立，不过还是蛮烦的，陆陆续续花了几个月........有人搜集图纸在淘宝里卖，所以图片打上ID，请见谅。整体外观LOGO我设计并山寨的全铝机身微型CNC：设计新颖、造型独特、做工精良，轻便灵活......相当得力！取名“得力微刻”感谢同城坛友libingabc的指导、磁动力论坛以及大海作坊、模型论坛。还有神奇的淘宝！！！现将制作思路和过程全程分享给喜欢雕刻机的坛友。欢迎拍砖。其实我也不想自己捣鼓，全程相当费工。可是看到的DIY和淘宝里卖的产品，均不能让人满意，许多论坛里的作品几乎是贴贴图片，并没有详细而系统的阐述，于是决心自己捣鼓......本人来自2011年5月被雕刻机中毒以后，历时三月山寨了第一款雕刻机，用于学习精雕软件JDPaint5.20，效果还行。有一天，同城电子烧友看到此机，大喜并大诉PCB板制作苦衷，于是商量一下，重新设计一款行程适合、轻便灵活的迷你雕刻机，主要用途为PCB及刻字、面板等比较初级的配件。恰好大海作坊介绍有一款日鬼的迷你雕刻机，十分精致，就以这款为山寨蓝本，结合自己第一台机的缺点加以改进。经过一个多月的设计模拟，最终定案。因此我才有“设计提升山寨”的提倡。当然，这也只是我山寨的第二台雕刻机，并不见得很完善，在此希望高人们提供宝贵经验，使之日趋简约、实用。一、该机特点：1：具有独特的机身一体化的手提把，完全体现轻松、灵活的微型桌面化设计理念2：取消步进电机垫块，直接固定于机身，有效防止扭力损失，强度好而且美观3：精确定位的行程设计，在机身不加大的前提下，充分提高有效工作行程4：三轴防撞设计，使用知名的欧姆龙点触行程开关,设置机械原点和软件限位，有效防止操作中不慎所致的意外破坏5：固定龙门、全封闭式移动台面，有效提高加工精度，并完全避免飞屑对丝杠、光轴的影响。6:外径45mm电位器旋钮直接做的微调，无需更改，只需将丝杠加工时车成Φ6mm即可，取材方便，旋转轻松。对于需要手动定位时方便操作，完全不必依赖昂贵的拨轮。7：主轴下方装有LED照明。8：四个橡胶地脚，适应不平表面，有效防止抖动。二、仿制依据拥有一款小型数控机床（微型雕刻机）是许多DIY爱好者的梦想，它可以用来做PCB版、PVC、压克力、图章、木材的平面雕刻、加工以及3D浮雕等。尤其是电子爱好者，可以用双色板来加工仪器仪表的面盘，使其接近工业成品。磁动力论坛、大海作坊、模型论坛里有许多DIY的雕刻机，不乏高品质作品。总体说来有三种方式：1：移动台面式X、Y轴移动，主轴只负责上下移动，这种适合大功率主轴，用于金属加工。2：移动龙门式优点是行程可以做的很大，缺点为加工速度大的时候不稳定，精度要求高。3：固定龙门式加工稳定，缺点是行程小，但是就加工精度、小行程来说是一个不错的选择。尤其在磁动力论坛、大海作坊里，许多人喜欢这个方式，可是这个方式的另外缺点是：丝杆与光轴外露，加工时的容易受灰尘影响。大海作坊里有介绍一款日本迷你雕刻机，我感觉是个好的的方式，于是做了改进，将整个台面封闭起来，丝杆与光轴就可以免受加工时产生的飞屑影响。三、设计许多爱好者是一边做一边设计，所以他们没有最终定案的图纸，一般是“见招拆招”，这类DIY堪称“高人”。需要相当的“意境”。我则比较注重设计，这样可以避免走弯路。并且可以方便地确定精准的孔位。甚至可以模拟。最关键是确定准确的孔位。先看看设计的效果图。设计活动行程260×190×75mm。增加限位后实际为255×185×70mm。整机完成后尺寸为宽475×深435×高460mm（不含调整脚垫），工作台尺寸为360×360mm。许多坛友喜欢索要图纸，但是图纸往往不是最完美的，在制作的过程中会进行一些修改，在此我也把图纸转成图片档贴出来，供设计与参考之用。另外，为了体现原创，设计图打上了我的ID，可能对阅读有些影响，望坛友多多体谅。（一）思路1：设计思路之传动3轴雕刻机最基本的运行方式为三轴联动，所以传动部分的设计很关键。早期用T型丝杆，消回差。后来被精度更好的滚珠丝杆代替，建议使用滚珠丝杆，价格高但精度好。2：设计思路之机身机身要看行程和加工对象，因为主要针对轻雕,即雕刻非金属类，如双色板刻字、PCB、木材加工、雕刻等等，行程以X轴250mm、Y轴180mm、Z轴75mm为宜，大了就不是桌面型了，或者不叫迷你型了。经过这样的思考，我选用12mm6061的铝板来做机身。3：光轴与滑块光轴的直径依据1、2两项来考虑，通常情况轻雕条件下X、Y轴的直径选用16mm就足够了，当然20mm也不为过。Z轴为垂直方向运动少，可以相应小一些直径，这台机器Z轴我用12mm光轴，主要原因在于滑块小，Z轴连接板可以小一些，增加X轴有效行程。为此确定光轴后，滑块就好确定了。我这里X、Y轴用SCS16UU，Z轴用SCS12LUU（加长型）。4：轴承座在第一台铝雕中用FL000型，内径10mm，但是这台是迷你型的，为了减小体积，选用FL08型的，内径8mm。外观体积也小很多，对于“迷你”而言再适合不过了。5：手轮（步进拨轮）如果步进电机带拨轮，则此项设计可以省略。若没有拨轮，最好设计手轮。我选用直径45mm的旋钮代用，内径为6mm。丝杠在设计的时候要结合步进电机考虑进去。6：联轴器主要考虑与丝杆的直径配合，有锁紧施与顶紧式，都好用。步进端为6.35直径，丝杆端我用8mm直径。因为“迷你”，所以采用2520的联轴器，25是长度25mm，20是直径20mm。（二）绘图介绍思路以及选用材料的目的，就是为了更好的绘图设计打基础。滑块的孔位、直径。距离等最好按照图示的技术规格进行绘制，然后根据轴承座、联轴器、手轮来确定丝杆加工图样。最后由自己对机型的喜好进行设计。（三）出加工图加工图主体分为三部分：光轴、丝杠加工和机身加工。1：光轴我采用端头攻牙组立方式2：丝杠两端的加工视手轮、联轴器孔径、机身厚度而定。3：机身孔位众多，最好每个配件单独出图，即分件图。四、用料清单材料的使用因人而异，不一而同，从木头、PVC、铝、铁、钢、铸铁等等。之所以采用铝，强度适中，加工容易为其首选，机器不啃金属，用铝就足够了。清单部分在此列出来，是给像我一样的菜鸟们参考的的，，所以我就整理了一下，做个系统的介绍，还望老鸟多多指教。（一）电控1：24v开光电源最好为3组24v直流。作用如下用于主板（三轴联动）供电，（2）用于24V风扇散热（3）用于主轴照明2：主轴电机电源200瓦220v/90v的隔离变压器，配直流整流和手动调压，控制主轴转速3：主板我采用英非赛的6560三轴驱动板。仅供参考。关于主板，这里简单地说明如下：XYZ能够实现三轴联动，全靠主板，严格来讲，这才真正是机器的最核心部分，影响着机器的运转。目前主板很多，有三合一、四合一、五合一的主板，也有接口板＋步进分开驱动的（其实也相当于合一）；业余条件用合一的驱动板就可以了，机器好，精度可以达到0.05mm以下，可以胜任一般情况下很多的DIY加工工作。4：电控箱外箱淘宝购买5：准备的其他材料如4芯电线、急停开关、航空接头、电源插座、保险丝座、开关按钮、组立螺丝等等。（二）电气1：主轴电机200瓦二手110v直流电机配ER11夹头，对非金属基本可以胜任，如果要求高的话，可以选用变频水冷主轴，当然费用也要大大增加。2：主轴电机固定座铝制，我是淘宝里买的，事实上可以自己DIY3：步进电机三洋57型2.4A（二手）步进电机有带出轴的，这种比较好，可以省略手动拨轮，而且可以缩短丝杆长度。不管怎样，Z轴的步进电机最好要用这种款式，因为Z轴方向位置小，手动拨轮不方便。4：联轴器2520的，比较秀气，基本无碍，一端6.35接步进电机，另一端8mm接丝杠5：轴承座，FL08型，内径8mm，这种规格较小，可以有效减少安装空间。（三）传动传动部分由光轴、丝杠和滑块三种材料组成1:X、Y用16mm的光轴。Z轴用12mm的光轴这是个很纠结的部分。这个重点就是考虑行程的设计，尤其是Z轴部分，相当费劲。Z轴连接板宽度要尽可能的小，这样才能增加有效行程。Z轴用12mm光轴的目的就是如此。2：滑块箱式单元SCS16UU和SCS12UU，其中SCS16UU要多买两个不带直线滚珠的，要切开用，套在丝杠的T螺母上，作为传动连接配件。3：丝杠为保证良好的精度，采用1605滚珠丝杠，无回差的困扰（事实上回差相当小，可以忽略）。在配SCS16UU时要注意丝杠T螺母中心距为20mm，而滑块为19mm，所以T螺母要用角磨机磨去1mm。或者与其固定的连接板铣一个凹槽避开。X/Y/Z每一组丝杆配两只光轴，四个滑块（有加长型的滑块可以用两个）（四）机身机身12mm6061铝板，台面20120铝合金型材，壁厚4mm，强度相当好，原考虑用1590的型材，因壁厚不足，所以未采用。机身的加工是DIY中最困难的地方，孔位众多，精度要求极高，是影响精度的关键地方。有幸同城有CNC加工中心，于是其委托帮忙加工。费时两周完成机身。费用最大的一笔，如果能自己完成，可以大大降低费用，可能也是令很多同好者望而却步的主因......1：X轴左、右侧板340×270×12mm各1片上支板370×160×12mm1片下支板370×140×12mm1片2：Y轴前、后立板360×60×12mm各1片侧连接板330×45×12mm2片3：Z轴中活动板227×110×12mm1片上连接板110×60×12mm1片下连接板110×46×12mm1片4：主轴固定板138×110×12mm1片5：台面20120铝型材360×120×203片6：标牌、拖链......等收尾的配件。（五）辅助工具1：刀具使用中两种刀具必不可少，由于此机主轴功率不大，所以刀具轴径为3.175mm，因此3.175mm的螺旋铣刀和3.175轴径20°0.2mm尖刀是不可少的，尖刀用于精雕、刻字，铣刀用于切割、加工外形。2：工具装、下刀具以及固定工作物之用（1）：活动扳手1支（2）：开口扳手2支10－12mm1支，14－17mm一支（3）：老虎钳1把（4）：压板至少4个以及螺栓若干。五、装配与调试M4、5、6螺丝若干，紧固用。诸如扳手、起子、角尺等等....过程有些复杂，此处略去......可以参考图片。六、注意问题1：丝杆T螺母与滑块的落差1mm，必须用角磨机磨掉，很费工。这个和淘宝卖家沟通修改，但因为没有一定的数量，无法修改，想仿制的坛友就要辛苦了2：组立时螺丝不可以上紧，传动部分固定时让滑块靠边再组立，这样可以减小误差。先固定光轴，再固定丝杆，要按顺序操作。3：如果是自己制作机身，工程量不是问题，精度才是问题，但是我还是很懒，所以才想到加工中心来做。省事。我认为传动部分的孔位（X/Y/Z光轴12个孔、丝杆6个孔，共18个孔不可掉以轻心）。而相对其他只是涉及组装的孔位，精度就可以宽放一些，还便于组立。一定要有主次之分，减小加工难度。4：三轴垂直机身加工的直角度需严格保证，组装时要依据角度尺随时验证。5:对刀块的选用原先淘宝里买的对刀块，结果发现使用并不方便，先要在加工物上确定中心点，把刀具降到约3－4mm，找准中心点，而后要升高刀具，再用对刀块自动对刀，费工。后来改用单面覆铜板挖一个直径40mm圆再焊一根导线即可，经济实惠又好用！七、机器使用机器使用分为两个部分：CAD/CAM生成刀路，MACH3控制机器加工。数控机床的使用通常配有完备CAD/CAM系统，CAD绘图，CAM生成加工刀路。工业化机床自带强大功能的控件，所以CAM生成的加工刀路输入机床就可以加工了，但是业余条件下的控件一般用MACH3来实现对机器的控制运行。MACH3现在有汉化版了，大海作坊可以免费下载。CAD/CAM软件则相当多，个人建议喜欢雕刻机的DIYer们使用北京精雕的国产软件JDPaint5.19带狗版，免狗版无法输出刀路。淘宝买一只狗大概70元左右。JDPaint5.19可以实现平面、浮雕、四轴的加工刀路生成，满足当前多数加工项目。这款软件的CAD部分与autocad几乎相同，操作界面也