مرحبا عزيزي القارئ ، في هذه المقالة أريد أن أشارك تجربتي في بناء آلة بوابة طحن التحكم العددي.
هناك الكثير من القصص المماثلة على الشبكة ، وربما لن أفاجئ أي شخص ، ولكن ربما تكون هذه المقالة مفيدة لشخص ما. بدأت هذه القصة في نهاية عام 2016 ، عندما جمعت مبلغًا معينًا من المال مع صديقي ، الشريك في تطوير وإنتاج معدات الاختبار. من أجل عدم تخطي المال (إنها مسألة شابة) ، قررنا استثمارها في العمل ، وبعد ذلك جاءت فكرة تصنيع آلة CNC مع الفكرة. لدي بالفعل خبرة في بناء هذا النوع من المعدات والعمل معه ، والمجال الرئيسي لنشاطنا هو التصميم ومعالجة المعادن ، والتي رافقتها فكرة بناء آلة CNC.
ثم بدأت الحركة التي تستمر حتى يومنا هذا ...
استمر كل شيء مع دراسة المنتديات المخصصة لمواضيع CNC واختيار المفهوم الأساسي لتصميم الآلة. بعد أن قررت سابقًا المواد التي ستتم معالجتها على الجهاز المستقبلي ومجال عملها ، ظهرت الرسومات التخطيطية الأولى ، والتي تم نقلها لاحقًا إلى جهاز كمبيوتر. في بيئة النمذجة ثلاثية الأبعاد KOMPAS 3D ، تم تصور الماكينة وبدأت في النمو إلى تفاصيل دقيقة وفروق دقيقة ، والتي اتضح أنها أكثر مما نرغب ، لا يزال بعضها قيد الحل.
كان أحد القرارات الأولية هو تحديد المواد المعالجة على الجهاز وأبعاد مجال عمل الآلة. أما بالنسبة للمواد ، فقد كان الحل بسيطًا للغاية - كان الخشب والبلاستيك والمواد المركبة والمعادن غير الحديدية (بشكل رئيسي دورالومين). نظرًا لأن لدينا بشكل أساسي آلات تشغيل المعادن في الإنتاج ، فأنت تحتاج في بعض الأحيان إلى آلة يمكنها معالجة المواد التي يسهل معالجتها بسرعة إلى حد ما على طول مسار منحني ، وهذا سيقلل من تكلفة تصنيع الأجزاء المطلوبة. استنادًا إلى المواد المختارة ، التي يتم توفيرها بشكل أساسي عن طريق تغليف الصفائح ، بأحجام قياسية 2.44 × 1.22 متر (GOST 30427-96 للخشب الرقائقي). من خلال تقريب هذه الأحجام ، توصلنا إلى القيم التالية: 2.5x1.5 متر ، كانت مساحة العمل بالتأكيد ، باستثناء ارتفاع الأداة ، اخترنا هذه القيمة لأسباب التثبيت الملزم واقترحنا أنه لن يكون لدينا أكثر من 200 قطعة عمل. أخذنا في الاعتبار أيضًا تلك اللحظة إذا كان من الضروري معالجة الوجه النهائي لأي جزء من الصفائح المعدنية أطول من 200 ملم ، لأن هذه الأداة تتجاوز أبعاد قاعدة الآلة ، ويتم توصيل الجزء / قطعة العمل نفسها بالجانب النهائي من القاعدة ، وبالتالي معالجة الوجه النهائي للجزء.
تصميم الماكينة عبارة عن قاعدة إطار مسبقة الصنع من الأنبوب 80 مع جدار 4 مم. على جانبي القاعدة طويلة ، يتم تثبيت أدلة التدحرج الجانبي ذات الحجم 25 ، والتي يتم تثبيت البوابة عليها ، وهي مصنوعة على شكل ثلاثة أنابيب جانبية ملحومة معًا بنفس حجم القاعدة.
تحتوي الماكينة على أربعة محوري وكل محور يقود محرك لولبي كروي. يوجد محورين بالتوازي مع الجانب الطويل من الجهاز ، برنامج مقترن ومربوط بإحداثيات X. وفقًا لذلك ، فإن المحورين المتبقيين هما الإحداثيات Y و Z.
لماذا توقفنا عند الإطار الجاهز: في البداية أردنا إنشاء هيكل ملحوم نظيفًا مع صفائح ملحومة مضمنة للطحن ، وتركيب أدلة ومسامير كروية ، لكننا لم نجد آلة تنسيق طحن كبيرة بما يكفي للطحن. كان علي أن أرسم إطارًا جاهزًا بحيث يمكن معالجة جميع الأجزاء بمفردنا باستخدام ماكينات تشغيل المعادن الموجودة. تم تلدين كل قطعة تعرضت لحام القوس الكهربائي لتخفيف الضغوط الداخلية. علاوة على ذلك ، تم طحن جميع أسطح التزاوج ، ونتيجة لذلك ، يجب أن يتم كشطها في أماكن.
بالتسلق إلى الأمام ، أود أن أقول على الفور أن تجميع وتصنيع الإطار اتضح أنه الحدث الأكثر استهلاكًا للوقت والمكلف ماليًا في بناء الماكينة. الفكرة الأصلية بإطار ملحوم بسلاسة من جميع النواحي تتجاوز الهيكل الجاهز ، في رأينا. على الرغم من أن الكثير قد يختلف معي.
لا يقوم العديد من الهواة فقط بتجميع هذا النوع والحجم (وحتى أكبر) من الآلات في ورشة عملهم أو مرآبهم ، مما يجعل إطارًا ملحومًا بالكامل ، ولكن بدون تلدين وتصنيع لاحق ، باستثناء ثقوب الحفر لتركيب القضبان. حتى إذا كنت محظوظًا باللحام ، ولحم الهيكل بهندسة جيدة بما فيه الكفاية ، ثم بعد عمل هذا الجهاز بسبب الارتداد والاهتزازات ، ستختفي هندسته ، وتتغير. بالطبع ، يمكنني ارتكاب الكثير من الأخطاء ، ولكن إذا كان أحدهم على علم بهذه المشكلة ، فالرجاء مشاركة معرفتك في التعليقات.
أريد أن أقوم بالحجز على الفور أننا لن نفكر في آلات من ملف تعريف هيكلي من الألومنيوم هنا ، فهذه مسألة مقالة أخرى.
استمرارًا في تجميع الماكينة ومناقشتها في المنتديات ، بدأ الكثيرون في نصح صنع أذرع فولاذية قطرية داخل الإطار وخارجه لإضافة المزيد من الصلابة. لم نتجاهل هذه النصيحة ، لكننا أضفنا أيضًا الجيب إلى الهيكل ، حيث تبين أن الإطار ضخم للغاية (حوالي 400 كجم). وفي نهاية المشروع ، سيتم تجاوز المحيط بصفائح من الفولاذ ، والتي ستصل الهيكل بشكل أكبر.
فلننتقل الآن إلى السؤال الميكانيكي لهذا المشروع. كما ذكرنا سابقًا ، تم تنفيذ حركة محاور الماكينة من خلال زوج لولبي كروي بقطر 25 مم وخطوة 10 مم ، يتم نقل دورانها من محركات السائر مع 86 و 57 الشفاه. في البداية ، كان من المفترض أن تقوم بتدوير المسمار نفسه من أجل التخلص من الرموش غير الضرورية والتروس الإضافية ، ولكن لا يمكن أن يتم ذلك بدونها ، نظرًا لأن الاتصال المباشر للمحرك والمسمار ، سيبدأ الأخير في الاسترخاء بسرعات عالية ، خاصة عندما تكون البوابة في أوضاع متطرفة. بالنظر إلى حقيقة أن طول البراغي على طول المحور X كان ما يقرب من ثلاثة أمتار ، ولأقل ترهل تم وضع برغي بقطر 25 مم ، وإلا لكان المسمار 16 مم كافيًا.
تم اكتشاف هذا الفارق الدقيق بالفعل أثناء إنتاج الأجزاء ، وكان علينا حل هذه المشكلة بسرعة عن طريق تصنيع صمولة دوارة بدلاً من برغي ، مما أضاف مجموعة تحمل إضافية وحزام محرك للتصميم. هذا الحل جعل أيضًا من الممكن ربط البرغي بين الدعامات جيدًا.
تصميم الجوز الدوار بسيط للغاية. في البداية ، تم اختيار اثنين من محامل الكريات المستدقة ، والتي تنعكس على صمولة لولبية كروية ، بعد قطع الخيط من نهايته ، لإصلاح سباق المحمل على الجوز. وقفت المحامل مع الجوز في السكن ، بدوره ، يتم تركيب الهيكل بأكمله في نهاية رف البوابة. في الجزء الأمامي من المسمار اللولبي ، ثبت الصواميل كم المحول إلى المسامير ، والتي تم تجميعها لاحقًا على المغزل وتحولت إلى محاذاة. تم وضع بكرة عليها وشدتها بفتاتين.
من الواضح أن بعضكم سيتساءل: "لماذا لا تستخدم رف التروس كآلية لنقل الحركة؟" الجواب بسيط للغاية: سيوفر البراغي دقة تحديد المواقع ، وقوة دافعة أكبر ، وبالتالي عزم دوران أقل على عمود المحرك (هذا ما تذكرته أثناء التنقل). ولكن هناك أيضًا عيوب - سرعة أقل للحركة وإذا كنت تأخذ مسامير ذات جودة عادية ، فإن السعر ، على التوالي.
بالمناسبة ، أخذنا مسامير الكرة والصواميل من TBI ، وهو خيار منخفض التكلفة إلى حد ما ، ولكن الجودة مناسبة ، نظرًا لوجود 9 أمتار من المسمار ، كان يجب التخلص من 3 أمتار ، بسبب عدم التطابق في الأبعاد الهندسية ، لم يتم ربط أي من المكسرات ببساطة ...
تم استخدام أدلة HIWIN كدليل انزلاقي ، أدلة الملف الشخصي لحجم السكك الحديدية القياسي مقاس 25 مم. لتركيبها ، تم طحن أخاديد التثبيت للحفاظ على التوازي بين القضبان.
قرروا صنع مسامير كروية من تلقاء أنفسهم ، وتبين أنها من نوعين: دعامات للبراغي الدوارة (المحور Y و Z) ودعم البراغي غير الدوارة (المحور X). يمكن شراء دعامات البراغي الدوارة ، حيث كانت هناك وفورات قليلة بسبب التصنيع الداخلي لأربعة أجزاء. شيء آخر هو مع دعم المسامير غير الدوارة - لا يمكن العثور على هذه الدعامات للبيع.
من ما سبق ، يتم تشغيل المحور X عن طريق الصواميل الدوارة وعبر ترس الحزام. قررنا أيضًا عمل محورين آخرين Y و Z من خلال ترس حزام ، وهذا سيضيف المزيد من الحركة في تغيير اللحظة المرسلة ، ويضيف جماليات بهدف تثبيت المحرك ليس على طول محور الكرة اللولبية ، ولكن على جانبه ، دون زيادة أبعاد الماكينة.
الآن دعنا ننتقل بسلاسة إلى
الجزء الكهربائي ، وسنبدأ بمحركات الأقراص ، تم اختيار المحركات المتدرجة لأنها ، بالطبع ، لأسباب انخفاض السعر مقارنة بمحركات التغذية المرتدة. تم تركيب محركين مع شفة 86 على المحور X ، على محرك ذو شفة 56 على المحور Y و Z ، فقط مع عزم الدوران الأقصى المختلف. أدناه سأحاول تقديم قائمة كاملة بالأجزاء المشتراة ...
الدائرة الكهربائية للجهاز بسيطة للغاية ، ويتم توصيل محركات السائر بالسائقين ، ويتم توصيل تلك بدورها بلوحة الواجهة ، كما يتم توصيلها عبر منفذ LPT متوازي بجهاز كمبيوتر شخصي. استخدم السائقون 4 قطع ، على التوالي ، قطعة واحدة لكل محرك. يتم تعيين جميع برامج التشغيل على نفس الوضع ، لتبسيط التثبيت والاتصال ، بحد أقصى للتيار 4 أمبير والجهد 50 فولت. بصفتي لوحة واجهة لماكينات CNC ، استخدمت خيارًا نسبيًا للميزانية ، من شركة تصنيع محلية ، كما هو موضح على موقع الويب أفضل خيار. لكنني لن أؤكدها أو أدحضها ، فاللوحة سهلة الاستخدام والأهم أنها تعمل. في مشاريعي السابقة ، استخدمت لوحات من الشركات المصنعة الصينية ، كما أنها تعمل ، وعلى أطرافها تختلف قليلاً عما استخدمته في هذا المشروع. لقد لاحظت في جميع هذه اللوحات ، قد لا يكون واحدًا مهمًا ، ولكن ناقصًا ، يمكنك فقط تثبيت ما يصل إلى 3 مفاتيح حد عليها ، ولكن هناك حاجة إلى اثنين على الأقل من هذه المفاتيح على كل محور. أو لم أحسبها؟ إذا كان لدينا آلة ثلاثية المحاور ، فسنحتاج بناءً على ذلك إلى تعيين مفاتيح الحد في إحداثيات الصفر للجهاز (يسمى هذا أيضًا "موضع المنزل") وفي الإحداثيات الأكثر تطرفًا حتى في حالة حدوث فشل أو نقص في مجال العمل ، فإن هذا المحور أو ذاك ببساطة لا خارج الترتيب (ببساطة لم ينكسر). في خطتي ، استخدمت: 3 لا حصر لها بدون أجهزة استشعار حثي الاتصال وزر طوارئ "E-STOP" في شكل فطر. يتم تشغيل وحدة الطاقة بواسطة إمداد طاقة بجهد 48 فولت. و 8 أ. 2.2kW المغزل المبرد بالماء ، متصل على التوالي عبر محول التردد. يتم تعيين عمليات التحويل من جهاز كمبيوتر شخصي ، نظرًا لأن محول التردد متصل عبر لوحة واجهة. يتم تنظيم الدورات بتغيير في الجهد (0-10 فولت) عند الإخراج المقابل لمحول التردد.
تم تركيب جميع المكونات الكهربائية ، باستثناء المحركات والمفاتيح المحورية والمغزلية ، في خزانة معدنية كهربائية. تم إجراء كل التحكم في الجهاز من جهاز كمبيوتر شخصي ، وجدنا جهاز كمبيوتر قديمًا على اللوحة الأم لعامل الشكل ATX. سيكون من الأفضل إذا حصلوا على رث قليلاً واشتروا mini-ITX صغير مع معالج متكامل وبطاقة فيديو. مع أبعاد الصندوق الكهربائي ليست صغيرة ، بالكاد تم وضع جميع المكونات في الداخل ، يجب أن تكون قريبة من بعضها البعض. في الجزء السفلي من الصندوق ، قمت بوضع ثلاث مراوح تبريد قسري ، لأن الهواء الموجود بداخل الصندوق كان شديد الحرارة. على الجانب الأمامي ، تم ثني صفيحة معدنية ، مع فتحات لزر الطاقة وزر التوقف في حالات الطوارئ. أيضا على هذه اللوحة كان هناك مقبس لتشغيل الكمبيوتر ، قمت بإزالته من حالة الكمبيوتر المصغر القديم ، من المؤسف أنه تبين أنه لا يعمل. تم أيضًا تثبيت التراكب من الطرف الخلفي للصندوق ، وتم وضع ثقوب للموصلات لتوصيل الطاقة 220 فولت ، ومحركات السائر ، والمغزل ، وموصل VGA.
وضعت جميع الأسلاك من المحركات ، والمغزل ، وكذلك خراطيم المياه لتبريده ، قنوات كاتربيلر بعرض 50 مم في الكابل المرن.
بالنسبة للبرنامج ، تم تثبيت Windows XP على جهاز كمبيوتر موجود في صندوق كهربائي ، وتم استخدام أحد برامج Mach3 الأكثر شيوعًا للتحكم في الجهاز. تم تكوين البرنامج وفقًا لوثائق لوحة الواجهة ، ويتم وصف كل شيء هناك بوضوح تام وفي الصور. لماذا بالضبط Mach3 ، وعلى الرغم من كل ذلك ، لديهم خبرة في العمل ، سمعت عن برامج أخرى ، ولكن لم أفكر فيها.
المواصفات:مساحة العمل ، مم: 27001670200 ؛
سرعة دوران المحور ، مم / دقيقة: 3000 ؛
قوة المغزل ، كيلوواط: 2.2 ؛
الأبعاد ، مم: 280020701570 ؛
الوزن ، كجم: 1430.
قائمة الأجزاء:أنبوب بروفايل 80x80 ملم.
شريط معدني 10x80 ملم.
Ballscrew TBI 2510 ، 9 أمتار.
مكسرات Ballscrew TBI 2510 ، 4 قطع.
دليل التشكيل الجانبي عربة HIWIN HGH25-CA ، 12 قطعة.
السكك الحديدية HGH25 ، 10 متر.
محركات السائر:
NEMA34-8801: 3 قطع.
نيما 23_2430: 1 قطعة.
البكرة BLA-25-5M-15-A-N14: 4 قطع.
البكرة BLA-40-T5-20-AN 19: 2 قطعة.
البكرة BLA-30-T5-20-A-N14: 2 قطعة.
لوحة الواجهة StepMaster v2.5: 1 جهاز كمبيوتر.
DM542 سائق السائر المحركات: 4 قطع (الصين)
تحويل التيار الكهربائي 48V ، 8A: 2PCS. (الصين)
2.2 كيلو واط العاكس. (الصين)
2.2 كيلو واط المغزل. (الصين)
لقد أدرجت التفاصيل والمكونات الرئيسية ، إذا لم يتم تضمين شيء ما ، ثم اكتب في التعليقات ، سأضيف.
خبرة العمل على الآلة: في نهاية المطاف ، بعد ما يقرب من عام ونصف ، ما زلنا نبدأ الآلة. أولاً ، نضع دقة تحديد موضع المحاور وسرعتها القصوى. وفقًا للزملاء الأكثر خبرة ، فإن السرعة القصوى 3 م / دقيقة ليست عالية ويجب أن تكون أعلى ثلاث مرات (لمعالجة الأخشاب ، والخشب الرقائقي ، وما إلى ذلك). بالسرعة التي وصلنا إليها ، بالكاد يمكن إيقاف البوابة والمحاور الأخرى ، بأيديهم (مع جسدهم بالكامل) - الاندفاع مثل الدبابة. بدأت الاختبارات بمعالجة الخشب الرقائقي ، حيث يعمل القاطع كالساعة ، ولا يوجد اهتزاز للآلة ، ولكنه يتعمق أيضًا بحد أقصى 10 مم في مسار واحد. على الرغم من أنها بدأت في التعمق أعمق بعد.
بعد اللعب بالخشب والبلاستيك ، قررنا أن نقضم الـ duralumin ، هنا كنت سعيدًا ، على الرغم من أنني كسرت عدة مطاحن بقطر 2 مم ، بينما اخترت ظروف القطع. يقطع دورالومين بثقة كبيرة ، ويتم الحصول على قطع نظيف إلى حد ما ، على طول الحافة المشغلة.
لم نحاول معالجة الفولاذ بعد ، لكن أعتقد أنه على الأقل ستقوم الماكينة بسحب النقش ، ولطحن المغزل ضعيف ، فمن المؤسف أن نقتله.
وبقية الآلة تتكيف مع مهامها بشكل مثالي.
خاتمة ، رأي حول العمل المنجز: العمل ليس صغيرا ، لقد انتهى الأمر بالتعب ، لأنه لم يقم أحد بإلغاء العمل الرئيسي. نعم ، ولم يتم استثمار القليل من المال ، لن أقول المبلغ المحدد ، ولكن هذا هو حوالي 400 طن. بالإضافة إلى تكلفة التعبئة والتغليف ، ذهب الجزء الأكبر من التكاليف ومعظم الجهد في تصنيع الأساس. واو ، كيف دخلنا فيه. والباقي ، تم عمل كل شيء كتمويل ، ووصل الوقت والأجزاء النهائية لمواصلة التجميع.
تحولت الآلة إلى أنها قابلة للتطبيق تمامًا ، وصعبة بما يكفي ، وذات جودة عالية وعالية. الحفاظ على دقة تحديد المواقع الجيدة. عند قياس مربع من دورالومين ، قياس 40x40 ، كانت الدقة + - 0.05 مم. لم يتم قياس دقة معالجة الأجزاء الأكبر.
ما هو التالي ...: لا يزال هناك ما يكفي من العمل على الماكينة ، على شكل غطاء غبار - حماية الأدلة ومسامير الكرات ، وتغطي الماكينة حول المحيط وتركيب الأسقف في منتصف القاعدة ، والتي ستشكل 4 أرفف كبيرة ، تحت حجم تبريد المغزل ، وتخزين الأدوات والملحقات. أرادوا تجهيز أحد أرباع القاعدة بمحور رابع. مطلوب أيضًا تثبيت إعصار على المغزل لإزالة وتجميع الرقائق حول الغبار ، خاصة إذا كنت تقوم بمعالجة الخشب أو القماش الصخري ، منها ذباب الغبار في كل مكان ويتم إيداعه في كل مكان.
بالنسبة إلى مصير الماكينة في المستقبل ، كل شيء غير واضح هنا ، حيث كان لدي مشكلة إقليمية (انتقلت إلى مدينة أخرى) ، والآن لا يوجد أحد تقريبًا للتعامل مع الماكينة. والخطط المذكورة أعلاه ليست حقيقة سوف تتحقق. لا يمكن لأحد أن يتخيل هذا منذ عامين.
في حالة بيع الجهاز مع سعره ، كل شيء غير واضح. نظرًا لأنه من المؤسف أن يتم البيع بسعر التكلفة ، ولم يحدث سعر مناسب بعد.
على هذا سوف أنهي قصتي على الأرجح. إذا لم أسلط الضوء على شيء ما ، فاكتب إلي وسأحاول استكمال النص. والباقي يظهر كثيرًا في الفيديو حول تصنيع الجهاز على قناتي على YouTube.