数控雕刻机：修订间差异
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购回后发现机床外壳和电源插座的地线未连接，解决之。 | 购回后发现机床外壳和电源插座的地线未连接，解决之。 | ||
=== 更换为基于[http://www.linuxcnc.org/ LinuxCNC]的数控系统 === | ===更换为基于[http://www.linuxcnc.org/ LinuxCNC]的数控系统=== | ||
* 使用带有[http://ark.intel.com/products/49490/Intel-Atom-Processor-D525-1M-Cache-1_80-GHz Intel D525] CPU的Mini ITX主板（配有机箱） | * 使用带有[http://ark.intel.com/products/49490/Intel-Atom-Processor-D525-1M-Cache-1_80-GHz Intel D525] CPU的Mini ITX主板（配有机箱） | ||
* 使用一个简单的并口控制卡 | * 使用一个简单的并口控制卡 | ||
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* 增加了LHB04 USB有线手轮，LinuxCNC支持这款手轮，但需要参照example在机床配置文件里添加配置。 | * 增加了LHB04 USB有线手轮，LinuxCNC支持这款手轮，但需要参照example在机床配置文件里添加配置。 | ||
=== 用冷水机冷却主轴电机 === | ===用冷水机冷却主轴电机=== | ||
之前主轴冷却是用一桶自来水。桶内有潜水泵将水泵至主轴电机，主轴中的水经回水管流入桶内。这样有几个缺点： | 之前主轴冷却是用一桶自来水。桶内有潜水泵将水泵至主轴电机，主轴中的水经回水管流入桶内。这样有几个缺点： | ||
# 一段时间后水会干，需要加水 | # 一段时间后水会干，需要加水 | ||
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# 稍有不注意，回水管会从桶里跳出来，把水弄得满地都是 | # 稍有不注意，回水管会从桶里跳出来，把水弄得满地都是 | ||
所以现在改用加注蒸馏水的[[冷水机]]（[[激光切割机]]中常用它冷却激光管）组成主轴冷却水循环。更换后发现虽然水流正常，[[冷水机]]仍嫌水流量太少并始终报警。用水管直接连接出水口和回水口不会报警，所以应该是整个水路阻力太大。按照卖家指示短接了流量计的线，取消了流量报警功能。也许等管路被冲刷一段时间以后水路里的阻力会小一些。 | 所以现在改用加注蒸馏水的[[冷水机]]（[[激光切割机]]中常用它冷却激光管）组成主轴冷却水循环。更换后发现虽然水流正常，[[冷水机]]仍嫌水流量太少并始终报警。用水管直接连接出水口和回水口不会报警，所以应该是整个水路阻力太大。按照卖家指示短接了流量计的线，取消了流量报警功能。也许等管路被冲刷一段时间以后水路里的阻力会小一些。 | ||
===增加平口钳、3D探针=== | |||
[[顾兆元]]购买了： | |||
* 手动8寸平口钳 | |||
** 非常精密的夹具，夹紧以后接触面看不出来缝隙 | |||
* 3D探针 | |||
** 非自动，需要人为读数 | |||
===增加自动对刀=== | |||
[[王若溪]]购买了一个电子对刀器，等待安装 | |||
==改装计划== | ==改装计划== | ||
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## 安装，调整平行度 | ## 安装，调整平行度 | ||
## 用无色透明亚克力制作工作台护栏 | ## 用无色透明亚克力制作工作台护栏 | ||
# 逐步将XYZ轴进给驱动更换为无刷伺服电机 | |||
## 与86步进电机尺寸相似的伺服电机是80伺服电机。可能需要自己制作转接座 | |||
## 可以购买的淘宝店有<ref>https://shop60014001.taobao.com/</ref><ref>https://shop63166884.taobao.com/</ref><ref>https://shop152819567.taobao.com/</ref><ref>https://shop71634596.taobao.com/</ref> | |||
## 购买电机时注意考虑丝杠的力矩、转速等参数 | |||
# 将主轴更换为可以安装锥柄铣刀的铣床动力头 | |||
## 顺便解决现有主轴固定刚度不够的问题 | |||
## 锥柄铣刀换刀更方便快速 | |||
## 为增加自动换刀系统做准备 | |||
## 留下安装打刀器<ref>https://www.youtube.com/watch?v=kkGQuBYEGMM&t=520s</ref>的空间 | |||
# 增加自动换刀系统 | |||
## 目前看来最优的方案是在Y+极限处放一排固定刀架 | |||
==参考文献== | ==参考文献== | ||
2017年5月25日 (四) 14:38的最新版本
- 仪器名称：数控雕刻机
- 生产厂家：济南瑞克数控设备有限公司
- 出厂日期：2015年1月20日
- 进给轴：XYZ（三轴）
- XYZ轴行程：385mm×400mm×220mm
- 主轴最大功率：2.2kW
- 主轴最大转速：24000rpm
- G0指令运动速度：8m/min
- 最大加工速度：6m/min
- 主轴冷却水管、切削液管内径、外径：6mm、8mm
- HOME开关方向：XMIN、YMIN、ZMAX
- 限位开关：无
结构
电气系统
| 控制柜在机床左侧，柜门上是急停开关和电源开关。 急停开关按下后顺时针转动即可解除 |
控制柜中有直流电源、三个步进电机驱动器 和主轴电机变频器 |
控制柜后方为散热风扇、电源接口和专用并行接口 | M542步进电机驱动器说明书 |
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主轴电机变频器为贝士德FC300 2.2kW（中文说明书、中文PDF说明书、英文说明书），步进电机驱动为纳川科技M542。
TODO：画电气原理图
机械系统
- 进给传动为滚珠丝杆，导程为10mm
- 步进电机型号为86BYG450A
- X、Y轴运动回程差约为10μm，见数控雕刻机回程差测量。
附件
刀具装夹
| ER20夹头螺母，注意偏心椭圆棱 | 1/8'、4mm、6mm柄径ER 20夹头 | 螺母与6mm夹头配合状态。 向某个方向掰动夹头即可将其取出 |
装夹了柄径1/8'铣刀 |
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润滑
压下注油器的手柄即可将润滑油注入各个润滑部位，注油器中加20#机油[2]。20#是旧牌号，对应新牌号是32号[3]。这里有T32号导轨油，但润滑油还会注入丝杠，故决定在这里购买20#通用机油。
机油在运输途中会渗出桶盖打湿包裹纸箱，快递会以担心污染其他包裹为由不给派送。建议之后就近购买机油及类似产品。今天去西二旗把油取回来加进了注油器，剩下的油放在雕刻机底座内部的空间里。
主轴电机冷却
| 主轴电机冷却水桶和水泵 | 主轴电机顶部的冷却水出入口 |
|---|---|
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切削液供给和回收
| 切削液管，图示阀门状态为关断 管子另一端用水泵供给切削液 |
回收切削液用的水槽 | 工作台右后方的漏液口 |
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基本概念
工作台
机床上表面带有T型槽的金属板为工作台，用于固定待加工物。工作台的表面平整度、与进给轴的平行度都有较高要求，禁止刀具切削工作台。
主轴
主轴是工作台上空圆柱形的电动机。主轴带动刀具转动，产生主切削运动。
进给运动
主轴可以相对工作台任意平动，这种平动称为进给运动。进给运动又称为副切削运动。
机械坐标和工件坐标
- 机械坐标
- 固连在工作台上的直角坐标系，原点位置由三个山寨RiKO SN04-N电感式金属接近开关（在误差范围内）唯一确定。面对雕刻机正面站立时，机械坐标X轴指向右侧，Y轴指向远离自己的方向，Z轴指向正上方。由于Y轴进给是工作台移动，所以向Y+方向进给时工作台向Y-（靠近自己）方向运动。
- 工件坐标
- 工件坐标的原点可以在机床运动范围内任意确定，三个坐标轴方向与机械坐标相同。数控程序通常使用工件坐标确定进给轨迹。
G代码
主条目：Wikipedia:G-code
G代码是一种告诉数控机床怎样制造零件的语言。它是一种命令式编程语言，通过告诉机床移动到哪里、以多快的速度移动、用哪一种轨迹移动等等来定义制造的过程。
操作
生成数控程序
目前已知NCStuidio支持的G代码可以由ArtCAM生成，具体选项如右图。
开机
- 打开控制计算机主机、显示器电源，启动NCStudio软件
- 按下雕刻机电源开关
- 开主轴电机冷却水泵，检查冷却水流动情况
- 若本日首次开机，压下润滑油注油器手柄一次，向润滑部位加注润滑油
- 在NCStudio中进行回机械原点操作，操作前对可能的碰撞予以排除
- 手动让每个进给轴在全行程内运动1~2个来回
工件装夹
- 将垫材置于工作台正中
- 将待加工工件置于垫材之上
- 用至少4套压板将工件固定在工作台上
- 检查工件装夹是否牢靠
- 寻边，设置工件原点：
- 沿精确设置原点的进给轴移动主轴，直到刀具将要接触工件
- 启动主轴
- 切换到单步移动，步距0.01mm或0.05mm
- 单步移动直到旋转中的刀具接触工件，此时会听到轻微的响声
- 将该轴工件坐标归零或者记录当前机械坐标
- 移动该轴使刀具离开工件，注意确认移动方向正确
换刀
- 断开雕刻机电源，以确保主轴电机停止
- 移动主轴到便于换刀的位置，将软材料置于刀具正下方，避免刀具掉落时损伤切削刃
- 用小扳手固定住主轴，用大扳手顺时针（从上往下看）转动夹头螺母，注意扳手不要撞到切削刃
- 若需要更换夹头，将夹头螺母完全拧下后更换夹头，清除夹头和夹头螺母中的异物
- 检查待装夹刀具切削刃是否完好
- 将夹头和螺母装上主轴
- 将待装夹刀具插入夹头的孔内，根据实际情况尽量深入（但刀具的圆柱部分不能完全插入），用手拧紧螺母。此步骤与上一步不可颠倒：不可先插刀具再将螺母装上主轴
- 用两个扳手拧紧螺母，注意不要太用力，同样注意扳手不要撞到切削刃
- 确认扳手离开主轴，打开雕刻机电源
- 重新对刀，设定工件原点Z坐标
运行数控程序
- 确认以下工作
- 刀具装夹牢靠
- 工件原点设置正确，尤其是换刀后工件原点的Z坐标
- 工件装夹牢靠
- 数控程序装载正确
- 在NCStudio中将进给倍率调整至30%左右，启动数控程序
- 确认运行无异常后将进给倍率调整至正常值
- 运行过程中410必须有人
关机
- 回机械原点
- 卸下刀具，夹头螺母允许留在主轴上
- 关闭雕刻机
- 关闭雕刻机控制电脑，此步骤与前一步不可颠倒
工艺参数
碳纤维板材切割
- 不可以使用切削液，除非不关心零件机械性能
- 使用1.5mm直径的玉米铣刀，主轴转速15000r/min，进给率10mm/s，切深0.5mm，不需斜向下刀
- 考虑到板材的翘曲以及厚度误差，总切深需要比板材厚度大一些，一般为0.3mm。同时为了避免零件在切削最后一层之前脱落，最后一层的切深可以略多一些
- 为了避免切削工作台，需要在待加工板材下加垫另外的板材。亚克力板是便宜又好用的垫材
铝合金
- 建议使用切削液
- 若使用2mm直径的双刃铣刀，主轴转速15000r/min，进给率500mm/min，切深0.4mm，需要斜向下刀，角度约2°
- 机床Y轴刚度稍差，建议粗加工时沿X方向铣削
门禁电磁铁安装板
- 操作者：王若溪（讨论） 2015年10月22日 (四) 21:51 (CST)
- 加工内容：8mm厚铝合金板开5mm宽贯通槽
- 刀具：直径1/8英寸，刃长15mm，单刃螺旋
- 建议参数：切深1.3mm，行距30%刀具直径，进给40英寸/分钟，主轴15000r/min，5°斜向下刀
ArtCAM软件给出的建议是切深2.54mm，行距30%刀具直径，进给40英寸/分钟，主轴15000r/min。第一次加工更改切深至1mm，感觉没效率；第二次用默认切深，不一会儿断刀；第三次更改切深至1.5mm，最终生成路径切深为1.3mm。
门禁电磁铁安装板2
- 操作者：王若溪（讨论） 2015年10月28日 (三) 08:53 (CST)
- 加工内容：8mm厚铝合金板开5.5mm宽贯通槽
- 刀具：直径4mm，刃长15mm，单刃螺旋
- 建议参数：切深1.3mm，进给率17mm/s，主轴1500r/min，5°斜向下刀
除切深外其他参数均用ArtCAM对3mm直径铣刀的默认值。加工过程中也许因为主轴固定装置刚度不足，主轴振动幅度很大。加工面（侧面）粗糙度可能达0.1mm，但不影响使用。
改装记录
外壳接地
购回后发现机床外壳和电源插座的地线未连接，解决之。
更换为基于LinuxCNC的数控系统
- 使用带有Intel D525 CPU的Mini ITX主板（配有机箱）
- 使用一个简单的并口控制卡
- 把左侧的台灯换成显示器支架，支架上挂有显示器和键盘。
- 增加了LHB04 USB有线手轮，LinuxCNC支持这款手轮，但需要参照example在机床配置文件里添加配置。
用冷水机冷却主轴电机
之前主轴冷却是用一桶自来水。桶内有潜水泵将水泵至主轴电机，主轴中的水经回水管流入桶内。这样有几个缺点：
- 一段时间后水会干，需要加水
- 桶内会落灰，同时自来水会结水垢，堵塞水管
- 稍有不注意，回水管会从桶里跳出来，把水弄得满地都是
所以现在改用加注蒸馏水的冷水机（激光切割机中常用它冷却激光管）组成主轴冷却水循环。更换后发现虽然水流正常，冷水机仍嫌水流量太少并始终报警。用水管直接连接出水口和回水口不会报警，所以应该是整个水路阻力太大。按照卖家指示短接了流量计的线，取消了流量报警功能。也许等管路被冲刷一段时间以后水路里的阻力会小一些。
增加平口钳、3D探针
顾兆元购买了：
- 手动8寸平口钳
- 非常精密的夹具，夹紧以后接触面看不出来缝隙
- 3D探针
- 非自动，需要人为读数
增加自动对刀
王若溪购买了一个电子对刀器，等待安装
改装计划
- 更换工作台
- 订做铸铁T槽工作台
- 安装，调整平行度
- 用无色透明亚克力制作工作台护栏
- 逐步将XYZ轴进给驱动更换为无刷伺服电机
- 将主轴更换为可以安装锥柄铣刀的铣床动力头
- 顺便解决现有主轴固定刚度不够的问题
- 锥柄铣刀换刀更方便快速
- 为增加自动换刀系统做准备
- 留下安装打刀器[8]的空间
- 增加自动换刀系统
- 目前看来最优的方案是在Y+极限处放一排固定刀架
参考文献
- ↑ 1.0 1.1 https://item.taobao.com/item.htm?id=4556230721
- ↑ 文件:雕刻机使用注意事项与日常维护.pdf（甲方提供）
- ↑ http://zhidao.baidu.com/question/396862671.html
- ↑ https://shop60014001.taobao.com/
- ↑ https://shop63166884.taobao.com/
- ↑ https://shop152819567.taobao.com/
- ↑ https://shop71634596.taobao.com/
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=kkGQuBYEGMM&t=520s