مفاهیم اولیه برای طراحی دستگاه فرز cnc

دستگاه فرز CNC وسیله پرکاربردی برای صنعت گران و افرادی که به ساخت کار دستی علاقه دارند می باشد. برای تهیه این دستگاه شما می توانید از نمونه های آماده یا کیت ها CNC استفاده کنید؛ اما ساخت این دستگاه مطابق با نیاز کار لذت بخش تری است. در این مطلب قصد داریم اساس طراحی CNC ها را بیان کرده و در ادامه با مراحل ساخت یک دستگاه CNC رومیزی آشنا شویم.

CNC چیست؟

CNC مخفف computer numerical control یا کنترل عددی به کمک کامپیوتر است. در واقع CNC یک روش کنترل بصورت اتوماتیک می باشد. در این نوع دستگاه ها مکانیزم تغذیه و پیشروی طبق کد ها و دستوراتی که اپراتور به ماشین می دهد و ماشین آن را به زبان ماشین و سپس به عمل مورد نظر تبدیل می کند.

به طور کلی برای ساخت یک فرز سی ان سی دو روش کلی برای طراحی وجود دارد.

  • دروازه ثابت و میز متحرک
  • دروازه متحرک و میز ثابت

میز متحرک

مدل هایی با میز متحرک در شرایطی که میز ماشین CNC کوچک است و قطعه ای که باید ماشینکاری شود سبک است، انتخاب مناسبی می باشند. طراحی و ساخت این مدل دستگاه ها ساده تر می باشد ولی هرچه طول کورس محور X یا Y بیشتر شود استفاده از سیستم با میز متحرک به دلیل ابعاد میز محدودیت بیشتری ایجاد می کند.

دروازه یا gantry متحرک

این مدل CNC ها کاربرد عمومی تری دارند. طراحی این نوع CNC بسیار شبیه به مدل قبلی است با این تفاوت که دروازه به جای قطعه حرکت می کند؛ در نتیجه از نظر سایز میز محدودیت نداریم. اما ساخت فریمی که علاوه بر سبک بودن وزن در برابر نیروهای اعمالی در حین ماشینکاری نیز صلبیت داشته باشد و بتواند با دقت مورد نظر حرکت کند طراحی را دشوار تر می سازد و باید در نظر گرفته شود.

برای ساخت فرز CNC از کجا شروع کنیم؟

قبل از طراحی باید الزامات کار را تعین کنید که دستگاه ها شما بهینه گردد. بنابراین قبل از طراحی موارد زیر را در نظر داشته باشید.

  • سایز دستگاه و یا بطور دقیق تر کورس کاری چقدر باشد؟
  • چه ابزار و تجهیزاتی برای ساخت در دسترس دارید؟
  • قطعات ساختی دستگاه از چه جنس باشد؟
  • مکانیزم انتقال حرکت به چه شکلی باشد؟
  • دقت دستگاه چقدر باشد؟
  • قصد دارید چه جنسی را با این دستگاه ماشینکاری کنید؟

 

بخش های اصلی مکانیکی

درواقع قسمت مکانیکی دستگاه عامل اصلی تعیین کننده قیمت و دقت دستگاه می باشد. در مقایسه با پرینتر های سه بعدی، دستگاه فرز باید صلبیت بیشتری داشته باشد که در مقابل نیرو های ماشینکاری دقت و استحکام لازم را حین عملیات براده برداری حفظ کند.

بدنه

فریم ماشین، قطعات دستگاه را کنار هم نگه داشته و برای مجموعه صلبیت لازم را  ایجاد می کند. برای طراحی این بخش به تجهیزات و ماشین آلات مورد نیاز توجه داشته باشید. نمونه های بسیار زیادی برای ساخت بدنه توسط مهندسان وجود دارد که گاهی روش های ساخت این قطعات جانبی هزینه بر بوده. بسیاری از سازندگان دستگاه های CNC ابتدا نمونه اولیه دستگاه را با متریال و ابزار آلات ساده و در دسترس ساخته سپس به کمک همان دستگاه فرز، بدنه را توسعه می دهند.

سیستم راهنمای خطی

این بخش باعث ثبات و دقت حرکت دستگاه می باشد. روش های زیادی بدین منظور وجود دارد بعد از طراحی و انتخاب بدنه نوبت به تصمیم گیری درباره سیستم راهنمای خطی است. در ادامه ۴ روش راهنمای خطی بررسی شده است.

شفت راهنما:

شفت ها ارزان هستند و استفاده از آن ها راحت می باشد. اما یک عیب بزرگ دارند و آن این است که به راحتی خم می شوند؛ بنابراین استفاده از این مکانیزم برای کورس های زیاد انتخاب مناسبی نیست.

ریل و واگن:

ریل ها راهنمای خطی گران هستند ولی در کنار آن از دقت حرکتی بسیار بالایی برخوردار اند. هم چنین نصب این قطعات ساده بوده.  بهترین حالت استفاده از این ریل ها بصورت جفت رو هر دو سمت محور می باشد.

شفت پایه دار:

نصب و مونتاژ شفت های پایه دار نیز مانند ریل ها آسان بوده و قیمت آن نسبت به ریل و واگن ارزان تر است.

چرخ هرزگرد:

با استفاده از ۴ بلبرینگ به راحتی می توان راهنمای خطی ساخت. استفاده از این مکانیزم ساده و کم هزینه بوده و استحکام لازم را نیز دارد. اما نحوه صحیح مونتاژ برای داشتن دقت کافی کمی دشوار است.

 

مکانیزم انتقال حرکت

این مجموعه حرکت چرخشی موتور را به حرکت خطی محور ها تبدیل می کند. از جمله مکانیزم های انتقال حرکت موتور به موارد زیر می توان اشاره کرد. در مقالات قبل تسمه ها و پیچ های انتقال قدرت را مقایسه کردیم.

  • استفاده از تسمه
  • استفاده از پیچ های انتقال قدرت لید اسکرو یا بال اسکرو
  • استفاده از چرخ و شانه