本帖有點(diǎn)長，同好者耐心閱讀，謝謝！
我設(shè)計(jì)并山寨的全鋁機(jī)身微型CNC：設(shè)計(jì)新穎、造型獨(dú)特、做工精良，輕便靈活......相當(dāng)?shù)昧Γ∪∶暗昧ξ⒖獭?br>
感謝同城壇友libingabc的指導(dǎo)、磁動(dòng)力論壇以及大海作坊、模型論壇。還有神奇的淘寶?。。‖F(xiàn)將制作思路和過程全程分享給喜歡雕刻機(jī)的壇友。歡迎拍磚。
其實(shí)我也不想自己搗鼓，全程相當(dāng)費(fèi)工?？墒强吹降腄IY和淘寶里賣的產(chǎn)品，均不能讓人滿意，許多論壇里的作品幾乎是貼貼圖片，并沒有詳細(xì)而系統(tǒng)的闡述，于是決心自己搗鼓......
本人來自2011年5月被雕刻機(jī)中毒以后，歷時(shí)三月山寨了第一款雕刻機(jī)，用于學(xué)習(xí)精雕軟件JDPaint5.20，效果還行。有一天，同城電子燒友看到此機(jī)，大喜并大訴PCB板制作苦衷，于是商量一下，重新設(shè)計(jì)一款行程適合、輕便靈活的迷你雕刻機(jī)，主要用途為PCB及刻字、面板等比較初級(jí)的配件。恰好大海作坊介紹有一款日鬼的迷你雕刻機(jī)，十分精致，就以這款為山寨藍(lán)本，結(jié)合自己第一臺(tái)機(jī)的缺點(diǎn)加以改進(jìn)。經(jīng)過一個(gè)多月的設(shè)計(jì)模擬，最終定案。因此我才有“設(shè)計(jì)提升山寨”的提倡。當(dāng)然，這也只是我山寨的第二臺(tái)雕刻機(jī)，并不見得很完善，在此希望高人們提供寶貴經(jīng)驗(yàn)，使之日趨簡約、實(shí)用。
一：該機(jī)特點(diǎn)：
1：具有獨(dú)特的機(jī)身一體化的手提把，完全體現(xiàn)輕松、靈活的微型桌面化設(shè)計(jì)理念
2：取消步進(jìn)電機(jī)墊塊，直接固定于機(jī)身，有效防止扭力損失，強(qiáng)度好而且美觀
3：精確定位的行程設(shè)計(jì)，在機(jī)身不加大的前提下，充分提高有效工作行程
4：三軸防撞設(shè)計(jì)，使用知名的歐姆龍點(diǎn)觸行程開關(guān),設(shè)置機(jī)械原點(diǎn)和軟件限位，有效防止操作中不慎所致的意外破壞
5：固定龍門、全封閉式移動(dòng)臺(tái)面，有效提高加工精度，并完全避免飛屑對(duì)絲杠、光軸的影響。
6: 外徑45mm電位器旋鈕直接做的微調(diào)，無需更改，只需將絲杠加工時(shí)車成Φ6mm即可，取材方便，旋轉(zhuǎn)輕松。對(duì)于需要手動(dòng)定位時(shí)方便操作，完全不必依賴昂貴的撥輪。
7：主軸下方裝有LED照明。
8：四個(gè)橡膠地腳，適應(yīng)不平表面，有效防止抖動(dòng)。
二：仿制依據(jù)
擁有一款小型數(shù)控機(jī)床（微型雕刻機(jī)）是許多DIY愛好者的夢(mèng)想，它可以用來做PCB版、PVC、壓克力、圖章、木材的平面雕刻、加工以及3D浮雕等。尤其是電子愛好者，可以用雙色板來加工儀器儀表的面盤，使其接近工業(yè)成品。磁動(dòng)力論壇、大海作坊、模型論壇里有許多DIY的雕刻機(jī)，不乏高品質(zhì)作品?？傮w說來有三種方式：
1：移動(dòng)臺(tái)面式 X、Y軸移動(dòng)，主軸只負(fù)責(zé)上下移動(dòng)，這種適合大功率主軸，用于金屬加工。
2：移動(dòng)龍門式 優(yōu)點(diǎn)是行程可以做的很大，缺點(diǎn)為加工速度大的時(shí)候不穩(wěn)定，精度要求高。
3：固定龍門式 加工穩(wěn)定，缺點(diǎn)是行程小，但是就加工精度、小行程來說是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。尤其在磁動(dòng)力論壇、 大海作坊里，許多人喜歡這個(gè)方式，可是這個(gè)方式的另外缺點(diǎn)是：絲桿與光軸外露，加工時(shí)的容易受灰塵影響。大海作坊里有介紹一款日本迷你雕刻機(jī)，我感覺是個(gè)好的的方式，于是做了改進(jìn)，將整個(gè)臺(tái)面封閉起來，絲桿與光軸就可以免受加工時(shí)產(chǎn)生的飛屑影響。
三：設(shè)計(jì)
許多愛好者是一邊做一邊設(shè)計(jì)，所以他們沒有最終定案的圖紙，一般是“見招拆招”，這類DIY堪稱“高人”。需要相當(dāng)?shù)摹耙饩场薄Ｎ覄t比較注重設(shè)計(jì)，這樣可以避免走彎路。并且可以方便地確定精準(zhǔn)的孔位。甚至可以模擬。最關(guān)鍵是確定準(zhǔn)確的孔位。先看看設(shè)計(jì)的效果圖。設(shè)計(jì)活動(dòng)行程260×190×75mm。增加限位后實(shí)際為255×185×70mm。整機(jī)完成后尺寸為寬475×深435×高460mm（不含調(diào)整腳墊），工作臺(tái)尺寸為360×360mm。
許多壇友喜歡索要圖紙，但是圖紙往往不是最完美的，在制作的過程中會(huì)進(jìn)行一些修改，在此我也把圖紙轉(zhuǎn)成圖片檔貼出來，供設(shè)計(jì)與參考之用。另外，為了體現(xiàn)原創(chuàng)，設(shè)計(jì)圖打上了我的ID，可能對(duì)閱讀有些影響，望壇友多多體諒。
（一）思路
1：設(shè)計(jì)思路之傳動(dòng) 3軸雕刻機(jī)最基本的運(yùn)行方式為三軸聯(lián)動(dòng)，所以傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)很關(guān)鍵。早期用T型絲桿，消回差。后來被精度更好的滾珠絲桿代替，建議使用滾珠絲桿，價(jià)格高但精度好。
2：設(shè)計(jì)思路之機(jī)身 機(jī)身要看行程和加工對(duì)象，因?yàn)橹饕槍?duì)輕雕,即雕刻非金屬類，如雙色板刻字、PCB、木材加工、雕刻等等，行程以X軸250mm、Y軸180mm、Z軸75mm為宜，大了就不是桌面型了，或者不叫迷你型了。經(jīng)過這樣的思考，我選用12mm6061的鋁板來做機(jī)身。
3：光軸與滑塊 光軸的直徑依據(jù)1、2兩項(xiàng)來考慮，通常情況輕雕條件下X、Y軸的直徑選用16mm就足夠了，當(dāng)然20mm也不為過。Z軸為垂直方向運(yùn)動(dòng)少，可以相應(yīng)小一些直徑，這臺(tái)機(jī)器Z軸我用12mm光軸，主要原因在于滑塊小，Z軸連接板可以小一些，增加X軸有效行程。為此確定光軸后，滑塊就好確定了。我這里X、Y軸用SCS16UU，Z軸用SCS12LUU（加長型）。
4：軸承座 在第一臺(tái)鋁雕中用FL000型，內(nèi)徑10mm，但是這臺(tái)是迷你型的，為了減小體積，選用FL08型的，內(nèi)徑8mm。外觀體積也小很多，對(duì)于“迷你”而言再適合不過了。
5：手輪（步進(jìn)撥輪） 如果步進(jìn)電機(jī)帶撥輪，則此項(xiàng)設(shè)計(jì)可以省略。若沒有撥輪，最好設(shè)計(jì)手輪。我選用直徑45mm的旋鈕代用，內(nèi)徑為6mm。絲杠在設(shè)計(jì)的時(shí)候要結(jié)合步進(jìn)電機(jī)考慮進(jìn)去。
6：聯(lián)軸器 主要考慮與絲桿的直徑配合，有鎖緊施與頂緊式，都好用。步進(jìn)端為6.35直徑，絲桿端我用8mm直徑。因?yàn)椤懊阅恪?，所以采?520的聯(lián)軸器，25是長度25mm，20是直徑20mm。
（二）繪圖
介紹思路以及選用材料的目的，就是為了更好的繪圖設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)?；瑝K的孔位、直徑。距離等最好按照?qǐng)D示的技術(shù)規(guī)格進(jìn)行繪制，然后根據(jù)軸承座、聯(lián)軸器、手輪來確定絲桿加工圖樣。最后由自己對(duì)機(jī)型的喜好進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(三）出加工圖
加工圖主體分為三部分：光軸、絲杠加工和機(jī)身加工。
1：光軸 我采用端頭攻牙組立方式
2：絲杠 兩端的加工視手輪、聯(lián)軸器孔徑、機(jī)身厚度而定。
3：機(jī)身 孔位眾多，最好每個(gè)配件單獨(dú)出圖，即分件圖。
四：用料清單
材料的使用因人而異，不一而同，從木頭、PVC、鋁、鐵、鋼、鑄鐵等等。之所以采用鋁，強(qiáng)度適中，加工容易為其首選，機(jī)器不啃金屬，用鋁就足夠了。清單部分在此列出來，是給像我一樣的菜鳥們參考的的，，所以我就整理了一下，做個(gè)系統(tǒng)的介紹，還望老鳥多多指教。http://bbs./bbs/viewthread.php?tid=560664
（一）電控
1：24v開光電源 最好為3組24v直流。作用如下
用于主板（三軸聯(lián)動(dòng)）供電，
（2）用于24V風(fēng)扇散熱
（3）用于主軸照明
2：主軸電機(jī)電源 200瓦 220v/90v的隔離變壓器，配直流整流和手動(dòng)調(diào)壓，控制主軸轉(zhuǎn)速
3：主板 我采用英非賽的6560三軸驅(qū)動(dòng)板。僅供參考。關(guān)于主板，這里簡單地說明如下：
XYZ能夠?qū)崿F(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)，全靠主板，嚴(yán)格來講，這才真正是機(jī)器的最核心部分，影響著機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。目前主板很多，有三合一、四合一、五合一的主板，也有接口板＋步進(jìn)分開驅(qū)動(dòng)的（其實(shí)也相當(dāng)于合一）；業(yè)余條件用合一的驅(qū)動(dòng)板就可以了，機(jī)器好，精度可以達(dá)到0.05mm以下，可以勝任一般情況下很多的DIY加工工作。
4：電控箱外箱 淘寶購買
5：準(zhǔn)備的其他材料如4芯電線、急停開關(guān)、航空接頭、電源插座、保險(xiǎn)絲座、開關(guān)按鈕、組立螺絲等等。
（二）電氣
1：主軸電機(jī) 200瓦二手110v直流電機(jī)配ER11夾頭，對(duì)非金屬基本可以勝任，如果要求高的話，可以選用變頻水冷主軸，當(dāng)然費(fèi)用也要大大增加。
2：主軸電機(jī)固定座 鋁制，我是淘寶里買的，事實(shí)上可以自己DIY
3：步進(jìn)電機(jī) 三洋57型2.4A（二手）
步進(jìn)電機(jī)有帶出軸的，這種比較好，可以省略手動(dòng)撥輪，而且可以縮短絲桿長度。不管怎樣，Z軸的步進(jìn)電機(jī)最好要用這種款式，因?yàn)閆軸方向位置小，手動(dòng)撥輪不方便。
4：聯(lián)軸器 2520的，比較秀氣，基本無礙，一端6.35接步進(jìn)電機(jī)，另一端8mm接絲杠
5：軸承座，F(xiàn)L08型，內(nèi)徑8mm，這種規(guī)格較小，可以有效減少安裝空間。
（三）傳動(dòng)
傳動(dòng)部分由光軸、絲杠和滑塊三種材料組成
1:X、Y用16mm的光軸。Z軸用12mm的光軸 這是個(gè)很糾結(jié)的部分。這個(gè)重點(diǎn)就是考慮行程的設(shè)計(jì)，尤其是Z軸部分，相當(dāng)費(fèi)勁。Z軸連接板寬度要盡可能的小，這樣才能增加有效行程。Z軸用12mm光軸的目的就是如此。
2：滑塊 箱式單元SCS16UU和SCS12UU，其中SCS16UU要多買兩個(gè)不帶直線滾珠的，要切開用，套在絲杠的T螺母上，作為傳動(dòng)連接配件。
3：絲杠 為保證良好的精度，采用1605滾珠絲杠，無回差的困擾（事實(shí)上回差相當(dāng)小，可以忽略）。在配SCS16UU時(shí)要注意絲杠T螺母中心距為20mm，而滑塊為19mm，所以T螺母要用角磨機(jī)磨去1mm?；蛘吲c其固定的連接板銑一個(gè)凹槽避開。
X/Y/Z每一組絲桿配兩只光軸，四個(gè)滑塊（有加長型的滑塊可以用兩個(gè)）
（四）機(jī)身
機(jī)身 12mm6061鋁板，臺(tái)面20120鋁合金型材，壁厚4mm，強(qiáng)度相當(dāng)好，原考慮用1590的型材，因壁厚不足，所以未采用。機(jī)身的加工是DIY中最困難的地方，孔位眾多，精度要求極高，是影響精度的關(guān)鍵地方。有幸同城有CNC加工中心，于是其委托幫忙加工。費(fèi)時(shí)兩周完成機(jī)身。費(fèi)用最大的一筆，如果能自己完成，可以大大降低費(fèi)用，可能也是令很多同好者望而卻步的主因......
1：X軸 左、右側(cè)板 340×270×12mm 各1片
上支板 370×160×12mm 1片
下支板 370×140×12mm 1片
2：Y軸 前、后立板 360×60×12mm 各1片
側(cè)連接板 330×45×12mm 2片
3：Z軸 中活動(dòng)板 227×110×12mm 1片
上連接板 110×60×12mm 1片
下連接板 110×46×12mm 1片
4：主軸 固定板 138×110×12mm 1片
5：臺(tái)面 20120鋁型材 360×120×20 3片
6：標(biāo)牌、拖鏈......等收尾的配件。
（五）輔助工具
1：刀具 使用中兩種刀具必不可少，由于此機(jī)主軸功率不大，所以刀具軸徑為3.175mm，因此3.175mm的螺旋銑刀和3.175軸徑20°0.2mm尖刀是不可少的，尖刀用于精雕、刻字，銑刀用于切割、加工外形。
2：工具 裝、下刀具以及固定工作物之用
（1）：活動(dòng)扳手 1支
（2）：開口扳手 2支 10－12mm1支，14－17mm一支
（3）：老虎鉗 1把
（4）：壓板 至少4個(gè)以及螺栓若干。
五：裝配與調(diào)試
M4、5、6螺絲若干，緊固用。諸如扳手、起子、角尺等等....過程有些復(fù)雜，此處略去......可以參考圖片。
六：注意問題
1：絲桿T螺母與滑塊的落差1mm，必須用角磨機(jī)磨掉，很費(fèi)工。這個(gè)和淘寶賣家溝通修改，但因?yàn)闆]有一定的數(shù)量，無法修改，想仿制的壇友就要辛苦了
2：組立時(shí)螺絲不可以上緊，傳動(dòng)部分固定時(shí)讓滑塊靠邊再組立，這樣可以減小誤差。先固定光軸，再固定絲桿，要按順序操作。
3：如果是自己制作機(jī)身，工程量不是問題，精度才是問題，但是我還是很懶，所以才想到加工中心來做。省事。我認(rèn)為傳動(dòng)部分的孔位（X/Y/Z光軸12個(gè)孔、絲桿6個(gè)孔，共18個(gè)孔不可掉以輕心）。而相對(duì)其他只是涉及組裝的孔位，精度就可以寬放一些，還便于組立。一定要有主次之分，減小加工難度。
4：三軸垂直 機(jī)身加工的直角度需嚴(yán)格保證，組裝時(shí)要依據(jù)角度尺隨時(shí)驗(yàn)證。
5:對(duì)刀塊的選用 原先淘寶里買的對(duì)刀塊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用并不方便，先要在加工物上確定中心點(diǎn)，把刀具降到約3－4mm，找準(zhǔn)中心點(diǎn)，而后要升高刀具，再用對(duì)刀塊自動(dòng)對(duì)刀，費(fèi)工。后來改用單面覆銅板挖一個(gè)直徑40mm圓再焊一根導(dǎo)線即可，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又好用！
七:機(jī)器使用
機(jī)器使用分為兩個(gè)部分：CAD/CAM生成刀路，MACH3控制機(jī)器加工。
數(shù)控機(jī)床的使用通常配有完備CAD/CAM系統(tǒng)，CAD繪圖，CAM生成加工刀路。工業(yè)化機(jī)床自帶強(qiáng)大功能的控件，所以CAM生成的加工刀路輸入機(jī)床就可以加工了，但是業(yè)余條件下的控件一般用MACH3來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的控制運(yùn)行。MACH3現(xiàn)在有漢化版了，大海作坊可以免費(fèi)下載。CAD/CAM軟件則相當(dāng)多，個(gè)人建議喜歡雕刻機(jī)的DIYer們使用北京精雕的國產(chǎn)軟件JDPaint5.19帶狗版，免狗版無法輸出刀路。淘寶買一只狗大概70元左右。JDPaint5.19可以實(shí)現(xiàn)平面、浮雕、四軸的加工刀路生成，滿足當(dāng)前多數(shù)加工項(xiàng)目。這款軟件的CAD部分與autocad幾乎相同，操作界面也雷同，相信有CAD基礎(chǔ)的朋友很容易上手，軟件還自帶有幫助教程，便于學(xué)習(xí)鞏固。不過我自己目前只會(huì)平面、浮雕部分，希望雕友多多交流指教。如果會(huì)artcam或者Kcam或是其他能夠生成刀路的軟件也都可以。
MACH3控件 控制機(jī)器的步進(jìn)電機(jī)、三軸限位。機(jī)械歸零、急停、自動(dòng)對(duì)刀等等。MACH3設(shè)置好后機(jī)器才能安全運(yùn)轉(zhuǎn)。關(guān)于mach3的設(shè)置和使用，可以參考大海作坊http://www./thread-3433-1-1.html的詳細(xì)說明。
八：感想
做機(jī)器難。用機(jī)器也難.......
學(xué)會(huì)CAD/CAM以后才能很好的使用機(jī)器
我也是只菜鳥，有喜歡的壇友可以壇內(nèi)短信互相學(xué)習(xí)交流，謝謝！
以下是工作電氣接線圖 |
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