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西马特Super X0微型铣床传记-全面改装-打造家用DIY CNC数控小铣床-小雕刻机!

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发表于 2009-9-15 19:50:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 joyrus 于 2009-10-21 20:57 编辑

2009年10月17日的完整系统试加工测试视频:

第一个视频:打矩阵孔测试视频

http://player.youku.com/player.php/sid/XMTI2MDAxNzcy/v.swf


跟多的视频和资料请看楼下的不断更新。

2009年9月28日的系统测试视频:

步进马达与Mach系统4轴控制板+驱动器的测试视频:

http://player.youku.com/player.php/sid/XMTIxOTMyNTQw/v.swf


X,Y轴运行测试视频:

http://player.youku.com/player.php/sid/XMTIxOTM1OTAw/v.swf


http://player.youku.com/player.php/sid/XMTIxOTM0MjAw/v.swf



先看看SX0的处女照:

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技术参数:
HEADSTOCK TRAVEL        140 MM (Z轴)
CROSS AXIS(X)        160 MM  (X轴)
CROSS AXIS(Y)        100 MM (Y轴)
MOTOR POWER         150 W   (电机功率)
SPINDLE TAPER         MT1     (主轴锥度)
SPINDLE SPEED        L:100-1300RPM  H:200-2000RPM (转速)
SPINDLE ROTARY ANGLE         -45°~ +45°   (左右角度)
END MILLING CAPACITY        10MM (3/8")  (端面铣)
FACE MILLING CAPACITY        16MM (5/8")   (平面铣)
MACHINE WEIGHT        G.W:28KG(毛重)  N.W:25KG  (重量)

非常的小巧,使用便利,非常适合家庭小制作,或者制作模型小配件。

我的计划是要把SX0 DIY改造成数控铣床!

看看它的构造:

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标准的X、Y十字工作台,Z轴立柱的床身结构,Z轴还可以正负45度偏转。

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Y轴丝杠手轮,转一圈螺距2.5mm。手轮刻度很清楚,手感也很好。X轴丝杠两边各有一个手轮,非常人性化的设计,使用便利。

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Z轴也是2.5mm螺距的丝杠,3轴丝杠的设计非常适合DIY改CNC数控铣床,不需要大费周折。

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拆开Y轴防护罩可直接看到丝杠和螺母的安装方式与工作情况。

铜螺母很长,安装双螺母可组成消回差结构,成为低廉的入门CNC数控。

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拆下Y轴组件,可以看清楚底座的燕尾导轨,最终我会为导轨贴塑,有效减少摩擦阻力,消除低速爬行的情况。

再看看主轴的机构,2段变速,用皮带的,没有齿轮了,150W的马达4000转,到主轴皮带轮减速后最高转速2000转,我以后会使用更小更高转速的模型用无刷马达,计划主轴转速提高到6000-24000转,这样就可以用来雕刻了,同时也是一台小雕刻机!

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ProE设计中的步进电机座,编制数控加工程序G代码。

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使用西马特KX3数控铣床,进行加工过程。

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钻孔。

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铣孔。

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铣槽。

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铣外轮廓。

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通过KX3加工完成的各轴步进电机安装座。进行试安装。

X轴。

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Z轴。

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Y轴,同时试装步进电机。

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用西马特C2-300车床车制步进电机的支柱。

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对各轴丝杠进行试安装调试。用步进电机座代替原来的手轮座,安装手轮,测试安装。

Z轴。

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Y轴。

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X轴。

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3轴安装后的全貌。

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对各轴螺母进行调试。

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给一个主轴部分的特写,这个主轴会有很大的改造空间。

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X,Y,Z各轴的步进电机组合电机支柱,安装轴承。


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各轴丝杠与步进电机座组合,安装自制的轴连器,安装原来的平面推力轴承,消除丝杠的轴向间隙。


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最后固定步进电机。


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拆掉主轴箱上的所有部件,包括主轴电机,控制板,控制箱。整个Z轴的重量变的很轻,以后计划安装模型上用的大功率高速无刷电机。


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把先前组合好的各轴系统安装上SX0。


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后续对丝杠和螺母的改造。

原来使用的是12mm直径2.5mm导程的梯形丝杠(T型丝杠),配合铜制单螺母,原配的螺母与丝杠配合比较好,回程间隙(回差)不大。但是要改数控的话就要设法完全消除回差。最好的选择是更换滚珠丝杠,但是成本比较高,3个轴的改造费用需要约500元,而且还是精度较低的轧制丝杠,如果使用高精度的磨制丝杠费用还要怎加约1倍,也就是要近1000元。

为了降低费用同时达到基本的使用精度,我选择使用双螺母消除回差的结构保留使用原来的梯形丝杠。我使用了下面的结构,可以很方便的随时调整两个螺母间的距离,借此消除回差。


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两个铜螺母外用一个铝制的套圈+紧顶螺丝来固定,这是用于Y轴的丝杠和双螺母组合。


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安装到SX0上后测试效果,由于铜的金属特性比较难做到完全消除回差,而且阻力比较大,磨损也比较快,会很快的重新出现回差,这样不利于长期使用。

为此我在接下来的X轴双螺母中使用了聚四氟乙烯作为螺母的核心部件,下面是双螺母的结构,顶丝还未安装。

与Y轴同螺母的比较很明显,可以基本完全消除回差,摩擦阻力远远低于铜制螺母,只是负载能力肯定是低于铜螺母,是否可以100%胜任工作时的负荷以及最大运行速度就需要之后实际运行的测试了。


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今天是9月28日终于完成了X与Y轴的所有调试安装,连接步进马达测试运行成功了,详细的过程如下。


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在淘宝上买的Mach系统5轴控制板集成了4个步进马达驱动器,具有最高8细分功能,只是电流低了一点,驱动57马达的力矩低一些。


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我使用的是Mach3 CNC多轴数控系统。


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首先测试已经调试完毕的X,Y轴,同时也对比2种双螺母的工作效果。


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运行一段G代码程序,2轴工作状况良好。


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通过这次运行测试,完全的比较了铜制螺母与聚四氟乙烯螺母的工作性能,从一开始的安装调试,聚四氟乙烯就体现出相当优良的机械特性,无论是静态摩擦还是动态摩擦基本没有什么区别,都远远小于铜螺母。启动-加速-减速,X轴的聚四氟乙烯螺母运行顺畅,步进马达的负载也远远小于Y轴的铜制螺母!

程序运行后Y轴马达已经温热,而同样的X轴马达却还是冰凉的!再检查丝杠与螺母的回差,发现聚四氟乙烯螺母几乎还是没有回差,而铜螺母的回差有了明显的放大!可以说在这次的无负载测试中,聚四氟乙烯螺母的性能远超铜制螺母。之后我还会再做负载测试,来比较关键的重复定位精度,最终检验两种材料的优劣。

明天上传今天测试的视频。

2009年9月29日

今天我完成了Z轴螺母的安装设计方案,同时使用45号钢料车制了关键部件,至此最关键的部分都已经完成了设计和制造工作。等待最后的组装即可,另外还会做导轨贴塑,并且进行对比测试。

马上就要10.1国庆大假了,祝大家国庆假期快乐!我们节后再见了。

国庆假期一结束我就匆匆忙忙的又开始了DIY CNC的历程。

对Z轴的改造完成了。

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由于Z轴是最后改造的部分,所有在X,Y轴的改造期间已经完成对Z轴导轨的贴塑工作。现在的Z轴主轴箱在导轨上的摩擦阻力大幅度的减少,在Z轴没有配重的情况下,主轴箱上行也已经非常的轻松了,所以本来打算安装气弹簧配重的计划暂时推迟,等无配重测试后再安装对比测试。


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Z轴丝杠螺母采用了聚四氟乙烯核心材料的双螺母结构,相对之前的结构又做了一些改进,目前几乎消除了丝杠回差,效果令人非常满意。由于Z轴的螺母与主轴箱的链接结构所限,所以原有的铜螺母不能直接利用,同时为了提高性能,我使用45号钢车制了一个Z轴螺母座。


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现在数控驱动的核心部件都已经完成了,接下来要制作的就是主轴部分,原来的主轴保留,但是马达必须要更换,所以需要重新设计马达座等部件。

2009年10月17日最新的进度更新(已经完成了整体的加工测试,打孔和铣圆),请看本帖14楼之后。
发表于 2009-9-16 09:46:46 | 显示全部楼层
额滴神!来真的!
发表于 2009-9-27 19:49:23 | 显示全部楼层
好帖!
发表于 2009-9-27 19:52:05 | 显示全部楼层
改好数控之后是不是可以做所有的直升机配机呀?
发表于 2009-9-28 20:54:10 | 显示全部楼层
太精彩了!回了贴在仔细看!
发表于 2009-9-28 21:09:16 | 显示全部楼层
高人呀!这个也玩的转!接下来要造飞机大炮了!呵呵呵!
 楼主| 发表于 2009-10-1 13:07:20 | 显示全部楼层
改好数控之后是不是可以做所有的直升机配机呀?
小飞机 发表于 2009-9-27 19:52



做不了的,还需要车床等其他设备一起协作完成各种零件的制造。
发表于 2009-10-3 03:10:55 | 显示全部楼层
Joyrus兄,我也买了sx0了,等你的进度了,哈哈,可以少走弯路

我看你的驱动器是用普通电脑电源驱动,12v的电压够吗?还是只是测试啊?  另外问问,你的聚四氟螺母是买的还是自己车的呀?
 楼主| 发表于 2009-10-3 08:16:01 | 显示全部楼层
12v的电源目前来看X,Y两轴的表现应该够了,关键是看Z轴配上后的总体表现,最终运行实际加工后的情况。

聚四弗乙烯螺母当然是自己车的没有买。
发表于 2009-10-14 01:52:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 Shinnher 于 2009-10-14 12:03 编辑

我在找X0改CNC的资料
结果找到这里来..

没想到tendy也出现在这里..
想说今天您怎么没进度了..呵呵
---------

版主您好~
有考虑过不更换马达只改变减速成加速吗?
不知这样扭力还够不够..
能勉强当雕刻机用就好..

另外..请问螺母是用聚四氟乙烯"棒"车的?
在淘宝有看到一公斤50元, 不知是不是这种...

不过我没车床....
如果能用攻螺纹的方法做内螺纹..
打算买不锈钢螺杆配配合..
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