بناء آلة تصنيع باستخدام الكومبيوتر CNC الخاصة بك : ميكانيكا - إلكترونيات - برمجة - الصفحة 2

F.Abdelaziz · 04-11-2013, 09:08 PM

المحركات motors ، ووصلات الربط (الكوبلنج) couplings ، وقضبان التزحلق rods وقضبان القيادة المسننة screws :

هذا التصميم لإلة CNC مصمم لاستخدام قضبان قيادة مسننة ربع بوصة 1/4'' ،20 سنة فى البوصة ، وذلك لتوفير التخفيض اللازم لأنتاج الدقة المطلوبة وهى واحد من الألف من البوصة 0.001'' لكل خطوة .
أطوال القضبان المسننة المطلوبة ، والتى يتم دورانها عن طريق محركات الخطوة ، تكون كما يلى :
· للمحور X : قضيب مسنن ربع بوصة ، 20 سنة فى البوصة ، بطول 17 1/2'' .
· للمحور Y : قضيب مسنن ربع بوصة ، 20 سنة فى البوصة ، بطول 10'' .
· للمحور Z : قضيب مسنن ربع بوصة ، 20 سنة فى البوصة ، بطول 7'' .
دوران القضيب المسنن يحرك "صامولة قيادة" lead nut صعودا وهبوطا على القضيب المسنن . يتم ربط صامولة القيادة بالعربة المقابلة . فعندما تتحرك صامولة القيادة تتحرك أيضا العربة . هذا الترتيب يشكل "قطار قيادة" لكل محور . وللبساطة ولتلبية مواصفات التصميم ، فأن قطارات قيادة المحاور متطابقة فى جميع الجوانب باستثناء "الطول" .
فى هذا التصميم يتم تصميم "صامولة قيادة مجمعة" فريدة لتوفير خصائص للرد على الفعل العنيف
anti-backlash الناتج عن إرتجاج الآلة (امتصاص الاهتزازات والصدمات) وذلك لتحسين الدقة الكلية للآلة . سوف يتم تناول تفاصيل صامولة القيادة المجمة فيما بعد .
يتم ربط القضبان المسننة مع أعمدة محركات الخطوة بواسطة أجزاء من أنابيب من البولى ايثيلين واحد ونصف بوصة 1 1/2'' . يتم استخدام الأنابيب بدلا من الكوبلنج الصلب للسماح للمحرك بالتشبث ،مع الانزلاق إذا كانت القوة أكثر من اللازم نتيجة لالتصاق (حشر) أداة القطع بمادة التشغيل . ينبغى أن يستمر المحرك فى دفع قطار القيادة عند إنحشار رأس القطع ، لذلك فإن الأنبوبة سوف تنزلق قبل أن تحدث أضرار جسمية للآلة . على قطارات المحاور Y , Z يتم شد أنابيب الكوبلنج إلى عامود تامحرك والقضيب المسنن باستخدام ماسك (أفيز – كوليه ) مزدوج كالمبين بالشكل التالى :

تركيب محرك المحور X لا يسمح بخلوص كافى لاستخدام أفيز لإحكام الكوبلنج . لذلك ، يتم استخدام زوج من أحزمة الرباط البلاستيك الصغيرة من أجل قطار قيادة المحور X ، كالمبينة بالشكل التالى :

هذا الآلة مصممة لاستخدام محركات خطوة ثنائية القطبية نوع NEMA 17 . وسوف نتناول المزيد عن استخدام المحركات المختلفة عند الحديث عن "توسعة الآلة" فيما بعد .
تصنف محركات الخطوة إلى فئتين رئيسيتين : أحادى القطبية ، وثنائى القطبية . المحركات القطبية ثنائية القطبية هى الأكثر شيوعا لأنها توفر عزم دوران أفضل من محركات الخطوة أحادية القطبية . لهذا السبب فقد تم تصميم إلكترونيات الآلة لتشغيل محركات خطوة ثنائية القطبية ، وبالتالى أذا أردت القيام ببناء الإلكترونيات الموصوفة فى هذا التصميم ، فإن ذلك يتطلب محركات خطوة ثنائية القطبية .
الرسومات المقدمة تبين فتحات التركيب لمحركات خطوة نوع NEMA 17 . سوف تحتاج أيضا إلى مجموعة من أربع مسامير لتركيب كل محرك ، والتى يجب أن تطابق الثقوب المسننة فى المحركات ( هذا التصميم بمحركات تستخدم مسامير بالنظام المترى M3 ) وبطول كافى للوصول لمكان التركيب وتبرز 4 مم من جسم المحرك .

كل محور يتحرك على زوج دقيق من قضبان الصلب 3/8'' . من الأهمية بمكان أن تكون هذه القضبان ناعمة ودون خدوش أو علامات لأن ذلك سوف يقلل بشدة من عمر الحوامل bearing . يمكن إزالة العيوب الصغيرة بعناية بقطعة من الصنفرة الدقيقة . يجب تجنيب أى قضبان بها خدوش يصعب التخلص منها .

يتم قطع كل زوج من القضبان بالطول المبين بالرسومات الهندسية :

F.Abdelaziz · 05-11-2013, 09:35 PM

قطع وتجهيز أعمدة Rods الانزلاق ومسامير (قلاووظ) Screws القيادة :

يجب أن تقطع الأعمدة الصلب والمسننة بالأطوال المنصوص عليها بالرسومات . يتم القيام بذلك بواسطة منشار المعادن ، أو أى طريقة أخرى (مثل المخرطة أو الصاروخ ) .
المواد المطلوبة :
· واحد قضيب مسنن ربع بوصة ، 20 سنة فى البوصة بطول 17.5 بوصة ( قيادة المحور X) .
· واحد قضيب مسنن ربع بوصة ، 20 سنة فى البوصة بطول 10 بوصة ( قيادة المحور Y) .
· واحد قضيب مسنن ربع بوصة ، 20 سنة فى البوصة بطول 7 بوصة (قيادة المحور Z) .
· 2 قضيب صلب 3/8 من البوصة بطول 18 بوصة ( إنزلاق منضدة المحور X).
· 2 قضيب صلب 3/8 من البوصة بطول 11 بوصة ( إنزلاق منضدة المحورY) .
· 2 قضيب صلب 3/8 من البوصة بطول 7 بوصة ( إنزلاق منضدة المحور Z) .
· 4 جروميت Grommet ، قطر داخلى 3/8 من البوصة ، وقطر خارجى 5/8 من البوصة .
· 12 كاوتشة ركائز خطية lugs linear bearings .
يتم استخدام مبرد معادن أو حجر جلخ لشطف نهايات الأعمدة المقطوعة لإزالة الرايش وعمل ميل للقطع . هذا سوف يجعل من السهل وضع كل قضيب فى الثقب أو الجراب أو الكاوتشوك دون التسبب فى أضرار أثناء إدخال القضيب .

الحوامل (المساند) Bearings والإطارات الفرعية :

F.Abdelaziz · 05-11-2013, 09:36 PM

الحوامل (المساند) Bearings والإطارات الفرعية :

الرسومات الهندسية :

المواد المطلوبة :
· 4 قطعة ألومنيوم زاوية '' x 1'' سمك 1/8'' بطول 5.5'' للإطار الفرعى لحوامل المحور X والمحور Y .
· 2 قطعة ألومنيوم زاوية '' x 1'' سمك 1/8'' بطول 3'' للإطار الفرعى لحوامل المحور Z .

يتم تصميم الحوامل والإطارات الفرعية لهذا التصميم لتكون بسيطة وفعالة من حيث "التكلفة" قدر الممكن مع توفير الأداء والدقة اللازمة لتلبية متطلبات المواصفات .
تصنع الإطارات الفرعية ، والتى تستخدم كدعامة (ركيزة) للحوامل من الألومنيوم الزاوية مقاس واحد بوصة . وهى تستخدم فى أزواج لنقل عربات المحور X والمحور Y والمحور Z .
يتم قطع إطارات الحوامل بالطول المطلوب فى أزواج . ثم مسك كل زوج ظهرا لظهر (خلف خلاف) كما هو مبين بالشكل أدناه مع التأكد من أن القطع تكون بالمحاذاة تماما .

يتم عمل ثقوب 7/16 من البوصة من أجل حوامل قضبان التزحلق ولكى تمرر القضيب المسنن كما هو مبين بالرسومات ( قضيب التزحلق 3/8'' و قضيب القيادة المسنن 1/4'') . ضع علامة على كل زوج لحفظهما معا وحتى لا يتم الخلط مع الإطارات الأخرى .
الحوامل Bearings ، فى هذا التصميم ، انتاج مخصوص كما هو موضح بالشكل التالى :

يتم قطع وتثقيب وزج لكل محور ، كما هو مبين بالرسومات الهندسية . يتم وضع الحوامل فى فتحاتها بالإطارات الفرعية عن طريق الضغط باليد ،ثم ضعها جانبا لحين تجميعها بالعربة المناظرة .

F.Abdelaziz · 06-11-2013, 02:36 AM

الركائز والدعامة المتقاطعة للجسر Gentry :
الخطوة التالية هى البركائز والدعامة المتقاطعة للجسر .
يتم قطع الركائز الرأسية للجسر وفقا للأبعاد الموجودة بالرسومات .
الركيزة اليسرى للقنطرة (منظر خارجى) :

الركيزة اليمنى للقنطرة ( منطر داخلى) :

المواد :
· عدد 2 ركيزة للقنطرة من الخشب الفيبر على الكثافة HDF بسمك 10 مم .
· عدد 1 دعامة متقاطعة للقنطرة من البلاستيك على الكثافة HDPE بأبعاد 10''x3'' بسمك 3/8'' .
يتم قطع الركائز من خشب HDF بسمك 3/8 من البوصة أو 1/2 بوصة أو من خشب رقائق (بانو) سمك 10 مم .

من الأفضل مسك الركائز معا وتثقيبهما معا . يجب إعطاء عناية كبيرة للإعداد لهذه الخطوة لضمان أن كلا القطعتين على استقامة واحدة تماما قبل التثقيب . بدون ذلك فإن الثقوب وبالتالى قضبان المحور Y سوف لا تكون فى المحازاة وقد تسبب الالتصاق وزيادة الاحتكاك فى عربة المحور Y .
بمجرد الانتهاء من الركائز الرأسية للجسر ، يتم ربطها بهيكل الشاسيه . يتم محاذاة ثقوب تركيب كل ركيزة مع الثقوب المناظرة بالهيكل . وهذا يستوجب وضع الحافة الخلفية على بعد 3 بوصة من الجزء الخلفى لقضبان الشاسيه . لاحظ هذه المسافة بين الحافة الخلفية لركيزة الجسر ونهاية القضيب المرتبط به . قس بعناية هذه المسافة من خلف قضيب الشاسيه ، مستخدما الزاوية القائمة ضع علامة بالقلم الرصاص على كل من القضيبين للإشارة إلى حيث يجب أن يوضع الركائز الرأسية للجسر . تأكد من أن هذه العلامات ، واحدة على كل جانب ، تكون بمحاذاة (استقامة) بعضها البعض ، وأنها تشكل خط متعامد مع الشاسيه . حاذى الركائز الرأسية للجسر لهذا الخط والحافة السفلية للقضبان السفلية ، وأمسكها فى مكانها (راجع "موضع المحاور بالنسبة لبعضها البعض" من أجل الخطوة التالية وكيفية التأكد من أن المحور Y متعامد على المنضدة أو الطاولة X ) .
بمجرد أن يتم ربط الركائز الرأسية للجسر وتعامده ، استخدم زرجينة لمسك الدعامة المتقاطعة للجسر فى مكانها ، مع التأكد من أن طرفى الدعامة متمركزة على الثقوب التى ثقبتها فى الركائر الرأسية للجسر لهذا الغرض . باستخدام بنطة 7/64 من البوصة قم بعمل ثقب كدليل فى نهاية فى نهايات الدعامة المتقاطعة للجسر باستخدام الثقوب التى ثقبتها فى الركائز الرأسية للجسر كدليل . استخدم أداة عمل الأسنان (القلاووظ) بمقاس 6X3/4'' ، وقم بعمل أسنان فى الدعامة المتقاطعة للجسر فى مكانها .
تحقق مرة أخرى من التعامد (التربيع) . الشكل التالى يبين المرحلة التى وصلت إليها :

F.Abdelaziz · 06-11-2013, 02:51 AM

صواميل القيادة المضادة لردود الأفعال العنيفة anti-backlash :
المصطلح "Backlash" يستخدم لوصف الفضفضة أو اللعب بين صامولة القيادة وقضيب القيادة المسنن . فى آلات CNC ، يتسبب ذلك فى تخفيض الدقة بشكل كبير . فى كثير من الأحيان يمكن تعويض ذلك عن طريق إعدادات البرمجيات ، ولكن الحل الأفضل هو استخدام صواميل مضادة لرد الفعل العنيف للقضاء عليها نهائيا .
هذا التصميم يتضمن صواميل قيادة من هذا النوع على جميع المحاور . يستخدم صامولة نايلون بأجنحة مقاس ربع بوصة ، 20 سنة فى البوصة باعتبارها الناقل الرئيسى ، والصامولة الثانوية عبارة عن ياى يحمل ضد الصامولة الأولى ، بعد ذلك يتم التركيب بطريقة يتم بها الاحتفاظ بالشد بين كل من الصمولتين . مع دفع الصمولتين بعضهم لبعض ، يكون هناك اتصال دائم بين أسنان الصامولة وأسنان القضبان ، مع القضاء على الفضفضة الذى يسبب رد الفعل العنيف .
سوف نحتاج إلى تجميع ثلاثة من هذه الصواميل . يتم قطع كتلة التركيب من كتلة من البلاستيك عالى الكثافة 1/2'' .

يتم قطه قناة مركزية بعمق 1/4'' على شكل نصف دائرى ، ومن الأفضا أن يتم ذلك عن طريق مسك كتلتين معا بإحكام وعمل ثقب 1/2'' فى المركز بينهما لينتج قناة 1/4'' نصف دائرية فى كل كتلة .
يتم ثقب أربعة ثقوب 1/8'' (3mm) للتركيب خلال الكتل فى أركان كل كتلة كما هو مبين بالشكل التالى :

من الأفضل عمل ثقوب بالأجنحة وكتلة التركيب ، بمقاس 1/8'' ، معا فى عملية واحدة . يتم أخذ أحد القضبان المسننة ، وإدخالها خلال الصواميل مع جعل جناح الصامولة يشير إى النهاية القريبة من القضيب المسنن . ثم يتم إدخال الياى من خلال القضيب ، متبوعا بالصامولة الأخرى ، مع جعل جناحها يتجه نحو الجناح الآخر كما هو موضح بالشكل التالى :

قم بإدارة الصواميل وذلك لوضع كمية صغيرة من الشد بالياى . أنت فى حاجة لجعلهم على مسافة قريبة من بعضهم البعض بما يكفى لعمل إنضغاط فى الياى لمجرد أن يكون كافيا لإزالة أى فضفضة أو لعب بالصواميل ، ولكن ليس بالإحكام الذى يصعب معه تحريكها على القضيب .
ضع القضيب المسنن ، وتركيبة الصمولتين والياى على كتلة التركيب . يتم توجيهها بحيث يكون أول جناج للصامولة مستقر (مرتاح) على سطح الكتلة والجسم المستدير للصامولة مستقر بإحكام فى فتحة القناة . الصامولة يجب أن تصنع تلامس حول الحافة المفتوحة المنحنية للقناة . إذا لم يتم وضع أى من أجنحة الصامولة فى وضعى مستوى على سطح الكتلة ، فإن الصامولة من المرجح أن تبتعد جدا عن القناة . يتم إرجاعها بما يكفى للسماح باستقرار الأجنحة فى وضع مستوى فوق الكتلة (راجع الشكل السابق) .
كما ينبغى أيضا أن تكون الصامولة الأخرى مستقرة فى فتحة القناة مع جعل أجنحتها فى وضع مستوى على سطح الكتلة .
قم بعمل ثقب 1/8'' خلال الجزء السميك فى كل جناح وفى كتلة التركيب كما هو مبين بالشكل . يتك ربط الصواميل إلى كتلة التركيب بمسامير 3/8'' .
التجميع الكامل لصامولة القيادة يجب أن يسمح للقضيب المسنن بالدوران بحرية ، ولكن بدون أى فضفضة أو لعب عند القيام بذلك .
يتم بناء ثلاثة صواميل قيادة ، ووضعهم جانبا لحين ربطها بالمحاور .

F.Abdelaziz · 06-11-2013, 02:03 PM

منضدة وعربة المحور X :
منضدة المحور X هى مجرد قطعة من لوح بلاستيك عالى الكثافة بسمك 1/4'' (أو أى مادة بديلة) يتم قطعها بالأبعاد المبينة بالرسم الهندسى . هذه المنضدة يتم ربطها بالإطار المساعد لحوامل المحور X (والذى تم وصفه فى سابقا) . ويتم ربط مجموعة صامولة القيادة الخاصة بالمحور X على الجانب السفلى من منضدة المحور X .
تنبيه :
يجب إعطاء عناية كبيرة لضمان أن يتم محاذاة الحوامل تماما ، لأن أى اختلال فى المحاذاة يؤدى إلى ضعف الأداء وحشر (توقف) المنضدة (كما سبق ذكره).

عربة (حامل) المحور Y :

F.Abdelaziz · 06-11-2013, 02:04 PM

عربة (حامل) المحور Y :
تتكون العربة Y من لوح من البلاستيك عالى الكثافة يتم قطعه بالأبعاد المبينة بالرسم الهندسى :

يتم ربط هذا اللوح بالإطار الفرعى لحوامل المحور Y ، وبلوح تركيب المحرك للمحور Z وبكتل ركيزة قضيب المحور Z . كما يتم ربط صامولة القيادة للمحور Y إلى الجانب الخلفى لعربة المحور Y .
كما ذكر أعلاه ، يجب إعطاء عناية كبيرة لضمان المحاذاة (الاستقامة) التامة للقضبان والحوامل .

عربة المحور Z :

F.Abdelaziz · 06-11-2013, 02:06 PM

عربة المحور Z :
عربة المحور Z بها العديد من المكونات المصممة لخفض ورفع بنعومة (سلاسة) محرك أداة القطع Spindle من وإلى سطح منضدة المحور X ( منطقة العمل) . تتكون عربة المحور Z من لوحة خلفية ، والتى ترتبط بتركيبة محرك أداة القطع ، والأطار الفرعى لحوامل المحور Z ، ومجموعة صامولة القيادة للمحور Z .
وكما ذكر أعلاه ، يجب العناية الكبيرة لضمان المحاذاة (الاستقامة) التامة للقضبان والحوامل . بالإضافة إلى وجوب إعطاء العناية لمحاذاة قطار قيادة المحور Z و صامولة قيادة المحور Z .

حامل تركيب المحرك :