Suzie Model One - CNC 机床

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关于这个项目

简介

SUZIE MODEL ONE 用于切割 PCB。目标是创造一个刚性机器，准确和尽可能多的自动化。现在唯一需要的手动过程是更换切削钻头并将 Z 探针放置在正确的位置。

这台机器是反复试验过程的结果，其中几个零件被重新设计和重建，以获得可能的最佳结果。主要问题是刚性：当机器不够硬时，它会在切割时弯曲，结果将导致故障。转弯时的抖动是另一个主要问题。可以通过降低速度来避免这种情况，但时间就是金钱，某些类型的切割在正确的速度下效果更好，而不是更慢。

要查看更多信息，请查看 Instagram 上的 #suziecnc。

下一章将展示和解释为什么在构建中做出某些决定，以及在适用时需要解决哪些问题。

尺寸

外形尺寸：

46cm宽

62 厘米长（43 厘米不起作用）

58cm 高（含电缆管）

工作区域大约为：

20cm 宽 (X)

20cm长（Y）

6cm 高 (Z)

苏西的观点

XY 轴、步进器安装和间隙

SUZIE 在 X 和 Y 轴上的间隙为零。

固件中没有进行任何补偿，并且总是以正确的尺寸进行切割。这可以通过使用皮带代替导螺杆来实现。丝杠需要很小的间隙才能在螺母内无摩擦地运行，并且需要进行补偿。没问题，但随着时间的推移，如果螺母磨损会导致需要在固件中配置的恒定齿隙，但如果丝杠磨损，则问题更大，因为数控机床的正常操作使用不同的段具有不同速度和力的丝杠；这意味着磨损将不均匀且无法补偿。

皮带足够坚固，甚至可以在切割金属时施加力，并且如果适当拉伸而没有明显的弹性。

SUZIE 上的两个轴都使用相同的技术将力从步进器传递到运动部件，但在皮带和步进器的安装方式上有很大不同。例如，皮带不会像 3d 打印机那样形成环；那个机制更大，腰部空间更大。这里皮带是打开的，两端固定，步进器作为齿条轮在皮带上运行。

X车装有步进电机，皮带固定在机器上。步进器随着汽车移动。

Y 托盘

Y 托盘使用相同的概念，但带有固定步进器和移动皮带。正好与 X 轴相反。有了这个解决方案，另一种可能性是可用的：Y 托盘的最大长度实际上是无限的，可以根据需要进行更改，而无需更改机器的设计。这也是可能的，因为导轨在移动托盘上，轴承固定在机器结构的底部。

此图显示了 Y 轴承的支撑部分。这个（左侧）和另一个只有顶部轴承可见，与 X 车运动对齐，直接位于主轴下方并居中。这意味着所有向下和侧向的力将以压缩方式传递到底座。这允许支撑非常坚硬并承受很大的力。正如我们可以用这张图片想象的那样，托盘的长度对机械师来说并不重要，不需要有任何强加的限制（不完全正确）——限制可能是软件、托盘制造或皮带最大长度——但是例如，完全可以为一项特殊工作添加一个 1 米长的托盘。

Z 轴和领队

在这个轴上使用皮带配置有一个很大的问题。步进电机需要处于恒定负载，并且在断电情况下，主轴会直接插入工件，可能会损坏钻头、电机或工件和托盘。这里的解决方案很明显：丝杠。

该丝杠和螺母是为这台机器定制的。螺钉具有必要的长度、轴承空间、锁紧螺母以及与步进器的连接。它是在公制配置的旧手动英制车床上制造的。唯一的问题是同步轮不是公制的，所以需要一种非常特殊的使用车床的方法来制作这个螺丝。螺母是 3D 打印的。

这个系统没有间隙，因为 3D 打印的螺母是没有间隙的（它只会导致大量的油），但所有 XZ 汽车的配置非常灵活。将主轴保持在其位置的是它的重量。如果我们用手将它向上推，只需稍微弯曲所有导轨，就可以将其移动 2 到 3 毫米。解决这个问题的唯一机械方法是增加机器的刚性。另一种解决方案是减慢插入速度。不要忘记切割过程在X和Y轴上是横向的，所以如果切入速度不是很快，Z车和主轴的重量会迫使切割到正确的位置。在SUZIE的情况下，机器的最大切入速度可以切割柔软的材料，所以不需要减速，我只需要在切割金属（黄铜）时减速。