2024年9月

之前我设计了一个吊耳咖啡挂架（可以用吊耳也可以用手冲杯），并尝试用 CNC 加工它。整体结构感觉没什么问题，但在固定位置有一个 M12 的螺纹。我原本打算使用攻牙器来制作螺纹。实测制作螺母没啥问题，但在木头上制作 M12 挤压螺纹根本行不通。
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调整尺寸后重新设计了一个
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FUSION 360 文件共享地址：https://a360.co/4edN8QD

1. 主轴电机/变频器

主轴电机我分为两个阶段：1. 木工修边机，2. 主轴电机 + 变频器。

由于我对 CNC 毫无经验，对主轴和变频器都一无所知，所以开始的目标就是让机器先动起来。因此，使用修边机是最简单有效的方法。这样做的好处是没有接线、调试软件等一系列复杂的工作。

在第二阶段，我开始设置变频器，调试主轴电机，并增加水冷、集尘、固定夹、真空吸盘等周边系统。

对于新手来说，这一块可不简单，电机←→控制器←→控制板←→继电器←→水泵、吸尘器/变频器的设置、软件的调试以及 M3、M8、M9 等各种概念，这部分也是整个 CNC 中最难的。

2. Z 轴固定板

在初步调试机器时，我使用的主轴是我的木工修边机，因此重新设计了 Z 轴滑动固定板，将主轴抱箍和滑动板一体化，直接 3D 打印出来。

在第二阶段，我 3D 打印了主轴电机固定板和抱箍，使用这样的机器加工了木制的 Z 轴固定板和滑动板。之后进一步用电木材料加工了 Z 轴固定板。等我熟练使用机器后，还准备重新加工铝质的 Z 板。

3. 冷却/集尘

冷却和集尘不算复杂，主要是要使用几个继电器模块。我使用了一个模块的三个继电器，分别控制水泵、吸尘器以及电柜的两个散热风扇。

需要注意的是，继电器模块的电路板线路是裸露的，其中有 220V 的强电，因此必须注意绝缘。我为继电器模块设计并打印了一个外壳，以确保安全。

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框架切割

我买的是毛料，需要按照模型尺寸切割到需要的尺寸。我头一次使用型材切割机。感觉有些切不动，切的很费劲，用了很长的时间。

关于型材切割机
我是新买的一台牧田型材切割机，我发现这类切割的机精度是很差的，当然这类切割工作本身并不需要太高的精度。

XY垂直度还好办，X轴的靠山是可以调的，XY面&Z轴的垂直度就比较麻烦了。机器的XY面是不平的，有凹凸，所以只能靠手工尽量去调整XY&Z的垂直。

切起来很费劲，我用了很长的时间。即使我调整的很标准，切的很慢，切出来的垂直度很差，垂直偏差2-3mm。砂轮片受力，无法保持正确的角度。

解决办法

  1. 用切割机切到大概的尺寸，而后用角磨机修整，最后划线手工用锉刀精修。可以搞定但是太慢，一个头搞半天。
  2. 用锯床，或者冷切机？
  3. 铣削加工。

我把钢管拿到车床加工，用车床车了一下。

滑轨切割

滑轨切割要根据丝杆的长度仔细测量结合模型数据认真比对。

滑轨最多切4刀，用角磨机切一下，慢慢修整就行。

钢架定位打孔攻丝

这是钢架制作的主要部分，用打印好的3D模型辅助件，定位，打孔，攻丝。难度不大，量大。

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测量R角

用之前打印的R角测量工具测量一下R角，然后修改模型中的FrameRadius参数。至此就可以导出3D模型开始打印了。

关于R角测量的一点感受
测量工具并不能非常准确的测量出R角的数据，感觉相邻的3个数据都差不多，又都不太合适。
所以得打印模型做数据校验。只要打一个#1就可以了。我打印了R4,R5,R6三个数据模型。

关于模型导出
官方给出的模型导出代码已经很老了，我丢进去试了一下，报错。想自己把PYTHON代码改一下，一个一个导出可太费劲了。看了一下社区，已经有人给了修改后的代码，丢进去，直接导出，几十个模型一下全搞定。

关于打印
模型文件50,60个，有效的40多个，有些是需要打印多份的。打印模型估计要100多个小时。

打印

打印的材质最好是PLA，我用的PLA+，但是步进电机支架是不能用PLA的，步进电机会发热，PLA热变形。所以电机支架需要用PETG。

另外打印的参数，填充比例，层数，打印方向，官方都给了详细的说明。

更新

之前的R角测量感觉各个数据都差不多，究其因是因为测量工具不太给力。V4.13版本发布了新的测量工具，感觉这个好点。
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参考：
https://wiki.printnc.info/en/v3/printing

关于零件

零件对新手来说非常陌生，我先读了官方wiki，又查了很多零件型号的资料，最主要的文档就是官方的BOM清单。

PrintNC基本都是标准件，直接淘宝购买就可以了。

丝杆

整个机器一共要用到4跟丝杆，分别是y轴两跟，x轴一跟，z轴一跟。
我的第一步计划完全没有考虑z轴。所以只买了三条。

丝杆虽然是标准件，但实际是按照给定尺寸加工的。如果你只能买到定标尺寸的丝杆，比如1200的800的。那么就只能调整机器尺寸来适配丝杆的长度了。

我买了3根，尺寸为 x轴1275mm x1 y轴875mm x2

1. 丝杆规格

模型中有两个规格，分别是1610，2010，16，20是丝杆直径，10是导程，我选择2010。两个不差多少钱，直接用2010，省得以后麻烦。

2. 丝杆坐

丝杆坐分前后，前后又有各种款式，BK,EK,FK;BF,EF,FF，总之，按照BOM清单，选择丝杆对应的BK,BF，就可以了。

3. 丝杆螺母

正常匹配丝杆的螺母就可以了

滑块，滑轨

1. 滑轨

滑轨用HGR20，除非特殊需求换用15的或者25的滑轨。滑轨买长一点，回来自己切。

2. 滑块

滑块有两种款式，分别是CA和CC，项目中使用的滑块都是CC系列的。滑块和导轨要配套，我选择HGW20CC。

其他

1. 联轴器

联轴器和丝杆匹配，和步进电机轴匹配。57步进电机最常见的轴是8mm的。所以两头的数据要匹配好。

2. 丝杆螺母座

我买的是丝杆套件，里面是有丝杆螺母座的，在这个项目中，不需要用丝杆螺母座。单独买的话，这个不需要购买。

电机&驱动

1. 电机

BOM中的电机叫NEMA23，中国叫57步进电机。规格选择 2.5N 电机长度是100mm。
这个大点小点应该问题不大。2.3N，2.8N的都行，太小1.2N就不太合适了。

2. 驱动

驱动有TB6600,DM542，网站上说两个都可以。我买的 57步进电机 2.5N DM542套装。

紧固件

全部都是内六角螺丝，按照材料商网站给的数量买就行了，适当多买些。
再买一些尼龙丝柱，以后喷漆用于堵螺丝孔。

工具

各种钻头，丝锥，中心冲，等等。

关于品牌

丝杆部分：恒大轴承 （此恒大非彼恒大）
步进电机：普菲德57步进电机

BOM清单

官方的V3清单搬运，我的简单的V4清单，V3的翻译版
https://docs.qq.com/sheet/DSHlUbGNBbmluTWxV?tab=000001

0.选型

我大概看了 OpenBuilds Shapeoko maslow CNC PrintNC这几款机器。
其中要么是型铝框架，要么是皮带传动，要么是行程问题，要么是零件非标。最后选择了PrintNC。

1.PrintNC优劣势

优
刚性有保证，零件除了3D打印部分的基本都是标准件，很容易买到，成本比较低。
劣
需要大量的打孔/攻丝这样的机械加工工作。但这不正式折腾的意义嘛！
3D打印件，强度低？这点应该不需要担心，强度足够的。

2.关于尺寸

V3版本中建议的有效切割尺寸在950*600mm，X轴如果再加大就要提高型材的规格，否则X轴会轻微下沉，容易产生Y轴方向的弯曲力。
如果要增加尺寸建议增加Y轴尺寸，增加Y轴的尺寸还能提高稳定性。

V4版本的模型中，默认的X轴尺寸已经达到了1275mm。

我最理想的工作尺寸是(1220+50)x(600+50)，这样我就可以切标准宽度的板材。综合考虑到使用率，刚性，还有占地面积，我计划能切割1000 * 600，留一点余量，工作尺寸定为 1050 * 650。

3.框架材料

a 方形钢管

几个原则：
1.不建议用2.5毫米以下的方管，1是钢管强度低，2是管壁太薄攻丝的丝牙太少，螺栓连接强度低；
2.也不建议用5毫米以上的方管，1是钢管厚度增加，R角加大，钢管的平整度会出现问题，2是重量增加惯性加大加速度减少
3.机器的刚性并不和型材的厚度成线性关系
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4.roller必须使用4.5毫米以下规格的钢管，还不知道这是为什么，
5.方形钢管规格不固定，接近的规格都可以，模型中可以自定义材料属性

b 材料计算器

销售商提供的线上材料计算器，好像和fusion模型略有区别，还是要以模型为准
https://threedesign.store/metric-frame-size-calculator/

c 钢管R角

钢管的R角数据要输入fusion 360，所有的3D模型都需要调用这个参数。是打印件的重要参数。

官方提供了一个简单的R角测量工具
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我打印了一个，很小，
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R角测量工具
https://wiki.printnc.info/en/v3/printing/tools#steel-radius-measuring-tools

2024-3-14 R角测量工具更新
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选购钢管

今天去建材城考察钢管，看了好几家，都没有合适的钢管。
当地市场只有镀锌钢管，厚度很薄，最厚的只有2.0mm，镀锌方管的规整度很差，显然不合适。准备考虑淘宝购买了。

wood版的模型中使用了两个规格的方管，分别是框架使用的75x50，和x轴使用的100x50，厚度都是3mm的。

中国是没有75*50这个规格的，要么是70x50，要么是80x50，起初我准备使用70x50的方管，后来在官方聊天室咨询了一下，发现70的还不行，型材会和滑块有干涉。修改模型参数，确实能看到干涉。

所以只能使用80x50的方管，由于我的x轴行程不大，所以索性就只用一个规格的方管了，全部用80x50的方管，厚度是4mm（实际3.7mm）的。

下单材料：

方管规格 50*80*4
1400mm   4根    用于x轴和x轴框架
1000mm   2根    用于y轴框架
500mm    1根    用于切割3个100mm的滚子支架

所有的尺寸都要比数据尺寸长一些，方便回来自己切割加工

淘宝下单，包邮到家，一共是350块。

其他材料

x轴和y轴的连接需要两块角铁，模型中是75x50的。这个规格中国也是没有的。买方管的时候我让商家顺带给切一段70x70的角铁。回来自己加工成需要的尺寸。
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我的BOM清单

https://docs.qq.com/sheet/DSHFadWVUR2dBYktU?tab=BB08J2

更新

我买的钢管到货了
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