Design, prototype, and control of 5-axis desktop cnc milling machne

Abstract

CNC (Bilgisayarlı Sayısal Denetim) makinesi, dünya çapında birçok imalat sanayi ve teknik eğitim kurumlarının kalbidir, ama büyük CNC makineleri her zaman arzu edilmez. Sadece 3-eksenli makineleri kullanmak bazen yeterli değildir ve daha ucuz 4 veya 5 eksenli CNC makinelerine ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, uygun maliyetli, verimli ve güvenilir 5-eksenli masaüstü CNC freze makinesi bir prototip olarak tasarlanmıştır. Yapım süreci adım adım açıklanmış ve bunun için gerekli parçaların listesi, elektrik-elektronik bağlantılar ve Mach3 programında gerçekleştirilen set ayarları verilmiştir. Bu makinenin kontrol prosedürü, G kodları kullanılarak karmaşık üç boyutlu parçaların işlenmesi ve Mach3 programı ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Iş parçasının arzu edilen şekli alması için manuel olarak G kodları yazma işlemi tarif edilmiştir ve ayrıca makine parçaları ile birlikte bazı örnek kodlar da ilave edilmiştir. Yapılan makine yumuşak ve hafif malzemelerin işlenmesi için kullanılabilir. Makine küçük ölçekli uygulamalar ve eğitim amaçlı kullanımlar için oldukça uygundur. Makine ayrıca tasarım mühendisliği ve diğer bazı branşlardaki mühendislik öğrencilerine kendi CNC makinelerini yapmada 5-eksenli CNC tezgâhının nasıl kontrol edileceğini öğrenmede yardımcı olacaktır.

CNC (Computer Numerical Control) machine is the heart of many manufacturing industries and technical training institutes worldwide, but large CNC machines are not always desired. Using only 3-axis machines is sometimes not enough, and cheaper 4 or 5-axis CNC machines are needed. In this study, a prototype of cost-effective, efficient, and reliable 5-axis desktop CNC milling machine was designed and constructed. The construction process is explained step by step and the list of parts necessary for this is also given. The electronic connection mechanism and setting in Mach3 programme is also elaborated. The procedure for controlling this machine and for machining complicated 3-dimensional parts using G codes and Mach3 programme is also explained in detail. The process of writing G codes manually for the desired shape of the workpiece is described and some sample codes along with the machined parts are also added. The constructed machine can be successfully used for machining soft and lightweight materials. The machine is well suitable for small-scale applications and educational purposes. The machine would also assist design and several other engineering students in building their own CNC machines and in learning how to control 5-axis CNC milling machines.