Для многих домашних мастеров может показаться, что — это где-то на грани фантастики, так как данное оборудование представляет собой сложное в конструктивном, техническом и электронном плане устройство.
Между тем, имея под рукой соответствующие чертежи, весь необходимый материал и инструмент, мини фрезерный самодельный станок по дереву, оснащенный ЧПУ, сделать своими руками можно.
Конечно, для этого придется затратить определенные усилия, а том числе и финансовые, однако нет ничего невозможного, и если правильно и со знанием дела подходить к решению этого вопроса, самодельный настольно-фрезерный станок по дереву мини исполнения с блоком ЧПУ сделать своими руками сможет каждый домашний мастер.
Как известно, такой мини агрегат по дереву отличается точностью проводимой обработки, простотой управления всеми рабочими процессами, а также высоким качеством готового изделия.
В настоящее время реализовать самодельный настольно-фрезерный станок с ЧПУ в мини исполнении для работы по дереву и другим материалами можно несколькими способами.
В первую очередь, можно приобрести специальный набор для сбора данного типа конструкции, а можно все необходимые работы провести своими руками, получив на выходе готовое изделие с высоким качеством обработки.
Если принято решение всю необходимую работу по конструированию и сборке мини настольно-фрезерного станка для работы по дереву и другими материалами с ЧПУ проводить самому, своими руками, то начинать следует с выбора наиболее оптимальной схемы будущего агрегата.
В этом случае в качестве исходного оборудования можно взять небольшой старенький сверлильный станок и заменить рабочий орган в виде сверла непосредственно на фрезу.
Обязательно следует тщательно подумать о том, как будет устроен механизм, отвечающий за необходимое передвижение в трех независимых плоскостях.
Собрать такой механизм можно попробовать из переработанных кареток от старого принтера, что даст возможность обеспечить движение рабочей фрезе в двух плоскостях.
Здесь можно будет достаточно просто подключить необходимое программное обеспечение, что позволит сделать самодельный настольно фрезерный станок ЧПУ автоматическим, однако такая конструкция сможет работать только по дереву, пластику или тонкому металлу.
Чтобы самодельный фрезерный станок, собранный своими руками, смог выполнять более серьезные операции, его необходимо оснастить шаговым двигателем с высокими показателями по мощности.
Получить такой тип двигателя можно из стандартного варианта электродвигателя за счет небольшой доработки. Это позволит полностью исключить применение винтовой передачи, при этом все ее достоинства сохранятся в полном объеме.
Необходимое усилие на вал в самодельном агрегате лучше всего передавать через зубчатые ремни.
В том случае, если для обеспечения необходимого передвижения рабочей фрезы в самодельном фрезерном станке с ЧПУ принято решение использовать самодельные каретки от принтеров, то лучше для этих целей взять данные приспособления от больших моделей принтеров.
При создании фрезерного агрегата с ЧПУ своими руками, особое внимание следует уделить изготовлению механизма фрезера, для чего потребуются соответствующие чертежи.
Сборка фрезерного станка
За основу самодельного фрезерного станка лучше всего взять прямоугольную балку, которую следует прочно закрепить на направляющих.
Вся конструкция должна иметь высокую жесткость, при этом лучше, если сварочные работы будут сведены к минимуму.
Дело в том, что в любом случае, сварочные швы подвержены разрушению и деформации при определенных нагрузках, при работе станка его станина будет подвергаться, в том числе, и вибрации, что может негативно сказаться на данных элементах крепления, что, в свою очередь, приведет к сбою в настройках.
Балку и элементы крепления для усиления жесткости рекомендуется скреплять при помощи винтов определенных диаметров.
Это должно полностью исключить возможный люфт при работе фрезерного станка с ЧПУ, а также прогиб направляющих при серьезных нагрузках.
По точно такому же принципу собирается своими руками и самодельный фрезерно-гравировальный станок, оснащенный ЧПУ. О процессе сборки своими руками достаточно функционального станка фрезерного типа с ЧПУ, подробно рассказано на видео ниже.
В конструкции агрегата необходимо в обязательном порядке предусмотреть подъем рабочего инструмента в вертикальном положении, для чего рекомендуется использовать винтовую передачу.
В свою очередь, для необходимой отдачи вращения непосредственно на ходовой винт следует использовать зубчатый ремень.
Вертикальную ось, которая также является обязательным элементом любого фрезерного станка с ЧПУ, делают из алюминиевой плиты.
Ее следует точно подогнать по размерам, которые были получены еще на этапе проектирования агрегата и занесены в соответствующие чертежи.
В домашних условиях отлить вертикальную ось можно при помощи муфельной плиты, и в этом случае следует взять алюминий.
После этого непосредственно на корпус сразу за осью следует смонтировать два двигателя шагового типа, один из которых будет отвечать за горизонтальное перемещение, а второй, соответственно, за вертикальное.
Все вращение должно передаваться через ремни. После того, как все элементы будут находиться на своих местах, самодельный фрезерный станок следует обязательно проверить в работе при ручном управлении, и при выявлении недочетов, устранить их на месте.
Немного о шаговых двигателях
Любой агрегат с ЧПУ, в том числе и гравировальный станок, в обязательном порядке оснащается электродвигателями шагового типа.
При сборке самодельного фрезеровального оборудования с ЧПУ в качестве такого мотора можно использовать двигатели от старых матричных принтеров. В большинстве матричных принтеров установлено два таких элемента с достаточной мощностью.
Кроме этого, в матричных принтерах имеются еще и стальные стержни, изготовленные из прочной стали, которые также можно использовать в самодельном станке.
В этом случае следует отметить, что для сборки такого агрегата своими руками потребуется три отдельных двигателя шагового типа, а значит, придется искать и разбирать два матричных принтера.
Лучше, если такие двигатели будут иметь порядка пяти отдельных проводов управления, так как в этом случае функциональность самодельного станка увеличится в несколько раз.
Подбирая двигатели шагового типа для самодельного фрезерного станка с ЧПУ, необходимо выяснить число их градусов на один шаг, а также рабочее напряжение и обмоточное сопротивление.
Это поможет впоследствии правильно настроить все программное обеспечение оборудования.
Крепить вал двигателя шагового типа лучше всего при помощи резинового кабеля с толстой обмоткой. Он поможет и при присоединении самого двигателя непосредственно к шпильке.
Выполнить фиксаторы можно из изготовленной своими руками втулки с винтом. Для этого следует взять нейлон, а в качестве инструмента дрель и напильник.
О том, как сделать своими руками гравировально-фрезерный станок с блоком ЧПУ, подробно рассказано на видео ниже.
Электронное обеспечение
Главным элементом любого станка, оснащенного ЧПУ, является его программное обеспечение.
В этом случае можно использовать самодельное, которое будет включать в себя все необходимые драйверы для установленных контролеров, а также шаговых двигателей, а кроме этого, стандартные питающие блоки.
В обязательном порядке потребуется порт LPT. Также необходимо будет подумать и о рабочей программе, которая будет обеспечивать не только контроль, но и управление всеми необходимыми режимами работы.
Непосредственно сам блок ЧПУ следует подключать к фрезерному агрегату через вышеуказанный порт обязательно через установленные двигатели.
Подбирая для самодельного станка необходимое программное обеспечение, необходимо делать ставку на то, которое уже успело доказать свою стабильную работу и имеет огромные функциональные возможности.
Видео:
Следует помнить, что электроника будет, главным образом, влиять на точность и качество всех выполняемых операций на оборудовании с ЧПУ.
После того как будет установлена вся необходимая электроника, необходимо выполнить загрузку всех необходимых для работы настольно-фрезерного станка программ и драйверов.
Далее, непосредственно перед тем, как станок начнет эксплуатироваться по своему прямому назначению, следует проверить в работе электронное обеспечение и при необходимости устранить на месте все выявленные недочеты.
Все вышеописанные операции по сборке своими руками фрезерного станка с ЧПУ подходят и для создания самодельного координатно-расточного агрегата, а также многого другого оборудования данного класса.
В любом случае, если всю работу по сборке своими руками фрезерного агрегата, оснащенного ЧПУ, выполнить правильно и в соответствии с технологией, у домашнего мастера появится возможность выполнять множество сложнейших операций, как по металлу, так и по дереву.
О том, как сделать самостоятельно фрезеровальный станок с блоком ЧПУ, подробно рассказано на видео в нашей статье.
В наше время всё более частым становится производство мелких деталей из древесины, для тех или иных конструкций. Также в магазинах можно встретить разнообразие красивых объёмных картин, выполненных на древесном полотне. Такие операции совершаются при помощи фрезерных станков с числовым программным управлением.Точность деталей или картин из дерева достигается за счёт управления с компьютера, специализированной программой.
Фрезерный станок по обработке древесины с числовым управлением представляет собой высокопрофессиональную машину, созданную по последнему слову техники.
Вся работа заключается в обработке специальной фрезой по дереву, которой можно совершить работу по вырезке маленьких деталей из древесного материала, создание красивых рисунков. Работа осуществляется за счёт подачи сигналов на шаговые двигатели, которые, в свою очередь, двигают фрезер по трём осям.
За счёт чего и происходит высокоточная обработка. Как правило, вручную такие работы совершить невозможно так качественно. Поэтому фрезерные станки по дереву с ЧПУ является большой находкой для столяров.
Предназначение
Издавна, фрезеровка предназначалась для строгальных работ с древесиной. Но двигатель прогресса движется строго вперёд и в наше время, к таким станкам создали числовое программное управление. На этом этапе, фрезеровальный станок может выполнять разнообразные действия, которые касаются обработки дерева:
- Вырезание различных деталей из массива древесины.
- Отрезание лишних частей заготовки.
- Возможность делать пазы и отверстия различных диаметров.
- Рисование сложных орнаментов, посредством фрезы.
- 3D Трёхмерные изображения на массиве дерева.
- Полноценное мебельное производство и многое другое.
Какой бы ни была поставлена задача, она будет выполнена с высокой точностью и аккуратностью.
Совет: Во время работы на самодельном с ЧПУ оснащением, необходимо плавно снимать толщину древесины, иначе ваша деталь будет испорчена или сожжена фрезой!
Разновидность
В современном технологическом мире различают следующие виды фрезеровочных станков по дереву с числовым управлением:
Стационарные
Эти машины размешаются на производствах, так как имеют огромные размеры и вес. Зато такое оборудование способно изготавливать продукцию в больших объёмах.
Ручные
Это самодельные устройства или устройства из готовых наборов. Эти станки можно смело устанавливать в вашем гараже или собственной мастерской. К таким относятся следующие подвиды:
Оборудование с использованием портала, с числовым управлением
Непосредственно сам фрезер способен передвигаться по двум декартовым осям X и Z. У такого типа станка высокая жёсткость при обработке на изгибы. Конструкция портального фрезерного станка с числовым управлением достаточно проста в своём исполнении. Многие столяры начинают познание станков с ЧПУ именно с такого подтипа. Однако в данном случае размер заготовки будет ограничен размером самого портала.
С числовым управлением и передвижным порталом
Конструкция данного подтипа немного усложнена.
Передвижной портал
Именно этот тип передвигает фрезер по всем трём декартовым осям, по X, Z и Y. В данном случае необходимо будет использовать прочную направляющую для оси X, так как вся большая нагрузка будет направляться именно на неё.
С передвижным порталом очень удобен для создания печатных плат. По оси Y есть возможность обрабатывать длинные детали.
Фреза движется по оси Z.
Станок, на котором фрезеровочная деталь способна передвигаться в вертикальном направлении
Этот подтип обычно используют при доработке производственных образцов или при переделке сверлильного оборудования в гравировально - фрезерное.
Рабочее поле, то есть сама столешница имеет размеры 15х15 сантиметров, что делает невозможным обработку крупных деталей.
Такой тип не очень удобен в эксплуатации.
Безпортальный с числовым управлением
Этот тип станка очень сложен в своей конструкции, однако является самым производительным и удобным.
Заготовки можно обрабатывать длинной до пяти метров, даже если ось X составляет 20 сантиметров.
Такой подтип крайне не подходит для первого опыта, так как требует навыков на этом оборудовании.
Ниже мы рассмотрим конструкцию собственноручного фрезерного станка по дереву с ЧПУ, разберём принципы его работы. Узнаем, как сделать данное детище и как налаживается такое оборудование.
Устройство и принцип работы
Основными деталями устройства фрезерования являются следующие детали:
Станина
Непосредственно сама конструкция станка, на которой располагаются все остальные детали.
Суппорта
Узел, который представляет собой крепление для поддержки передвижения автоматического инструмента.
Рабочий стол
Область, на которой производится вся необходимая работа.
Вал шпинделя или фрезер
Инструмент, который выполняет фрезеровочные работы.
Фреза для обработки древесины
Инструмент, а точнее приспособление для фрезера, различных величин и форм, с помощью которых производится обработка древесины.
ЧПУ
Скажем так мозг и сердце всей конструкции. Программное обеспечение исполняет точный контроль всей работы.
Работа заключается в программном управлении. На компьютере установлена специализированная программа, именно она преобразует загруженные в неё схемы в специальные коды, которые программа распределяет на контроллер, а затем на шаговые двигатели. Шаговые двигатели, в свою очередь, передвигают фрезер по координатным осям Z, Y ,X, за счёт чего и происходит обработка деревянной заготовки.
Выбор комплектующих
Основным этапом в изобретении самодельного фрезерного станка является выбор комплектующих деталей. Ведь выбрав плохой материал, может пойти что - нибудь не так в
Пример сборки из алюминиевой рамы.
самой работе. Обычно используют простые материалы, такие как: алюминий, древесина (массив, МДФ), оргстекло. Для правильной и точной работы всей конструкции важно разработать всю конструкцию суппортов.
Совет: Перед сборкой своими руками , необходимо проверить все, уже подготовленные детали на совместимость.
Проверить, нет ли где загвоздки, которая будет мешать. А главное, чтобы не допустить различного рода колебаний, так как это напрямую приведёт к некачественному фрезерованию.
Существуют некоторые назначения по подбору рабочих элементов, которые помогут в создании, а именно:
Направляющие
Схема направляющих чпу для фрезера.
Для них используют прутья диаметром 12 миллиметров. Для оси X, длинна прута, составляет 200 миллиметров, а для оси Y длина составляет 90 миллиметров.
Использование направляющих позволит выполнить высокоточную установку движущих деталей
Суппорта
Суппорт фрезерного ЧПУ станка.
Суппорт в сборке.
Для этих комплектующих можно использовать текстолитовый материал. Довольно прочный материал в своём роде. Как правило, размеры текстолитовой площадки составляет 25х100х45 милли
Блок фиксации фрезера
Пример каркаса для фиксации фрезера.
Также можно использовать текстолитовый каркас. Размеры непосредственно зависят от имеющегося у вас инструмента.
Шаговые двигатели или серводвигатели
Блок питания
Контроллер
Электронная плата, которая распределяет электричество на шаговые двигатели, чтобы перемещать их по осям.
Совет: При паянии платы необходимо использовать конденсаторы и резисторы в специальных SMD корпусах (для изготовления корпусов таких деталей используют алюминий, керамика, пластик). Это уменьшит габариты платы, а также внутреннее пространство в конструкции будет оптимизировано.
Сборка
Схема самодельного станка с числовым программным управлением
Сборка не займёт у вас слишком много времени. Единственное что, процесс настройки будет самым долгим во всём процессе изготовления.
Для начала
Необходимо разработать схему и чертежи будущего станка с числовым управлением.
Если вам не хочется этого делать, то можно скачать чертежи из интернета. По всем размерам подготовить все необходимые детали.
Проделать все необходимые отверстия
Предназначенные для подшипников и направляющих. Главное соблюдать все необходимые размеры, иначе работа станка будет нарушена. Представлена схемас описанием расположения механизмов. Она позволит вам получить общее представление, особенно если вы собираете его в первый раз.
Когда все элементы и детали механизма у вас готовы, то можно смело приступать к сборке. Первым делом собирается станина оборудования.
Каркас
Должен быть геометрически правильно собран. Все углы должны быть ровненькими и равнозначными. Когда каркас готов, можно монтировать направляющие оси, рабочий стол, суппорта. Когда эти элементы установлены, можно установить фрезер, либо шпиндель.
Остаётся последний шаг - электроника. Установка электроники является основным этапом в сборке. К установленным на станке шаговым двигателям подключается контроллер, который и будет отвечать за их работу.
Далее контроллер подключается к компьютеру на котором уже должна быть установлена специальная программа для управления. Широко применяется торговая марка Arduino , которая производит и поставляет аппаратное оборудование.
Когда всё подключено и находится в режиме готовности, самое время запустить пробную заготовку. Для этого подойдёт любая древесина, которая не будет выходить за пределы рабочего стола. Если ваша заготовка прошла обработку и всё в порядке, то можно приступать к полноценному изготовлению того или иного продукта фрезерования.
Техника безопасности
Безопасность с фрезеровальным оборудованием является основой основ. Если не беречь себя, можно угодить в больницу с серьёзными травмами. Все правила для безопасности одинаковы, однако ниже будут перечислены самые основные:
- Необходимо заземлить ваше оборудование, во избежание ударов током.
- Не допускать детей к станку.
- Ни есть и не пить на рабочем столе.
- Одежду следует подбирать соответствующую.
- Не обрабатывать громоздкие детали, которые превышают размеры рабочего стола, станочного оборудования.
- Не бросать различные инструменты на рабочую область станка.
- Не использовать материал, (металл, пластик и т.д.).
Видео обзоры
Видео обзор деталей к станку и где их взять:
Видео обзор работы фрезерного станка по дереву:
Видео обзор электроники
Это мой первый станок с ЧПУ собранный своими руками из доступных материалов. Себестоимость станка около 170$.
Собрать станок с ЧПУ мечтал уже давно. В основном он мне нужен для резки фанеры и пластика, раскрой каких-то деталей для моделизма, самоделок и других станков. Собрать станок руки чесались почти два года, за это время собирал детали, электронику и знания.
Станок бюджетный, стоимость его минимальна. Далее я буду употреблять слова, которые обычному человеку могут показаться очень страшными и это может отпугнуть от самостоятельной постройки станка, но на самом деле это всё очень просто и легко осваивается за несколько дней.
Электроника собрана на Arduino + прошивка GRBL
Механика самая простая, станина из фанеры 10мм + шурупы и болты 8мм, линейные направляющие из металического уголка 25*25*3 мм + подшипники 8*7*22 мм . Ось Z движется на шпильке M8, а оси X и Y на ремнях T2.5 .
Шпиндель для ЧПУ самодельный , собран из бесколлекторного мотора и цангового зажима + зубчатая ременная передача. Надо отметить, что мотор шпинделя питается от основного блока питания 24 вольта. В технических характеристиках указано, что мотор на 80 ампер, но реально он потребляет 4 ампера под серьёзной нагрузкой. Почему так происходит я объяснить не могу, но мотор работает отлично и справляется со своей задачей.
Изначально ось Z была на самодельных линейных направляющих из уголков и подшипников, позже я переделал её, фотки и описание ниже.
Рабочее пространство примерно 45 см по X и 33 см по Y, по Z 4 см. Учитывая первый опыт, следующий станок я буду делать с большими габаритами и на ось X буду ставить два мотора, по одному с каждой строны. Это связано с большим плечом и нагрузкой на него, когда работа ведётся на максимальном удалении по оси Y. Сейчас стоит один мотор и это приводит к искажению деталей, круг получается немного элипсом из-за возникающего прогибания каретки по X.
Родные подшипники у мотора быстро разболтались, потому что не рассчитаны на боковую нагрузку, а она тут серьёзная. Поэтому сверху и снизу на оси установил два больших подшипника диаметром 8 мм, это надо было бы делать сразу, сейчас из-за этого есть вибрация.
Здесь на фото видно, что ось Z уже на других линейных направляющих, описание будет ниже.
Сами направляющие имеют очень простую конструкцию, её я как-то случайно нашел на Youtube . Тогда мне эта конструкция показалась идеальной со всех сторон, минимум усилий, минимум деталей, простая сборка. Но как показала практика эти направляющие работают не долго. На фото видно какая канавка образовалась на оси Z после недели моих тестовых запусков ЧПУ станка.
Самодельные направляющие на оси Z я заменил на мебельные, стоили меньше доллара за две штуки. Я их укоротил, оставил ход 8 см. На осях X и Y ещё остались направляющие старые, менять пока не буду, планирую на этом станке вырезать детали для нового станка, потом этот просто разберу.
Пару слов о фрезах. Я никогда не работал с ЧПУ и опыт фрезерования у меня тоже очень маленький. Купил я в Китае несколько фрез, у всех 3 и 4 канавки, позже я понял, что эти фрезы хороши для металла, для фрезерования фанеры нужны другие фрезы. Пока новые фрезы преодолевают расстояние от Китая до Беларуси я пытаюсь работать с тем, что есть.
На фото видно как фреза 4 мм горела на берёзовой фанере 10 мм, я так и не понял почему, фанера чистая, а на фрезе нагар похожий на смолу от сосны.
Далее на фото фреза 2 мм четырёхзаходная после попытки фрезерования пластика. Этот кусок расплавленного пластика потом очень плохо снимался, откусывал по чуть-чуть кусачками. Даже на малых оборотах фреза все равно вязнет, 4 канавки явно для металла:)
На днях у дяди был день рождения, по этому случаю решил сделать подарок на своей игрушке:)
В качестве подарка сделал аншлаг на дом из фанеры. Первым делом попробовал фрезеровать на пенопласте, чтобы проверить программу и не портить фанеру.
Из-за люфтов и прогибаний подкову получилось вырезать только с седьмого раза.
В общей сложности этот аншлаг (в чистом виде) фрезеровался около 5 часов + куча времени на то, что было испорчено.
Как-то я публиковал статью про ключницу , ниже на фото эта же ключница, но уже вырезанная на станке с ЧПУ. Минимум усилий, максимум точность. Из-за люфтов точность конечно не максимум, но второй станок я сделаю более жестким.
А ещё на станке с ЧПУ я вырезал шестерёнки из фанеры , это намного удобнее и быстрее, чем резать своими руками лобзиком.
Позже вырезал и квадратные шестерёнки из фанеры , они на самом деле крутятся:)
Итоги положительные. Сейчас займусь разработкой нового станка, буду вырезать детали уже на этом станке, ручной труд практически сводится к сборке.
Нужно освоить резку пластика, потому как встала работа над самодельным роботом-пылесосом . Собственно робот тоже подтолкнул меня на создание своего ЧПУ. Для робота буду резать из пластика шестерни и другие детали.
Update: Теперь покупаю фрезы прямые с двумя кромками (3.175*2.0*12 mm), режут без сильных задиров с обоих сторон фанеры.
На вопрос, как сделать станок с ЧПУ, можно ответить кратко. Зная о том, что самодельный фрезерный станок с ЧПУ, в общем-то, – непростое устройство, имеющее сложную структуру, конструктору желательно:
- обзавестись чертежами;
- приобрести надёжные комплектующие и крепежные детали;
- подготовить хороший инструмент;
- иметь под рукой токарный и сверлильный станки с ЧПУ, чтобы быстро изготовить.
Не помешает просмотреть видео – своеобразную инструкцию, обучающую – с чего начать. А начну с подготовки, куплю всё нужное, разберусь с чертежом – вот правильное решение начинающего конструктора. Поэтому подготовительный этап, предшествующий сборке, – очень важен.
Работы подготовительного этапа
Чтобы сделать самодельный ЧПУ для фрезерования, есть два варианта:
- Берёте готовый ходовой набор деталей (специально подобранные узлы), из которого собираем оборудование самостоятельно.
- Найти (изготовить) все комплектующие и приступить к сборке ЧПУ станка своими руками, который бы отвечал всем требованиям.
Важно определиться с предназначением, размерами и дизайном (как обойтись без рисунка самодельного станка ЧПУ), подыскать схемы для его изготовления, приобрести или изготовить некоторые детали, которые для этого нужны, обзавестись ходовыми винтами.
Если принято решение создать станок ЧПУ своими руками и обойтись без готовых наборов узлов и механизмов, крепёжных деталей, нужна та схема, собранный по которой станок будет работать.
Обычно, найдя принципиальную схему устройства, сначала моделируют все детали станка, готовят технические чертежи, а потом по ним на токарном и фрезерном станках (иногда надо использовать и сверлильный) изготовляют комплектующие из фанеры или алюминия. Чаще всего, рабочие поверхности (называют еще рабочим столом) – фанерные с толщиной 18 мм.
Сборка некоторых важных узлов станка
В станке, который вы начали собирать собственноручно, надо предусмотреть ряд ответственных узлов, обеспечивающих вертикальное перемещение рабочего инструмента. В этом перечне:
- винтовая передача – вращение передаётся, используя зубчатый ремень. Он хорош тем, что не проскальзывают на шкивах, равномерно передавая усилия на вал фрезерного оборудования;
- если используют шаговый двигатель (ШД) для мини-станка, желательно брать каретку от более габаритной модели принтера – помощнее; старые матричные печатные устройства имели достаточно мощные электродвигатели;
- для трёхкоординатного устройства, понадобится три ШД. Хорошо, если в каждом найдётся 5 проводов управления, функционал мини-станка возрастёт. Стоит оценить величину параметров: напряжения питания, сопротивления обмотки и угла поворота ШД за один шаг. Для подключения каждого ШД нужен отдельный контроллер;
- с помощью винтов, вращательное движение от ШД преобразуется в линейное. Для достижения высокой точности, многие считают нужным иметь шарико-винтовые пары (ШВП), но это комплектующая не из дешевых. Подбирая для монтажа блоков набор гаек и крепежных винтов, выбирают их со вставками из пластика, это уменьшает трение и исключает люфты;
- вместо двигателя шагового типа, можно взять обычный электромотор, после небольшой доработки;
- вертикальная ось, которая обеспечивает перемещение инструмента в 3D, охвачивая весь координатный стол. Её изготовляют из алюминиевой плиты. Важно, чтобы размеры оси были подогнаны к габаритам устройства. При наличии муфельной печи, ось можно отлить по размерам чертежей.
Ниже – чертёж, сделанный в трёх проекциях: вид сбоку, сзади, и сверху.
Максимум внимания – станине
Необходимая жесткость станку обеспечивается за счёт станины. На нее устанавливают подвижной портал, систему рельсовых направляющих, ШД, рабочую поверхность, ось Z и шпиндель.
К примеру, один из создателей самодельного станка ЧПУ, несущую раму сделал из алюминиевого профиля Maytec – две детали (сечение 40х80 мм) и две торцевые пластины толщиной 10 мм из этого же материала, соединив элементы алюминиевыми уголками. Конструкция усилена, внутри рамы сделано рамку из профилей меньших размеров в форме квадрата.
Станина монтируется без использования соединений сварного типа (сварным швам плохо удаётся переносить вибронагрузки). В качестве крепления лучше использовать Т-образные гайки. На торцевых пластинах предусмотрена установка блока подшипников для установки ходового винта. Понадобится подшипник скольжения и шпиндельный подшипник.
Основной задачей сделанному своими руками станку с ЧПУ умелец определил изготовление деталей из алюминия. Поскольку ему подходили заготовки с максимальной толщиной 60 мм, он сделал просвет портала 125 мм (это расстояние от верхней поперечной балки до рабочей поверхности).
Этот непростой процесс монтажа
Собрать самодельные ЧПУ станки, после подготовки комплектующих, лучше строго по чертежу, чтобы они работали. Процесс сборки, применяя ходовые винты, стоит выполнять в такой последовательности:
- знающий умелец начинает с крепления на корпусе первых двух ШД – за вертикальной осью оборудования. Один отвечает за горизонтальное перемещение фрезерной головки (рельсовые направляющие), а второй за перемещение в вертикальной плоскости;
- подвижной портал, перемещающийся по оси X, несет фрезерный шпиндель и суппорт (ось z). Чем выше будет портал, тем большую заготовку удастся обработать. Но у высокого портала, в процессе обработки, – снижается устойчивость к возникающим нагрузкам;
- для крепления ШД оси Z, линейных направляющих используют переднюю, заднюю, верхнюю, среднюю и нижнюю пластины. Там же сделайте ложемент фрезерного шпинделя;
- привод собирают из тщательно подобранных гайки и шпильки. Чтобы зафиксировать вал электродвигателя и присоединить к шпильке, используют резиновую обмотку толстого электрокабеля. В качестве фиксатора могут быть винты, вставленные в нейлоновую втулку.
Затем начинается сборка остальных узлов и агрегатов самоделки.
Монтируем электронную начинку станка
Чтобы сделать своими руками ЧПУ станок и управлять ним, надо оперировать правильно подобранным числовым программным управлением, качественными печатными платами и электронными комплектующими (особенно если они китайские), что позволит на станке с ЧПУ реализовать все функциональные возможности, обрабатывая деталь сложной конфигурации.
Для того, чтобы не было проблем в управлении, у самодельных станков с ЧПУ, среди узлов, есть обязательные:
- шаговые двигатели, некоторые остановились напримере Nema;
- порт LPT, через который блок управления ЧПУ можно подключить к станку;
- драйверы для контроллеров, их устанавливают на фрезерный мини-станок, подключая в соответствии со схемой;
- платы коммутации (контроллеры);
- блок электропитания на 36В с понижающим трансформатором, преобразующем в 5В для питания управляющей цепи;
- ноутбук или ПК;
- кнопка, отвечающая за аварийную остановку.
Только после этого станки с ЧПУ проходят проверку (при этом умелец сделает его пробный запуск, загрузив все программы), выявляются и устраняются имеющиеся недостатки.
Вместо заключения
Как видите, сделать ЧПУ, которое не уступит китайским моделям, – реально. Сделав комплект запчастей с нужным размером, имея качественные подшипники и достаточно крепежа для сборки, эта задача – под силу тем, кто заинтересован в программной технике. Примера долго искать не придётся.
На фото внизу – некоторые образцы станков, имеющих числовое управление, которые сделаны такими же умельцами, не профессионалами. Ни одна деталь не делалась поспешно, произвольным размером, а подходящая к блоку с большой точностью, с тщательным выверением осей, применением качественных ходовых винтов и с надёжными подшипниками. Верно утверждение: как соберешь, так и работать будешь.
На ЧПУ выполняется обработка дюралевой заготовки. Таким станком, который собрал умелец, можно выполнить много фрезерных работ.
Еще один образец собранного станка, где плиту ДВП используют как рабочий стол, на котором возможно изготовление печатной платы.
Каждый, кто начнет делать первое устройство, скоро перейдет и к другим станкам. Возможно, захочет испытать себя в качестве сборщика сверлильного агрегата и, незаметно, пополнит армию умельцев, собравших немало самодельных устройств. Занятия техническим творчеством сделают жизнь людей интересной, разнообразной и насыщенной.
Расположение осей X, Y, Z настольного фрезерно-гравировального станка ЧПУ:
Ось Z перемещает инструмент(фрезер) по вертикали(вниз-вверх)
Ось Х - перемещает каретку Z в поперечном направлении(влево-вправо).
Ось Y - перемещает подвижный стол(вперед-назад).
С устройством фрезно-гравировального станка можно ознакомиться
Состав набора ЧПУ станка Моделист2020 и Моделист3030
I Набор фрезерованных деталей из фанеры 12мм для самостоятельной сборки
Комплект фрезерованных деталей для сборки станка с ЧПУ с подвижным столом состоит из:
1) Стойки портала фрезерного станка с ЧПУ
2) набор фрезерованных деталей станка ЧПУ для сборки оси Z
3) набор фрезерованных деталей станка ЧПУ для сборки подвижного стола
4) набор фрезерованных деталей станка ЧПУ для сборки опор шаговых двигателей и крепления шпинделя
II Набор механики фрезерного станка включает:
1. муфта для соединения вала шагового двигателя с ходовым винтом станка - (3шт.). Размер соединительной муфты для станка Моделист2030 с шаговыми двигателями NEMA17 - 5х5мм. Для станка Моделист3030 с шаговыми двигателями Nema23 - 6,35x8мм
2. стальные направляющие линейного перемещения для ЧПУ станка Моделист3030:
16мм (4шт.) для осей Х и Y,
12мм(2шт) для оси Z
Для ЧПУ станка Моделист2020 диаметр направляющих линейного перемещения:
12мм(8шт) для осей Х, Y и Z.
3. линейные подшипники качения для фрезерного станка Моделист3030:
Линейные подшипники LM16UU (8шт.) для осей Х и Y,
Линейные подшипники LM12UU для оси Z.
Для фрезерного ЧПУ станка Моделист2020
Линейные подшипники LM12UU (12шт.) для осей Х, Y и Z.
4. ходовые винты для фрезерного станка Моделист2020 - М12 (шаг 1,75мм) - (3шт.) c обработкой под d=5мм с одного конца и под d=8мм с другого.
Для фрезерного станка Моделист3030 - трапецеидальные винты TR12x3 (шаг 3мм) - (3шт.) c обработкой концов под d=8мм.
5. радиальные подшипники крепления ходовых винтов -(4шт.) один подшипник в алюминиевом блоке для оси Z.
6. ходовые гайки из графитонаполненного капролона для осей X, Y и Z (- 3шт.)
III Набор электроники фрезерного станка с ЧПУ:
1. Для станка с ЧПУ Моделист2020: шаговые двигатели NEMA17 17HS8401 (размер 42х48мм, крутящий момент 52N.cm, ток 1,8А, сопротивление фазы 1,8Ом, индуктивность 3,2mH, диаметр вала 5мм) - 3шт.
Для станка с ЧПУ Моделист3030: шаговые двигатели 23HS5630 (размер 57х56мм, крутящий момент 12,6кг*см, ток 3,0А, сопротивление фазы 0,8Ом, индуктивность 2,4mH, диаметр вала 6,35мм) - 3шт.
2. контроллер шаговых двигателей ЧПУ станка на специализированных микрошаговых драйверах компании Toshiba ТВ6560 в закрытом алюминиевом корпусе
3. блок питания 24 В 6,5 A для ЧПУ станка Моделист2020 и 24В 10,5А для ЧПУ станка Моделист3030
4. комплект подсоединительных проводов
Последовательность сборки фрезерного станка чпу с подвижным столом.
Система линейного перемещения любого станка состоит из двух деталей: шариковая втулка - это элемент который движется и неподвижного элемента системы - линейная направляющая или вал(линейная опора). Линейные подшипники могут быть разных видов: втулка, разрезная втулка, втулка в алюминиевом корпусе для удобства крепления, шариковая каретка, роликовая каретка, основная функция которых - нести нагрузку, обеспечивая стабильное и точное перемещение. Применение линейных подшипников(трение качения) вместо втулок скольжения позволяет значительно снизить трение и использовать всю мощность шаговых двигателей на полезную работу резки.
Рисунок 1
1 Смазать линейные подшипники системы
линейного перемещения фрезерного станкаспециальной смазкой (можно использовать Литол-24(продается в магазинах авто запчастей)).
2 Сборка оси Z фрезерного станка с ЧПУ.
Сборка оси Z описана в инструкции " "
3 Сборка стола фрезерного ЧПУ станка, ось Y
3.1 Детали для сборки портала, рисунок 2.
1) комплект фрезерованных деталей
4) ходовые винты для фрезерного станка Моделист2030 - М12 (шаг 1,75мм) c обработкой концов под d=8мм и d=5мм
Рисунок 2. Детали портала фрезерного настольного ЧПУ станка
3.2 Запрессовать линейные подшипники и вставить держатели линейных подшипников во фрезерованные пазы, рисунок 2. Вставить линейные направляющие в линейные шарикоподшипники.
Рисунок 2 Сборка стола настольного фрезерного ЧПУ станка
3.3 Держатели подшипников линейного перемещения забиваются в пазы детали подвижного стола. Соединение типа шип-паз обеспечивает отличную жесткость узла, все детали этого узла изготовлены из фанеры 18мм. Дополнительно стянув детали болтовым соединением обеспечим долгий и надежный срок службы, для этого через уже имеющееся отверстие в пластине, которое служит направляющим для хода сверла, сверлим отверстие в торце держателя линейных подшипников, как показано на рисунке 3, сверло диаметром 4мм.
Рисунок 3 Сверление крепежных отверстий.
3.4 Накладываем сам стол и, через уже имеющиеся отверстия скрепляем, с помощью винтов М4х55 из комплекта, рисунок 4 и 5.
Рисунок 4. Крепление подшипников подвижного стола.
Рисунок 5. Крепление подшипников подвижного стола.
3.5 Запрессовать упорные подшипники в детали каркаса стола. Вставить ходовой винт с ходовой гайкой из графитонаполненного капролона, в опорные подшипники, и линейные направляющие в пазы элементов каркаса, рисунок 6.
Рисунок 6. Сборка подвижного стола.
Скрепить элементы каркаса шурупами из комплекта. Для крепления с боков используйте шурупы 3х25мм, рисунок 7. Перед вкручиванием шурупов, обязательно засверлите сверлом диаметром 2мм, для избежания расслаивания фанеры.
Если ходовой винт не зажат деталями основания подвижного стола и имеется люфт винта вдоль оси в опорных подшипниках - используйте шайбу диаметром 8мм, рисунок 6.
Рисунок 7. Сборка каркаса настольного станка.
3.6 Расположите ходовую гайку по центру между линейными подшипниками и сделайте отверстия для шурупов сверлом 2мм, рисунок 8, после чего шурупами 3х20 из комплекта закрепить ходовую гайку. При сверлении обязательно использовать упор под ходовой гайкой, чтобы не погнуть ходовой винт .
Рисунок 8. Крепление ходовой гайки.
4 Сборка портала станка.
Для сборки понадобятся:
1) комплект фрезерованных деталей для сборки подвижного стола
2) стальные направляющие линейного перемещения диаметром 16мм(2шт)
3) линейный подшипник LM16UU(4шт)
4) ходовые винты для фрезерного станка Моделист2030 - М12 (шаг 1,75мм) c обработкой концов под d=8мм и d=5мм.
Для фрезерного станка Моделист3030 - трапецеидальные винты TR12x3 (шаг 3мм) c обработкой концов под d=8мм.
5. радиальные подшипники крепления ходовых винтов -(2шт.)
6. ходовая гайка из графитонаполненного капролона - (- 1шт.)
4.1 Закрепить боковину портала, рисунок 9.
Рисунок 9. Сборка портала станка.
4.2 Вставить ходовой винт с гайкой в каркас каретки оси Z, рисунок 10.
Рисунок 10. Установка ходового винта.
4.3 Вставить линейные направляющие, рисунок 11.
Рисунок 19 Крепление ходового винта "в распор".
4.4 Закрепить вторую боковину портала, рисунок 11.
Рисунок 11. Установка второй боковины портала
Если ходовой винт не зажат деталями основания подвижного стола и имеется люфт вдоль оси - используйте шайбу диаметром 8мм.
4.5 Установить и закрепить заднюю стенку каретки Z, Рисунок 12.
Рисунок 12. Крепление задней стенки каретки Z.
4.6 Закрепить капролоновую ходовую гайку шурупами 3х20 из комплекта, рисунок 13.
Рисунок 13. Крепление ходовой гайки оси X.
4.7 Закрепить заднюю стенку портала, рисунок 14, с использованием шурупов 3х25 из комплекта.
Рисунок 14. Крепление задней стенки портала.
5 Установка шаговых двигателей.
Для установки шаговых двигателей используйте детали крепления из набора фрезерованных деталей станка ЧПУ для сборки опор шаговых двигателей Nema23 для фрезерного станка Моделист3030.
Рисунок 15. Установка шаговых двигателей.
Установить муфты 5х8мм для соединения вала двигателя с ходовым винтом. Закрепить шаговые двигатели на станок, для крепления используйте винт М4х55 из комплекта, рисунок 15.
6 Закрепите контроллер на задней стенке фрезерно-гравировального станка , и подключите к нему клеммники моторов.
7 Установка фрезера.
Крепление фрезера осуществляется за шейку инструмента или корпус. Стандартный диаметр шейки бытовых фрезеров 43мм. Диаметр шпинделя 300Вт - 52мм, крепление за корпус. Для установки соберите крепление фрезера, детали крепления на рисунке 16. Используйте шуруп 3х30мм из комплекта.
Рисунок 16 Крепление шпинделя 43мм
Рисунок 17 Шпиндель с креплением на ЧПУ станок
При установке дремель подобных инструментов(граверов), кроме этого потребуется дополнительное крепление корпуса гравера к каретке Z хомутом, рисунок 18.
Рисунок 18 Крепление гравера на фрезерный станок.
Имеется возможность установка насадки для подключения пылесоса
