Для изготовления объемного рисунка на деревянной поверхности применяются заводские фрезерные станки с ЧПУ по дереву. Сделать аналогичную мини-модель своими руками в домашних условиях сложно, но возможно при детальном изучении конструкции. Для этого необходимо разобраться со спецификой, правильно подобрать комплектующие и выполнить их настройку.
Принцип работы фрезерного станка
Современное деревообрабатывающее оборудование с блоком числового программного управления предназначено для формирования сложного рисунка по дереву. В конструкции должна присутствовать механическая электронная часть. В комплексе они позволят максимально автоматизировать процесс работы.
Для изготовления настольного по дереву своими руками следует ознакомиться с основными компонентами. Режущим элементом является фреза, которая устанавливается в шпиндель, расположенный на валу электродвигателя. Эта конструкция крепится на станину. Она может перемещаться по двум осям координат – x; y. Для фиксации заготовки необходимо сделать опорный столик.
Электронный блок управления соединяется с пошаговыми двигателями. Они обеспечивают смещение каретки относительно детали. По такой технологии можно сделать 3D рисунки на деревянной поверхности.
Последовательность работы мини-оборудования с ЧПУ, который можно изготовить своими руками.
- Написание программы, согласно которой будет выполнена последовательность перемещений режущей части. Для этого лучше всего использовать специальные программные комплексы, предназначенные для адаптации в самодельных моделях.
- Установка заготовки на стол.
- Вывод программы в ЧПУ.
- Включение оборудования, контроль за выполнением автоматических действий.
Для достижения максимальной автоматизации работы в 3D режиме потребуется правильно составить схему и выбрать соответствующие комплектующие. Специалисты рекомендуют изучить заводские модели, прежде чем сделать мини-фрезерный станок своими руками.
Для создания сложных рисунков и узоров на деревянной поверхности понадобится несколько видов фрез. Некоторые из них можно сделать самостоятельно, но для тонкой работы следует приобрести заводские.
Схема самодельного фрезерного станка с числовым управлением
Самым сложным этапом является выбор оптимальной схемы изготовления. Она зависит от габаритов заготовки и степени ее обработки. Для домашнего использования желательно изготовить настольный , сделанный своими руками, который будет иметь оптимальное число функций.
Оптимальным вариантом является изготовление двух кареток, которые будут двигаться по осям координат x; y. В качестве основания лучше всего использовать стальные шлифованные прутки. На них будут монтироваться каретки. Для создания трансмиссии необходимы шаговые электродвигатели и винты с подшипниками качения.
Для максимальной автоматизации процесса в конструкции мини-фрезерного станка с ЧПУ по дереву, сделанного своими руками, необходимо детально продумать электронную часть. Условно она состоит из следующих компонентов:
- блок питания. Необходим для подачи электроэнергии на шаговые электродвигатели и микросхему контроллера. Зачастую используют модель 12в 3А;
- контроллер. Он предназначен для подачи команд на электродвигатели. Для работы мини-фрезерного станка ЧПУ, изготовленного своими руками, достаточно простой схемы для контроля функционирования трех двигателей;
- драйвер. Также является элементом регулирования работы подвижной части конструкции.
Преимуществом этого комплекса является возможность импортирования исполняемых файлов самых распространенных форматов. С помощью специального приложения можно составить трехмерный чертеж детали для предварительного анализа. Шаговые двигатели будут работать с определенной частотой хода. Но для этого следует внести технические параметры в программу управления.
Выбор комплектующих для фрезерного станка с ЧПУ
Следующим этапом является выбор компонентов для сборки самодельного оборудования. Оптимальным вариантом является использование подручных средств. В качестве основы для настольных моделей 3D станка можно использовать дерево, алюминий или оргстекло.
Для правильной работы всего комплекса необходимо разработать конструкцию суппортов. Во время их движения не должно возникать колебаний, это может привести к неточному фрезерованию. Поэтому перед сборкой все компоненты проверяются на совместимость друг с другом.
- направляющие. Используются стальные шлифованные прутки диаметром 12 мм. Длина для оси x составляет 200 мм, для y — 90 мм;
- суппорт. Оптимальным вариантом является текстолит. Обычный размер площадки — 25*100*45 мм;
- шаговые двигатели. Специалисты рекомендуют использовать модели от принтера 24в, 5А. В отличие от приводов дисковода они имеют большую мощность;
- блок фиксации фрезы. Его также можно сделать из текстолита. Конфигурация напрямую зависит от имеющегося инструмента.
Блок питания лучше всего собрать заводской. При самостоятельном изготовлении возможны ошибки, которые впоследствии отразятся на работе всего оборудования.
Порядок изготовления фрезерного станка с ЧПУ
После выбора всех компонентов можно сделать настольный мини фрезерный станок с ЧПУ по дереву самостоятельно своими руками. Предварительно еще раз проверяются все элементы, выполняется контроль их размеров и качества.
Для фиксации элементов оборудования необходимо использовать специальные крепежные детали. Их конфигурация и форма зависят от выбранной схемы.
Порядок действий по сборке настольного мини оборудования с ЧПУ по дереву с функцией 3D обработки.
- Монтаж направляющих суппорта, их фиксация на боковых частях конструкции. Эти блоки еще не устанавливаются на основание.
- Притирка суппортов. Их необходимо двигать по направляющим до тех пор, пока не получится плавный ход.
- Затяжка болтов для фиксации суппортов.
- Крепление компонентов на основание оборудования.
- Монтаж ходовых винтов вместе с муфтами.
- Установка ходовых двигателей. Они крепятся к винтам муфт.
Электронная часть располагается в отдельном блоке. Это способствует уменьшению вероятности сбоя в работе во время функционирования фрезера. Также важным моментом является выбор рабочей поверхности для установки оборудования. Она должна быть ровная, так как в конструкции не предусмотрены болты регулировки уровня.
После этого можно приступать к пробным испытаниям. Сначала рекомендуется задать несложную программу фрезерования по дереву. Во время работы необходимо сверять каждый проход фрезы — глубину и ширину обработки, в особенности это касается 3D режима.
В видеоматериале показан пример как собрать большой фрезерный станок с ЧПУ, изготовленный своими руками:
Примеры чертежей и самодельных конструкций
Итак, вы решили построить самодельный ЧПУ фрезерный станок или, может быть, вы просто над этим только задумываетесь и не знаете с чего начать? Есть много преимуществ в наличии машины с ЧПУ. Домашние станки могут производить фрезерование и резать практически все материалы. Будь вы любитель или мастер, это открывает большие горизонты для творчества. Тот факт, что один из станков может оказаться в вашей мастерской, еще более соблазнителен.
Есть много причин, по которым люди хотят построить собственный фрезерный станок ЧПУ своими руками. Как правило, это происходит потому, что мы просто не можем позволить себе купить его в магазине или от производителя, и в этом нет ничего удивительного, ведь цена на них немаленькая. Или же вы можете быть похожи на меня и получать массу удовольствия от собственной работы и создания чего-то уникального. Вы можете просто заниматься этим для получения опыта в машиностроении.
Личный опыт
Когда я впервые начал разрабатывать, продумывать и делать первый ЧПУ фрезер своими руками, на создание проекта ушел примерно один день. Затем, когда начал покупать части, я провел небольшое исследование. И нашел кое-какие сведения в различных источниках и форумах, что привело к появлению новых вопросов:
- Мне действительно нужны шарико-винтовые пары, или обычные шпильки и гайки будут работать вполне нормально?
- Какой линейный подшипник лучше, и могу ли я его себе позволить?
- Двигатель с какими параметрами мне нужен, и лучше использовать шаговик или сервопривод?
- Деформируется ли материал корпуса слишком сильно при большом размере станка?
- И т.п.
К счастью, на некоторые из вопросов я смог ответить благодаря своей инженерно-технической базе, оставшейся после учебы. Тем не менее, многие из проблем, с которыми я бы столкнулся, не могли быть рассчитаны. Мне просто нужен был кто-то с практическим опытом и информацией по этому вопросу.
Конечно, я получил много ответов на свои вопросы от разных людей, многие из которых противоречили друг другу. Тогда мне пришлось продолжить исследования, чтобы выяснить, какие ответы стоящие, а какие – мусор.
Каждый раз, когда у меня возникал вопрос, ответ на который я не знал, мне приходилось повторять тот же процесс. По большему счету это связано с тем, что у меня был ограниченный бюджет и хотелось взять лучшее из того, что можно купить за мои деньги. Такая же ситуация у многих людей, создающих самодельный фрезерный станок с ЧПУ.
Комплекты и наборы для сборки фрезеров с ЧПУ своими руками
Да, есть доступные комплекты станков для ручной сборки, но я еще не видел ни одного, который можно было бы подстроить под определенные нужды.
Также нет возможности вносить изменения в конструкцию и тип станка, а ведь их много, и откуда вы знаете, какой из них подойдет именно вам? Независимо от того, насколько хороша инструкция, если конструкция продумана плохо, то и конечная машина будет плохой.
Вот почему вам нужно быть осведомленным относительно того, что вы строите и понимать какую роль играет каждая деталь!
Руководство
Это руководство нацелено на то, чтобы не дать вам совершить те же ошибки, на которые я потратил свое драгоценное время и деньги.
Мы рассмотрим все компоненты вплоть до болтов, глядя на преимущества и недостатки каждого типа каждой детали. Я расскажу о каждом аспекте проектирования и покажу, как создать ЧПУ фрезерный станок своими руками. Проведу вас через механику к программному обеспечению и всему промежуточному.
Имейте в виду, что самодельные чертежи станков с ЧПУ предлагают немного способов решения некоторых проблем. Это часто приводит к «неаккуратной» конструкции или неудовлетворительному функционированию машины. Вот почему я предлагаю вам сначала прочитать это руководство.
ДАВАЙТЕ НАЧНЕМ
ШАГ 1: Ключевые конструктивные решения
В первую очередь необходимо рассмотреть следующие вопросы:
- Определение подходящей конструкции конкретно для вас (например, если будете делать станок по дереву своими руками).
- Требуемая площадь обработки.
- Доступность рабочего пространства.
- Материалы.
- Допуски.
- Методы конструирования.
- Доступные инструменты.
- Бюджет.
ШАГ 2: Основание и ось X-оси
Тут рассматриваются следующие вопросы:
- Проектирование и построение основной базы или основания оси X.
- Жестко закрепленные детали.
- Частично закрепленные детали и др.
ШАГ 3: Проектирование козловой оси Y
- Проектирование и строительство портальной оси Y.
- Разбивка различных конструкций на элементы.
- Силы и моменты на портале и др.
ШАГ 4: Схема сборки оси Z
Здесь рассматриваются следующие вопросы:
- Проектирование и сборка сборки оси Z.
- Силы и моменты на оси Z.
- Линейные рельсы / направляющие и расстояние между подшипниками.
- Выбор кабель-канала.
ШАГ 5: Линейная система движения
В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:
- Подробное изучение систем линейного движения.
- Выбор правильной системы конкретно для вашего станка.
- Проектирование и строительство собственных направляющих при малом бюджете.
- Линейный вал и втулки или рельсы и блоки?
ШАГ 6: Компоненты механического привода
В этом пункте рассматриваются следующие аспекты:
- Детальный обзор частей привода.
- Выбор подходящих компонентов для вашего типа станка.
- Шаговые или серводвигатели.
- Винты и шарико-винтовые пары.
- Приводные гайки.
- Радиальные и упорные подшипники.
- Муфта и крепление двигателя.
- Прямой привод или редуктор.
- Стойки и шестерни.
- Калибровка винтов относительно двигателей.
ШАГ 7: Выбор двигателей
В этом шаге необходимо рассмотреть:
- Подробный обзор двигателей с ЧПУ.
- Типы двигателей с ЧПУ.
- Как работают шаговые двигатели.
- Типы шаговых двигателей.
- Как работают сервомоторы.
- Типы серводвигателей.
- Стандарты NEMA.
- Выбор правильного типа двигателя для вашего проекта.
- Измерение параметров мотора.
ШАГ 8: Конструкция режущего стола
- Проектирование и строительство собственных столов при малом бюджете.
- Перфорированный режущий слой.
- Вакуумный стол.
- Обзор конструкций режущего стола.
- Стол можно вырезать при помощи фрезерного станка с ЧПУ по дереву.
ШАГ 9: Параметры шпинделя
В этом шаге рассматриваются следующие вопросы:
- Обзор шпинделей с ЧПУ.
- Типы и функции.
- Ценообразование и затраты.
- Варианты монтажа и охлаждения.
- Системы охлаждения.
- Создание собственного шпинделя.
- Расчет нагрузки стружки и силы резания.
- Нахождение оптимальной скорости подачи.
ШАГ 10: Электроника
В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:
- Панель управления.
- Электропроводка и предохранители.
- Кнопки и переключатели.
- Круги MPG и Jog.
- Источники питания.
ШАГ 11: Параметры контроллера Программного Управления
В этом шаге рассматриваются следующие вопросы:
- Обзор контроллера ЧПУ.
- Выбор контроллера.
- Доступные опции.
- Системы с замкнутым контуром и разомкнутым контуром.
- Контроллеры по доступной цене.
- Создание собственного контроллера с нуля.
ШАГ 12. Выбор программного обеспечения
В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:
- Обзор программного обеспечения, связанного с ЧПУ.
- Подбор программного обеспечения.
- Программное обеспечение CAM.
- Программное обеспечение САПР.
- Програмное обеспечение NC Controller.
——————————————————————————————————————————————————–
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
Целью этого проекта является создание настольного станка с ЧПУ. Можно было купить готовый станок, но его цена и размеры меня не устроили, и я решил построить станок с ЧПУ с такими требованиями:
- использование простых инструментов (нужен только сверлильный станок, ленточная пила и ручной инструмент)
- низкая стоимость (я ориентировался на низкую стоимость, но всё равно купил элементов примерно на $600, можно значительно сэкономить, покупая элементы в соответствующих магазинах)
- малая занимаемая площадь(30"х25")
- нормальное рабочее пространство (10" по оси X, 14" по оси Y, 4" по оси Z)
- высокая скорость резки (60" за минуту)
- малое количество элементов (менее 30 уникальных)
- доступные элементы (все элементы можно купить в одном хозяйственном и трех online магазинах)
- возможность успешной обработки фанеры
Станки других людей
Вот несколько фото других станков, собравших по данной статье
Фото 1 – Chris с другом собрал станок, вырезав детали из 0,5" акрила при помощи лазерной резки. Но все, кто работал с акрилом знают, что лазерная резка это хорошо, но акрил плохо переносит сверление, а в этом проекте есть много отверстий. Они сделали хорошую работу, больше информации можно найти в блоге Chris’a. Мне особенно понравилось изготовление 3D объекта при помощи 2D резов.
Фото 2 - Sam McCaskill сделал действительно хороший настольный станок с ЧПУ. Меня впечатлило то, что он не стал упрощать свою работу и вырезал все элементы вручную. Я впечатлён этим проектом.
Фото 3 - Angry Monk"s использовал детали из ДМФ, вырезанные при помощи лазерного резака и двигатели с зубчато-ремённой передачей, переделанные в двигатели с винтом.
Фото 4 - Bret Golab"s собрал станок и настроил его для работы с Linux CNC (я тоже пытался сделать это, но не смог из-за сложности). Если вы заинтересованы его настройками, вы можете связаться с ним. Он сделал великую работу!
Боюсь что у меня недостаточно опыта и знаний, чтобы объяснять основы ЧПУ, но на форуме сайта CNCZone.com есть обширный раздел, посвященный самодельным станкам, который очень помог мне.
Резак: Dremel или Dremel Type Tool
Параметры осей:
Ось X
Расстояние перемещения: 14"
Скорость: 60"/мин
Ускорение: 1"/с2
Разрешение: 1/2000"
Импульсов на дюйм: 2001
Ось Y
Расстояние перемещения: 10"
Привод: Зубчато-ременная передача
Скорость: 60"/мин
Ускорение: 1"/с2
Разрешение: 1/2000"
Импульсов на дюйм: 2001
Ось Z (вверх-вниз)
Расстояние перемещения: 4 "
Привод: Винт
Ускорение: .2"/с2
Скорость: 12"/мин
Разрешение: 1/8000 "
Импульсов на дюйм: 8000
Необходимые инструменты
Я стремился использовать популярные инструменты, которые можно приобрести в обычном магазине для мастеров.
Электроинструмент:
- ленточная пила или лобзик
- сверлильный станок (сверла 1/4", 5/16", 7/16", 5/8", 7/8", 8мм (около 5/16")), также называется Q
- принтер
- Dremel или аналогичный инструмент (для установки в готовый станок).
Ручной инструмент:
- резиновый молоток (для посадки элементов на места)
- шестигранники (5/64", 1/16")
- отвертка
- клеевой карандаш или аэрозольный клей
- разводной ключ (или торцевой ключ с трещоткой и головкой 7/16")
Необходимые материалы
В прилагаемом PDF файле (CNC-Part-Summary.pdf) предоставлены все затраты и информация о каждом элементе. Здесь предоставлена только обобщенная информация.
Листы --- $ 20
-Кусок 48"х48" 1/2" МДФ (подойдет любой листовой материал толщиной 1/2" Я планирую использовать UHMW в следующей версии станка, но сейчас это выходит слишком дорого)
-Кусок 5"x5" 3/4" МДФ (этот кусок используется в качестве распорки, поэтому можете брать кусок любого материала 3/4")
Двигатели и контроллеры --- $ 255
-О выборе контроллеров и двигателей можно написать целую статью. Коротко говоря, необходим контроллер, способный управлять тремя двигателями и двигатели с крутящим моментом около 100 oz/in. Я купил двигатели и готовый контроллер, и всё работало хорошо.
Аппаратная часть --- $ 275
-Я купил эти элементы в трех магазинах. Простые элементы я приобрёл в хозяйственном магазине, специализированные драйвера я купил на McMaster Carr (http://www.mcmaster.com), а подшипники, которых надо много, я купил у интернет-продавца, заплатив $40 за 100 штук (получается довольно выгодно, много подшипников остается для других проектов).
Программное обеспечение --- (бесплатно)
-Необходима программа чтобы нарисовать вашу конструкцию (я использую CorelDraw), и сейчас я использую пробную версию Mach3, но у меня есть планы по переходу на LinuxCNC (открытый контролер станка, использующий Linux)
Головное устройство --- (дополнительно)
-Я установил Dremel на свой станок, но если вы интересуетесь 3D печатью (например RepRap) вы можете установить свое устройство.
Печать шаблонов
У меня был некоторый опыт работы лобзиком, поэтому я решил приклеить шаблоны. Необходимо распечатать PDF файлы с шаблонами, размещенными на листе, наклеить лист на материал и вырезать детали.
Имя файла и материал:
Всё: CNC-Cut-Summary.pdf
0,5" МДФ (35 8.5"x11" листов с шаблонами): CNC-0.5MDF-CutLayout-(Rev3).pdf
0,75" МДФ: CNC-0.75MDF-CutLayout-(Rev2).pdf
0,75" алюминиевая трубка: CNC-0.75Alum-CutLayout-(Rev3).pdf
0,5 "MDF (1 48"x48" лист с шаблонами): CNC-(One 48x48 Page) 05-MDF-CutPattern.pdf
Примечание: Я прилагаю рисунки CorelDraw в оригинальном формате (CNC-CorelDrawFormat-CutPatterns (Rev2) ZIP) для тех, кто хотел бы что то изменить.
Примечание: Есть два варианта файлов для МДФ 0,5". Можно скачать файл с 35 страницами 8.5"х11" (CNC-0.5MDF-CutLayout-(Rev3), PDF), или файл (CNC-(Один 48x48 Page) 05-MDF-CutPattern.pdf) с одним листом 48"x48"для печати на широкоформатном принтере.
Шаг за шагом:
1. Скачайте три PDF-файла с шаблонами.
2. Откройте каждый файл в Adobe Reader
3. Откройте окно печати
4. (ВАЖНО) отключите Масштабирование страниц.
5. Проверьте, что файл случайно не масштабировался. Первый раз я не сделал это, и распечатал всё в масштабе 90%, о чем сказано ниже.
Наклеивание и выпиливание элементов
Приклейте распечатаные шаблоны на МДФ и на алюминиевую трубу. Далее, просто вырезайте деталь по контуру.
Как было сказано выше, я случайно распечатал шаблоны в масштабе 90%, и не заметил этого до начала выпиливания. К сожалению, я не понимал этого до этой стадии. Я остался с шаблонами в масштабе 90% и, переехав через всю страну, я получил доступ к полноразмерному ЧПУ. Я не выдержал и вырезал элементы при помощи этого станка, но не смог просверлить их с обратной стороны. Именно поэтому все элементы на фотографиях без кусков шаблона.
Сверление
Я не считал сколько именно, но в этом проекте используется много отверстий. Отверстия, которые сверлятся на торцах особенно важны, но не пожалейте времени на них, и использовать резиновый молоток вам придется крайне редко.
Места с отверстиями в накладку друг на друга это попытка сделать канавки. Возможно, у вас есть станок с ЧПУ, на котором это можно сделать лучше.
Если вы дошли до этого шага, то я поздравляю вас! Глядя на кучу элементов, довольно сложно представить, как собрать станок, поэтому я постарался сделать подробные инструкции, похожие на инструкции к LEGO. (прилагаемый PDF CNC-Assembly-Instructions.pdf). Довольно интересно выглядят пошаговые фотографии сборки.
Готово!
Станок готов! Надеюсь, вы сделали и запустили его. Я надеюсь, что в статье не упущены важные детали и моменты. Вот видео, в котором показано вырезание станком узора на розовом пенопласте.
Сложен в изготовлении, кроме технических составляющих, он имеет электронное устройство, установить которое в состоянии только специалист. Вопреки этому мнению, возможность собрать ЧПУ станок своими руками велика, если заранее подготовить необходимые чертежи, схемы и комплектующие материалы.
Проведение подготовительных работ
При проектировании ЧПУ своими руками в домашних условиях необходимо определиться, по какой схеме он будет работать.
Часто в качестве основы будущего аппарата берут использованный .
Сверлильный станок может быть использован как основа для ЧПУ станка
В нем потребуется замена рабочей головки на фрезерную.
Наибольшее затруднение при проектировании ЧПУ станка своими руками вызывает создание устройства, при помощи которого рабочий инструмент перемещается в трех плоскостях.
Частично решить задачу помогут каретки, взятые из обычного принтера. Инструмент сможет двигаться в обеих плоскостях. Выбирать каретки для ЧПУ станка лучше из того принтера, который имеет большие габариты.
Подобная схема позволяет в дальнейшем подключать к станку управление. Минус в том, что фрезерный станок с ЧПУ работает только с деревянными, пластиковыми изделиями, изделиями из тонкого металла. Это связано с тем, что каретки принтера не имеют нужной жесткости.
Внимание необходимо уделить двигателю будущего агрегата. Его роль сводится к передвижению рабочего инструмента. От этого зависит качество работы и возможность выполнения фрезерных операций.
Удачным вариантом для самодельного ЧПУ фрезера является шаговый двигатель.
Альтернативой такому двигателю является электромотор, предварительно усовершенствованный и подогнанный под стандарты аппарата.
Любой , использующий шаговый двигатель, позволяет не использовать винтовую передачу, это никак не влияет на возможности такого ЧПУ по дереву. Рекомендуется использовать для фрезерования на таком агрегате ремни зубчатого типа. В отличие от стандартных ремней они не проскальзывают на шкивах.
Требуется правильно спроектировать фрезер будущего станка, для этого понадобятся подробные чертежи.
Материалы и инструменты, необходимые для сборки
Общий набор материалов для станка с ЧПУ включает в себя:
- кабель длиной 14–19 м;
- , обрабатывающие дерево;
- патрон для фрезы;
- преобразователь частот, имеющий одинаковую мощность со шпинделем;
- подшипники;
- плата для управления;
- водяная помпа;
- охлаждающий шланг;
- три двигателя шагового типа для трех осей перемещения конструкции;
- болты;
- защитный кабель;
- шурупы;
- фанера, ДСП, плита из дерева или металлическая конструкция на выбор в качестве корпуса будущего аппарата;
- муфта мягкого типа.
Рекомендуется при изготовлении своими руками использовать шпиндель с охлаждающей жидкостью. Это позволит не отключать его каждые 10 минут для остужения. Для работы подойдет самодельный станок с ЧПУ, мощность его составляет не меньше 1,2 кВт. Оптимальным вариантом станет устройство мощностью 2 кВт.
Набор инструментов, требующийся для изготовления агрегата, включает в себя:
- молотки;
- изоленту;
- сборочные ключи;
- клей;
- отвертку;
- паяльник, герметик;
- болгарку, ее часто заменяют на ножовку;
- пассатижи, агрегат для сварки, ножницы, плоскогубцы.
Простой ЧПУ станок своими руками
Порядок действий при сборке станка
Самодельный ЧПУ фрезерный станок собирается по схеме:
- изготовление чертежей и схем устройства с указанием системы электрооборудования;
- покупка материалов, содержащих в себе будущий самодельный ЧПУ станок;
- установка станины, на ней будут крепиться двигатели, рабочая поверхность, портал, шпиндель;
- установка портала;
- установка оси Z;
- фиксация рабочей поверхности;
- установка шпинделя;
- установка водоохлаждающей системы;
- установка электросистемы;
- подключение платы, с ее помощью осуществляется управление аппаратом;
- настройка программного обеспечения;
- стартовый пуск агрегата.
В качестве основы для станины берется материал, сделанный из алюминия.
Станину нужно делать с алюминия
Профили из этого металла выбирают с сечением 41*81 мм с толщиной пластин 11 мм. Сам корпус станины соединяют при помощи алюминиевых уголков.
От установки портала будет зависеть, какой толщины изделие сможет обработать станок ЧПУ. Особенно если он, сделанный своими руками. Чем выше портал, тем более толстое изделие он сможет обработать. Важно не установить его слишком высоко, так как такая конструкция будет менее прочной и надежной. Портал движется по оси Х и несет шпиндель на себе.
В качестве материала для рабочей поверхности агрегата применяют профиль из алюминия. Часто берут профиль, имеющий Т-пазы. Для домашнего использования принимают , ее толщина составляет не менее 17 мм.
После того как каркас устройства будет готов, приступают к установке шпинделя. Важно устанавливать его вертикально, так как в дальнейшем потребуется его регулировка, это проводится для фиксации требуемого угла.
Для установки электросистемы необходимо присутствие таких компонентов:
- блок питания;
- компьютер;
- шаговый двигатель;
- плата;
- кнопка остановки;
- драйверы двигателя.
Для работы системы требуется порт LPT. Помимо этого, устанавливается , управляющая работой аппарата и позволяющая отвечать на вопрос, как сделать ту или иную операцию. Управление подключается через двигатели к самому фрезерному станку.
После того как электроника будет установлена на станок, потребуется загрузка драйверов и необходимых для работы программ.
Распространенные ошибки при сборке
Часто встречающейся ошибкой при сборке станка с числовым программным управлением является отсутствие чертежа, но по нему и проводится сборка. В результате этого возникают упущения в проектировании и установке конструкций аппарата.
Часто неправильная работа станка связана с неверно подобранными частотником и шпинделем.
Для корректной работы станка необходимо правильно подбирать шпиндель
Во многих случаях шаговые двигатели не получают должного питания, поэтому для них необходимо выбирать специальный отдельный блок питания.
Необходимо учитывать то, что правильно установленная электросхема и программное обеспечение позволяет выполнять на устройстве многочисленные операции разного уровня сложности. Станок ЧПУ своими руками выполнить под силу мастеру среднего звена, конструкция агрегата имеет ряд особенностей, но с помощью чертежей собрать детали несложно.
С ЧПУ, своими руками составленным, работать легко, необходимо изучить информативную базу, провести ряд тренировочных работ и проанализировать состояние агрегата и детали. Не стоит торопиться, дергать движущиеся детали или вскрывать ЧПУ.