В настоящее время можно приобрести готовые станки, для оснащения собственной мастерской, но все это обойдется достаточно дорого. Самодельные станки помогут мастеру в его практической работе , при этом не обременят его бюджет. Зачем покупать то, что можно сделать своими руками, да еще применительно к конкретным условиям.
Оснащение собственной мастерской каждый владелец выбирает сам. Оно зависит от особенностей хобби , т.е. вида работ и площади помещения. Минимальная площадь домашней мастерской, в которой есть смысл размещать оборудование составляет 3-4 м² .
Оно может располагаться в небольшой комнатке или на балконе квартиры, отдельной постройке на собственном участке или в гараже. Идеальный вариант – это уединенное помещение, в котором можно шуметь, не мешая другим людям.
По своему назначению домашняя мастерская может быть универсальной , т.е. для проведения любых работ, неожиданно возникших в быту, или иметь конкретное направление , связанное с увлечением мастера. Чаще всего, оборудуются мастерские для работы с деревом, т.е. для столярных работ . Достаточно часто появляется потребность в обработке металла (слесарные работы ) и ремонте автомобиля .
В целом, обустройство домашней мастерской включает такие элементы:
- конструкции для размещения инструмента и материалов (стеллажи, полки, шкафы);
- оборудование для проведения работ (верстаки, рабочие столы);
- станки для обработки материалов;
- приспособления для механизации работ, облегчения труда, подготовки инструмента и т.п.
Размещать оборудование нужно так, чтобы к нему был свободный подход , соблюдалась техника безопасности и противопожарные нормы , обеспечивался минимальный комфорт.
Полки для инструмента и материалов
Обустройство домашней мастерской начинается с установки практичных полок для инструмента своими руками. Они могут изготавливаться из металла или дерева, а также иметь комбинированную конструкцию – металлический каркас с полками из дерева, фанеры, ДСП, пластика и т.д.
Выделяются такие основные конструкции :
- Стеллажи в виде каркаса и полок, расположенных на разной высоте.
- Полки, закрепленные на стене. Они могут устанавливаться на кронштейнах или крепиться дюбелями непосредственно к стеновой поверхности.
- Подвесные полки с потолочным креплением.
Практичные полки-щиты имеют такую конструкцию. Основу составляет щиток, вырезанный из фанеры толщиной 8-12 мм.
На нем монтируются крепления 3-х типов:
- рейка с прорезями для размещения инструмента с ручкой в вертикальном положении (молоток, отвертки, стамески и т.п.);
- полки с бортиком для установки коробочек с мелким инструментом (сверла, метчики, плашки и т.п.);
- крючки для подвешивания небольшого инструмента (нож, ножницы, измерительный инструмент и т.д.).
Такая полка-щит закрепляется на стене с помощью дюбелей.
Столярный верстак
Столярный верстак – это прочный стол с рабочей поверхностью, на которой закрепляются столярные тиски (2 штуки), фиксаторы для закрепления заготовки при строгании рубанком, предусматриваются места для установки фрезера и иных ручных станков .
Важно. Размеры верстака выбираются, исходя из практических соображений.
Высота должна обеспечивать удобство проведения работ с учетом фактического роста мастера. Длина должна составлять не менее 1 м (обычно 1,7-2 м), а ширина – 70-80 см .
Инструкция по изготовлению столярного верстака:
- Рабочая поверхность изготавливается в виде щита с плотно подогнанными досками толщиной не менее 55 мм. Лучше всего подходит бук, дуб, граб. Предварительно их следует пропитать олифой. Упрочнение достигается брусом размером 4-5 см, который крепится по всему периметру щита.
- Вертикальные опоры стола можно сделать из сосны или липы. Обычно используется брус размером 12х12 или 15х15 см длиной порядка 120-135 см. Опорные элементы соединяются горизонтальными перемычками из широкой доски, закрепляемой на высоте 20-30 см от пола.
- Хранение инструмента и приспособлений производится на полках, которые располагаются под крышкой. Лучше их изготавливать в виде тумбы с дверцей. Щиты-полки можно расположить на стене над верстаком.
- На рабочей поверхности крепится пара самодельных или заводских столярных тисков.
Справка . Верстак может быть мобильным (передвижным), складным (разборным) или стационарным. В последнем случае рекомендуется опоры заглубить в землю на 15-20 см.
Тиски
Для самодельных тисков потребуется длинный винтовой стержень диаметром не менее 20 мм
с длиной резьбовой части не менее 14-16 см, металлические шпильки и деревянные бруски.
Изготовление осуществляется в следующем порядке:
- Вырезается деревянный брусок (можно из сосны) размером порядка 20х30 см и толщиной не менее 5 см, в котором сверлится по центру отверстие для винта, а внизу 2 отверстия для направляющих шпилек. Эта первая губка тисков стационарно закрепляется на рабочей поверхности.
- Вторая губка выпиливается из аналогичной доски и имеет размеры 20х18 см. Это будет передвижной элемент.
- Через губки пропускается винтовой штырь. Для исключения смещения элементов закрепляются шпильки диаметром порядка 8-10 мм. На винтовой стержень устанавливается ручка.
Как сделать слесарный верстак из металла своими руками?
Для проведения слесарных работ потребуется металлический верстак. Стандартный его размер: длина 1,8-2,1 м, ширина – 0,7-0,8 м, высота – 0,9-1,2 м. Изготовление включает такие этапы:
- Сборка каркаса верстака с приданием продольной жесткости.
- Сборка и закрепление 2-х тумб в виде каркаса, обшитого металлическим листом.
- Установка рабочей поверхности – деревянный щит, обшитый сверху металлическим листом.
- Монтаж стеллажа для инструмента, который закрепляется с задней стороны верстака и дополнительно упрочняет его.
- стоечные балки – профильная труба со стенкой не менее 2 мм размером 4х6 см. Нужно – 4 шт.;
- балки размером 5х4 см для горизонтальной связки стоек, обеспечивающие продольную жесткость. Количество – 3 шт.;
- профилированная труба (9 шт) для изготовления каркаса тумб размером порядка 4х3 см с толщиной стенок не менее 1 мм.;
- уголок 5х5 см для вертикальных стоек стеллажа высотой 1,5-2 м. Для горизонтальной увязки можно применить уголок 4х4 см.;
- доска для столешницы толщиной не менее 5 см.;
- металлический лист для рабочей поверхности толщиной не менее 6-8 мм.
Особенности создания токарного станка по дереву
Самодельный токарный станок для работы с деревянными заготовками включает следующие элементы:
- Станина . Она должна обладать достаточной прочностью. Ее лучше изготовить из металлического профиля (труба, уголок), но можно и из деревянного бруса. Важно надежно закрепить каркас на полу мастерской и утяжелить конструкцию в нижней части.
- Передняя бабка или зажимной шпиндель . В качестве этого элемента станка можно использовать головку от дрели повышенной мощности.
- Задняя бабка . Для того, чтобы обеспечить продольную подачу заготовки, лучше использовать стандартный фабричный шпиндель с 3-4 кулачками.
- Суппорт или упор для резцов . Он должен обеспечивать надежное закрепление и возможность перемещения в сторону заготовки, что обеспечивается винтовым стержнем.
- Стол для инструмента . На станине следует сформировать рабочую поверхность, на которую можно разложить резцы и другой инструмент.
- Привод . Для создания вращающего момента используется электродвигатель со скоростью вращения 1500 об/минуту мощностью 250-400 Вт. Можно применить двигатель от стиральной машины. В качестве трансмиссии используется ременная передача, для чего на валах устанавливаются шкивы нужного размера.
Резцы
Даже в самодельном токарном станке лучше использовать заводские резцы , которые обеспечат повышенное качество. Однако при желании можно обойтись и в этом вопросе своими силами. Самодельные резцы по дереву можно изготовить из следующих материалов:
- Стальная арматура . Наилучший вариант – квадратное сечение с размером, близким к размеру заводского инструмента.
- Напильники . Подбирается изношенный инструмент, но без значительных дефектов.
- Автомобильная рессора прямоугольного (квадратного) сечения.
Подготовленные заготовки резцов подвергаются заточке . Для черновых работ используются полукруглая режущая кромки, а при чистовой обработке нужен резец с прямым лезвием. Кроме того, могут потребоваться фасонные и проходные резцы со специфической заточкой. Далее, режущая часть требует закалки . Для этого она нагревается, а затем опускается в машинное масло.
Инструкция по созданию стационарной циркулярной пилы
Важнейший элемент стационарной циркулярной пилы – надежный стол с рабочей поверхностью . Для нее наиболее подходит металлический лист, упрочненный ребрами жесткости из стального уголка. На рабочей столешнице располагаются такие детали: режущий диск, направляющие, упорные и регулирующие элементы.
Привод обеспечивается электродвигателем
мощностью порядка 0,8 кВт с минимальной скоростью 1700 об/мин. Трансмиссия – ременная передача.
Изготовить циркулярную пилу можно из болгарки в следующем порядке :
- Монтаж каркаса и изготовление рабочей поверхности. Прорезание места для установки диска.
- Закрепление параллельных упоров из деревянного бруса.
- Установка шкалы для регулировки процесса резания.
- Установка струбцин для фиксации направляющих и заготовки.
- Закрепление болгарки снизу столешницы с направлением диска в прорезь.
Сборка самодельного сверлильного станка
Порядок сборки самодельного сверлильного станка показан на видео ниже
. Основу его составляет электродрель, которая закрепляется на станине с возможность вертикального перемещения.
Основные элементы станка:
- Электродрель.
- Металлическое основание с фиксаторами для заготовки (струбцины).
- Стойка для крепления дрели. Ее можно изготовить из ДСП толщиной 2-2,5 см. Хороший вариант — основание от старого фотоувеличителя.
- Механизм подачи режущего инструмента. На стойке устанавливаются направляющие рейки, обеспечивающие строго вертикальное перемещение дрели. Самый простой способ подачи инструмента – рычаг для ручного нажатия и пружины . Для контроля глубины монтируются регулируемые упоры.
Фрезерные станки с ЧПУ для дерева и по металлу
При фрезеровании деревянных деталей программное обеспечение позволяет значительно расширить возможности станка и качество обработки. Для его формирования устанавливаются такие элементы, как порт LPT и блок ЧПУ . Для изготовления копировального блока можно использовать каретки старого матричного принтера.
Сборка фрезера для дерева осуществляется в следующем порядке:
- Столешница изготавливается из ДСП или фанеры толщиной не менее 15 мм.
- Делается вырез для фрезы и ее установка.
- Закрепляется привод, трансмиссия и шпиндель станка.
- Устанавливаются упоры и ограничители.
Сборка фрезера по металлу требует более прочного основания
для станка:
- Монтаж колонны и станины в форме буквы «П». Элементы делаются из стального швеллера. В П-образной конструкции перемычку образует основание самого инструмента.
- Направляющие элементы выполняются из стального уголка и на болтах устанавливаются на колонну.
- Направляющие консоли выполняются из прямоугольной трубы. В них вставляется винтовой штырь. Движение консоли обеспечивается с помощью автомобильного домкрата на высоту до 12-15 см.
- Рабочая столешница изготавливается из ДСП или фанеры.
- На столешнице закрепляются тиски, направляющие из металлического уголка, штыревые фиксаторы.
- Вращающаяся часть устанавливается так, чтобы вал располагался вертикально.
Рейсмусовый станок
Самодельный рейсмусовый станок по дереву включает такие элементы:
- Станина . Изготавливается из 2-х рам, сваренных из уголка 40х40 или 50х50 мм. Рамы соединяются шпильками.
- Протяжка . Хорошо подходят выжимные валики из резины от стиральной машины. Они одеваются на подшипники, а вращаются вручную с помощью ручки.
- Рабочая поверхность, столешница . Используется широкая доска, пропитанная олифой, которая закрепляется на станине болтами.
- Привод . Нужен трехфазный электродвигатель мощностью 5-6 кВт со скоростью вращения не менее 3000 об/мин.
- Кожух . Для защиты вращающихся частей устанавливается кожух их стального листа толщиной 4-5 мм, закрепленного на каркасе из стального уголка 20х20 мм.
Обратите внимание
В качестве рабочего органа можно использовать электрорубанок .
Он фиксируется струбцинами на рабочей поверхности с формированием необходимого зазора. Этот зазор должен регулироваться с помощью прокладок и выставляться с учетом толщины заготовки.
Создание шлифовального станка по дереву
Самодельный шлифовальный станок имеет барабанную конструкцию , т.е. вращающийся цилиндр с надетой на него наждачной (шлифовальной) шкуркой . Его можно изготавливать таких разновидностей:
- плоскошлифовальный тип, обеспечивающий шлифование только в одной плоскости;
- планетарный тип, способный обрабатывать деталь в разных направлениях, создавая ровную плоскость на ней;
- круглошлифовальный тип для обработки заготовок цилиндрической формы.
При закреплении абразивного полотна следует учитывать такие рекомендации:
- Ширина ленты выбирается порядка 20-25 см.
- Соединение полос производится встык, без зазора.
- Для упрочнения стыковочного шва под него укладывается плотная лента.
- Использовать необходимо только высококачественный клей.
- Вал для наждачной полосы имеет по краям бортик, выступающий на 2,5-4 мм.
- В качестве подложки под абразивный элемент рекомендуется использовать тонкую резину (например, велосипедная камера).
Правила эксплуатации фуговального станка по дереву
Самодельный фуговальный станок поможет при ремонте мебели и квартиры. При его эксплуатации следует соблюдать такие правила:
- Настройка фуганка производится так, чтобы обеспечивались такие максимальные погрешности – по вертикали (перпендикуляр) – не более 0,11 мм на каждый 1 см; в плоскости – не более 0,16 мм на каждый 1 м.
- При обработке заготовок размером менее 3,5х35 см следует использовать толкатели для их удержания.
- На износ режущего элемента указывают подпалины и мшистость на поверхности детали.
- Неровная поверхность после обработки указывает на неточное расположение режущих кромок.
Самодельные приспособления для гаража
В условиях домашней мастерской, оборудованной в гараже, можно обеспечить ремонт своего автомобиля своими руками. В частности, интерес представляют следующие самодельные приспособления и станки.
Пресс из домкрата гидравлического типа
Он поможет при извлечении и опрессовке сайлентблоков
автомобиля. С его помощью обеспечивается нагрузка в несколько сотен кг.
Конструкция состоит из рамы и гидравлического домкрата. Рама сваривается из прямоугольной трубы высокой прочности.
После подъема машины именно она становится стационарной, надежной опорой для автомобиля.
Это позволяет смело выпрессовывать заклинившую деталь с применением внутренних обойм от подшипника.
Съемник шаровых опор
Его можно изготовить разным способом:
- Рычажной тип . Это 2 рычага, соединенных в центре. С одной стороны на них устанавливается стяжной болт. При воздействии на опору он выкручивается, сближая концы рычагов. При этом один конец заводится между опорой и проушиной, второй – под палец.
- Вариант «клин» . Из металлической пластины вырезается заготовка в виде клина. Со стороны верхнего угла делается строго вертикальный прорез на 70% высоты. Такой клин устанавливается между шаровой опорой и проушиной. Далее он забивается до тех пор, пока палец не выйдет из гнезда.
Станки, оснащенные числовым программным обеспечением (ЧПУ) представлены в виде современного оборудования для резки, точения, сверления или шлифования металла, фанеры, дерева пенопласта и других материалов.
Встроенная электроника на базе печатных плат «Arduino» обеспечивает максимальную автоматизацию работ.
1 Что собой представляет станок с ЧПУ?
Станки ЧПУ на базе печатных плат «Ардуино» способны в автоматическом режиме бесступенчато менять частоту вращения шпинделей, а также скорость подачи суппортов, столов и прочих механизмов. Вспомогательные элементы станка ЧПУ автоматически принимает нужное положение, и могут использоваться для резки фанеры или алюминиевого профиля.
В устройствах на основе печатных плат «Arduino» режущий инструмент (предварительно настроенный) также сменяется в автоматическом режиме.
В устройствах ЧПУ на базе печатных плат «Ардуино» все команды подаются через контроллер.
Контроллер получает сигналы от программоносителя. Для такого оборудования для резки фанеры, металлического профили или пенопласта программоносителями являются кулачки, упоры или копиры.
Поступивший из программоносителя сигнал через контроллер подает команду на автомат, полуавтомат или копировальный станок. Если необходимо сменить лист фанеры или пенопласта для резки, то кулачки или копиры заменяются другими элементами.
Агрегаты с программным управлением на базе плат" Ардуино" в качестве программоносителя используют перфоленты, перфокарты или магнитные ленты в которых содержится вся необходимая информация. С применением плат «Arduino» весь процесс резки фанеры, пенопласта или другого материала полностью автоматизируется, сто минимизирует затраты труда.
Стоит отметить, что собрать станок ЧПУ для резки фанеры или пенопласта на базе плат Arduino своими руками можно без особых сложностей. Управление в агрегатах ЧПУ на основе «Ардуино» осуществляет контроллер, который передает как технологическую, так и размерную информацию.
Применяя плазморезы с ЧПУ на базе плат «Ардуино» можно освободить большое число универсального оборудования и наряду с этим увеличить производительность труда. Основные преимущества станков на базе «Ардуино», собранных своими руками, выражаются в:
- высокой (по сравнению с ручными станками) производительностью;
- гибкости универсального оборудования в сочетании с точностью;
- снижении потребности в привлечении квалифицированных специалистов к работе;
- возможности изготовления взаимозаменяемых деталей по одной программе;
- сокращенных сроках подготовки при изготовлении новых деталей;
- возможности сделать станок своими руками.
1.1 Процесс работы фрезерного станка с ЧПУ (видео)
1.2 Разновидности ЧПУ станков
Представленные агрегаты для резки фанеры или пенопласта, использующие для работы платы «Arduino», делятся на классы по:
- технологическим возможностям;
- принципу смены инструмента;
- способу смены заготовки.
Любой класс такого оборудования можно сделать своими руками, а электроника «Arduino» обеспечит максимальную автоматизацию рабочего процесса. Наряду с классами, станки могут быть:
- токарными;
- сверлильно-расточными;
- фрезерными;
- шлифовальными;
- станки электрофизического ряда;
- многоцелевые.
Токарные агрегаты на базе «Arduino» могут подвергать обработке наружные и внутренние поверхности всевозможных деталей.
Вращение заготовок может проводиться как в прямолинейных, так и в криволинейных контурах. Устройство также предназначается для резки наружной и внутренней резьбы. Фрезерные агрегаты на базе «Arduino» предназначаются для фрезерования простых и сложных деталей корпусного типа.
Кроме того они могут производить сверление и расточку. Шлифовальные станки, которые также можно сделать своими руками могут применяться для финишной обработки деталей.
В зависимости от вида обрабатываемых поверхностей агрегаты могут быть:
- плоскошлифовальными;
- внутришлифовальными;
- шлицешлифовальными.
Многоцелевые агрегаты могут применяться для резки фанеры или пенопласта, выполнять сверление, фрезерование, расточку и токарную обработку деталей. Перед тем, как сделать станок с ЧПУ своими руками, важно учитывать, что деление оборудования производится и по способу смены инструмента. Замена может производиться:
- вручную;
- автоматически в револьверной головке;
- автоматически в магазине.
Если электроника (контроллер) может обеспечивать автоматическую смену заготовок с использованием специальных накопителей, то аппарат может длительное время работать без участия оператора.
Для того, чтобы сделать представленный агрегат для резки фанеры или пенопласта своими руками, необходимо подготовить исходное оборудование. Для этого может быть пригоден бывший в употреблении .
В нем рабочий орган заменяется на фрезу. Кроме того сделать механизм своими руками можно из кареток старого принтера.
Это позволит двигаться рабочей фрезе в направлении двух плоскостей. Далее к конструкции подключается электроника, ключевым элементом которой является контроллер и платы «Arduino».
Схема сборки позволяет сделать своими руками самодельный агрегат ЧПУ автоматическим. Такое оборудование может быть предназначено для резки пластика, пенопласта, фанеры или тонкого металла. Для того, чтобы устройство смогло выполнять более сложные виды работ, необходим не только контроллер, но и шаговый двигатель.
Он должен обладать высокими мощностными показателями – не менее 40-50 ватт. Рекомендуется использовать обычный электродвигатель, так как с его применением отпадет необходимость в создании винтовой передачи, а контроллер будет обеспечивать своевременную подачу команд.
Нужное усилие на вал передачи в самодельном устройстве должно передаваться посредством зубчатых ремней. Если для передвижения рабочей фрезы самодельный станок с ЧПУ будет использовать каретки от принтеров, то для этой цели необходимо выбрать детали от принтеров больших размеров.
Основой будущего агрегата может послужить прямоугольная балка, которая должна быть прочно закреплена на направляющих. Каркас должен отличаться высокой степенью жесткости, но использовать сварку не рекомендуется. Лучше применять болтовое соединение.
Сварочные швы будут подвергаться деформации из-за постоянных нагрузок при работе станка. Элементы крепления при этом разрушаются, что приведет к сбою настроек, а контроллер будет работать некорректно.
2.1 О шаговых двигателях суппортах и направляющих
Агрегат с ЧПУ, собранный самостоятельно, должен быть оснащен шаговыми электродвигателями. Как уже упоминалось выше, для сборки агрегата лучше всего использовать двигатели от старых матричных принтеров.
Для эффективного функционирования устройства понадобится три отдельных двигателя шагового типа. Рекомендуется применять двигатели с пятью отдельными проводами управления. Это позволит увеличить функциональность самодельного аппарата в несколько раз.
При подборе двигателей для будущего станка нужно знать число градусов на один шаг, показатель рабочего напряжения и сопротивление обмотки. Впоследствии это поможет произвести корректную настройку всего программного обеспечения.
Крепление вала шарового двигателя производится с применением резинового кабеля, покрытого толстой обмоткой. Кроме того, с помощью такого кабеля можно присоединить двигатель к ходовой шпильке. Станину можно изготовить из пластмассы с толщиной в 10-12 мм.
Наряду с пластиком возможно применение алюминия или органического стекла.
Ведущие детали каркаса крепятся с помощью саморезов, а при использовании древесины можно крепить элементы клеем ПВА. Направляющие представляют собой стальные прутья с сечением в 12 мм и длиной в 20 мм. На каждую ось приходится по 2 прута.
Суппорт изготавливают из текстолита, его размеры должны составлять 30×100х40 см. Направляющие части текстолита скрепляются винтами марки М6, а суппорты «Х» и «У» в верху должны иметь 4 резьбовых отверстия для закрепления станины. Шаговые электродвигатели устанавливаются с помощью крепежей.
Крепления можно сделать с использованием стали листового типа. Толщина листа должна составлять 2-3 мм. Далее винт соединяется с осью шагового двигателя посредством гибкого вала. С этой целью можно задействовать обычный резиновый шланг.
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.
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
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.