Самодельный станок с чпу. Самодельные станки и приспособления для домашней мастерской. Сборка некоторых важных узлов станка
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.
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.
Подробно описал весь процесс создания станка с ЧПУ для работы по дереву и другим материалам, начиная с проектирования.
1. Проектирование
Перед постройкой станка нужно как минимум нарисовать эскиз от руки, а лучше выполнить более точный трехмерный рисунок с помощью программы САПР. Автор проекта использовал google sketchup , довольно простую (бесплатную для 30-дневного использования) программу. Для более сложного проекта вы можете выбрать Autocad.
Главная цель рисунка — выяснить необходимые размеры деталей, для заказа их по интернету, и убедиться, что все движущиеся части станка подойдут друг к другу.
Как видите, детальных чертежей с размеченными отверстиями под крепления автор не использовал, намечал отверстия в процессе постройки станка, но такого исходного дизайна оказалось достаточно.
Габаритные размеры станка: 1050 х 840 х 400 мм.
Перемещение по осям: X 730 мм, Y 650 мм, Z 150 мм
Длина направляющих и шариково-винтовой передачи зависит от размера задуманного вами станка.
Когда идет проектирование станка с ЧПУ, есть несколько вопросов, от ответа на которые зависит конечный результат.
Какой тип станка с ЧПУ вы хотите выбрать?
С подвижным столом или с подвижным порталом? Конструкции с подвижным столом часто используются для станков небольшого размера, до 30х30 см. Их легче построить, их можно сделать более жесткими, чем машины с движущимся порталом. Недостаток перемещения стола заключается в том, что при одинаковой зоне резки общая площадь станка получается раза в два больше, чем при использовании конструкции с подвижным порталом. В этом проекте зона обработки около 65x65 см, поэтому был выбран подвижный портал.
Что вы хотите обрабатывать с помощью станка с ЧПУ?
В данном проекте станок предназначался в основном для фанеры, лиственных пород дерева и пластмасс, а также для алюминия.
Из чего будет строиться станок?
Это в основном зависит от материала, который будет на станке обрабатываться. В идеале материал, который используется для изготовления станка, должен быть прочнее материала, который будет обрабатываться на станке или, как минимум, не менее прочным. Поэтому, если вы хотите резать алюминий, станок должен быть собран из алюминия или стали.
Какая длина осей вам нужна?
По первоначальному замыслу станок с ЧПУ должен был обрабатывать фанеру и МДФ, которые в Нидерландах выпускают размером 62 х 121 см. Поэтому для Y расстояние прохода должно быть не менее 620 мм. Длина хода по оси Х равна 730 мм, потому что иначе станок занял бы все пространство комнаты. Поэтому ось X короче, чем длина листа фанеры (1210 мм), но можно обработать половину, затем сдвинуть лист вперед и обработать оставшуюся часть. С помощью такой уловки получается обрабатывать на станке куски куда большие, чем длина оси Х. Для оси Z выбрано 150 мм, чтобы в будущем использовать четвертую ось.
Какой тип линейного движения вы будете использовать?
Существует множество вариантов системы линейного перемещения, от ее выбора во многом зависит качество работы. Поэтому есть смысл потратиться на лучшую систему, которую вы можете себе позволить. Автор проекта решил, что линейные рельсы были лучшим вариантом из тех, на которые ему хватало денег. Если вы строите 3-осевой фрезерный станок с ЧПУ, вам нужно купить комплект, состоящий из трех наборов линейных направляющих и двух линейных подшипников на каждую направляющую.
Какую систему привода подач вы будете использовать для каждой оси?
Основные варианты привода подачи: зубчатые ремни, механизмы реечной передачи и передача винт-гайка. Для самодельных станков с ЧПУ чаще всего используют передачу винт-гайка с использованием шарико-винтовой пары. Гайка крепится к подвижной части машины, винт закреплен с обоих концов. Винт крепится к двигателю. Если двигатели вращается, гайка с прикрепленной к ней движущейся частью машины будет двигаться вдоль винта и приводить машину в движение.
ШВП в данном станке используется для привода осей X и Y. Шарико-винтовые подшипники обеспечивают очень плавный ход, люфт отсутствует, повышается качество и скорость резки.
Для оси Z использован стержень M10 из высококачественной нержавеющей стали с самодельной гайкой из делрина.
Тип двигателя и контроллера
Обычно в самодельных станках с ЧПУ применяются шаговые двигатели. Сервоприводы в основном используются для мощных промышленных станков с ЧПУ, они дороже и требуют более дорогих контроллеров. Здесь использованы шаговые двигатели 3Nm.
Тип шпинделя
В проекте используется стандартный Kress, он имеет хороший 43-мм зажимной фланец, а также встроенный регулятор скорости (но последняя функция есть у большинства шпинделей).
Если вы собираетесь выполнять действительно сложную резку, стоит обратить внимание на шпиндели с водяным охлаждением — они дороже стандартных, зато шумят гораздо меньше, могут работать на низких оборотах без перегрева и с самыми разными материалами.
Затраты
На данный станок с ЧПУ ушло примерно 1500 евро. Готовый фрезерный станок с ЧПУ сходных характеристик стоит намного дороже, так что вы можете сэкономить, создав станок самостоятельно.
2. Комплектующие для создания станка с ЧПУ
Электрооборудование и электроника:
- 3 шаговых двигателя 3 Nm Nema 23;
- 3 драйвера шаговых двигателей DM556 Leadshine;
- блок питания 36 В для станков с ЧПУ;
- интерфейсная плата 5 Axis CNC Breakout Board для управления шаговыми драйверами;
- источник питания 5 В для интерфейсной платы;
- двухпозиционный выключатель On/Off;
- многожильный кабель Shielded 4 Conductor 18 AWG;
- 3 сенсорных концевых выключателя;
- Шпиндель: Kress FME 800 (подойдут также Bosch Colt или Dewalt Compact Router).
По желанию:
- шкафчик/корпус для электрооборудования;
- подвижный пластиковый кабель-канал;
- 4-контактные кабельные вилки.
Механические части:
- линейные направляющие: для X — SBR 20 для Y и Z — SBR 16;
- шарико-винтовая пара (ШВП) для X и Y — диаметром 16 мм, шаг 5 мм4
- в качестве передаточного винта для оси Z: стальной штырь с резьбой M10 с самодельной гайкой из делрина;
- алюминиевый профиль: 30х60 мм, нарезанный на куски длиной 100 мм;
- алюминиевая пластина 15 мм толщиной;
- мощные антивибрационные выравнивающие ножки.
Программы:
- CAD/CAM-программа CamBam;
- программа для управления станком с ЧПУ Mach3
Станок в основном построен из алюминиевых пластин толщиной 15 мм и алюминиевых профилей 30x60 мм. Работы выполнялись с применением сверлильного и токарного станков. Пластины и профили заказывались нарезанными по размеру.
3. Ось Х
Базовая рама сделана из 4 отрезков алюминиевого профиля сечением 30х60 мм и двух боковых панелей толщиной 15 мм. В конце профилей есть по два отверстия диаметром 6,8 мм, с помощью метчика внутри отверстий выполнена резьба М8.
Нарезка резьбы в торцах алюминиевого профиля
Чтобы отверстия на концевых панелях совпадали, при сверлении обе пластины зажимались вместе. Посередине каждой пластины просверлено по 4 отверстия, чтобы установить подшипниковые опоры, и четыре дополнительных отверстия в одной из боковых пластин для крепления двигателя.
Их кусочков алюминия (50х50х20) сделаны 4 блока, чтобы прикрепить выравнивающие ножки. Блоки прикручены к наружным профилям четырьмя болтами М5 с мебельными t-гайками.
Линейные направляющие подходят непосредственно к алюминиевым профилям. Для оси X использовались рельсы диаметром 20 мм. Предварительно просверленные в основании линейных направляющих отверстия точно совпадают с пазами в алюминиевых профилях. Для установки использованы болты М5 и мебельные t-гайки.
4. Боковые пластины портала
Боковые пластины портала почти одинаковы, но в одной из них просверлены четыре дополнительных отверстия для крепления мотора. Весь портал изготовлен из алюминиевых пластин толщиной 15 мм. Чтобы отверстия оказались точно в нужном месте, в тщательно отмеченных местах слесарным кернером были пробиты углубления, и по этим меткам просверлены отверстия на сверлильном станке, сначала сверлом меньшего диаметра, затем — нужного.
Из-за того, как спроектирован портал, пришлось сверлить отверстия в торцах боковых пластин и делать в отверстиях резьбу М8.
5. Сборка портала
Портал собран и установлен
Остальная часть портала выполнена так же, как и боковые части. Самым сложным было правильно выровнять линейные рельсы, которые должны были совпасть с краем пластины. При маркировке точного расположения отверстий автор прижал два куска алюминиевых профилей к боковым сторонам пластины, чтобы выровнять направляющие. В просверленных отверстиях нарезана резьба М5. При креплении направляющих к порталу необходимо убедиться, что расстояние между направляющими по всей длине одинаково, направляющие должны быть параллельны.
Линейные подшипники прикреплены к боковой стенке портала.
Несколько угловых скоб придают дополнительную жесткость конструкции.
В пластине на нижней части портала просверлено 6 отверстий, чтобы прикрепить ее к боковым пластинам. В середине пришлось просверлить два отверстия для крепления держателя гайки.
6. Каретка оси Y
Каретка оси Y состоит из одной пластины, к которой прикреплены линейные подшипники. Сверлить отверстия было довольно просто, но требовалась высокая точность. К этой пластине прикреплены подшипники как для оси Y, так и для оси Z. Поскольку линейные подшипники расположены близко друг к другу, даже малейшее смещение вызывает их заедание. Каретка должна легко скользить с одной стороны на другую. Рельсы и подшипники необходимо отрегулировать. Для выравнивания применялись высокоточные цифровые приборы. Когда было сделано крепление гайки привода для оси Y, потребовалось просверлить два дополнительных отверстия в пластине, чтобы прикрепить ее.
7. Ось Z
Линейные направляющие (рельсы) оси Z прикрепляются к подвижной части узла оси Z. Рельсы нужно было сместить на несколько миллиметров от края пластины. Для их выравнивания два куска пластика нужной толщины использовались в качестве прокладок. Было точно известно, что края алюминиевой пластины параллельны, поэтому между алюминиевыми бортиками, прикрепленными к краю пластины, и рельсами автор вставил куски пластика, отодвинув рельсы на нужное одинаковое расстояние, затем наметил места отверстий, просверлил их и нарезал внутреннюю резьбу.
Чтобы установить верхнюю пластину на узел оси Z, просверлены три отверстия в конце монтажной пластины. Не получилось прикрепить шаговый двигатель непосредственно к пластине, так что пришлось сделать отдельное крепление для двигателя из пластика (см. пункт 12).
Из того же пластика сделаны два блока корпусов подшипников. Приводной винт представляет собой стальной стержень с резьбой M10. Шкив для зубчатого ремня просверлен, нарезана резьба М10, и он просто прикручен к верхней части приводного винта. Он удерживается на месте тремя установочными винтами. Приводная гайка из делрина крепится к каретке оси Y.
Приводная гайка из делрина крепится к каретке оси Y.
Крепление шпинделя было заказано заранее, оно имеет зажимное кольцо 43 мм, которое подходит к используемому в проекте Kress.
Если вы хотите использовать шпиндель с водяным охлаждением, то в его комплектацию часто входит готовое крепление. Вы также можете приобрести крепления отдельно, если хотите использовать Dewalt или Bosch с цилиндрическим корпусом, или напечатать их на 3D-принтере.
8. Зубчатые ремни и шкивы
Часто двигатели крепятся на внешней стороне станка или на отдельной стойке. В таком случае двигатели можно соединить непосредственно с ШВП с помощью гибкой муфты. Но, поскольку станок размещается в маленьком помещении, вынесенные наружу двигатели мешали бы.
Вот почему моторы размещены внутри машины. Напрямую соединить двигатели с ШВП было нельзя, так что пришлось использовать зубчатые ремни HTD5m шириной 9 мм и шкивы.
При использовании ременной передачи, для подключения двигателя к приводному винту вы можете использовать понижающую передачу, что позволит использовать меньшие двигатели и при этом получать тот же крутящий момент, но меньшую скорость. Поскольку моторы были выбраны довольно большие, не требовалось снижения передачи ради получения большей мощности.
9. Крепления двигателя
Опоры двигателя изготовлены из кусков алюминиевых трубок квадратного сечения, нарезанных по заказу до нужной длины. Также можно взять стальную трубку и нарезать квадратные кусочки из нее. Крепления двигателя для осей X и Y должны иметь возможность выдвигаться и задвигаться, чтобы натянуть зубчатые ремни. На токарном станке были сделаны прорези и просверлено большое отверстие на одной стороне крепления, но вы также можете сделать это на сверлильном станке.
Большое отверстие с одной стороны крепления выпилено концевой пилой. Это позволяет двигателю сидеть на одном уровне с поверхностью, а также обеспечивает центрирование вала. Мотор крепится болтами М5. На другой стороне крепления сделаны четыре слота, чтобы двигатель мог скользить взад и вперед.
10. Подшипниковые опорные блоки
Опорные блоки для осей X и Y изготовлены из 50-миллиметрового алюминиевого прутка круглого сечения — от него отрезаны четыре кусочка толщиной 15 мм каждый. После маркировки и сверления четырех монтажных отверстий, высверлено большое отверстие в центре заготовки. Затем была сделана полость для подшипников. Подшипники должны быть запрессованы, а блоки закреплены болтами на торцевых и боковых пластинах.
11. Опора для приводной гайки по оси Z
Вместо ШВП для оси Z использовался стержень с резьбой M10 и самодельная гайка из кусочка делрина. Полиформальдегид делрин хорошо подходит для этой цели, потому что он самосмазывающийся и не изнашивается со временем. Если использовать для резьбы метчик хорошего качества, люфт будет минимальным.
12. Опоры для приводных гаек по осям X и Y
Для осей X и Y сделано крепление привода из алюминия. Гайки шарико-винтовой передачи имеют два небольших фланца с тремя отверстиями на каждой стороне. По одному отверстию с каждой стороны использовано для крепления гайки к держателю. Держатель обработан на токарном станке с большой точностью. После того, как вы прикрепили гайки к порталу и каретке оси Y, вы сможете попробовать переместить эти детали с одной стороны на другую, поворачивая ШВП вручную. Если размеры держателей неправильные, гайку заклинит.
Крепление оси Y.
13. Крепление двигателя оси Z
Крепление двигателя оси Z отличается от остальных. Оно вырезано из 12-миллиметрового акрила. Натяжение ремня можно отрегулировать, ослабив два болта сверху и сдвинув весь узел крепления двигателя. На данный момент акриловое крепление прекрасно работает, но в будущем есть мысль заменить его на алюминиевое, потому что при натяжении ремня акриловая пластина слегка сгибается.
14. Рабочая поверхность
Лучше всего подошел бы алюминиевый стол с Т-образными пазами, но это дорого. Автор проекта решил использовать перфорированную столешницу, потому что она укладывается в бюджет и дает много вариантов зажима обрабатываемой детали.
Стол сделан из куска березовой фанеры толщиной 18 мм и прикреплен, с помощью болтов М5 и гаек с Т-образными пазами, к алюминиевым профилям. Было куплено 150 шестигранных гаек М8. С помощью программы CAD была нарисована сетка с шестиугольными вырезами под эти гайки. Затем станок с ЧПУ вырезал все эти отверстия для гаек.
Поверх куска березовой фанеры был установлен кусок МДФ толщиной 25 мм. Это заменяемая поверхность. Чтобы прорезать отверстия в обеих частях использовалась большая фасонная фреза. Отверстия в МДФ выровнены точно с центром шестиугольных отверстий, вырезанных ранее. Затем кусок МДФ был снят и все гайки установлены в отверстия фанеры. Отверстия были немного меньше гаек, поэтому гайки забивались в них молотком. По завершении МДФ вернулась обратно на место.
Поверхность стола параллельна осям X и Y и совершенно плоская.
15. Электроника
Использованы следующие компоненты:
- Основной источник питания с выходным напряжение 48V DC и выходным током 6,6 A;
- 3 драйвера шагового двигателя Leadshine M542 V2.0;
- 3 шаговых двигателя 3Nm hybrid Nema 23;
- интерфейсная плата;
- реле — 4-32V DC, 25A/230 V AC;
- главный выключатель;
- блок питания для интерфейсной платы 5V DC;
- блок питания для вентиляторов охлаждения 12V DC;
- 2 вентилятора Cooler Master Sleeve Bearing 80mm;
- 2 розетки — для шпинделя и пылесоса;
- кнопка аварийного отключения и концевые выключатели (до сих пор не установлены).
Если вы не хотите тратить много денег на покупку оборудования порознь, можно купить сразу комплектом. Перед заказом следует подумать о том, какого размера шаговые двигатели вам нужны. Если вы строите небольшую машину для резки дерева и пластика, то шаговые двигатели Nema 23, 1.9Nm дадут достаточно мощности. Здесь выбраны двигатели 3Nm, потому что сама машина довольно большая и тяжелая, и планировалась также обработка материалов типа алюминия.
Для небольших двигателей можно брать плату на три двигателя, но лучше использовать отдельные драйверы. Индивидуальные драйверы Leadshine имеют микрошаговый режим, так достигается максимальная плавность движения и снижается вибрация шагового двигателя. Драйверы в этом проекте могут выдерживать максимум 4,2 А и до 125 микрошагов.
Источник постоянного напряжения 5 В подключен к основному входу питания. Для вентиляторов установлена электрическая розетка внутри шкафчика, так что для их питания используется стандартный 12-вольтовый настенный адаптер. Основное питание включается и выключается большим выключателем.
Реле на 25А управляется компьютером через прерыватель. Входные клеммы реле подключены к выходным клеммам прерывателя. Реле подключено к двум электрическим розеткам, которые питают Kress и пылесос для всасывания стружки. Когда G-код заканчивается командой M05, автоматически выключаются и пылесос, и шпиндель. Чтобы включить их, вы можете нажать F5 или использовать команду G-кода M03.
16. Шкафчик для электроники
Для электрооборудования нужен хороший шкафчик. Автор нарисовал приблизительные размеры и места для всех компонентов на листе бумаги, пытаясь расположить их так, чтобы легко добираться до всех клемм при подключении проводов. Также важно, чтобы через шкафчик шел достаточный поток воздуха, поскольку шаговые контроллеры могут сильно нагреваться.
По замыслу, все кабели должны были подключаться в задней части корпуса. Использовались специальные 4-х проводные разъемы, чтобы была возможность отсоединить электронику от машины, не отсоединяя ни одной из клемм провода. Предусматривались две розетки для подачи питания на шпиндель и пылесос. Розетки питания подключены к реле для автоматического включения и выключения шпинделя по командам Mach3. На передней части шкафчика должен был стоять большой выключатель.
Детали для шкафа вырезаны на самом станке с ЧПУ
Далее, после приблизительной раскладки деталей, в программе CAD были спроектированы части корпуса. Затем, на самом станке, уже собранном, вырезаны все стороны и основание. Сверху шкафчика крышка, с куском оргстекла посередине. После сборки внутрь были установлены все компоненты.
17. Программное обеспечение
Mach3
Для управления станком с ЧПУ необходимо три типа программного обеспечения.
- Программа САПР для создания чертежей.
- CAM-программа для создания траекторий инструмента и вывода G-кода.
- И программа контроллера, которая читает G-код и управляет маршрутизатором.
В данном проекте используется простая программа CamBam. Она имеет базовые функции САПР и пригодна для большинства DIY-проектов. Одновременно это CAM-программа. Прежде, чем CamBam сможет создать траектории, нужно установить несколько параметров. Примеры параметров: диаметр используемого инструмента, глубина резания, глубина за один проход, скорость резания и т. п. После создания траектории вы можете вывести G-код, который сообщает машине что делать.
Рисунок, созданный в CamBam
Для программного обеспечения контроллера используется Mach3. Mach3 передает сигналы через параллельный порт компьютера на интерфейсную плату. Команды Mach3 обнуляют режущий инструмент и запускают программы резки. Вы также можете использовать ее для управления скоростью шпинделя и скоростью резания. Mach3 имеет несколько встроенных мастеров, которые вы можете использовать для вывода простых файлов с G-кодами.
Траектория для инструмента, созданная CamBam
18. Использование станка
Первыми были изготовлены несколько зажимов для крепления обрабатываемых материалов к рабочему столу. А первым «большим» проектом стал шкафчик для электроники (пункт 15).
В качестве первых образцов были сделаны несколько различных типов шестеренок, коробочки для гитарных медиаторов.
Пылеуловитель
Выяснилось, что станок с ЧПУ производит кучу пыли и сильно шумит. Для решения проблемы с пылью сделан пылеуловитель, к которому можно прикрепить пылесос.
3-х осевой фрезерный станок с ЧПУ
Станок пользователя SörenS7 .
Без фрезера с ЧПУ многие проекты так и останутся нереализованными. Автор пришел к выводу, что все станки дешевле 2000 евро не могут дать тот размер рабочей поверхности и ту точность, которые ему нужны.
Что требовалось:
- рабочая область 900 x 400 x 120 мм;
- относительно негромкий шпиндель, гарантирующий высокую мощность на низких оборотах;
- жесткость, как можно больше (для обработки алюминиевых деталей);
- высокая степень точности;
- интерфейс USB;
- стоимость менее 2000 евро.
Эти требования были учтены при трехмерном проектировании. Основное внимание уделялось тому, чтобы все части подходили одна к другой.
В результате было принято решение построить фрезер с рамой из алюминиевого профиля, 15-миллиметровыми шарико-винтовыми передачами и шаговыми двигателями NEMA 23, с рабочим током 3А, которые отлично подходят к готовой системе крепления.
Все части идеально сочетаются, и нет нужды изготавливать дополнительно специальные детали.
1. Изготовление рамы
Ось Х была собрана за считанные минуты.
Линейные направляющие серии HRC — очень качественные, и сразу после установки понятно, что они будут работать отлично.
Затем возникла первая проблема: приводные винты не входят в подшипниковые опоры. Поэтому решено было охладить винты сухим льдом, чтобы размеры уменьшились.
2. Установка приводных винтов
После того, как концы винтов охладили с помощью льда, они идеально вписались в держатели.
3: Электрика
Сборка механической части закончена, теперь очередь за электрическими составляющими.
Поскольку автор хорошо знал Arduino и хотел обеспечить полное управление через USB, выбор пал на Arduino Uno с расширительное платой CNC Shield и драйверы шагового двигателя DRV8825. Установка прошла совсем нетрудно, и после настройки параметров станок стала управляться с ПК.
Но так как DRV8825 работает в основном при 1,9 А и 36 В (и сильно нагревается), происходит пропуск шага из-за слишком малой мощности. Длительное фрезерование при большой температуре вряд ли пошло бы хорошо.
Следующими были дешевые драйверы Tb6560, подключенные к плате расширения. Номинальное напряжение оказались не слишком подходящим для этой платы. Была попытка использовать источник питания на 36 В.
В результате два драйвера работают нормально, третий не выдерживает более высокого напряжения и крутит ротор шагового двигателя только в одном направлении.
Снова пришлось менять драйвер.
Хорошо подошел tbV6600. Он почти целиком закрыт алюминиевым радиатором и прост в настройке. Теперь шаговые двигатели по осям X и Y работают с током 2,2 А, а по оси Z с 2,7А.
Требовалось защитить блок питания шаговых двигателей и преобразователь частоты от мелкой алюминиевой стружки. Существует множество решений, когда преобразователь выносится довольно далеко от фрезерного станка. Основная проблема в том, что эти устройства выделяют много тепла и требуют активного охлаждения. Было найдено оригинальное решение: использовать кусочки от колготок длиной по 30 см качестве защитного рукава, дешево и сердито, и обеспечивает достаточный поток воздуха.
4. Шпиндель
Выбрать подходящий шпиндель непросто. Сначала была идея использовать стандартный шпиндель Kress1050, но у него всего 1050 Вт на скорости 21000 об/мин, так что не приходилось ожидать большой мощности на более низких скоростях.
Для сухого фрезерования алюминия и стальных деталей требуется 6000-12000 об/мин. Был куплен трехкиловатный шпиндель VFD с инвертором, с доставкой из Китая он обошелся в 335 евро.
Это довольно мощный и простой в установке шпиндель. Он тяжелый — вес 9 кг, но крепкая рама выдерживает его тяжесть.
5. Сборка завершена
Станок хорошо справляется с работой, пришлось повозиться с драйверами шаговых двигателей, но в целом результат удовлетворительный. Потрачено 1500 евро, и построен станок, который точно отвечает потребностям создателя.
Первым фрезерным проектом была фигурная выемка, вырезанная в полиформальдегиде POM.
6: Доработка для фрезерования алюминия
Уже при обработке POM было видно, что крутящий момент на Y-опоре великоват, и станок изгибается при высоких нагрузках по оси Y, поэтому автор приобрел вторую направляющую и соответственно модернизировал портал.
После этого все нормализовалось. Доработка обошлась в 120 евро.
Теперь можно и алюминий фрезеровать. Из сплава AlMg4,5Mn получались очень достойные результаты без какого-либо охлаждения.
7. Выводы
Чтобы создать собственный станок с ЧПУ, не требуется быть семи пядей во лбу, все в наших руках.
Если все хорошо спланировано, не обязательно иметь кучу оборудования и идеальные условия для работы, потребуется лишь некоторое количество денег, отвертка, захват и сверлильный станок.
Месяц ушел на разработку дизайна с помощью программы САПР и на заказ и покупку комплектующих, четыре месяца на сборку. Создание второго станка заняло бы гораздо меньше времени, потому что автор не имел опыта в области станкостроения, и ему пришлось много узнавать о механике и электронике.
8. Комплектующие
Электрика:
Все электрические части куплены на ebay.
- Arduino GRBL + CNC Shield: примерно 20 евро
- Драйвер шагового двигателя: 12 евро за штуку.
- Источник питания: 40 евро
- Шаговые двигатели: примерно по 20 евро за штуку
- Шпиндель+инвертор: 335 евро
Механика:
Линейные подшипники ARC 15 FN
Фото: www.dold-mechatronik.de
Линейные направляющие AR/HR 15 - ZUSCHNITT
Фото: www.dold-mechatronik.de
Шарико-винтовые пары SFU1605-DM:
- 2x 1052mm
- 1x 600mm
- 1x 250mm
Фото: www.dold-mechatronik.de
Подшипниковый держатель винта ШВП FLB20-3200, включая держатель мотора NEMA23:
Фото: www.dold-mechatronik.de
Опора винта ШВП LLB20
Фото: www.dold-mechatronik.de
Соединительные муфты шаговый двигатель-шпиндель: из Китая по 2,5 евро за штуку.
Рама:
Профили основания 160x16 I-Typ Nut 8
Фото: www.dold-mechatronik.de
Профили для оси Х 30x60 B-Typ Nut 8
Фото: www.dold-mechatronik.de
Профили крепления шагового двигателя оси Y 30x60 B-Typ Nut 8
Фото: www.dold-mechatronik.de
Портал:
Профиль 30x60 B-Typ Nut 8 на линейный подшипник оси Х 100 мм
Задняя пластина: алюминиевая пластина толщиной 5мм, 600x200.
Профиль 30x60x60 B-Typ Nut 8 для Y: 2 шт.
Фото: www.dold-mechatronik.de
Профиль 30x30 B-Typ Nut 8
для Z:
Монтажная пластина — алюминиевая пластина толщиной 5 мм, размеры 250x160
Скользящая пластина для монтажа шпинделя — алюминиевая пластина толщиной 5 мм, размеры 200x160
9. Программа
После долгих поисков программного решения, была выбрана удобная программа Estlcam, со стоимостью лицензии 50 евро. Пробная версия программы обладает всеми возможностями лицензионной, но работает медленнее.
Это ПО способно перепрограммировать Arduino и имеет множество функций, в том числе — способно управлять шаговыми двигателями напрямую.
Пример: Для поиска края детали необходимо подключить провода к контактам микрокомпьютера Ардуино и к заготовке. Если заготовка не проводит ток, можно создать временное проводящее покрытие с помощью фольги.
После этого программа подводит инструмент к детали с разных сторон и определяет ее границы в момент контакта.
10. Апгрейд
На осях Y и Z были установлены временные пластиковые кронштейны. Пластик был достаточно прочный, но скобы все же могли сломаться. Поэтому автор фрезеровал алюминиевые кронштейны для замены. Результат показан на фото.
11. Станок в работе
После некоторой практики станок дает уже очень неплохие, для самоделки, результаты.
На этих снимках показана деталь из сплава AlMg4,5Mn. Она полностью фрезерованная. На втором фото — результат работы станка, без дальнейшей обработки другими средствами.
Применялась концевая фреза VHM 6 мм с 3 зубьями. При использовании фрез на 4 и 6 мм станком достигаются вполне достойные результаты. Для своего класса оборудования, конечно.
ЧПУ-стол
На десерт — не станок, но полезная и интересная самоделка для станка, а именно — прочная и вместительная станина с полками. Если у вас еще нет станка с ЧПУ, вы можете построить ее раньше и использовать как рабочий верстак.
Эван и Кейтлин, владельцы сайта EvanAndKatelyn.com , обновили свой стол для станка с ЧПУ, добавив функциональности и вместительности.
Изделие собиралось полностью на винтовых соединениях, без применения клея, чтобы сохранить возможность легкой переделки и апгрейда.
Использованные инструменты и комплектующие:
- Кнопка остановки;
- Фиксатор роликов;
- Зенковка и биты;
- Дрель;
- Электрическая отвертка;
- Пила;
- Станок X-Carve;
- Четвертьдюймовая концевая фреза с твердосплавным покрытием;
- Четвертьдюймовая твердосплавная 4-канальная фреза с шариковым наконечником;
- Средства защиты органов слуха.
Шаг 1: подготовка
Шаг первый — удалить все со старого стола, начиная со станка и заканчивая кучей других вещей, лежащих там, и частично разобрать его. Было полностью разобрано все, кроме двух больших полок 120 х 120 см, которые укрепили, сделав основой нового стола.
Шаг 2: укрепление полок
Были использованы угловые скобки на четырех внутренних углах и L-образные скобки вдоль поперечной балки, проходящей вдоль нижней стороны.
На фото ниже: сравнение усиленной полки с недоделанной.
Шаг 3: отрезать лишнее
Первоначально было 4 стойки, поднимающиеся над верхней частью стола, потому что планировалась дополнительная полка над станком. Эту идею забраковали, решив оставить две стойки из четырех.
Их укрепили угловыми скобами.
На них поместили полку и укрепили ее еще большим количеством скобок.
Тест на прочность.
Шаг 4: пегборд — панель для инструментов
В обновленный предмет мебели стоило добавить как можно больше места для хранения, и одной из расширяющих его возможности деталей стала перфорированная панель, в отверстиях которой закрепляются держатели для инструментов. На панели вырезали углы электролобзиком.
Шаг 5: нижние полки
Для хранения в нижней части надо было оставить как можно больше места, т.к. там хранится настольная пила и барабанный шлифовальный станок. Для хранения материалов тоже было нужно много места, так что решено было добавить полку, но сделать ее легко удаляемой. Пригодились заготовленные для ножек деревянные бруски и лист фанеры.
Ножки прикрепили к фанерному листу угловыми скобами, получившуюся полку вставили в нижнюю часть. Ее легко снять, когда снова понадобится хранилище полной высоты.
Шаг 6: верхние полки
В старой станине была верхняя полка для компьютера, работающего со станком, и для разных мелких вещей. Там оставалось еще место, и под этой полкой решили сделать еще одну. Это также помогло прикрыть розетки и проводку для станка.
Верхнюю полку положили на торцы стоек и прикрутили.
Во второй полке лобзиком вырезали углы под ножки.
И также закрепили ее уголками.
Шаг 7: последние штрихи
На торец прикрутили табличку с надписью “Назови меня”, которая впоследствии будет заменена именем, придуманным подписчиками на YouTube.
Наконец, в стол вернули все, что лежало в его предшественнике.
Существует множество впечатляющих проектов самодельных станков, зачастую авторы поражают своими навыками и остроумными решениями. Как увлечение, самостоятельная сборка станка с ЧПУ или 3D-принтера превосходит многие другие хобби — как по полезности получаемого результата, ведь на станке можно делать много замечательных вещей, так и по пользе от самого процесса — это не только увлекательное, но и познавательное занятие, помогающее развить инженерные навыки.
Мы не приводим отдельные модели, так как их множество, а под любые цели, задачи и имеющиеся условия установки и эксплуатации оборудование необходимо подбирать индивидуально, с чем вам помогут специалисты . Обращайтесь!
Зная о том, что фрезерный станок с ЧПУ считается усложненным техническим и электронным оборудованием, многие мастера думают, что его просто нельзя сделать своими руками.
Однако это мнение не соответствует действительности: своими руками сделать такое устройство можно, но для этого необходимо иметь не только его полный чертеж, но и набор определенных инструментов и подходящих комплектующих.
ЧПУ станок своими руками (чертежи)
Решившись на создание самодельного специального станка с ЧПУ, помните, что на это может уйти много времени. Помимо этого, понадобится много денег.
Чтобы изготовить фрезерный станок, который оснащается системой ЧПУ, можно воспользоваться 2 способами: приобрести готовый набор из специально выбранных деталей, из которых и собирается такое оборудование, либо отыскать все комплектующие и самостоятельно собрать устройство, полностью подходящее всем вашим требованиям.
Подготовка к работе
Если вы запланировали изготовить станок с ЧПУ самостоятельно, не применяя готового набора, то первое, что вам нужно будет сделать, - это остановиться на специальной схеме , по которой будет работать такое мини-устройство.
Сборка оборудования
Основанием собранного фрезерного оборудования может стать балка прямоугольного типа, которую надо крепко фиксировать на направляющих.
Несущая конструкция оборудования должна обладать большой жесткостью
. При ее монтаже лучше не применять сварных соединений, а присоединять все детали лишь с помощью винтов.
Во фрезерном оборудовании, которое вы будете собирать самостоятельно, должен быть предусмотрен механизм, который обеспечит перемещение рабочего приспособления в вертикальном направлении. Лучше всего взять для него винтовую передачу, вращение на которую будет передаваться с помощью зубчатого ремня.
Основная часть станка
Важная часть такого станка - его вертикальная ось, которую для самодельного прибора можно сделать из алюминиевой плиты. Помните, чтобы размеры такой оси были точно подобраны под габариты создаваемого устройства .
В статье описан самодельный станок с ЧПУ. Главное достоинство данного варианта станка – простой метод подключения шаговых двигателей к компьютеру через порт LPT.
Механическая часть
Станина Станина нашего станка сделана из пластмассы толщиной 11-12мм. Материал не критичен, можно использовать алюминий, органическое стекло фанеру и любой другой доступный материал. Основные детали каркаса прикрепляются с помощью саморезов, при желании можно дополнительно оформить места креплений клеем, если используете древесину, то можно использовать клей ПВА.
Суппорта и направляющие В качестве направляющих использованы стальные прутки с диаметром 12мм, длина 200мм (на ось Z 90мм), две штуки на ось. Суппорта изготавливаются из текстолита размерами 25Х100Х45. Текстолит имеет три сквозных отверстия, два из них для направляющих и одно для гайки. Направляющие части крепятся винтами М6. Суппорты Х и У в верхней части имеют 4 резьбовых отверстия для крепления стола и узла оси Z.
Суппорт Z Направляющие оси Z крепятся к суппорту Х через стальную пластину, которая является переходной, размеры пластины 45х100х4.
Шаговые двигатели устанавливаются на крепежи, которые можно изготовить из листовой стали с толщиной 2-3мм. Винт нужно соединить с осью шагового двигателя при помощи гибкого вала, в качестве которого может быть использован резиновый шланг. При использовании жесткого вала, система будет работать не точно. Гайку делают из латуни, которую вклеивают в суппорт.
Сборка Сборка самодельного ЧПУ станка, осуществляется в следующей последовательности:
- Для начала нужно установить в суппорта все направляющие компоненты и прикрутить их к боковинам, которые вначале не установлены на основание.
- Суппорт передвигаем по направляющим до тех пор, пока не добьемся плавного хода.
- Затягиваем болты, фиксируя направляющие части.
- К основанию крепим суппорт, узел направляющие и боковину, для крепления используем саморезы.
- Собираем узел Z и вместе с переходной пластиной прикрепляем его к суппорту X.
- Далее устанавливаем ходовые винты вместе с муфтами.
- Устанавливаем шаговые двигатели, соединяя ротор двигателя и винт муфтой. Обращаем строгое внимание на то, чтобы ходовые винты вращались плавно.
Рекомендации по сборке станка: Гайки можно изготовить также из чугуна, использовать другие материалы не стоит, винты можно купить в любом строительном магазине и обрезать под свои нужды. При использовании винтов с резьбой М6х1, длина гайки будет 10 мм.
Чертежи станка.rar
Переходим ко второй части сборки ЧПУ станка своими руками, а именно к электронике.
Электроника
Блок питания В качестве источника питания был использован блок на 12Вольт 3А. Блок предназначен для питания шаговых двигателей. Еще один источник напряжения на 5Вольт и с током 0.3А был использован для запитки микросхем контролера. Источник питания зависит от мощности шаговых двигателей.
Приведем расчет блока питания. Расчет прост - 3х2х1=6А, где 3 - количество используемых шаговых двигателей, 2 - число запитанных обмоток, 1 - ток в Амперах.
Контролер управления Управляющий контроллер был собран всего на 3-х микросхемах серии 555TM7. Контроллер не требует прошивки и имеет достаточно простую принципиальную схему, благодаря этому, данный ЧПУ станок своими руками может сделать человек не особо разбирающийся в электронике.
Описание и назначение выводов разъема порта LPT.
| Выв. | Название | Направление | Описание |
| 1 | STROBE | ввод и вывод | Устанавливается PC после завершения каждой передачи данных |
| 2..9 | DO-D7 | вывод | Вывод |
| 10 | АСК | ввод | Устанавливается в «0» внешним устройством после приема байта |
| 11 | BUSY | ввод | Устройство показывает, что оно занято, путем установки этой линии в «1» |
| 12 | Paper out | ввод | Для принтеров |
| 13 | Select | ввод | Устройство показывает, что оно готово, путем установки на этой линии «1 » |
| 14 | Autofeed | ||
| 15 | Error | ввод | Индицирует об ошибке |
| 16 | Initialize | ввод и вывод | |
| 17 | Select In | ввод и вывод | |
| 18..25 | Ground GND | GND | Общий провод |
Для эксперимента был использован шаговый двигатель от старого 5,25-дюймов. В схеме 7 бит не используется т.к. применено 3 двигателя. На него можно повесить ключ включение главного двигателя (фреза или сверло).
Драйвер для шаговых двигателей Для управления шаговым двигателем используется драйвер, который из себя представляет усилитель с 4-я каналами. Конструкция реализована всего на 4-х транзисторах типа КТ917.
Применять можно и серийные микросхемы, к примеру - ULN 2004 (9 ключей) с током 0,5-0.6А.
Для управления используется программа vri-cnc. Подробное описание и инструкция по использованию программы находится на официальном сайте.
Собрав данный ЧПУ станок своими руками, вы станете обладателем машины способной выполнять механическую обработку (сверление, фрезерование) пластмасс. Гравировку по стали. Также самодельный станок с ЧПУ может использоваться как графопостроитель, на нем можно рисовать и сверлить печатные платы.
По материалам сайта: vri-cnc.ru
all-he.ru
Чпу своими руками чертежи
Зная о том, что фрезерный станок с ЧПУ является сложным техническим и электронным устройством, многие умельцы думают, что его просто невозможно изготовить своими руками. Однако такое мнение ошибочно: самостоятельно сделать подобное оборудование можно, но для этого нужно иметь не только его подробный чертеж, но и набор необходимых инструментов и соответствующих комплектующих.
Обработка дюралевой заготовки на самодельном настольном фрезерном станке
Решившись на изготовление самодельного фрезерного станка с ЧПУ, имейте в виду, что на это может уйти значительное количество времени. Кроме того, потребуются определенные финансовые затраты. Однако не побоявшись таких трудностей и правильно подойдя к решению всех вопросов, можно стать обладателем доступного по стоимости, эффективного и производительного оборудования, позволяющего выполнять обработку заготовок из различных материалов с высокой степенью точности.
Чтобы сделать фрезерный станок, оснащенный системой ЧПУ, можно воспользоваться двумя вариантами: купить готовый набор, из специально подобранных элементов которого и собирается такое оборудование, либо найти все комплектующие и своими руками собрать устройство, полностью удовлетворяющее всем вашим требованиям.
Инструкция по сборке самодельного фрезерного станка с ЧПУ
Ниже на фото можно увидеть сделанный собственными руками фрезерный станок с ЧПУ, к которому прилагается подробная инструкция по изготовлению и сборке с указанием используемых материалов и комплектующих, точными «выкройками» деталей станка и приблизительными затратами. Единственный минус - инструкция на английском языке, но разобраться в подробных чертежах вполне можно и без знания языка.
Скачать бесплатно инструкцию по изготовлению станка: Самодельный фрезерный станок с ЧПУ
Фрезерный станок с ЧПУ собран и готов к работе. Ниже несколько иллюстраций из инструкции по сборке данного станка
«Выкройки» деталей станка (уменьшенный вид) Начало сборки станка Промежуточный этап Заключительный этап сборки
Подготовительные работы
Если вы решили, что будете конструировать станок с ЧПУ своими руками, не используя готового набора, то первое, что вам необходимо будет сделать, - это остановить свой выбор на принципиальной схеме, по которой будет работать такое мини-оборудование.
Схема фрезерного станка с ЧПУ
За основу фрезерного оборудования с ЧПУ можно взять старый сверлильный станок, в котором рабочая головка со сверлом заменяется на фрезерную. Самое сложное, что придется конструировать в таком оборудовании, - это механизм, обеспечивающий передвижение инструмента в трех независимых плоскостях. Этот механизм можно собрать на основе кареток от неработающего принтера, он обеспечит перемещение инструмента в двух плоскостях.
К устройству, собранному по такой принципиальной схеме, легко подключить программное управление. Однако его основной недостаток заключается в том, что обрабатывать на таком станке с ЧПУ можно будет только заготовки из пластика, древесины и тонкого листового металла. Объясняется это тем, что каретки от старого принтера, которые будут обеспечивать перемещение режущего инструмента, не обладают достаточной степенью жесткости.
Облегченный вариант фрезерного станка с ЧПУ для работы с мягкими материалами
Чтобы ваш самодельный станок с ЧПУ был способен выполнять полноценные фрезерные операции с заготовками из различных материалов, за перемещение рабочего инструмента должен отвечать достаточно мощный шаговый двигатель. Совершенно не обязательно искать двигатель именно шагового типа, его можно изготовить из обычного электромотора, подвергнув последний небольшой доработке.
Применение шагового двигателя в вашем фрезерном станке даст возможность избежать использования винтовой передачи, а функциональные возможности и характеристики самодельного оборудования от этого не станут хуже. Если же вы все-таки решите использовать для своего мини-станка каретки от принтера, то желательно подобрать их от более крупногабаритной модели печатного устройства. Для передачи усилия на вал фрезерного оборудования лучше применять не обычные, а зубчатые ремни, которые не будут проскальзывать на шкивах.
Узел ременной передачи
Одним из наиболее важных узлов любого подобного станка является механизм фрезера. Именно его изготовлению необходимо уделить особое внимание. Чтобы правильно сделать такой механизм, вам потребуются подробные чертежи, которым необходимо будет строго следовать.
Чертежи фрезерного станка с ЧПУ
Чертеж №1 (вид сбоку)
Чертеж №2 (вид сзади)
Чертеж №3 (вид сверху)
Приступаем к сборке оборудования
Основой самодельного фрезерного оборудования с ЧПУ может стать балка прямоугольного сечения, которую надо надежно зафиксировать на направляющих.
Несущая конструкция станка должна обладать высокой жесткостью, при ее монтаже лучше не использовать сварных соединений, а соединять все элементы нужно только при помощи винтов.
Узел скрепления деталей рамы станка посредством болтового соединения
Объясняется это требование тем, что сварные швы очень плохо переносят вибрационные нагрузки, которым в обязательном порядке будет подвергаться несущая конструкция оборудования. Такие нагрузки в итоге приведут к тому, что рама станка начнет разрушаться со временем, и в ней произойдут изменения в геометрических размерах, что скажется на точности настройки оборудования и его работоспособности.
Сварные швы при монтаже рамы самодельного фрезерного станка часто провоцируют развитие люфта в его узлах, а также прогиб направляющих, образующийся при серьезных нагрузках.
Установка вертикальных стоек
Во фрезерном станке, который вы будете собирать своими руками, должен быть предусмотрен механизм, обеспечивающий перемещение рабочего инструмента в вертикальном направлении. Лучше всего использовать для этого винтовую передачу, вращение на которую будет передаваться при помощи зубчатого ремня.
Важная деталь фрезерного станка – его вертикальная ось, которую для самодельного устройства можно изготовить из алюминиевой плиты. Очень важно, чтобы размеры этой оси были точно подогнаны под габариты собираемого устройства. Если в вашем распоряжении есть муфельная печь, то изготовить вертикальную ось станка можно своими руками, отлив ее из алюминия по размерам, указанным в готовом чертеже.
Узел верхней каретки, размещенный на поперечных направляющих
После того как все комплектующие вашего самодельного фрезерного станка подготовлены, можно приступать к его сборке. Начинается данный процесс с монтажа двух шаговых электродвигателей, которые крепятся на корпус оборудования за его вертикальной осью. Один из таких электродвигателей будет отвечать за перемещение фрезерной головки в горизонтальной плоскости, а второй - за перемещение головки, соответственно, в вертикальной. После этого монтируются остальные узлы и агрегаты самодельного оборудования.
Финальная стадия сборки станка
Вращение на все узлы самодельного оборудования с ЧПУ должно передаваться только посредством ременных передач. Прежде чем подключать к собранному станку систему программного управления, следует проверить его работоспособность в ручном режиме и сразу устранить все выявленные недостатки в его работе.
Посмотреть процесс сборки фрезерного станка своими руками можно на видео, которое несложно найти в интернете.
Шаговые двигатели
В конструкции любого фрезерного станка, оснащенного ЧПУ, обязательно присутствуют шаговые двигатели, которые обеспечивают перемещение инструмента в трех плоскостях: 3D. При конструировании самодельного станка для этой цели можно использовать электромоторы, установленные в матричном принтере. Большинство старых моделей матричных печатных устройств оснащались электродвигателями, обладающими достаточно высокой мощностью. Кроме шаговых электродвигателей из старого принтера стоит взять прочные стальные стержни, которые также можно использовать в конструкции вашего самодельного станка.
Закрепление шагового двигателя на верхней каретке
Чтобы своими руками сделать фрезерный станок с ЧПУ, вам потребуются три шаговых двигателя. Поскольку в матричном принтере их всего два, необходимо будет найти и разобрать еще одно старое печатное устройство.
Окажется большим плюсом, если найденные вами двигатели будут иметь пять проводов управления: это позволит значительно увеличить функциональность вашего будущего мини-станка. Важно также выяснить следующие параметры найденных вами шаговых электродвигателей: на сколько градусов осуществляется поворот за один шаг, каково напряжение питания, а также значение сопротивления обмотки.
Для подключения каждого шагового двигателя понадобится отдельный контроллер
Конструкция привода самодельного фрезерного станка с ЧПУ собирается из гайки и шпильки, размеры которых следует предварительно подобрать по чертежу вашего оборудования. Для фиксации вала электродвигателя и для его присоединения к шпильке удобно использовать толстую резиновую обмотку от электрического кабеля. Такие элементы вашего станка с ЧПУ, как фиксаторы, можно изготовить в виде нейлоновой втулки, в которую вставлен винт. Для того чтобы сделать такие несложные конструктивные элементы, вам понадобятся обычный напильник и дрель.
Электронная начинка оборудования
Управлять вашим станком с ЧПУ, сделанным своими руками, будет программное обеспечение, а его необходимо правильно подобрать. Выбирая такое обеспечение (его можно написать и самостоятельно), важно обращать внимание на то, чтобы оно было работоспособным и позволяло станку реализовывать все свои функциональные возможности. Такое ПО должно содержать драйверы для контроллеров, которые будут установлены на ваш фрезерный мини-станок.
В самодельном станке с ЧПУ обязательным является порт LPT, через который электронная система управления и подключается к станку. Очень важно, чтобы такое подключение осуществлялось через установленные шаговые электродвигатели.
Схема подключения униполярных шаговых электродвигателей для 3-х координатного станка с ЧПУ (нажмите для увеличения)
Выбирая электронные комплектующие для своего станка, сделанного своими руками, важно обращать внимание на их качество, так как именно от этого будет зависеть точность технологических операций, которые на нем будут выполняться. После установки и подключения всех электронных компонентов системы ЧПУ нужно выполнить загрузку необходимого программного обеспечения и драйверов. Только после этого следуют пробный запуск станка, проверка правильности его работы под управлением загруженных программ, выявление недостатков и их оперативное устранение.
Все вышеописанные действия и перечисленные комплектующие подходят для изготовления своими руками фрезерного станка не только координатно-расточной группы, но и ряда других типов. На таком оборудовании можно выполнять обработку деталей со сложной конфигурацией, так как рабочий орган станка может перемещаться в трех плоскостях: 3d.
Ваше желание своими руками собрать такой станок, управляемый системой ЧПУ, должно быть подкреплено наличием определенных навыков и подробных чертежей. Очень желательно также посмотреть ряд тематических обучающих видео, некоторые из которых представлены в данной статье.
Главная › Оборудование для обработки металла › Фрезерные станки
Похожие новости:
artemmian.ru
Станок ЧПУ своими руками / Сделай сам / Коллективный блог
Сегодня станок с ЧПУ имеет широкий спектр применения. Среди основных операций, выполняемых на нем, можно отметить изготовление мебели, обработку камня, ремонтные, строительные работы и т.д.
Станок с ЧПУ, изготовленный в промышленных условиях, – удовольствие достаточно дорогое. Но, оказывается, сложный на первый взгляд механизм, очень прост и доступен в изготовлении в бытовых условиях своими руками.
Для первого опыта лучше всего остановить свой выбор на станке с движущимся порталом. Связано это с тем, что в нем отличным образом совмещаются простота и функциональность.
Для изготовления основных деталей станка возьмем МДФ плиты. Этот материал представляет собой мелкие дисперсные фракции, которые спрессованы под большим давлением и температурой в одну плиту. К основным характеристикам МДФ относится высокая плотность. Поэтому они отлично подходят для изготовления станков ЧПУ своими руками. На оборудовании из МДФ можно проводить обработку пластика, дерева, делать гравировку, но обрабатывать металлические детали с высокой точностью не получиться. Связано это с низкой стойкостью данного материала к нагрузкам.
Для начала чертеж нашего станка распечатаем на принтере. Затем полученные шаблоны можно наклеить на МДФ. Так намного проще и удобнее вырезать детали будущего станка.
Фурнитуру, которая будет использовать в сборке, можно приобрести в любом строительном или строительном магазине.
Кроме фурнитуры для изготовления станка потребуются следующие инструменты: дрель, отвертка и ножовка. Если у вас есть электролобзик, тогда лучше воспользоваться им. Это значительным образом упростит процесс выпиливания деталей.
Приступаем к изготовлению станка. Для этого распечатанные на принтере чертежи деталей наклеиваем на плиту МДФ, используя клеящий карандаш для бумаги. Выбирая его в магазине, остановите свой выбор на самом толстом. Это позволит значительным образом ускорить процесс поклейки шаблонов.
Теперь можно заняться непосредственным выпиливанием заготовок. В данной модели все детали имеют практически прямые линии и максимально простые контуры.
После того, как все шаблоны вырезаны, приступаем к просверливанию отверстий. Следует обратить внимание на то, что многие из них имею большой диаметр. Поэтому, чтобы поверхность этих отверстий была аккуратной и гладкой, лучше воспользоваться коронками или насадками для шлифовки. Таким образом, у вас будет возможность аккуратно растачивать отверстия до нужного диаметра.
Теперь можно приступать к сборке ЧПУ станка согласно имеющимся у нас чертежам.
Так как мы планируем использовать станок в домашних условиях, то обязательно необходимо установить ограждение. Это позволит избежать разлетания пыли и грязи от обрабатываемых деталей.
Для этих целей можно использовать пенопласт, стекловолокно, тонкую фанеру и т.д. Не забудьте в ограждении сделать небольшое отверстие.
Через него можно будет подключить вытяжку от старого пылесоса. Это обеспечит максимальное улавливание пыли и стружки. Обратным эффектом использования подобного «грязеуловителя» является сильный шум.
Следующим важным этапом сборки станка ЧПУ своими руками является электроника. Ведь она важная, т.к. с ее помощью происходит процесс управления.
В этом случае можно воспользоваться двумя путями решения. Первый из них – собрать необходимую схему контролера самостоятельно, купив все необходимые детали.
Второй путь проще – купить готовый контролер в магазине или на радиорынке. Какой из предложенных путей выбрать – решать вам самим. Если вы не очень разбираетесь в радиотехнике и решите купить готовую деталь, тогда рекомендуется остановить выбор на ТВ6560.
За выбор этого элемента говорит его возможность подбора необходимого питания в зависимости от используемых шаговых двигателей, наличие защиты от перегрузки и перегрева, использование множества программных обеспечений и т.д.
В случае если контроллер вы будет изготавливать самостоятельно, отлично подойдет старый сканер или МФУ. Из него выбирается микросхема ULN2003, стальные стержни и шаговый двигатель. Кроме этого вам понадобиться разъем DВ-25 с проводом, гнездо для питания самого контроллера. Если хотите иметь компьютерное управления своего станка, тогда необходим будет компьютер, к которому вы подключите полученное оборудование.
Для создания контроллера берем любую имеющуюся у нас плату. На нее аккуратно паяльником припаиваем микросхему ULN2003. При этом не забывайте о полярности.
На приведенной схеме видно, что имеют место две шины электропитания. Поэтому вывод микросхемы с отрицательным знаком мы припаиваем к одной, а с положительным - к другой. После этого к выводу 1 ULN2003 присоединяем вывод 2 коннектора параллельного порта. К выводу 2 ULN2003 мы присоединяем вывод 3 коннектора. Соответственно вывод схему ULN2003 4 мы соединим с 5 выводом коннектора и т.д. А вот вывод нуля с 25 выводом параллельного порта мы припаяем к отрицательной шине.
Следующий этап – припаивание шагового двигателя к управляющему устройству. Правильно сделать его можно только методом проб и ошибок, т.к. чаще всего документации на вывод имеющегося у вас электродвигателя нет. Поэтому рекомендуется провода двигателя оснастить зажимами-крокодилами. Таким образом, процесс пойдет быстрее и легче.
Следующий наш шаг – соединение проводов с выводами 13,14,15,16 микросхемы ULN2003. Теперь паять провода мы будем к шине питания со знаком плюс. В завершении устанавливаем гнездо электропитания.
Наш контроллер почти готов. Теперь мы устанавливаем его на стальные стержни и закрепляем в подготовленных ранее гнездах. Для того, чтобы в процессе эксплуатации не происходил облом проводов, их лучше зафиксировать с помощью термоклея.
44kw.com
Чертеж самодельного ЧПУ станка
Скачать чертеж самодельного ЧПУ станка можно по ссылкам в конце статьи.
В предлагаемом к скачиванию архиве лежит чертеж ЧПУ станка для сборки своими руками.
Это достаточно распространенный тип ЧПУ станка с движущимся порталом.
Данный чертеж отличается прежде всего тем, что в не только дана деталировка – когда каждая деталь станка вычерчена отдельно и имеет проставленные размеры, но и приведены сборочные чертежи каждого из узлов.
ЧПУ станок по такому чертежу можно изготовить практически из любого материала. Это может быть и дюралюминиевые пластины и многослойная фанера. Можно использовать и прочный пластик или оргстекло в конструкции самодельного ЧПУ станка.
Чертежи имеют векторный формат DXF и могут быть смасшабированны в любые размеры.
В самом простом случае можно взять двигатели от матричных принтеров типа Epson FX1000 формата A3, от этих же принтером взять и стальные направляющие вместе с узлом скольжения.
В качестве ходового винта в бюджетном варианте самодельного ЧПУ станка используется шпилька с резьбой М6 или М8. Ходовые гайки лучше заказать токарю и выточить их из бронзы. Бронзовая гайка может «ходить» 5-7 лет при ежедневном использовании ЧПУ станка по 8-10 часов.
Ходовые винты – это расходный материал, а ходовые гайки могут прослужить еще не на одном самодельном станке.
Впрочем, я не однократно читал о том как применяли ходовые гайки изготовленные из пластика или гетинакса.
Изготовленный из подручных средств самодельный ЧПУ станок позволит вам обрабатывать дерево, пластики и цветные металлы.
Для обработки металлов и стали такой станок становиться малопригодным в силу слабой жесткости конструкции.
Впрочем он может использоваться для гравировки или как сверлильный станок с ЧПУ управлением по металлам.
Но вот как фрезерный – маловероятно. При фрезеровке металлов возникают ударные нагрузки - например, при фрезеровании одного паза встретился другой паз и тогда возникает механический удар, который передается на конструкцию станка и ходовой винт.
Для домашних работ, например фрезеровки наборов для сборки авиамодели из бальзы – такой станок легко оправдает затраты на его изготовление!
Скачать чертежи самодельного ЧПУ станка можно здесь: Depositfiles или с нашего сайта
Самодельный ЧПУ станок
