ЧПУ фрезер своими руками – чертежи, технология изготовления

ЧПУ фрезер своими руками – чертежи, технология изготовления

Итак, предлагаем поговорить о том, как сделать своими руками ЧПУ фрезер – подробности процесса, обзор требуемых наборов и комплектов, а еще общий опыт мастеров, которые уже это делали. Давайте откроем секреты сборки станка собственноручно. Итак, вы решили изготовить своими руками фрезерный ЧПУ станок, или, может быть, вы просто над этим лишь задумывались и не знаете, с чего начинать работы?

Есть огромное количество достоинств в наличии машины с ЧПУ. Станки домашнего типа могут произвести фрезерование и разрезать практически все виды материалов. Будь вы мастер или любитель, это будет открывать вам большой горизонт для творчества.

Сам факт, что один из станков может оказаться в личной мастерской, еще больше соблазнителем.

Подготовка и конструирование

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.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Как работает токарный станок с ЧПУ по 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.

Особенности устройства

Современные фрезерные станки с ЧПУ представляют собой набор разнообразных механизмов, которые зависят друг от друга. Создать идентичную машину в домашних условиях невозможно. Однако это не означает, что нельзя собрать более простой станок. Главное знать из каких деталей он состоит и как их правильно объединить между собой.

Конструкция

Фрезерный станок представляет собой конструкцию, к которой есть режущая часть, корпус (конструкция), подвижные и соединительные элементы. Необходимо обозначить ключевые элементы оборудования:

• Станина. Представляет собой массивное основание, которое должно гасить вибрации двигателя и не давать станку двигаться при работе.
• Рабочий стол. Должен быть изготовлен из листа металла, чтобы при обработке заготовки не повредить рабочую поверхность.
• Направляющая станина по которой будет передвигаться режущая часть.
• Шпиндель.
• Направляющие для возможности изменения положения рабочего стола.

Главным элементом станка является электродвигатель. Выбирать его мощность необходимо в зависимости от обрабатываемых материалов. Минимальная мощность — 500 Вт. Оптимальным считается показатель в 2 кВт.

Выбирая электродвигатель на самодельный станок, желательно покупать модель с возможностью регулирования оборотов. Таким образом можно увеличить функционал самодельного оборудования и обрабатывать гораздо больше видов материалов.

Также на самодельный станок необходимо установить контроллер ЧПУ. Он представляет собой частотный конвектор и материнскую плату. Эти два элемента необходимо закрыть защитным кожухом, который убережёт их от повреждения во время работы.

Размеры

Размеры самодельного станка будут зависеть о того, какие детали и заготовки мастер хочет обрабатывать. Исходя из этого создаются рабочая поверхность. Нельзя забывать про то, что к размеру нужно прибавить направляющие, по которым будет передвигаться рабочий стол.

Рабочая поверхность

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.

Рекомендуется в качестве привода мини станка с ЧПУ, собранного своими руками, использовать гайку и шпильку соответствующих размеров.

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.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Сборка профилегиба своими руками

О том, как сделать своими руками гравировально-фрезерный станок с блоком ЧПУ, подробно рассказано на видео ниже.

Видео:

Руководство по изготовлению

Сделать самодельный фрезерный станок с ЧПУ может любой человек. Для этого нужно подготовить инструменты и материалы. Также нельзя забывать про чертеж фрезерного станка. В интернете есть различные варианты сборки самодельного оборудования с подробными чертежами.

Инструменты и материалы для изготовления

Когда чертёж самодельного станка выбран, необходимо подготовить инструменты и материалы. Оборудование с ЧПУ требует дополнительной электроники для сборки.

Необходимые материалы:

• Шпиндель. Главный рабочий элемент.
• Материалы для изготовления каркаса. Для простых станков со слабыми электродвигателями, подойдёт фанера, МДФ, ДВП, ДСП. Если же оборудование массивное, необходимо делать каркас из металла.
• Кабель для подключения и защита для него.
• Управляющая плата.
• Крепежные элементы (шурупы, болты).
• Патрон для закрепления фрезы.
• Частотный преобразователь.
• Подшипники.
• Двигатели которые будут передвигать рабочую часть по осям Y, X, Z.

Инструменты:

• Набор ключей.
• Сварочный аппарат.
• Клей, паяльник, изолента.
• Болгарка для разрезания металлических уголков.
• Молоток, отвёртки.
• Ножовка по металлу.
• Дрель, шуруповерт.

К электроинструменту, необходимо подобрать оснастку. Это свёрла по металлу для дрели, биты для шуруповерта и отрезные круги для болгарки.

Ключевые конструктивные решения

Перед началом работ по сборке оборудования необходимо разобраться с ключевыми вопросами. К ним относятся:

• Допустимый бюджет на изготовление станка.
• Рабочее пространство в помещении (от этого будет исходить размер готовой конструкции).
• Используемые материалы при сборке.
• Рабочая площадь.
• Возможные допуски.

После ответа на эти вопросы можно приступать к основным работам.

Рабочее пространство

Основание и ось x оси

В первую очередь необходимо построить основную базу под ось X. При её выставлении, необходимо учитывать жёстко закреплённые детали и подвижные элементы конструкции.

Проектирование оси y

Изначально идёт разметка и строительство оси Y. После этого общая конструкция разбивается на отдельные элементы. Учитываются силы и моменты на портале оси Y.

Схема сборки оси z

При проектировании и сборке оси Z, необходимо учитывать несколько особенностей. В первую очередь обратите внимание на силы и моменты на оси Z. Также нужно знать расстояние между подшипниками и учитывать количество направляющих.

Линейная система движения

Для каждого станка подбирается своя система линейного движения. Если бюджет не позволяет, необходимо самостоятельно сделать направляющие.

Компоненты механического привода

Чтобы собрать механический привод, необходимо понимать из каких компонентов он состоит:

• шаговые;
• серводвигатели;
• приводные гайки;
• стойки;
• шестерни;
• редуктор;
• муфта;
• крепления для двигателя.

В зависимости от типа станка компоненты могут меняться.

Выбор двигателя

Чтобы выбрать качественный двигатель, необходимо знать какие разновидности подвижных элементов существуют. Перед тем как приобрести мотор, требуется изучить типы электродвигателей с ЧПУ, виды шаговых элементов. Важно учитывать параметры двигателя, чтобы знать с какими материалами допустимо работать.

При эксплуатации станка, нельзя использовать двигатель на мощности в 80% длительное время. Из-за этого нужно выбирать более мощный мотор. Оптимальный расход мощности во время работы — 50–60%.

электродвигателей с ЧПУ

Конструкция режущего стола

При малом бюджете, можно изготовить стол самостоятельно. Его размер будет зависеть от обрабатываемых заготовок и деталей. Для работы с металлом желательно делать массивный стол. Его нужно установить на направляющие, которые позволят ему передвигаться во время работы.

Параметры шпинделя

Шпиндель является главной частью станка. При обработке больших заготовок из твердой стали, необходимо выбирать модель с водным или воздушным охлаждением. Второй вариант более уместен если самодельный станок будет установлен в помещении с ограниченным пространством.

Электроника

В станках, управляемых при помощи ЧПУ, гораздо больше электроники, чем в обычных моделях, которые управляются механически. Важно заранее подготовить схему, на которой будут отображены все узлы соединения проводов, кнопки переключения и выключения, настройки режима работы. Также нельзя забывать про ответвление к источникам питания.

Параметры контроллера программного управления

Контролер ЧПУ выбирается в зависимости от функций, которые он может выполнять. В этом плане всё зависит от желания и бюджета человека. Можно создать собственный контроллер ЧПУ своими руками, однако для этого необходимо разбираться в электронике, построении микросхем и работе процессоров.

Выбор программного обеспечения

Нельзя забывать про программное обеспечение для ЧПУ. Самыми популярными являются:

• CAM;
• САПР;
• NC Controller.

Его выбор будет зависеть от выбранного контролера для управления ЧПУ и количества функций.

Ошибки и недочеты с которыми можно столкнуться

При сборке самодельного фрезерного станка, можно столкнуться с различными проблемами:

• Основная проблема большинства мастеров — отсутствие чёткого чертежа, на котором обозначены все крепёжные элементы, связки проводов. Из-за этого могут появиться трудности и путаница при сборке.
• Неправильный выбор мощности двигателя. Если электродвигатель будет слишком слабым, с его помощью нельзя будет обрабатывать твердые виды металла. Из-за этого функционал станка значительно сузится.
• Экономия на материале для сборки каркаса. Желательно изготавливать его из металла.
• Ошибки, связанные с выбором размера станка.
• Часто, мастера забывают заземлить станок и получают удар током во время включения самодельного оборудования.
• Для предотвращения пожара и поломки станка необходимо оборудовать его системой автоматического выключения.
• Отсутствие охлаждения фрезы.
• Неправильное программирование контролера ЧПУ.
• Ошибка с выбором питания для шагового двигателя. Часто этот элемент требует отдельного источника питания (установки дополнительного блока). Поэтому нужно заранее оценить возможность подключения дополнительного питания к шаговому двигателю.

Перед первым включением самодельного станка требуется проверить крепёжные элементы, подключение двигателей и кнопок для настройки. Перед началом работы запустите основной шпиндель и дайте поработать в течение 10 минут. За это время, оцените наличие посторонних звуков и вибрации. Если вибрация присутствует, утяжелите станину и проверьте основание, на котором стоит станок. Нельзя забывать про установку защиты от металлической стружки, которая будет лететь из-под фрезы во время работы.

Для собственной мастерской подойдёт самодельный станок ЧПУ. Перед его сборкой необходимо точно определить количество свободного места в помещении и выбрать размер будущего оборудования, найти чертёж в интернете и подготовить заранее материалы с инструментами.

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

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)

Фрезерный станок своими руками: специфичность конструкции

Для обработки деталей используются фрезерные станки разной конструкции. Наиболее простые предназначены для выполнения одной или нескольких конкретных операций, а более сложные отличаются универсальностью.

Устройство фрезерного станка по дереву

Основные виды фрезерных станков по дереву, которые можно собрать самостоятельно, показаны на фото.

• Станок для пространственного фрезерования или 3D-фрезер (поз. 1).
• Горизонтальный тип (поз.2).
• Вертикальный тип (поз.3).
• Плоскокопировальный станок или 2D-дупликарвер (поз. 4).
• Станок для пространственного копирования или 3D-дубликарвер (поз.5).

Станки 2D и 3D (позиции 1, 4, 5), в принципе, можно сделать своими руками, но работа на них требует определенных навыков и доступна уже опытным мастерам. Интерес представляют популярные разновидности – горизонтальные и вертикальные фрезеры. Горизонтальный тип подходит для несложных деталей при массовом их производстве. Вертикальный станок более универсален, но подвержен заметной вибрации, что осложняет массовое производство.

Для домашней мастерской, где обычно изготавливаются штучные изделия, вертикальный фрезер одношпинделевого типа считается оптимальным вариантом. По расположению двигателя различаются конструкции с нижним и верхним приводом. Первый вариант является предпочтительным, т. к. проще в изготовлении и обеспечивает большую стабильность в работе.

На фото показаны устройства заводского и самодельного станка с нижним приводом. Важное их отличие – откидной упор 7. В самоделках, которые не оснащаются мощными электродвигателями, он заменяется более простым подъемным элементом. Кроме того, в них применяются переходники с конусом Морзе для насадки стандартного патрона на вал двигателя.

Наиболее важные опорные элементы станка:

• опорная плита (основной гаситель горизонтальной вибрации);
• виброгасящая плата привода;
• упоры гребенчатого типа (гашение вертикальной вибрации детали);
• боковой (статический) упор (направление подачи заготовки и регулировка фрезы);
• пылеулавливатель (пылесос).

Опорную плиту можно совместить с виброгасящей.

Весь станок монтируется на столе. На нем имеются гнезда для установки направляющих линеек. По ним передвигаются салазки со шпинделем, установленном на подпятнике. Привод шпинделя обеспечивается ременной передачей. Для подъема салазок предусматривается коническая зубчатая передача с маховичком.

Устройство фрезерного станка по металлу

Фрезеры для дерева обычно используются для изготовления мебельных деталей, которые могут иметь значительные размеры, а потому для них более подходит нижний привод. Фрезерные станки для металла чаще применяются для обработки небольших зон в металлических заготовках. В этом случае значительно проще изготовить станок с верхним приводом. В качестве основного элемента хорошо подходит электродрель. На фото приведен пример такого станка.

Для него необходима станина и стол повышенной прочности, т. к. заготовки могут иметь значительный вес. Деталь надежно фиксируется в зажимном устройстве. На опорной плите размещаются направляющие полозья, по которым устройство перемещается по столу в продольном направлении. Предусматривается и поперечное перемещение заготовки. Таким образом, режущий инструмент перемещается только в вертикальном направлении, определяя глубину обработки. Заготовка передвигается в 2 направлениях, что позволяет регулировать обрабатываемую площадь.

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.

Введение

ЧПУ кроме дерева может пригодиться в обработке металла, пластика, оргстекла, алюминия, комбинированных материалов. Такой станок будет называться фрезерно гравировальный. Можно также такой станок использовать и для лазерного выжигания по дереву, все будет зависеть от насадки которая будет использоваться для обработки.

Отличие же в обработке древесины и металла, заключается в жесткости корпуса, надежности элементов и тонкостях технологии обработки элементов.

Ориентировочная стоимость станка для обработки дерева составит 35 — 40 тысяч рублей. По большому счету сборка машины сводится к подбору и покупке комплектующих и затем их сборке на раме.

Заказ комплектующих популярней всего сегодня в Китае, но возможно также заказать их и у нас в специализированных магазинах или интернет ресурсах. Ниже смотрите фото самодельного станка ЧПУ.

С чем стоит определиться перед изготовлением ЧПУ:

• Материалы которые планируется обрабатывать;
• Габариты изделий для обработки (высота, ширина и длина будущих изделий). Определяются размеры машины по осям X, Y, Z. Стоит не забывать, что эти размеры должны обозначать рабочее пространство станка;
• Точность последующей обработки изделий (параметр зависит от точности сборки корпуса машины и соответственно от материала корпуса).

Необходимые материалы

Итак для изготовления нам понадобятся следующие агрегаты:

• Материал для изготовления корпуса. Можно использовать древесные плиты, такие как МДФ, ДСП, из древесных плит оптимально я бы рекомендовал применять фанеру, так как она наиболее прочная и жесткая. Если же хотите еще надежней то придется сделать конструкцию из металла;
• Шпиндель. Для обработки древесины подойдет мощностью 1,3 — 2 КВт. Если желаете не остужать станок каждые 15 минут работы, то шпиндель нужно устанавливать с водяным охлаждением;
• Частотник, он же частотный преобразователь, он же инвертор. Подбирается такой же мощностью как и мощность шпинделя;
• Управляющая плата;
• Шаговые двигатели — 3 штуки, один будет передвигать нашу конструкцию по оси Y, другой по оси X, третий по оси Z.
• Кабель канал для защиты кабеля от повреждений и поломок, так как оборудование много будет двигаться;
• Кабель 15 — 20 метров, лучше просчитать все на чертеже;
• Цанга для шпинделя — по другому патрон для фрезы;
• Шланг для охлаждения;
• Подшипники;
• Мягкая муфта для передачи плавного хода и компенсации соосности шагового двигателя;
• Конечно же фрезы для обработки древесины;
• Шурупы и болты;
• Водяная помпа.

Смотрим видео:

Инструменты которые вам понадобятся

Для фрезерного ЧПУ нужны будут следующие инструменты:

• Сварочный аппарат для изготовления металлического корпуса. Преимуществом пользуются сварка — автомат;
• Необходимо будет выточить шпильки, возможно еще какие то токарные работы. Поэтому в идеале нужно было бы иметь доступ к токарному станку для выполнения работ по изготовлению комплектующих;
• Болгарка или ножовка по металлу;
• Отвертка;
• Молоток;
• Паяльник;
• Ножницы;
• Плоскогубцы и пассатижи;
• Изолента;
• Супер клей;
• Фумлента и герметик;
• Ключи для сборки.

Из подручных средств ЧПУ

Разнообразие техники и руки растущие откуда нужно могут послужить для импровизации народным умельцам. Сегодня в сети можно встретить что фрезерно гравировальные ЧПУ станки изготавливают:

• Из CD ROM и СД дисков можно получить хороший мини станочек. Видео ниже;

• Из принтера и его запчастей, видео ниже;

Пошаговая инструкция

Для того чтобы понять с чего начать, давайте будем ориентироваться на принципиальную схему ЧПУ.

Итак, сборка готового станка производится в следующей последовательности:

• Создание чертежей, с учетом прокладки и подключения электрооборудования. Можно начертить вручную, но я бы рекомендовал такие программы как Компас, Автокад или Визио. В них легче будет подправить чертеж, а в Визио даже имеются сразу готовые библиотеки по электрооборудование;
• Следующий шаг — заказ комплектующих;
• После поступления комплектующих можно приступить к монтажу станины. Почему после поступления? Да для того чтобы сделать станину с учетом уже пришедших комплектующих;
• Монтаж шпинделя;
• Монтаж системы водоохлаждения. При данной операции скорей всего придется использовать фумленту и обычный автомобильный герметик, для того чтобы конструкция была надежней и не протекала;
• Подключение электропроводки, установка кнопки аварийной остановки;
• Подключение управляющей платы (она же контроллер). В качестве такой платы можно использовать — KY-2012 — 5 Axis CNC Breakout Board for Stepper Motor Driver with DB25 Cable. Найти такую будет не сложно в просторах интернета. Также часто можно встретить самодельные станки на базе arduino;
• Установка программного обеспечения и загрузка чертежей;
• Настройка станка или так называемая «пуско наладка».

Чертежи

Как я уже выше говорил, при создании чертежей необходимо прорисовывать все тонкости от размеров до электропроводки. Это позволит уменьшить число ошибок в проектировании станка.

Изготавливаем каркас

Как я уже говорил каркас можно сделать как из фанеры, так и из металла. Можно комбинировать применение этих материалов. Ниже выкидываю чертеж каркаса.

Не забываем о жесткости конструкции и ее геометрии. Очень важно оставить регулировки для более тонкой настройки станка:

• По высоте машины как на видео;
• По осям Х и У.

Видео вам в помощь, чтобы не сделать ошибок:

Монтаж шпинделя

Устанавливаем шпиндель только после полного монтажа каркаса. При монтаже необходимо оставить на шпинделе возможность регулировки по высоте и вертикали. Иначе говоря, если шпиндель будет установлен не вертикально, нужна регулировка, которая бы задала нужный угол.

Общие сведения

Есть огромное количество причин, по которым люди желают построить собственный фрезеровальный станок, имеющий числовое программное управление, своими руками. Как правило, это происходит лишь по той причине, что мы просто не способны позволить приобрести себе его в магазине или напрямую от производителя, и в этом нет ничего странного, потому что их стоимость крайне велика. Или же вы можете быть похожи на домашних мастеров и получить множество удовольствия от проделанной своими руками работы и создания чего-то невероятного, оригинального. Вы можете просто заниматься таким для получения опыта в деле машиностроения.

Опыт

Когда мастера начали впервые разрабатывать, продумывать и изготавливать первый ЧПУ фрезеровальный станок своими руками, на подготовку проекта ушел приблизительно 1 день. Далее, после этого пришлось покупать элементы, и тут были проведены исследования.

И в форумах, как оказалось, можно найти в разных форумах и источниках, что привело к образованию новых вопросов:

• Действительно ли требуются шарико-винтовые пары, или простые шпильки и гайки будут тоже работать вполне нормально.
• Какой из линейных подшипников лучше, и стоит ли его покупать?
• Двигатели с какими параметрами требуются, и лучше использовать сервопривод или шаговик?
• Деформируется ли корпусный материал очень сильно при огромном размере станка?

К огромной радости, на некоторые вопросы можно сразу ответить за счет своей инженерно-технической базе, которая часто остается после учебы в соответствующем заведении. И все-таки, многие из проблем, с которыми можно столкнуться, не могли быть рассчитаны. Возможно, вам потребуется кто-то, имеющий практический опыт и информацию по такому вопросу. Естественно, что на форумах по данному вопросу можно найти много ответов от разных людей, и многие из которых противоречили друг другу. В этом случае потребуется продолжить исследования, чтобы выяснить, какие из ответов правда, а что является лишь словесным мусором. Но так приходится делать, если у вас ограниченный бюджет и хочется взять все лучшее из того, что можно приобрести за имеющиеся деньги. Аналогичная ситуация у большинства людей, которые создают самодельный станок фрезера с ЧПУ.

Комплекты и сборочные наборы фрезеров с ЧПУ

Да, существуют доступные комплекты станков для ручных работ по сборке, но еще не было таких наборов, которые можно было бы подстраивать под определенные нужды. Еще нет возможности вносить конструкционные изменения и разновидности станка, а еще их много, и откуда вы знаете, какой из них подойдет конкретно вам? Вне зависимости от того, насколько хороша инструкция, если конструкция продумана ужасно, то конечная машина останется плохой. Вот по этой причине требуется быть осведомленной относительно того, что вы строите и понимать определенную роль играют все детали.

Руководство

Данное руководство нацелено на то, чтобы не давать вам повторить те же ошибки, на которые другие мастера потратили своего драгоценного времени и средства. Мы рассмотрим все компоненты даже до болтиков, глядя на достоинства и недостатки всех типов деталей. Мы расскажем вам о каждом аспекте проектирования, а еще вы узнаете о том, как создавать ЧПУ станок своими руками. Мы проведем вас через механику до программного обеспечения и всему промежуточному.

Обратите внимание, что самодельные чертежи ЧПУ станков предлагают мало методов решения определенных проблем. Это часто может привести к «неаккуратной» конструкции или даже неудовлетворительной работе машины. Вот этой причине предлагаем вам для начала прочесть следующее руководство.

Подробности

Ключевые особенности

В первую очередь следует рассмотреть такие вопросы:

• Определите подходящие конструкции конкретно для вас (к примеру, если вы планируете сделать станок по древесине собственноручно).
• Требуемая площадь обработки.
• Доступность рабочего места.
• Допуски.
• Материалы.
• Способы конструирования.
• Доступные инструменты.
• Бюджет.

Теперь поговорим про оси.

Основание и ось Х-оси

Тут мы рассмотрим такие вопросы:

• Проектирование и построение главной базы или основания Х-оси.
• Разбивание разных конструкций на отдельные элементы.
• Жестко прикрепленные детали.
• Частично закрепленные элементы и прочее.

Проектирование оси Y

В этом пункте рассмотрим такие вопросы:

• Проектирование и изготовление портальной оси Y.
• Разбивайте разные конструкции на элементы.
• Моменты и силы на порте и прочее.

Как собрать ось Z

Тут мы рассмотрим такие вопросы:

• Проектирование, а еще сборочные работы по оси Z.
• Далее рассматриваем моменты и силы на оси.
• Уделите внимание рельсам и направляющим, а еще расстоянию между подшипниками.
• Выбор кабель-канала.

Линейная система движения

В таком пункте предлагаем рассмотреть такие вопросы:

• Подробно изучите системы линейного движения.
• Подбор правильной системы конкретно для вашего типа станка ЧПУ.
• Проектирование и возведение собственных направляющих при маленьком бюджете.
• Втулки и линейный вал или блоки и рельсы?

Компоненты привода механики

Чертежи ЧПУ фрезера своими руками требуется рассматривать, чтобы подбирать компоненты механического привода:

• Детальный обзор приводных частей.
• Подбор подходящих элементов для вашего вида станка.
• Серводвигатели или шаговые.
• Шариково-винтовые и винты пары.
• Приводные гайки.
• Упорные и радиальные подшипники.
• Крепление и муфта двигателя.
• Редуктор или прямой привод.
• Шестерни и стойки.
• Калибрование винтов относительно двигателей.

Подбор двигателя

Тут потребуется следующее:

• Подробный обзор двигателей с устройством.
• Разновидности двигателей с ЧПУ.
• Как работают двигатели шагового типа.
• Разновидности шаговых двигателей.
• Как работают сервомоторы.
• Разновидности серводвигателей.
• Стандарты NЕМА.
• Подбор правильного типа электрического двигателя для вашего проекта.
• Измерение моторных параметров.

Конструкция режущего стола

Тут мы рассмотрим следующие вопросы:

• Проектирование и возведение собственных столов при маленьком бюджете.
• Перфорированный слой резки.
• Вакуумный столик.
• Обзор конструкции режущего стола.
• Стол можно вырезать посредством фрезерного станка по дереву.

Шпиндельные параметры

В этом шаге рассмотрим такие вопросы:

• Обзор шпинделей с числовым программным обеспечением.
• Функции и типы.
• Траты и ценообразование.
• Варианты установки и охлаждения.
• Варианты установки и охлаждения.
• Охладительные системы.
• Создание шпинделя своими руками.
• Произведение расчета стружки и силы резки.
• Нахождение идеальной скорости подачи.

Электроника

Здесь мы рассмотрим следующие вопросы:

• Панель управления.
• Предохранители и электрическая проводка.
• Переключатели и кнопки.
• Круги МРG и Jоg.
• Источник питания.

Параметры контроллера ПУ (программного управления)

В этом шаге рассмотрим такие вопросы:

• Рассмотрите контроллер ЧПУ.
• Подбор контроллера.
• Доступные функции.
• Системы, имеющие замкнутый контур и разомкнутый контур.
• Контроллеры по умеренной стоимости.
• Изготовление своего контроллера с нуля.

Подбор ПО (программного обеспечения)

И осталось рассмотреть следующие вопросы:

• Обзор ПО (программного обеспечения), который связан с ЧПУ.
• Выбор программного обеспечения.
• ПО САМ.
• ПО САПР.
• ПО NС Соntrоllеr.

Это, пожалуй, и все. На самом деле все не так уж и сложно, главное, разобраться.

Шаг 1: Дизайн и CAD модель

Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: токарном и фрезерном.

Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.

Файлы для скачивания «Шаг 1»

Габаритные размеры

DIY_CNC_основные размеры.pdf

23731

Скачать

Шаг 2: Станина

Станина обеспечивает станку необходимую жесткость. На нее будет установлен подвижной портал, шаговые двигатели, ось Z и шпиндель, а позднее и рабочая поверхность. Для создания несущей рамы я использовал два алюминиевых профиля Maytec сечением 40х80 мм и две торцевые пластины из алюминия толщиной 10 мм. Все элементы я соединил между собой на алюминиевые уголки. Для усиления конструкции внутри основной рамы я сделал дополнительную квадратную рамку из профилей меньшего сечения.

Для того, чтобы в дальнейшем избежать попадания пыли на направляющие, я установил защитные уголки из алюминия. Уголок смонтирован с использованием Т-образных гаек, которые установлены в один из пазов профиля.

На обоих торцевых пластинах установлены блоки подшипников для установки приводного винта.

Несущая рама в сборе

Уголки для защиты направляющих

Файлы для скачивания «Шаг 2»

Чертежи основных элементов станины

Блок подшипников.pdf

16800

Скачать

Т-образная гайка.pdf

12489

Скачать

Боковой рофиль внутренней рамки 40х40 мм.pdf

13073

Скачать

Крепежные элементы внутренней рамки.pdf

11060

Скачать

Основной профиль 80х40 мм.pdf

12656

Скачать

Задняя торцевая пластина.pdf

11458

Скачать

Пылезащитный профиль.pdf

10354

Скачать

Торцевой рофиль внутренней рамки 40х40 мм.pdf

10843

Скачать

Торцевые защитный накладки.pdf

9838

Скачать

Фронтальная торцевая платина.pdf

11517

Скачать

Шаг 3: Портал

Подвижной портал — исполнительный орган вашего станка, он перемещается по оси X и несет на себе фрезерный шпиндель и суппорт оси Z. Чем выше портал, тем толще заготовка, которую вы можете обработать. Однако, высокий портал менее устойчив к нагрузкам которые возникают в процессе обработки. Высокие боковые стойки портала выполняют роль рычагов относительно линейных подшипников качения.

Основная задача, которую я планировал решать на своем фрезерном станке с ЧПУ — это обработка алюминиевых деталей. Поскольку максимальная толщина подходящих мне алюминиевых заготовок 60 мм, я решил сделать просвет портала (расстояние от рабочей поверхности до верхней поперечной балки) равным 125 мм. В SolidWorks все свои измерения я преобразовал в модель и технические чертежи. В связи со сложностью деталей, я обработал их на промышленном обрабатывающем центре с ЧПУ, это дополнительно мне позволило обработать фаски, что было бы весьма затруднительно сделать на ручном фрезерном станке по металлу.

Файлы для скачивания «Шаг 3»

Нижняя поперечная пластина портала с креплением приводной гайки.pdf

10356

Скачать

Крепления для U-образного профиля.pdf

9664

Скачать

Боковые стойки портала.pdf

11352

Скачать

U-образный верхний профиль портала.pdf

9335

Скачать

Крепление двигателя оси Y.pdf

9484

Скачать

Шаг 4: Суппорт оси Z

В конструкции оси Z я использовал переднюю панель, которая крепится к подшипникам перемещения по оси Y, две пластины для усиления узла, пластину для крепления шагового двигателя и панель для установки фрезерного шпинделя. На передней панели я установил две профильные направляющие по которым будет происходить перемещение шпинделя по оси Z. Обратите внимание на то, что винт оси Z не имеет контропоры внизу.

Файлы для скачивания «Шаг 4»

Верхняя пластина оси Z для крпеления шагового двигателя.pdf

9514

Скачать

Задняя пластина оси Z.pdf

8565

Скачать

Ложемент фрезерного шпинделя.pdf

8615

Скачать

Нижняя исредняя пластины оси Z.pdf

8605

Скачать

Пластина для крепления фрезерного шпинделя на оси Z.pdf

9026

Скачать

Пластина для крепления гайки перемещения по оси Y.pdf

8185

Скачать

Передняя пластина оси Z для крепления линейных направляющих.pdf

8707

Скачать

Шаг 5: Направляющие

Направляющие обеспечивают возможность перемещения во всех направлениях, обеспечивают плавность и точность движений. Любой люфт в одном из направлений может стать причиной неточности в обработке ваших изделий.Я выбрал самый дорогой вариант — профилированные закаленные стальные рельсы. Это позволит конструкции выдерживать высокие нагрузки и обеспечит необходимую мне точность позиционирования. Чтобы обеспечить параллельность направляющих, я использовал специальный индикатор во время их установки. Максимальное отклонение относительно друг друга составило не более 0,01 мм.

Шаг 6: Винты и шкивы

Винты преобразуют вращательное движение от шаговых двигателей в линейное. При проектировании своего станка вы можете выбрать несколько вариантов этого узла: Пара винт-гайка или шарико-винтовая пара (ШВП). Винт-гайка, как правило, больше подвергается силам трения при работе, а также менее точна относительно ШВП. Если вам необходима повышенная точность, то однозначно необходимо остановить свой выбор на ШВП. Но вы должны знать, что ШВП достаточно дорогое удовольствие.

Я все же решил использовать винт-гайку для своего станка. Я выбрал гайки со специальными пластиковыми вставками которые уменьшают трение и исключают люфты.

Необходимо обработать концы винтов в соответствии с чертежами. На концы винтов устанавливаются шкивы

Файлы для скачивания «Шаг 6»

Винт оси X.pdf

10376

Скачать

Винт оси Y.pdf

8309

Скачать

Винт оси Z.pdf

8707

Скачать

Шаг 8: Электрическая схема

Основными компонентами электрической схемы являются:

• Шаговые двигатели
• Драйверы шаговых двигателей
• Блок питания
• Интерфейсная плата
• Персональный компьютер или ноутбук
• Кнопка аварийного останова

Я решил купить готовый набор из 3-х двигателей Nema, 3-х подходящих драйверов, платы коммутации и блока питания на 36 вольт. Также я использовал понижающий трансформатор для преобразования 36 вольт в 5 для питания управляющей цепи. Вы можете использовать любой другой готовый набор или собрать его самостоятельно. Так как мне хотелось быстрее запустить станок, я временно собрал все элементы на доске. Нормальный корпус для системы управления сейчас находится в разработке )).

Электрическая схема станка

Электрическая схема.pdf

13242

Скачать

Шаг 11: Он ожил! Испытания

Если вы все сделали правильно, то включив станок вы увидите, что он просто работает!

Я уверен, моя история вдохновит вас на создание собственного фрезерного станка с ЧПУ.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...