Особенности изготовления фрезерного станка с чпу своими руками

Разновидность станков ЧПУ

Технологические признаки и возможности данных станков приравниваются к универсальным станкам. Однако, в современном мире, выделяют три разновидности станков ЧПУ:

Токарные

Предназначение таких станков заключается в создании деталей по типу тел вращения, которое заключается в обработке поверхности заготовки. Также производство внутренних и наружных резьб.

Фрезерные

Автоматизированная работа этих станков заключается в обработке плоскостей и пространств различных корпусных заготовок. Осуществляют фрезеровку плоскую, контурную и ступенчатую, под различными углами, а также с нескольких сторон. Производят сверление отверстий, нарезание резьб, развёртывание и растачивание заготовок.

Сверлильно — расточные

Выполняют рассверливание, сверление отверстий, растачивание и развёртывание, зенкерование, фрезеровка, нарезание резьб и многое другое.

Как мы видим, станки ЧПУ имеют большой ряд функционала, которые они совершают. Поэтому и приравниваются к универсальным станкам. Все они стоят очень дорого и купить какую-нибудь установку из вышеперечисленных просто невозможно, в силу финансовой недостаточности. И можно подумать, что придётся совершать все эти действия вручную, на протяжении всей жизни.

Можно не расстраиваться. Умелые руки страны, ещё с первого появления заводских станков ЧПУ, начали создавать самодельные прототипы, которые работают не хуже профессиональных.

Все комплектующие материалы для станочков ЧПУ можно заказать в интернете, где они находятся в свободном доступе и стоят довольно-таки недорого. Кстати, корпус автоматизированного станка можно изготовить своими руками, а за правильными размерами можно обратиться в интернет.
Совет: Перед выбором станка ЧПУ определитесь с тем, какой материал вы будете обрабатывать. Этот выбор будет иметь главное значение при сооружении станка, так как это напрямую зависит от размеров оборудования, а также затрат на него.

Компоненты для изготовления оси Y

Все компоненты для сборки оси Y станка можно купить на AliExpress практически в одном магазине. Такие запчасти как болты, гайки, кроверы — дешевле приобретать врозницу в местных строительных магазинах. Дюраль, для станины и крепления стола тоже дешевле поискать в своем городе, на рынках или других местах. Ниже я публикую таблицу с ссылками на проверенный магазин, где можно за один раз купить всё, что нужно.

Назначение фрезерных станков

Станки с числовым программным управлением получили широкое распространение не только в промышленном производстве, но и в частных мастерских. Они позволяют осуществлять плоскую и профильную обработку металла, пластмассы и дерева.

Кроме того, без них не обойтись при выполнении гравировальных и сверлильно-присадочных работах.

Практически любая задача, решаемая с использованием подобных устройств, выполняется на высоком уровне.

При необходимости что-то начертить на плате или деревянной плите, достаточно создать макет в компьютерной программе и с помощью CNC Milling перенести это на изделие. Выполнить подобную операцию вручную в большинстве случаев просто невозможно, особенно если речь идет о высокой точности.

В то же время даже самодельные станки с ЧПУ справляются с поставленными целями. При должной настройке и использовании качественных узлов, можно добиться от аппарата хорошей точности, минимального люфта и приемлемой скорости работы.

Область применения

Фрезерные станки применяются для сложной обработки деталей по трем координатам. Среди простейших видов фрезеровки: процесс гравировки и вырезание деталей из листовых материалов. Исходное сырье – фанера, текстолит, пластмасса. Результатом становятся плоские детали, которые в дальнейшем собираются в какие-то конструкции. Это могут быть коробки, шкатулки, корпуса электроаппаратуры, каркасы объемных изделий. Используется двумерная обработка и при создании художественных изделий.

https://youtube.com/watch?v=yDp3wfoab6s

Более сложный вид обработки – объемная или трехмерная. Из массивных заготовок она позволяет вырезать изделия со сложной поверхностью. Например, резьба по дереву, выполненная на станке, зачастую превосходит рукотворные изделия. Установка на станке дополнительной поворотной оси еще больше расширяет его возможности. Четырехосевое точение позволяет выполнять цилиндрические детали или трехмерные изделия с высокой сложностью рельефа. Примером могут ступать скульптуры или изогнутые мебельные фасады. Возможно создание станков и с еще большим числом степеней свободы, но сегодня это остается уделом профессионалов.

Кроме классического фрезерования, фрезер с ЧПУ может использоваться для выполнения других типов работ. Вместо фрезерной головки легко монтируются плоттерные ножи, лазеры или экструдеры 3D принтеров. В некоторых случаях устанавливается плазмотроны для резки металла. Все эти инструменты не изменяют конструкцию оборудования и методы управления.

Шаг 8: Электрическая схема фрезерного станка ЧПУ собранного своими руками

Основными компонентами электрической схемы являются:

1. Шаговые двигатели
2. Драйверы шаговых двигателей
3. Блок питания
4. Интерфейсная плата
5. Персональный компьютер или ноутбук
6. 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:

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.

Сборка

На этой стадии тонкостей минимум:

Клей ПВА наносится на поверхность соединяемых деталей ватной палочкой или кисточкой (в зависимости от площади склеивания), после чего детали совмещаются и прижимаются друг к другу с максимальным безопасным для их целостности усилием. Желательно зафиксировать их под давлением до полного высыхания клея (около суток);
Использовать эпоксидный клей нужно аналогичным образом

Уделите особое внимание его тщательному перемешиванию с отвердителем и соотношению отвердителя и смолы. В общем случае лучше добавить немного больше рекомендованного количества отвердителя: это сделает полимеризацию смолы более быстрой.

Следы выдавившегося клея лучше удалить с поверхности деталей сразу: после его высыхания сделать окрестности шва гладкими будет неизмеримо труднее.

На фото — собранный станок.

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

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.

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 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

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.

• Если у вас есть муфельная печь, то сделать вертикальную ось устройства можно своими руками, отливая ее из алюминия по размерам, которые будут указаны в готовом чертеже. Когда все комплектующие нашего будущего фрезерного оборудования подготовлены, можно переходить к его сборке. Начинается этот процесс с монтажа 2 шаговых электрических двигателей, которые закрепляются на корпус станка за его вертикальной осью.
• Один из таких электрических двигателей будет отвечать за перемещение специальной головки в горизонтальной части, а второй — за перемещение головки, именно, в вертикальной части. Потом монтируются другие узлы и агрегаты самодельного оборудования.
• Вращение на все узлы собранного оборудования с ЧПУ должно передаваться лишь посредством ременных передач. Прежде чем подключать к самодельному оборудованию систему программного управления, стоит проверить его работоспособность в ручном режиме и сразу убрать все выявленные проблемы в его работе.

https://youtube.com/watch?v=aFh29NRv2Zk

Чертежи

На начальном этапе рабочего процесса делают чертежи. Чертежи могут отличаться друг от друга в зависимости от того, какой тип оборудования с программным управлением был выбран, какое рабочее поле предусмотрено

Создавая чертёж будущему станку, заостряют внимание на следующих факторах:

• какие детали нужно будет сделать самостоятельно, а какие купить в готовом виде;
• какой толщины потребуется фанера;
• каким образом будут фиксироваться детали.

Элементы простой формы делают самостоятельно. К таким деталям относят: станину, столешницу, держатели, кожух, суппорт и некоторые другие. Элементы посложнее покупают готовыми. Люди, не имеющие опыта в создании чертежей, могут отыскать готовые чертежи, их можно найти в разных источниках, к примеру, в интернете. Там же есть чертежи мебели и схемы прочих фанерных изделий.

рабочий стол

макет станка

Основные узлы устройства

От суппорта зависит итоговое качество обработанной детали. Силы, время и все остальные ресурсы, вложенные в процесс, могут пойти насмарку без хорошо налаженного суппорта. Это часть расположена на специальных «салазках», двигающихся вдоль станины по направляющим векторам.

Движение суппорта может происходит в следующих направлениях:

• Продольное движение, при котором рабочий элемент устройства движется вдоль соединяемой детали. Такое направление производится при вытачивании круговой резьбы или для удаления поверхностного слоя краски или еще чего-нибудь с обрабатываемой заготовки.
• Поперечное движение суппорта производится перпендикулярно по отношению к оси детали. С помощью такого движения производятся отверстия и углубления.
• Наклонное движение может проводится под различными углами наклона, его используют для производства поверхностных углублений различной конфигурации.

Следует помнить, что суппорт, как самая работающая и подвижная часть аппарата, является самой изнашиваемой.

Элементы токарного станка.

Быстрый износ объясняется действием постоянной и серьезной вибрации, которое выливается в расшатывание креплений и последующим люфтам, что всегда сказывается на качестве токарной работы в том или ином виде. Такой беды можно избежать, для этого нужна постоянная подстройка и регулировка суппорта.

Регулировать суппорт можно разными способами. Если регулируется люфт, то его устраняют с помощью винта. Зазоры можно ликвидировать с помощью специальных вставок между кареткой и направляющими.

Зазоры появляются при износе винта, который контролирует продольное и поперечное движения в плоскостях. Сальники также могут изнашиваться. В этом случае их промывают и смазывают до полной пропитки машинным маслом. Иногда их нужно просто заменить на новые.

Выбор комплектующих для фрезерного станка с ЧПУ

Оборудование для фрезерной обработки из алюминиевой рамы

Следующим этапом является выбор компонентов для сборки самодельного оборудования. Оптимальным вариантом является использование подручных средств. В качестве основы для настольных моделей 3D станка можно использовать дерево, алюминий или оргстекло.

Для правильной работы всего комплекса необходимо разработать конструкцию суппортов. Во время их движения не должно возникать колебаний, это может привести к неточному фрезерованию. Поэтому перед сборкой все компоненты проверяются на совместимость друг с другом.

Рекомендации по выбору комплектующих для мини-фрезерного станка с ЧПУ, которые можно сделать своими руками:

• направляющие. Используются стальные шлифованные прутки диаметром 12 мм. Длина для оси x составляет 200 мм, для y — 90 мм;
• суппорт. Оптимальным вариантом является текстолит. Обычный размер площадки — 25*100*45 мм;
• шаговые двигатели. Специалисты рекомендуют использовать модели от принтера 24в, 5А. В отличие от приводов дисковода они имеют большую мощность;
• блок фиксации фрезы. Его также можно сделать из текстолита. Конфигурация напрямую зависит от имеющегося инструмента.

Блок питания лучше всего собрать заводской. При самостоятельном изготовлении возможны ошибки, которые впоследствии отразятся на работе всего оборудования.

https://youtube.com/watch?v=GwEYoKkUSh0

Принцип работы

Пожалуй, самым главным элементом на этом станке является фрезер, гравер или шпиндель. Это зависит от вашего выбора. Если у вас будет стоять шпиндель, то хвостик фрезы, который имеет цангу для крепления, будет плотно крепиться в цанговый патрон.

Сам патрон непосредственно закреплён на шпиндельном вале. Режущая часть фрезы подбирается исходя из выбранного материала. Электрический мотор, который располагается на движущейся каретке, вращает шпиндель с фрезой, что позволяет обрабатывать поверхность материала. Управление шаговыми двигателями происходит от контролера, на который подаются команды с компьютерной программы.

Электроника станка работает непосредственно на обеспечении компьютерного обеспечения, которое должно поставляться с заказываемой электроникой. Программа передаёт команды, в виде G — кодов на контролер. Тем самым эти коды сохраняются в оперативной памяти контролера.

После выбора на станке программы обработки (чистовой, черновой, трёхмерной), команды распределяются на шаговые двигатели, после чего происходит обработка поверхности материала.

Совет: Перед началом работы, необходимо протестировать станок, специализированной программой и пропустить пробную деталь, чтобы убедиться в правильности работы ЧПУ.

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

Верхняя пластина оси Z для крепления шагового двигателя.pdf:

Задняя пластина оси Z.pdf:

Ложемент фрезерного шпинделя.pdf:

Нижняя и средняя пластины оси Z.pdf:

Пластина для крепления фрезерного шпинделя на оси Z.pdf:

Пластина для крепления гайки перемещения по оси Y.pdf:

Передняя пластина оси Z для крепления линейных направляющих.pdf:

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.

Arduino

Некоторое время назад я загорелся мечтой купить токарный станок. Однако не было ни лишних денег, ни места для его размещения, ни желания восстанавливать и дорабатывать советский ушатанный.

Потом я наткнулся на китайские небольшие станки за вполне вменяемую стоимость даже с учетом доставки. Они не занимали много места. Но все еще требовали некоторой доработки после покупки. Поэтому я подождал некоторое время, пока китайские производители достаточно хорошо «обкатают» свои модели, чтобы они работали прямо из коробки. И заказал.

Мой выбор пал на станок wm210v-400 красного цвета:

Ссылки на заказ станка есть справа, я заказывал по верхней ссылке, так как у этого продавца я уже заказывал фрезерно-сверлильный станок ранее и все прошло успешно.

Почему я выбрал именно этот станок:

• Станок весит около 80кг, что позволяет при необходимости перемещать его в одиночку
• Станок небольшой, длина 880мм — легко разместить даже не лоджии (есть версия с увеличенной длиной, но он теряет в жесткости)
• Отверстие шпинделя 38 мм, что позволяет даже не таком небольшом станке точить большие и длинные заготовки
• Сам шпиндель толстостенный и жесткий
• Бесщеточный двигатель

Станок работает от 220 вольт, мощность двигателя относительно небольшая — 850 Вт, однако для новичка это даже преимущество, так как при такой мощности либо нужно все делать правильно, либо двигатель просто останавливается. Но снимать за один проход, точа сталь, приходится всего по паре десяток (десятка — 0.1 мм).

Да, чуть не забыл: станок приходит весь в масле, но это консервационное масло, его необходимо удалить (керосином или ацетоном) и смазать станок заново. Также нужно удалить стружку, которая кое-где могла остаться на станке после его производства.

Ранее продавец давал в подарок набор обычных рерцов, сейчас же кладет резцы со сменным и пластинами, активно ими пользуюсь и сейчас.

Я новичок и раньше не занимался токаркой, сравнивать мне не с чем, но на данный момент станок меня полностью устраивает и еще не было чего-то, что я не смог бы на нем выточить.

Хоть со станком и идут резцы, вращающийся центр, жесткий центр и патрон для сверл в заднюю бабку, очень быстро возникает потребность и в другой оснастке.

В первую очередь, а лучше вместе со станком, я советую заказать защиту винта подачи. Ссылку дать не могу, у продавца сейчас их нет в наличии. Я заказывал ее уже после получения станка и ставил сам. Ничего сложного нет, но нужно будет сверлить и нарезать резьбу для ее крепления, а если заказать сразу, продавец может поставить ее вам сам.

На счет резцов: кроме тех, что пришли со станком, мне понадобились лишь резцы для вытачивания круглой канавки шкива, купил 2 державки под разную толщину и 2 набора вставок:

• Державка MGEHR 1212-3
• Державка MGEHR 1212-4
• Вставки MRMN300-M
• Вставки MRMN400-M

Следующее, что я заказал, это электронные линейки. Я уже заказывал их у этого продавца и ставил на свой фрезерно-сверлильный станок — работают отлично. Для этого токарного станка нужны линейки на 150мм и на 300мм. Работать с цифровыми линейками гораздо удобнее, чем ориентироваться по лимбам.

Вот небольшая заметка и видео о том, как я устанавливал цифровые линейки на станок — вдруг пригодится.

Еще я заказал накатку чтобы делать насечки.

Так как для фрезерного станка я покупал цанговый патрон и большой набор цанг ER32, то докупил и цанговый патрон под конус морзе 2, чтобы использовать все те еже цанги в задней бабке.

Ну и последнее, что я докупил, это сверла. Без хорошего набора сверл работать просто невозможно. Если вы обрабатываете сталь, то лучше всего купить сверла HSS-Co, которые будут его грызть за милую душу. Я купил набор из 25 сверл с 1мм до 13мм, сверла большего размера с прямым хвостовиком покупаю тут, а под конус меорзе — тут.

Все остальное — уже мелочи, которые каждый будет покупать по своему выбору. Надеюсь что кому-та эта информация окажется полезной.

31 января 2021 ← Как просто организовать резервное питание в доме/квартире

Доработка токарного станка wm210v →

Варианты самодельных направляющих

Направляющий механизм для ЧПУ часто бывает основан на использовании хромированной металлической трубы.

Направляющий механизм возможно сделать из хромированной металлической трубы

Она имеет небольшую стоимость, ее легко обрабатывать, меняя форму. Кроме того, есть и ряд недостатков:

• Защитный верхний слой стирается очень быстро, затем металл изнашивается быстрее.
• При высокой нагрузке на трубу, она не дает необходимой прочности.

Такое решение является дешевым для специалиста, но хватит работы такого станка лишь на несколько десятков часов. Это связано с минусами оцинкованных или хромированных труб, которые сами сделаны из мягкого металла, подверженного быстрому износу при нагрузке. Фрезер в совместном использовании с такими направляющими значительно сократит их срок службы.

Кроме этих способов, следует применять в качестве движущих частей устройства фрезера с небольшой мощностью. Они придают изготавливаемым деталям точную тщательную обработку, чаще их используют на станках для обработки дерева. Они имеют низкую цену и маленький срок выработки.

https://youtube.com/watch?v=wNez0hcXwos

Похожие записи:

Лучший power bank на солнечных батареях Как отремонтировать кран буксу керамическую полуоборотную видео Ручка на руль лентяйка своими руками Чем помыть ковролин в машине. как почистить ковролин в автомобиле самостоятельно Корпорация «технониколь» Шьем без выкроек: идеи, мастер-классы, легкие способы сшить одежду дома