Самодельный чпу станок

Художественные произведения – в цене

Сделав небольшую и скромную поделку с помощью ЧПУ станка, многие умельцы затем готовы начать сотрудничество с магазинами по торговле сувенирами и продукцией, которая относится к предметам художественного промысла. А это – солидный и стабильный заработок, если налажены рынки сбыта.

У многих мастеров возникает потребность правильно оценить изделие. Как вы думаете, сколько можно получить за панно (резьба) из деревянной заготовки – результат искусного фрезерования, размером 20x370x548 мм? В пределах 10 тыс. рублей. И это в среднем ценовом диапазоне. А на изделии 60х110, с качеством намного ниже (виден фрезерный след) заработаем всего 200-220 руб.

Надёжным бизнесом может стать для творческой личности идея изготавливать на фрезерных станках статуэтки, панно с плоскими или объемными изображениями (фанера, пластик, металл и даже стекло).

Любители выжигать воспользуются пиропринтером или будут работать на гравировальных устройствах, создают уникальные изображения в соответствии с выбранным фото, изготавливая сувениры на заказ. Длительность технологического процесса – 6 и больше часов.

Обычно материал составляет в пределах 10% от цены изделия, учитывают также затраты на электроэнергию, плёночные и лаковые покрытия, амортизация фрезера и время обработки.

Например, хорошего качества икону из бука режут около 10 часов, после станка дорабатывают 4-5 дней. И тот, кто изготавливает продукцию такого рода, знает ей цену.

Шаг 1: Дизайн и CAD модель фрезерного станка собранного своими руками

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.

Габаритные размеры

Ноименование

DIY_CNC_основные размеры.pdf:

Монтаж электронной начинки

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.

P.S

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.

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

Ноименование

Винт оси X.pdf:

Винт оси Y.pdf:

Винт оси Z.pdf:

Верстак

Это специальный стол для рабочего процесса. Его можно оснащать разными вспомогательными элементами. Его параметры обуславливаются количеством свободного пространства в помещении. Также учитывается и планируемый объём работ.

Сегодня самыми распространёнными видами верстаков для фрезерных столов являются:

• Статичный. Это полноценная рабочая площадка.
• Портативный. Это настольный вариант, быстро собирающийся и позволяющий проводить фрезерные операции.
• Агрегатный. Обладает такими возможностями, за счёт которых расширяется пильная площадь.

Для бытовой мастерской оптимальным является п.1. Второй вид годится для работ с небольшими деталями и имеет ограниченный функционал. Для третьего должно быть просторное помещение.

Устанавливаемые электромоторы

Для обеспечения высокой производительности создаваемого оборудования рекомендуется отдавать предпочтение мощным шаговым двигателям. Мини-модели могут применяться для работы с металлом и деревом. Основными параметрами электродвигателей считаются:

Мощность. С повышением показателя мощности существенно расширяется область применения станка. Слишком большая мощность становится причиной повышения затрат на электроэнергию, низкая приведет к перегреву при перегрузке.
Количество оборотов. Режущий инструмент может подаваться при различной скорости вращения, которая определяет качество получаемой поверхности.
Защита от перегрузок. Для того чтобы продлить срок эксплуатации фрезеровального станка, следует проводить установку электродвигателя, который имеет защиту от перегрева.
Наличие пяти проводов управления. Существенно упростить процесс подключения электрической начинки к устанавливаемым моторам можно при выборе моделей с пятью управляющими проводами.
Требуемое напряжение. Все электродвигатели делятся на две категории: первая работает от бытовой сети 220 В, вторая от трехфазного напряжения 380 В

При создании станка для домашней мастерской выбирают электрические моторы, которые работают от бытовой сети 220 В.
Если выбирается шаговый мотор, то уделяется внимание тому, на сколько градусов осуществляется поворот за один шаг.

Совершенно необязательно устанавливать двигатель шагового типа, который обходится намного дороже обычного варианта исполнения. Изготовить подобную конструкцию можно из обычного электродвигателя, для чего его подвергают небольшой доработке. Для работы самодельного станка потребуется не менее трех двигателей.

При установке шагового мотора можно не использовать винтовую передачу. Для передачи вращения или регулировки количества передаваемых оборотов режущему инструменту создается система клиноременной передачи. Рекомендуется применять исключительно зубчатые ремни, так как при высокой нагрузке они не будут проскальзывать на шкивах.

Самодельный фрезерный станок по металлу

Домашний фрезер является отличным помощником для обработки металлических или деревянных изделий в тех случаях, когда использование ручного инструмента не принесет желаемого результата. Можно в таком случае обратиться в мастерскую, но такие услуги не всегда стоят дешево. Обладая определенными навыками, можно собрать своими руками фрезерный станок по металлу простейшего типа или более сложную модель. Соответственно, у более простого типа станка, собранного на основе обычной дрели, функционал будет скромнее, чем у более сложного, оснащенного большим количеством комплектующих и работающего на основе электродвигателя. Если следовать инструкциям и чертежам, на основе которых собирают промышленные образцы фрезеров, для домашней мастерской можно соорудить станок, способный выполнять сложные технологические операции: вырезать изделия из металла или дерева, обрабатывать поверхности различной конфигурации, изготавливать пазы, фальцы, шлицы и т.п. При сборке станка можно опираться на видео-инструкции, которые можно найти в большом количестве в интернете.

Но перед тем, как вы приступите к сборке самодельного станка, хотели бы предупредить, что, не зная всех тонкостей сборки устройства, в итоге оно может оказаться небезопасным для эксплуатации

Поэтому если возникают сомнения в работе устройства, собранного своими руками, обратите внимание на фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ от отечественного производителя MULTICUT, которые имеют гарантию качества и большую производительность

Сборка фрезерного станка

За основу самодельного фрезерного станка лучше всего взять прямоугольную балку, которую следует прочно закрепить на направляющих.

Вся конструкция должна иметь высокую жесткость, при этом лучше, если сварочные работы будут сведены к минимуму.

Дело в том, что в любом случае, сварочные швы подвержены разрушению и деформации при определенных нагрузках, при работе станка его станина будет подвергаться, в том числе, и вибрации, что может негативно сказаться на данных элементах крепления, что, в свою очередь, приведет к сбою в настройках.

Это должно полностью исключить возможный люфт при работе фрезерного станка с ЧПУ, а также прогиб направляющих при серьезных нагрузках.

По точно такому же принципу собирается своими руками и самодельный фрезерно-гравировальный станок, оснащенный ЧПУ. О процессе сборки своими руками достаточно функционального станка фрезерного типа с ЧПУ, подробно рассказано на видео ниже.

Видео:

В конструкции агрегата необходимо в обязательном порядке предусмотреть подъем рабочего инструмента в вертикальном положении, для чего рекомендуется использовать винтовую передачу.

В свою очередь, для необходимой отдачи вращения непосредственно на ходовой винт следует использовать зубчатый ремень.

Вертикальную ось, которая также является обязательным элементом любого фрезерного станка с ЧПУ, делают из алюминиевой плиты.

В домашних условиях отлить вертикальную ось можно при помощи муфельной плиты, и в этом случае следует взять алюминий.

После этого непосредственно на корпус сразу за осью следует смонтировать два двигателя шагового типа, один из которых будет отвечать за горизонтальное перемещение, а второй, соответственно, за вертикальное.

Все вращение должно передаваться через ремни. После того, как все элементы будут находиться на своих местах, самодельный фрезерный станок следует обязательно проверить в работе при ручном управлении, и при выявлении недочетов, устранить их на месте.

Изготовление станка CNC из дерева на базе Arduino

В статье речь пойдет о том, как своими руками можно сделать ЧПУ станок из дерева. В качестве электроники автор решил использовать Arduino UNO R3, GCode Sender и GRBL. Уникальность идеи в том, что станок сделан из дерева, что делает его сборку проще и доступнее. Сложнее всего собирается механическая часть, подключить электронику не составит большого труда.

Материалы и инструменты для изготовления: — резьбовые валы; — фанера; — болты и гайки; — шариковые подшипники; — шаговые двигатели типа Nema 23; — для шаговых двигателей нужны драйвера TB6560; — питается установка от напряжения 24 В 15 А; — Arduino UNO R3; — металлические втулки, а также втулки из нейлона (можно из капролона или фторопласта); — провода.

Шаг первый. Делаем основание станка (ось Х)

Для изготовления основы понадобится несколько брусков, в которых нужно будет просверлить несколько глухих и сквозных отверстий. Затем устанавливают металлические валы, они служат в качестве привода для оси Х.

Резьбовой вал устанавливается по центру, а по бокам устанавливаются два стальных вала в качестве направляющих. Когда резьбовой вал вращается, каретка перемещает резьбовой стол по оси Х.

Брусок должен быть как можно толще, так как чем тяжелее будет основа, тем надежнее будет стоять станок во время работы. А это, в свою очередь, повышает качество изготовления во время работ.

Шаг второй. Создаем ось Y
Шаг третий. Создаем ось Z
Шаг четвертый. Сборка конструкции
Шаг пятый. Электронная часть устройства

Шаг шестой. Программная часть устройства

На следующем этапе нужно загрузить программное обеспечение, которое будет управлять станком. Процесс это не сложный, нужно загрузить код с помощью программы XLoader на плату Arduino. После этого нужно открыть GCodeSender, чтобы соединить плату Arduino с персональным компьютером. После этого плата будет готова для управления станком CNC. Вот и все, станок готов, можно испытать его на деле. Чтобы задать нужные параметры для обработки объекта, нужно использовать любые чертежи из программы CAD. Далее с помощью программы CAM формируется код G. Для этих целей удобно использовать программу MasterCam X7. В ней есть уже и CAD и CAM. cnc.rar (скачиваний: 2281)

Источник

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Жесткость и преднатяг

Во время работы профильные рельсовые направляющие подвергаются, ввиду приложенной нагрузки, воздействию упругой информации. Показания величины деформации зависят от типов элементов качения. Но так или иначе она становится меньшей, когда нагрузка увеличивается.

Для увеличения жесткости системы применяется преднатяг. Он уменьшает срок службы линейных направляющих, вызывая в них внутреннее напряжение, но при этом способен к поглощению деформирующих нагрузок при работе линейной направляющей в условиях сильной вибрации или ударной нагрузки. В связи с тем, что преднатяг вызывает упругую деформацию подшипников, они становятся зависимыми от негативного влияния ошибок при монтаже. Это говорит о том, что больше внимания следует обращать на точность обработки установочной поверхности.

Виды преднатяга:

• нормальный — применяется при наличии незначительных вибраций;
• легкий — используется при наличии легких вибраций и легком крутящем моменте;
• средний — применяется при ударных нагрузках и сильных вибрациях, а также при опрокидывающих нагрузках.

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).

Что можно делать ручным фрезером с разными фрезами

Краткий обзор фрез даст полное понимание того, что можно делать ручным фрезером по дереву и как его можно использовать в домашних условиях и столярной мастерской. Из основных видов часто используемых в работе с деревом можно выделить пазовые, кромочные и комбинированные фрезы.

Виды пазовых фрез и их назначение

Как понятно из названия, с помощью пазовых фрез можно сделать ручным фрезером пазы. А также использовать для нанесения декоративной фрезеровки на лицевые части мебели.

• Прямая пазовая. Простая цилиндрическая форма позволяет делать прямоугольный паз, ширина паза определяется диаметром фрезы. Подходит для рейсмусования.
• Дисковая пазовая. Ширина и толщина диска определяет глубину и ширину паза, который можно сделать ручным фрезером. Также используется для рейсмусования заготовок.
• Галтельная пазовая. В зависимости от формы фрезы, закругленной или V-образной, можно сделать ручным фрезером по дереву закругленный или треугольный паз разной ширины.
• Конструкционная пазовая. Обеспечивает более прочное и стабильное столярное соединение, Т-образное или «ласточкин хвост» в зависимости от формы фрезы.
• Фасонная пазовая. Используется для декоративного оформления фасадов и других лицевых заготовок.

Виды комбинированных фрез и их назначение

Для того чтобы сделать фрезером по дереву соединение «шип-паз» может понадобиться сразу две фрезы, которые в комплекте называются «комбинированные». Есть также вариант сделать «шип-паз» с использованием одной фрезы, путем сдвигания одной заготовки относительно другой на ширину шипа и паза.

Одиночные комбинированные фрезы позволяют нарастить длину заготовки из коротких остатков путем переворачивания одной детали относительно другой (чтобы соединение «шип-паз» сошелся).

Двойные комбинированные шипо-пазовые фрезы используются для изготовления вагонки из дерева и других облицовочных панелей с указанным столярным соединением. В комплекте идет сразу пара разных позиций, следует быть внимательным при использовании. Одни виды предполагают переворачивание заготовки, другие – работу в одной плоскости, чтобы соединение сошлось.

Федерейные комбинированные фрезы предназначены для декоративного оформления фасадной части мебели. С помощью федерейной горизонтальной фрезы можно сделать фрезером рельеф по плоскости фасада, а вертикальной – оформить цоколь (плинтус) по высоте. Двухсторонняя горизонтальная фреза позволяет сделать декоративную резьбу для последующей сборки в паз филенкой.

Виды кромочных фрез и их назначение

С помощью кромочных фрез можно делать фрезером любые фаски на торцах заготовок. Как правило, этот вид фрез практически всегда оснащен подшипником по верхней или нижней части фрезы. Это дополнение помогает четко и ровно работать по шаблону и прогонять базу заготовки по любым радиусам и изгибам, с обрезкой.

Кромочные обгонные фрезы используются для снятия кромки под прямым углом. С их помощью можно делать фрезером деревянные заготовки для последующего склеивания в единый мебельный щит.

Кромочные фальцевые фрезы используются для выборки паза прямоугольной или квадратной формы, подходит для рейсмусования заготовок.

Кромочные калевочные и конусные фрезы предназначены для снятия фаски с полукруглым или скошенным краем на заготовках. Калевочная позволяет оформлять фаску как со «ступенькой», так и без нее, в зависимости от положения фрезера.

Кромочные фигурные и полустержневые фрезы помогают красиво оформить торец заготовки по всей толщине, с захватом нижней части. Работать с ними можно с мощностью фрезера от 1600Вт.

Также виды фрез по дереву подразделяют и по другим признакам, более подробно можно узнать из видео.

Чтобы не было прожогов на заготовках, а также чтобы сильно не перегружать мотор фрезера малой и средней мощности, не пытайтесь достигнуть желаемого эффекта за один проход. Лучше пройтись несколько раз по заготовке, чтобы достичь аккуратного и чистого реза на торце.

С помощью дополнительных приспособлений, фиксации инструмента на верстаке или подвижной каретке в вертикальном и горизонтальном положении, можно делать фрезером вручную действительно оригинальные и красивые предметы декора, отделки и мебельной обстановки.

Использование фрезерного станка

Фрезерный станок с ЧПУ – современный механизм, имеющим множество преимуществ. Но его приобретение не дает гарантии того, что поделка будет качественной. Станком рекомендуется пользоваться при наличии образования или опыта работы в этой сфере.

На фрезерных станках можно выполнить различные детали. Они применяются в:

• изготовлении изделий из пластика;
• кожгалантерейном производстве;
• изготовлении пресс-форм из металла (используются в обувной промышленности);
• производстве форм для раздува сложной конструкции;
• в горячем тиснении фольгой (производство клише);
• производство приборных панелей;
• изготовлении супер изделий из дерева.

Наиболее используемой основой при обработке и изготовлении изделий из дерева является фанера. Она соответствует нормам гибкости, благодаря чему ее проще использовать. Перед началом фрезеровки фанеры рекомендуется обзавестись достаточным количеством материала. При производстве часть заготовок будет испорчена. При осуществлении фрезеровочных задач появление испорченных заготовок – не редкость.

Вторым важным моментом является покупка фрез. Этот элемент осуществляет основную часть функций, поэтому на него приходится серьезная нагрузка. Поломка фрез – одна из самых частых проблем при фрезеровке. Если планируется осуществление большого количества работ, следует запастись запасными фрезами. От качества детали зависит производительность и точность работы.

Третьим важным элементом при фрезеровке является наждачная бумага. Без нее закончить полноценное изготовление изделия непросто. Она обеспечивает шлифовку. Материал быстро стирается, но обладает невысокой стоимостью.

Направляющие для ЧПУ станка

Обрабатывающие центры с ЧПУ для мелкосерийного и домашнего использования — дорогая штука и не каждый может позволить себе купить форматно-расточной или токарный с ЧПУ, но выполнить своими руками сносное по качеству обработки и чистоте реза устройство, можно запросто. Рассмотрим несколько конструкций, но сначала посмотрим на детали заводского изготовления, чтобы понять основные принципы работы.

Все направляющие для программируемых станков бывают кругового движения или линейного типа, это зависит от траектории, по которой движется подвижный узел в координатах. Будем рассматривать только линейные, как самые востребованные у самодельщиков, да и особой нужды для применения круговых устройств нет.

Каким конструкциям отдать предпочтение

Не все могут позволить себе приобрести, скажем, обрабатывающий центр с ЧПУ для изготовления мелкосерийных деталей в домашних условиях, станок форматного типа или для токарных работ. Но самодельный агрегат с ЧПУ, сделанный собственноручно – реально. Собранное устройство в умелых руках продемонстрирует образцы правильной обработки деталей.

Собирая механику программируемых станков, обычно применяют самодельные линейные направляющие, так как в устройствах с круговым движением нет необходимости

Обратим внимание на некоторые конструкции, применяемые при этом

Оцинкованные или хромированные трубы

Они идут с различным диаметром можно использовать как стержни при монтаже маломощных устройств – плоскошлифовальных наждаков, сверлильных или токарных станков. По шлифованному цилиндрическому стержню осуществляется движение бронзовой втулки. Иногда суппорт делают и без нее. У труб – невысокая цен, их легко обрабатывать. Хотя есть минус: небольшой ресурс (стирание защитного слоя наступает спустя 15-20 проходок, после чего сталь изнашивается более интенсивно); нет нужного уровня прочности при высоких нагрузках.

Фрезер

Эффективен фрезер, в котором направляющий механизм изготовлен на основе бывшего в употреблении матричного принтера или печатной машинки «Янтарь». При таком варианте прослужит долго. Не нужно искать очень широкие подшипники, их внутренний поперечник должен равняться диаметру болтов.

Мебельные стержни

Проблему механики для станков с ЧПУ можно правильно решить при помощи мебельных стержней. Тем более, что самоделки с их применением гарантируют тщательную обработку на деревообрабатывающем, ленточно-шлифовальном оборудовании, и даже фрезерном с невысокой мощностью. Мебельные комплектующие относятся к дешевым, хотя ресурс у них небольшой.

Полированный вал

Недорогой и часто применяющийся тип направляющей. Сущность обработки – индукционно закалить верхний слой, что способствует повышению длительности эксплуатации и снижению интенсивности процесса изнашивания. Затем вал полируется, и каретка движется при минимальном трении.

Самодельные

Часто практикуется установка самодельных направляющих, используя то, что есть в наличии. Например, можно воспользоваться стальным уголком, подшипниками, гайками и болтами.

ВАЖНО! Не берите алюминиевый, в таком случае надо быть готовым к частой замене детали. Дорожки в ней выедают шарикоподшипники каретки. Предпочтение лучше отдать стальному уголку

Если использование механизма ожидается интенсивным, лучше его закалить и отшлифовать для снижения трения на подшипниках

Предпочтение лучше отдать стальному уголку. Если использование механизма ожидается интенсивным, лучше его закалить и отшлифовать для снижения трения на подшипниках.

Штоки

Собирая маленький домашний станок, иногда пользуются, как направляющими, – штоками автомобильных стоек из отечественного авто. Они прочны и изготовлены из металла высокого качества. Это ощутимо сократит затрату средств на стоимость комплектующих.

Есть и такой вариант: алюминиевые шины из распредустройства трансформаторной подстанции с впрессованными медно-графитными втулками от стартера МАЗа. А подвижные узлы делают из пневмоклапанов, которые применяются для управления пневмоцилиндрами.

При изготовлении направляющих и кареток для чпу своими руками (роликовых или шариковых), надо пользоваться такими ожидаемыми критериями:

• сохранение заданных параметров;
• плавное линейное перемещение кареток;
• эффективность работы;
• низкое трение.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Некоторые умельцы советуют в механике на станке обойтись без втулок. Такой вариант возможен, но это чревато ухудшением производимых изделий, а сроки эксплуатации установленного устройства из стержней – снизятся