Как собрать фрезерный станок с чпу своими руками: пошаговая инструкция

Принцип работы фрезерного станка

Оборудование для фрезерной обработки с ЧПУ

Современное деревообрабатывающее оборудование с блоком числового программного управления предназначено для формирования сложного рисунка по дереву. В конструкции должна присутствовать механическая электронная часть. В комплексе они позволят максимально автоматизировать процесс работы.

Для изготовления настольного мини-фрезерного станка по дереву своими руками следует ознакомиться с основными компонентами. Режущим элементом является фреза, которая устанавливается в шпиндель, расположенный на валу электродвигателя. Эта конструкция крепится на станину. Она может перемещаться по двум осям координат – x; y. Для фиксации заготовки необходимо сделать опорный столик.

Электронный блок управления соединяется с пошаговыми двигателями. Они обеспечивают смещение каретки относительно детали. По такой технологии можно сделать 3D рисунки на деревянной поверхности.

Последовательность работы мини-оборудования с ЧПУ, который можно изготовить своими руками.

1. Написание программы, согласно которой будет выполнена последовательность перемещений режущей части. Для этого лучше всего использовать специальные программные комплексы, предназначенные для адаптации в самодельных моделях.
2. Установка заготовки на стол.
3. Вывод программы в ЧПУ.
4. Включение оборудования, контроль за выполнением автоматических действий.

Для достижения максимальной автоматизации работы в 3D режиме потребуется правильно составить схему и выбрать соответствующие комплектующие. Специалисты рекомендуют изучить заводские модели, прежде чем сделать мини-фрезерный станок своими руками.

X-Y-Z

Устанавливаем Z на Y.

Устанавливаем боковые стенки портала и клеммную коробочку для кабелей.

Устанавливаем портал на раму.

Вот и все. Станок получился удобный, стройный, я бы даже сказал поджарый, ничего не торчит, к рабочему полю хороший доступ со всех сторон, никаких кожухов, которые чего-то там прикрывают, нет «гусениц» для проводов, все провода спрятаны. Кстати, в моем экземпляре контроллер тоже спрятан под стол, к станку подходит только шнур питания и кабель LPT порта от компьютера.

Даже если вы все кривовато выпилили и не очень точно просверлили отверстия, вы все равно сможете доработать станок, довести его до ума и заставить нормально работать. Потому что в этой конструкции все определяется заведомо точными покупными направляющими и приемлемой геометрической точностью прессованных профилей (параллельность и перпендикулярность граней). Тут в принципе нет сложно выполнимых посадок и жестких допусков на линейные размеры. Однако, само собой разумеется, чем точнее вы сделаете детали, тем лучше и для станка и для тех изделий, которые вы будете на нем выпиливать.

Задача

Вообще говоря, «на скорую руку» делаются бутерброды и салаты, романтический ужин можно соорудить на скорую руку, но не станок. Тем не менее, я вынес это словосочетание в заголовок статьи. Почему? Попробую объяснить.

«На скорую руку» это значит технологично для домашнего производства. Т.е. станок должен быть сконструирован так, чтобы его можно было изготовить, используя минимальный набор самых обычных слесарных инструментов. Буквально, если у вас в арсенале имеется электролобзик с пилкой по металлу, сверлильный станок, плашки-метчики и напильник, то этого должно быть достаточно. На худой конец, сгодится простая ножовка по металлу и дрель.

Кое-кто скажет: «Ну, ты загнул, товарищ! Так не бывает», и будет прав. Так действительно не бывает. Потому что, если фрезерные работы можно исключить полностью, то без элементарных токарных работ нам не обойтись, значит, работ этих должно быть совсем не много, все остальное – ручками, на кухне.

Ставя перед собой такую задачу, надо хорошо понимать, что осуществить задуманное можно только при условии широкого применения покупных комплектующих и стандартных алюминиевых профилей. Направляющие – этакие краеугольные камни портального гравировально-фрезерного станка — тоже придется купить, а они дорогие. Так что, «на скорую руку» не значит дешево!

И последнее соображение. «На скорую руку» ассоциируется с понятиями просто и быстро. Если с определением «просто» можно согласиться, то быстро вряд ли получится. Изготовление даже простых деталей может затянуться на неопределенный срок, но как говорится, «терпение и труд – все перетрут».

Подытожим:

• Для фрезерования бальзы, фанеры, дерева, пластиков и тонких (до 2 мм) алюминиевых сплавов.
• На линейных шариковых направляющих и зубчатых ремнях.
• Рабочее поле не менее 1000х300х90.
• Разрешение позиционирования не хуже 0,1 мм.
• Скорость позиционирования не менее 2 м/мин.

Механическая часть

Теперь можно приступить к применяемым деталям.

Направляющие оси Х:

• круглые штанги;
• линейные подшипники.

Направляющие оси Y:

• рельсы;
• линейные подшипники;
• люфт с осями Х и У.

Направляющие оси Z:

• круглые штанги;
• линейные подшипники.

Благодаря винтовому валу, осуществляется подача на всех осях, бронзовых гайках и люфту. У китайских производителей существуют недорогие валы ШВП

Именно их замена находится на самом важном месте. Опорные подшипники и гибкие муфты имеют хорошую посадку двигателей на кабель

Можно обзавестись уже использованными моторами, которые могут оказаться под рукой любого мастера.

Так же можно подобрать посадочные места в неплохом исполнении. В сборке потребуется неподвижный опорный подшипник вала. Стоит учитывать, что во внутренней части станка находится электрика в составе нескольких драйверов и контролера ЧПУ.

Радиаторы можно убрать для местной экономии, а сами драйверы присоединяются к алюминиевой пластине. Внешнее питание мини машины состоит из нескольких источников, которые соединяются последовательно. Полученные вольты нужны для питания моторов и шпинделя.

Плата контроллера должна соответствовать CNC USB Mach3, а для этого нужны:

• диск;
• инструкция;
• лицензия для софта Масн3.

Данная плата исполняет свою работу неплохо и настраивается без всяких претензий, а софт Mach3 работает очень хорошо. Но всегда можно доработать станок, заменив контроллеры на Arduino. Шпиндель из Китая в 400 Вт вполне приемлемый мотор укомплектованный держателем и цангой, но без люфта.

В итоге после трудоемкой работы получается приличное оборудование, с практической точностью и не уступает реальным моделям, которые имеют широкое распространение на рынке фрезерных станков от известных производителей. Опираясь на полезную информацию об интересующем оборудовании, каждый любитель данных машин сможет самостоятельно собрать агрегат и смело использовать его на протяжении многих лет.

Монтаж станка ЧПУ

Собрать самодельные ЧПУ станки, после подготовки комплектующих, лучше строго по чертежу, чтобы они работали. Процесс сборки, применяя ходовые винты, стоит выполнять в такой последовательности:

• знающий умелец начинает с крепления на корпусе первых двух ШД – за вертикальной осью оборудования. Один отвечает за горизонтальное перемещение фрезерной головки (рельсовые направляющие), а второй за перемещение в вертикальной плоскости;
• подвижной портал, перемещающийся по оси X, несет фрезерный шпиндель и суппорт (ось z). Чем выше будет портал, тем большую заготовку удастся обработать. Но у высокого портала, в процессе обработки, – снижается устойчивость к возникающим нагрузкам;

• для крепления ШД оси Z, линейных направляющих используют переднюю, заднюю, верхнюю, среднюю и нижнюю пластины. Там же сделайте ложемент фрезерного шпинделя;
• привод собирают из тщательно подобранных гайки и шпильки. Чтобы зафиксировать вал электродвигателя и присоединить к шпильке, используют резиновую обмотку толстого электрокабеля. В качестве фиксатора могут быть винты, вставленные в нейлоновую втулку.

Затем начинается сборка остальных узлов и агрегатов самоделки.

Сборка важных узлов станка

В станке, который вы начали собирать собственноручно, надо предусмотреть ряд ответственных узлов, обеспечивающих вертикальное перемещение рабочего инструмента. В этом перечне:

• винтовая передача – вращение передаётся, используя зубчатый ремень. Он хорош тем, что не проскальзывают на шкивах, равномерно передавая усилия на вал фрезерного оборудования;
• если используют шаговый двигатель (ШД) для мини-станка, желательно брать каретку от более габаритной модели принтера – помощнее; старые матричные печатные устройства имели достаточно мощные электродвигатели;

• для трёхкоординатного устройства, понадобится три ШД. Хорошо, если в каждом найдётся 5 проводов управления, функционал мини-станка возрастёт. Стоит оценить величину параметров: напряжения питания, сопротивления обмотки и угла поворота ШД за один шаг. Для подключения каждого ШД нужен отдельный контроллер;
• с помощью винтов, вращательное движение от ШД преобразуется в линейное. Для достижения высокой точности, многие считают нужным иметь шарико-винтовые пары (ШВП), но это комплектующая не из дешевых. Подбирая для монтажа блоков набор гаек и крепежных винтов, выбирают их со вставками из пластика, это уменьшает трение и исключает люфты;

вместо двигателя шагового типа, можно взять обычный электромотор, после небольшой доработки; вертикальная ось, которая обеспечивает перемещение инструмента в 3D, охвачивая весь координатный стол. Её изготовляют из алюминиевой плиты

Важно, чтобы размеры оси были подогнаны к габаритам устройства. При наличии муфельной печи, ось можно отлить по размерам чертежей

Ниже – чертёж, сделанный в трёх проекциях: вид сбоку, сзади, и сверху.

Подготовка к работе

Если вы запланировали изготовить станок с ЧПУ самостоятельно, не применяя готового набора, то первое, что вам нужно будет сделать, — это остановиться на специальной схеме, по которой будет работать такое мини-устройство.

• За основание фрезерного оборудования можно взять ненужный сверлильный станок, в котором рабочая головка со сверлом поменяется на фрезерную. Самое трудное, что придется создавать в таком оборудовании, — это механизм, который обеспечит передвижение приспособления в трех разных плоскостях. Этот механизм можно изготовить на основании кареток от старого принтера, он обеспечит перемещение приспособления в двух плоскостях.
• К устройству, сделанному по этой принципиальной схеме, просто подключить программное управление. Однако его главный минус заключается в том, что обрабатывать на этом станке с ЧПУ можно будет лишь изделия из пластика, древесины или небольшого листового металла. Таким образом происходит, потому что каретки от ненужного принтера, которые будут производить перемещение режущего приспособления, не обладают нужной степенью жесткости.
• Чтобы ваше самодельное устройство было способно выполнять важные фрезерные действия с заготовками из разных материалов, за перемещение рабочего приспособления должен отвечать очень мощный специальный двигатель. Не нужно пытаться найти двигатель именно шагового вида, его можно сделать из простого электромотора, подвергнув небольшой доработке.
• Использование шагового двигателя в вашем оборудовании даст возможность избежать применения винтовой передачи, а остальные возможности и характеристики самодельного инструмента от этого не будут хуже. Если же вы все-таки захотите применить для своего мини-устройства каретки от принтера, то стоит подобрать их от более большой модели печатного устройства.
• Для передачи усилия на вал фрезерного станка лучше брать не простые, а зубчатые ремни, которые не смогут проскальзывать на шкивах. Одним из главных узлов любого похожего станка считается механизм фрезера. Именно его созданию нужно уделить много внимания. Чтобы качественно изготовить такой механизм, вам понадобятся подробные чертежи, которым придется строго следовать.

Распространенные ошибки при сборке

Часто встречающейся ошибкой при сборке станка с числовым программным управлением является отсутствие чертежа, но по нему и проводится сборка. В результате этого возникают упущения в проектировании и установке конструкций аппарата.

Часто неправильная работа станка связана с неверно подобранными частотником и шпинделем.

Для корректной работы станка необходимо правильно подбирать шпиндель

Во многих случаях шаговые двигатели не получают должного питания, поэтому для них необходимо выбирать специальный отдельный блок питания.

Необходимо учитывать то, что правильно установленная электросхема и программное обеспечение позволяет выполнять на устройстве многочисленные операции разного уровня сложности. Станок ЧПУ своими руками выполнить под силу мастеру среднего звена, конструкция агрегата имеет ряд особенностей, но с помощью чертежей собрать детали несложно.

С ЧПУ, своими руками составленным, работать легко, необходимо изучить информативную базу, провести ряд тренировочных работ и проанализировать состояние агрегата и детали. Не стоит торопиться, дергать движущиеся детали или вскрывать ЧПУ.

Добро пожаловать на сайт открытого проекта по разработке станка с ЧПУ на базе Arduino своими руками

Проект Простой станок с ЧПУ на Ардуино задумывался для разработки, отладки и тестирования программного обеспечения, необходимого для работы станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Соответственно, хотелось потратить минимум денег на изготовление механической и электронной составляющих станка.

В качестве контроллера была выбрана плата Ардуино, ввиду её огромных возможностей по взаимодействию с различными устройствами.
Функционал Arduino легко расширяется благодаря возможности подключения огромного количества устройств, поддерживающих стандартные протоколы передачи данных и управления.
На официальном сайте arduino.cc опубликована исчерпывающая информация о подключении устройств к Ардуино, а также о программировании Arduino.

Фрезерные станки с ЧПУ, а точнее программы для станков с ЧПУ, работают с векторными изображениями, которые сами по себе довольно дорого стоят.
Это изначально сместило направление исследований на разработку фрезерного станка с ЧПУ, который работает с бесплатными растровыми изображениями (обычными файлами в формате bmp, jpg, gif и т.д.).
Собрав всё воедино получаем совершенно потрясающие характеристики:

• низкая стоимость станка с ЧПУ (менее 100$ или 6000 руб без учёта стоимости компьютера);
• лёгкая доступность всех деталей станка;
• работа с растровыми изображениями, которые легко может создать любой человек в простом графическом редакторе (например Paint);
• расширяемая платформа для разработки множества смежный систем;
• в идеале программное обеспечение должно иметь возможность обработки фотографий и/или изображений, полученных с обычного сканера.

Изначально планировалось использовать станок с ЧПУ на ардуино для фрезерования плоских фигур, орнаментов и объёмных тел. Однако, впоследствии к станку был подключен контактный датчик для 3D-сканирования.
Затем, на станок был установлен лазерный модуль для гравирования / выжигания. И, наконец, станок с ЧПУ был превращён в 3D-принтер: для этого потребовалось установить дополнительный блок, который называется экструдер.

Таким образом, получаем не просто 3-хкоординатный станок для фрезерования с ЧПУ на Ардуино, а целую платформу, на базе которой легко собирается:

• станок для фрезерования 2D-фигур и 3D-тел;
• контактный 3D-сканер;
• лазерный гравер / выжигатель с ЧПУ;
• 3D-принтер.

На сайте выложены подробные схемы сборки станка с ЧПУ, включая его модификации, чертежи станка с ЧПУ, исходные коды программного обеспечения, а также исходные коды прошивок для Arduino.

Станок с ЧПУ на Ардуино и его модификации собирались своими руками. Для промышленных целей такой станок с CNC конечно не подойдёт, однако для штучного изготовления и освоения принципов работы механики и программного обеспечения подходит.

Кроме того, на сайте имеется отдельный раздел, посвящённый приобретению компонентов самодельного станка с ЧПУ и необходимых расходных материалов, где описано, где, как и по какой цене можно приобрести требуемые составляющие простого станка CNC.

Конструкция станка

самодельный фрезер с ЧПУ

Станину для самодельного фрезерного станка по металлу проще всего сделать из трубы квадратного сечения 80 х 80 мм, достаточно низкой. Небольшая высота делает устройство достаточно устойчивым, предотвращает вибрацию. Подставка для фиксации направляющих также изготавливается из прямоугольной металлической трубы 60 х 20 мм. Станина выполняется на болтовых креплениях, так как сварные соединения деформируют конструкцию. Болтовые крепления позволяют выставить устройство точно по уровню, площадь соприкосновения велика, крепление надежно и достаточно жестко, без люфтов.

Размер рабочего поля самодельного станка надо сделать от 32 х 35 см. Длина направляющих валов по У и Х — 1,6 см, по Z — 1 см.

Подшипники скольжения лучше выбирать промышленные, пусть и самые недорогие. Их использование уменьшит вероятность люфтов.

Ось Z устанавливается на винтовой передаче, так как она достаточно тяжела. Чтобы передавать кручение на ходовой винт от оси Z используется зубчатый ремень шириной 10 мм. Подобная схема позволяет уменьшить биения и облегчить размещение шагового мотора относительно винта хода. Уменьшается вес станка и экономится пространство по вертикали.

Сама ось выполняется из алюминиевой плиты, а позади нее устанавливаются два шаговых мотора. Их назначение — передача кручения на винт оси Z посредством зубчатого ремня, другой двигатель ремнем передает движение по оси Х. Ходовой винт оси Z можно сделать из строительной шпильки.

Если планируется водяное охлаждение шпинделя, следует предусмотреть и водяную помпу, а также комплект резиновых трубочек.

Основные типы направляющих

В процессе конструирования и монтажа станков (заводского и самодельного изготовления) применяют разные типы направляющих устройства. Это связано с их предназначением – фрезерование, сверление или токарные работы. Они могут быть двух типов.

Направляющие скольжения

Их используют в оборудовании небольшой мощности, не требующем особой точности и высокой производительности. Такими деталями комплектуют сверлильные и токарные агрегаты настольного типа, деревообрабатывающие станки.

Полированный вал, как вид направляющей, относится к бюджетным. Он наиболее распространен.

ВАЖНО! Его изготавливают из высоколегированной стали, выполняют индукционную закалку и, впоследствии, шлифовку. Такая обработка служит для увеличения продолжительности работы, а вал изнашивается меньше

Полированный вал имеет недостатки:

• крепление в концевых точках, со станиной нет крепления, из-за чего налицо отсутствие жесткой связи со столом и наличие погрешностей в обработке,
• провисание при увеличенной длине, поэтому допустим её максимум – 1 метр. Рекомендуют иметь оптимальное соотношение диаметра вала и его длины (0.06-0.1), чтобы достичь нормальных результатов.

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

А можно…?

Отвечаю сразу — МОЖНО! Все можно! Только нужно ли?

«А можно вместо четырех шариковых блоков поставить на каретку два? Будет почти в два раза дешевле» — Можно! Но я поставил четыре, и вам советую.

«А можно заменить обычные профили станочными? Будет лучше» — Можно! В каком-то смысле действительно будет лучше. Скажем так, будет лучше ровно на столько, на сколько, к примеру, станут лучше «Жигули», если поставить на них семнадцатидюймовые колеса от «Мерседеса», Но дороже будет, это точно!

«А можно для увеличения прочности заменить не внушающие доверия алюминиевые профили хорошими стальными?» — Можно! Если удастся подобрать подходящие по размеру, и при условии замены шариковых направляющих на 20-й типоразмер. Кстати и ремни нужно взять потолще, и двигатели помощнее, и, чего там мелочиться, лучше сразу на ШВП перейти.

«А можно такой станок сделать размером 2х3 метра, и чтобы 10 мм фанеру пилил со скоростью 600 мм/мин.?» — Можно! Только профили нужно брать станочные и крепить их к стальным сварным рамам, и ремни заменить зубчатыми рейками и моторы брать с редукторами, и прочее по мелочам.

«А можно вместо дорогих шариковых направляющих применить обычные шарикоподшипники, чтобы все так же ездило?» — Можно! Ездить будет! Но я все-таки разорился на рельсы и дорогие линейные подшипники, сами догадайтесь почему.

«А можно вместо импортных шариковых линейных направляющих использовать наши, отечественные, мебельные, или компьютерные?» — Можно! См. ответ на предыдущий вопрос.

«А вот у меня нет ни дрели, ни ножовки по металлу. Как быть?» — Займите у соседа или купите… лучше сразу готовый станок.

«Хочу построить такой же станок как у вас. Не могли бы вы: дать мне готовые чертежи, ткнуть носом, где продаются все комплектующие, отвести за руку к дяде, который выточит нужные детали, оказать помощь в изготовлении, сборке и настройке станка, консультировать, отвечать на вопросы, и вообще, всячески содействовать?» — Мог бы, если у вас хватит денег на все это содействие.

Такие, вот, дела.

Выбор конструктивных особенностей

Перечень действий при разработке, изготовлению мини устройства для фрезерования по дереву следующий:

1. Первоначально нужно определиться о каких работах идёт речь. Это подскажет, какие габариты и толщины деталей можно будет на нём обрабатывать.
2. Сделать компоновку и предполагаемый перечень деталей на самодельный настольный станочек для изготовления своими руками.
3. Выбрать программное обеспечение по приведению его в рабочее состояние, чтобы он работал по заданной программе.
4. Приобрести нужные компоненты, детали, изделия.
5. Имея чертежи, сделать своими руками недостающие элементы, собрать и отладить готовое изделие.

Монтируем электронную начинку станка

Чтобы сделать своими руками ЧПУ станок и управлять ним, надо оперировать правильно подобранным числовым программным управлением, качественными печатными платами и электронными комплектующими (особенно если они китайские), что позволит на станке с ЧПУ реализовать все функциональные возможности, обрабатывая деталь сложной конфигурации.

Для того, чтобы не было проблем в управлении, у самодельных станков с ЧПУ, среди узлов, есть обязательные:

• шаговые двигатели, некоторые остановились напримере Nema;
• порт LPT, через который блок управления ЧПУ можно подключить к станку;
• драйверы для контроллеров, их устанавливают на фрезерный мини-станок, подключая в соответствии со схемой;

• платы коммутации (контроллеры);
• блок электропитания на 36В с понижающим трансформатором, преобразующем в 5В для питания управляющей цепи;
• ноутбук или ПК;
• кнопка, отвечающая за аварийную остановку.

Только после этого станки с ЧПУ проходят проверку (при этом умелец сделает его пробный запуск, загрузив все программы), выявляются и устраняются имеющиеся недостатки.

Станок с ЧПУ своими руками

Функциональная схема станка с ЧПУ.

Итак, как сделать данное устройство? Чтобы изготовить станок ЧПУ своими руками, необходимо потратить время на разработку проекта, а также ознакомиться с существующими заводскими моделями. Следуя этим первым и самым простым правилам, удастся избежать самых распространенных ошибок.

Стоит отметить, что фрезеровочный ЧПУ станок – технически сложное устройство с электронными элементами. Из-за этого многие люди полагают, что его невозможно сделать вручную.

Конечно же, данное мнение ошибочно. Однако необходимо иметь в виду, что для сборки понадобится не только чертеж, но и определенный комплект инструментов и деталей. Например, понадобится шаговый двигатель, который можно взять из принтера и т.д.

Следует также учитывать необходимость определенных финансовых и временных затрат. Если подобные проблемы не страшны, тогда изготовить доступный по стоимости и эффективный агрегат с координатным позиционированием режущего инструмента для обработки металла или дерева не составит труда.

Схема

Наиболее трудным этапом изготовления станка ЧПУ по металлу и дереву является выбор оптимальной схемы оборудования. Тут все определяется размерами заготовки и степени ее обработки.

Для бытовых целей лучше отдать предпочтение чертежу небольшого устройства с необходимым набором функций.

Одним из вариантов может быть конструкция, состоящая из двух кареток, которые будут перемещаться в плоскости. Стальные шлифовальные прутки отлично подойдут в качестве основания. На них крепятся каретки.

Также понадобятся ШД и винты с подшипниками качения, чтобы обеспечить трансмиссию. Управление фрезера самодельного станка с ЧПУ будет осуществляться с помощью программы.

Подготовка

Для автоматизации самодельного фрезерного станка с ЧПУ необходимо максимально продумать электронную часть.

Чертеж самодельного станка.

Ее можно разделить на несколько элементов:

• блок питания, обеспечивающий подачу электроэнергии на ШД и контроллер;
• контроллер;
• драйвер, регулирующий работу подвижных частей конструкции.

Затем, чтобы построить самому станок, необходимо подобрать сборочные детали. Лучше всего использовать подручные материалы. Это поможет максимально уменьшить расходы на инструменты, которые вам понадобятся.

Основу обычно делают из дерева, оргстекла или металла

Важно, чтобы во время движения суппортов не возникали колебания. Они приведут к неточной работе аппарата

В связи с этим нужно правильно разработать их конструкцию.

Вот некоторые советы по выбору деталей:

• в качестве направляющих подойдут прутки диаметром до 12 мм;
• лучшим вариантом для суппорта будет текстолит;
• ШД обычно берут от принтеров;
• блок фиксации фрезы также делается из текстолита.

Инструкция по сборке

После подготовки и выбора деталей можно приступать к сборке фрезеровального агрегата для обработки дерева и металла.

В первую очередь следует еще раз проверить все комплектующие и удостовериться в правильности их размеров.

Схема устройства ЧПУ.

Порядок выполнения действий при сборке выглядит приблизительно следующим образом:

• установка направляющих суппорта, их крепление к боковым поверхностям конструкции;
• притирка суппортов в результате их перемещения до тех пор, пока не удастся добиться плавного хода;
• затяжка болтов;
• установка компонентов на основании устройства;
• закрепление ходовых винтов с муфтами;
• крепление к винтам муфт шаговых двигателей.

Всю электронную составляющую следует расположить в отдельном блоке. Таким образом, вероятность сбоя во время работы будет сведена к минимуму. Подобный вариант размещения электроники можно назвать лучшей конструкцией.

Особенности работы

После того, как самодельный станок с ЧПУ был собран своими руками, можно приступать к испытаниям.

Кинематическая схема работы устройства.

В ПО должны содержаться все необходимые драйверы для контроллеров.

Начинать следует с несложных программ. При первых запусках необходимо следить за каждым проходом фрезы, чтобы убедиться в правильности обработке по ширине и глубине

Особенно важно проконтролировать трехмерные варианты подобных устройств

Собираем самодельное оборудование

Сначала фиксируем на направляющих балку с прямоугольным сечением. Для несущей конструкции устройства нужна достаточная жесткость. Лучше обойтись без сварного соединения всех элементов, применяя винты и болты. Швы, образовавшиеся при сварке, плохо переносят вибрацию. И рама способна быстро разрушиться.

В фрезерном станке, или же токарном, собранном собственноручно, необходимо иметь механизм, способствующий тому, что рабочий инструмент перемещается в плоскости, расположенной вертикальной. С этой целью применяют винтовую передачу.

Что касается вертикальной оси, она легко изготовляется из плиты алюминия. Нужно только параметры оси идеально подогнать к габаритам будущего устройства. Если умелец располагает муфельной печью, конструкция алюминиевой оси изготовляется самостоятельно: для ее отливания пользуются отраженными в чертеже габаритами.

Сборку начинают с ШД. Чтобы их смонтировать, оба двигателя закрепляют позади вертикальной оси на корпусе. Первый несет ответственность за то, чтобы фрезерная головка перемещалась в горизонтальном направлении, а другой, – образно говоря, «опекает» вертикальную. И уже затем начинается монтаж оставшихся узлов.

Для обеспечения вращения всех механизмов служат ременные передачи. Перед подключением к станку ПУ, нужна проверка (выполняется в ручном режиме) его работоспособности и устранение по ходу выявленных недостатков.

Личный опыт

Когда я впервые начал разрабатывать, продумывать и делать первый ЧПУ фрезер своими руками, на создание проекта ушел примерно один день. Затем, когда начал покупать части, я провел небольшое исследование. И нашел кое-какие сведения в различных источниках и форумах, что привело к появлению новых вопросов:

• Мне действительно нужны шарико-винтовые пары, или обычные шпильки и гайки будут работать вполне нормально?
• Какой линейный подшипник лучше, и могу ли я его себе позволить?
• Двигатель с какими параметрами мне нужен, и лучше использовать шаговик или сервопривод?
• Деформируется ли материал корпуса слишком сильно при большом размере станка?
• И т.п.

К счастью, на некоторые из вопросов я смог ответить благодаря своей инженерно-технической базе, оставшейся после учебы. Тем не менее, многие из проблем, с которыми я бы столкнулся, не могли быть рассчитаны. Мне просто нужен был кто-то с практическим опытом и информацией по этому вопросу.

Конечно, я получил много ответов на свои вопросы от разных людей, многие из которых противоречили друг другу. Тогда мне пришлось продолжить исследования, чтобы выяснить, какие ответы стоящие, а какие – мусор.

Каждый раз, когда у меня возникал вопрос, ответ на который я не знал, мне приходилось повторять тот же процесс. По большему счету это связано с тем, что у меня был ограниченный бюджет и хотелось взять лучшее из того, что можно купить за мои деньги. Такая же ситуация у многих людей, создающих самодельный фрезерный станок с ЧПУ.

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).

Обработка металла – всегда актуально

Имея в своём распоряжении технику с гравировочной насадкой по металлу, их владельцы знают, как заработать на ЧПУ, пользуясь такими станками.

В перечне продукции:

• металлические таблички и монограммы;
• детали для сборки нового станка или других устройств;
• лазерная гравировка-резка мягких металлов, создание объемных рельефов на поверхности металла на современных 3d фрезере;

• обработка алюминия фрезером на ЧПУ – одна из идей, приносящих прибыль. Детали высокой точности приобретают автомастерские. Иногда умелец на 4-осном станке делает редкие запчасти, по стоимости, превышающие цену станка.
• плазменная резка металлов на плазморезах, имеющих числовое программное управление.

Работать с гранитом и мрамором – тоже выгодное дело. А еще бизнесу послужит станок по камню с ЧПУ, на котором можно обрабатывать твёрдые материалы.

Можно отлично заработать, делая барельефы, гранитные или мраморные мемориальные памятники.

Главное, чтобы фрезы соответствовали породе, которую обрабатывают. Из камня (драгоценного и поделочного), используя гравировальные устройства, сделано немало ювелирных изделий и сувениров, отличающихся большим количеством моделей.

Возможно людям, потерявшим работу, стоит попробовать свои силы в этой области.

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.