В наше время у рукодельных людей всё чаще можно встретить новые станки, которые управляются не руками, как мы все привыкли, а компьютерной программной и компьютеризированной оснасткой. Такое новшество получило название ЧПУ (числовое программное управление).
Такая технология применяется во многих учреждениях, на больших производствах, а также в хозяйских мастерских. Автоматизированная система управления позволяет сэкономить очень много времени, а также повысить качество производимой продукции.
Автоматизированной системой управляет программа с компьютера. В эту систему входят асинхронные двигатели с векторным управлением, имеющие три оси движения электрического гравера: X, Z, Y. Ниже мы рассмотрим, какими бывают станки с автоматическим управлением и расчётами.
Как правило, на всех станках с ЧПУ используется электрический гравер, либо фрезер, на котором можно менять насадки. Станок с числовым управлением применяется для придания тем или иным материалам элементов декора и не только. ЧПУ станки, в связи с продвижениями в компьютерном мире, должны иметь множество функций. К таким функциям относятся:
Фрезерование
Механический процесс обработки материала, в процессе которого, режущий элемент (насадка, в виде фрезы), производит вращательные движения на поверхности заготовки.
Гравировка
Заключается в нанесении того или оного изображения на поверхности заготовки. Для этого используют либо фрезы, либо штихель (стальной стержень с заострённым под углом одним концом).
Сверление
Механическая обработка материала резаньем, с помощью сверла, за счёт которого получаются отверстия разных диаметров и отверстия, имеющие много граней различных сечений и глубин.
Лазерная резка
Способ раскроя и резанья материала, при котором отсутствует механическое воздействие, сохраняется высокая точность заготовки, а также деформации, совершаемые данным способом, имеют минимальные деформации.
Графопостроитель
Производится высокоточное рисование сложнейших схем, чертежей, географических карт. Рисование производится за счёт пишущего блока, посредством специализированного пера.
Рисование и сверление печатных плат
Производство плат, а также рисование электропроводящих цепей на поверхности диэлектрической пластины. Также сверление маленьких отверстий под радиодетали.
Какие функции будет выполнять ваш будущий станок с программным управлением решать только вам. А дальше рассмотрим конструкцию станка ЧПУ.
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.
Конструкция станка ЧПУ полностью зависит от вашего выбора. Можно приобрести уже готовый стандартный набор всех необходимых деталей и просто собрать его в своём гараже или мастерской. Или заказывать всё оснащение отдельно.
Рассмотрим стандартный набор деталей на фото :
- Непосредственно рабочая область, которая производится из фанеры - это столешница и боковой каркас.
- Направляющие элементы.
- Держатели направляющих.
- Линейные подшипники и втулки скольжения.
- Опорные подшипники.
- Ходовые винты.
- Контролёр шаговых двигателей.
- Блок питания контролёра.
- Электрический гравер или фрезер.
- Муфта, соединяющая вал ходового винта с валом шаговых двигателей.
- Шаговые двигатели.
- Ходовая гайка.
Используя данный перечень деталей, вы смело сможете создать свой собственный фрезерный по дереву с ЧПУ станок с автоматизированной работой. Когда вы соберёте всю конструкцию, можете смело приступать к работе.
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.
Сборка
Сборка станка своими руками не займёт у вас слишком много времени. Тем более что в интернете сейчас можно скачать очень много различных схем и чертежей. Если вы купили набор деталей для самодельного станка, то его сборка будет очень быстрой.
Итак, разберём один из чертежей собственно ручного станка.
Чертёж самодельного станка ЧПУ.
Как правило, первым делом из фанеры, толщиной 10-11 миллиметров, изготавливается каркас. Столешница, боковые стенки и подвижный портал для установки фрезера или шпинделя, изготавливаются только из фанерного материала. Столешница делается подвижной, используются мебельные направляющие соответствующих размеров.
В итоге должен получиться вот такой вот каркас. После того, как каркасная конструкция готова, в дело вступает дрель и специальные коронки, с помощью которых можно сделать отверстия в фанере.
Каркас будущего станка ЧПУ.
В готовом каркасе необходимо подготовить все отверстия, чтобы установить в них подшипники, направляющие болты. После этой установки, можно производить установку всех крепёжных элементов, электрических установок и т.д.
После того, как сборка завершена, важным этапом становится настройка программного обеспечения станка и компьютерной программы. При настройке программы проверяется работа станка на правильность заданных размеров. Если всё готово, можно приступать к долгожданным работам.
Совет: Перед началом работы необходимо проверить правильность крепления заготовочного материала и надёжность крепления рабочей насадки. Также убедиться в том, что выбранный материал соответствует изготовленному станку.
Наладка оборудования
Наладка станка ЧПУ производится непосредственно с рабочего компьютера, на котором установлена программа для работы со станком. Именно в программу загружаются необходимые чертежи, графики, рисунки. Которые в последовательности преобразуются программой в G - коды, необходимые для управления станком.
Когда всё загружено, совершаются пробные действия, относительно выбранного материала. Именно при этих действиях совершается проверка всех необходимых предустановленных размеров.
Совет: Только после тщательной проверки работоспособности станка можно приступать к полноценной работе.
Техника безопасности
Правила и техника безопасности при работе с данным станком ничем не отличается от работы на всех остальных станках. Ниже будут представлены самые основные:
- Перед работой проверить исправность станка.
- Одежда должна быть заправлена должным образом, чтобы нигде ничего не торчало и не могло попасть в рабочую зону станка.
- Должен быть одет головной убор, который будет прижимать ваши волосы.
- Около станка должен быть резиновый коврик или невысокая деревянная обрешётка, которые защитят от утечки электричества.
- Доступ к станку детям должен быть категорически запрещён.
- Перед работой со станком проверить все крепёжные элементы на их прочность.
Совет: К работе на станке необходимо подходить с трезвой головой и пониманием, что при неправильной работе вы можете нанести себе непоправимый вред.
С полными требованиями к безопасности при работе со станком вы сможете найти во всемирной паутине, т.е. в интернете и ознакомиться с ними.
Видео обзоры
Обзор сборки станка самодельного с ЧПУ
Видео обзор простого станка с ЧПУ
Обзор возможностей самодельного ЧПУ станка
Обзор шаговых двигателей
Обзор видео многоканального драйвера для шаговых двигателей
Пошаговая инструкция по созданию станка с ЧПУ своими руками легко и быстро, без лишних затрат.
ЧПУ станок из принтера своими руками
Также вам понадобятся обычные инструменты, такие как дрель, сверла , отвертка и другие.
Шаг 1-й: найдите старый принтер или сканер
Чтобы сделать самодельный ЧПУ станок из принтера, для начала нужно запастись необходимыми материалами. Данный этап является самым приятным в процессе сборки станка, поскольку он представляет собой попытки найти тот хлам, от которого люди стремятся избавиться. Вы можете использовать свои материалы или купить их. Но если вы максимально сократить затраты на станок, лучшим вариантом будет ЧПУ из старого принтера. Вот предметы, которые вам нужно найти:
- Планшетный сканер
- Старый принтер
После выполнения вышеописанной процедуры, продвиньте куски пластика, надетые на прутки (по 2 шт. на каждом прутке), до нужных мест, и выровняйте их, после чего поместите листы сверху. Затем переверните конструкцию и приклейте их.
Повторите процедуру для каждой оси.
Для оси Y.
Теперь самое время просверлить отверстия, необходимые для фиксации заготовок при обработке на планируемом ЧПУ из принтера.
Шаг 5-й: установка электродвигателя
В зависимости от того, какой вы взяли электродвигатель, для его установки вам потребуются различные крепления, поскольку все они отличаются друг от друга.
Желательно использовать шаговые электродвигатели от принтеров ввиду легкости их установки, но электродвигатели от сканеров также будут хорошо работать.
В ходе выполнения третьего шага вы должны были просверлить отверстия для установки электродвигателя, и теперь вам остается только закрепить его.
Выбор подходящего типа соединительной муфты, при помощи которой шаговый электродвигатель соединяется с резьбовым стержнем, зависит от типа двигателя, имеющегося в вашем распоряжении.
В данном случае в качестве соединителя использовали удлиненную гайку, но вы можете изготовить ее из пластика - главное, чтобы она имела достаточные размеры.
Все, что вам нужно будет сделать - это просверлить отверстие в центре прутка со стороны двигателя, соответствующее по диаметру валу шагового электродвигателя, затем просверлить отверстие диаметром 8 мм под резьбовой стержень с другой стороны.
После этого нарежьте резьбу со стороны, на которой находится отверстие диаметром 8 мм, и склейте части между собой.
Шаг 6: Делаем резьбу
После того как вы установили гайку, настало время закрепить резьбовой стержень и приклеить гайку к одной из прямоугольных пластин размерами 38х44х12 мм.
Необходимо убедиться в том, что центр гайки с резьбовым соединением совпадает с центром резьбового стержня.
После выполнения этой процедуры у вас должен получиться узел, похожий на тот, что изображен ниже.
Повторите вышеописанную процедуру для каждой оси.
Шаг 7-й: пора склеивать
Теперь у вас должны быть готовы все три оси, поэтому пришло время выровнять их и склеить.
В качестве использовался кусок белого оргстекла размерами 508x304x6 мм, который можно приобрести в магазине товаров из пластика.
Вы можете использовать кусок меньшего размера, но это нежелательно.
Как только у вас появилось основание и самодельный ЧПУ станок из принтера уже начинает обретать свои черты, приклейте к нему ось «X», а затем приклейте ось «Y» к пластиковому основанию верхней части оси «X». У вас должен получиться узел, похожий на тот, что изображен ниже.
Для выполнения данной процедуры используйте акриловый клей.
Кстати, он также подходит для склеивания вспененного ПВХ.
После этого приклейте ось «Z» к куску оргстекла размерами 203x101x6 мм.
Необходимые материалы:
Шаг 8-й: А где же ось Z?
Не волнуйтесь - о ней тоже не забыли. Идем дальше.
Теперь нам необходимо изготовить крепление для многофункционального инструмента на листе оргстекла, расположенного на оси «Z».
Для этого используйте клипсу для крепления труб и хомут - вы можете приобрести их в любом строительном магазине по очень низкой цене.
Необходимо сделать небольшой выступ для закрепления многофункционального инструмента на листе оргстекла, поскольку клипса деформируется, когда вы вставите в нее многофункциональный инструмент.
Разместите хомут листе оргстекла в верхней части выступа на и приклейте его.
Необходимые материалы:
Шаг 9-й: Райская штуковина
Теперь, когда крепление для многофункционального инструмента на оси «Z» установлено, самое время установить стойки и лист оргстекла, соединяющий их вместе.
Для этого необходимо сделать квадратное отверстие по центру листа из оргстекла размерами 10"x16"x5/16", чтобы продеть через него ось «Z».
После этого следует установить толстый кусок оргстекла для опоры оси «Z».
Теперь приклейте ось «Z к куску оргстекла» и убедитесь, что последний выступает над верхним краем не менее чем на 1/16", чтобы обеспечить наличие плоской грани.
Необходимые материалы:
Шаг 10-й: Какие высокие стойки!
Теперь настало время приклеить стойки размерами 1 1/2"x16"x1" к верхней части оси «Z» из оргстекла, после чего приклеить их к нижнему основанию.
Необходимые материалы:
Шаг 11-й: мы уже закончили?!
Ответом на этот вопрос будет «нет», но в отношении механической части конструкции - это так. Также вам нужно провести работу над электронной частью станка, а как это сделать - узнаете во второй части статьи, которая будет опубликована в ближайшее время.
Такая работа занимает довольно много времени, хотя на первый взгляд может казаться совсем наоборот, поэтому к тому времени, когда вы завершите выполнение всех вышеописанных процедур, инструкция по изготовлению электронной части станка будет готова.
Весь необходимый пластик можно найти в мусорном контейнере с пластиком, а остальное приобрел в магазине строительных материалов и местном специализированном магазине изделий из металла.
Поначалу ЧПУ станок из принтера может работать на шаговом электродвигателе от принтера, и он будет неплохо справляться со своими задачами, но будет лучше, если вы решите обзавестись более мощным мотором.
Готово! Вы сделали ЧПУ из принтера своими руками, практически (или полностью) бесплатно.
Выбирая электронные комплектующие для своего станка, сделанного своими руками, важно обращать внимание на их качество, так как именно от этого будет зависеть точность технологических операций, которые на нем будут выполняться. После установки и подключения всех электронных компонентов системы ЧПУ нужно выполнить загрузку необходимого программного обеспечения и драйверов. Только после этого следуют пробный запуск станка, проверка правильности его работы под управлением загруженных программ, выявление недостатков и их оперативное устранение.
Все вышеописанные действия и перечисленные комплектующие подходят для изготовления своими руками фрезерного станка не только координатно-расточной группы, но и ряда других типов. На таком оборудовании можно выполнять обработку деталей со сложной конфигурацией, так как рабочий орган станка может перемещаться в трех плоскостях: 3d.
Ваше желание своими руками собрать такой станок, управляемый системой ЧПУ, должно быть подкреплено наличием определенных навыков и подробных чертежей. Очень желательно также посмотреть ряд тематических обучающих видео, некоторые из которых представлены в данной статье.
20
, средняя оценка: 3,60
из 5)
В данном обзоре расскажу из каких деталей и комплектующих собирался данный принтер. Покажу как устроены основные узлы. А также сделаем пуск станка на Arduino. Включим шпиндель.
Самое простоя программное обеспечение для запуска станка при такое схеме подключения смотрите . Данный пример очень простой но у него есть достаточно большое количества недостатков.
Для сборки ЧПУ станка из деталей от принтера были использовано:
- 3 Матричных принтера формата А3.
- Мебельные направляющие: 2 пары 500 мм. И одна пара на 300 мм.
- Доска 25х100, брусок 25х25, фанера толщиной 8 мм.
- Блок питания от компьютера.
- Драйвера L298 4 шт.
- Строительные и мебельные уголки.
- Саморезы, винты, гайки и шпилька М10.
- Телефонные провода, провода из компьютера.
- Переменный резистор из автомобиля.
- Двигатель от автомобильного компрессора.
- Шаговый двигатель от сканера .
- Латунная цанга.
Кратко что для чего применялось в ЧПУ стнке :
Ось X ЧПУ станка сделана из двух оснований от матричных принтеров формата А3. С помощью брусков 25х25 сделана обвязка оснований принтеров и на данные бруски закреплены две мебельные направляющие длиной 500 мм. На мебельные направляющие сверху закреплен лист фанеры польщенной 8 мм.
Ось Y станка на Arduino расположена на портале,который сделан из трех досок 25х100 мм. Для перемещения используется двигатель от матричного принтера и ременная передача. Направляющие также мебельные длиной 500 мм.
Ось Z ЧПУ закреплена на направляющие оси Y. Для перемещения был использован шаговый двигатель взятый из сканера. Передача винтовая сделанная из шпильки М10. Направляющи мебельные длиной 300 мм. Соединенные под углом 90 градусов для жесткости.
Шпиндель станка ЧП У сделан из двигателя взятого из нерабочего автомобильного компрессора. На вал двигателя закреплена цанга.
Управляет станком . Драйвера L298. Для понижения напряжения с 12 вольт до 8, используются транзисторы.
Смотрите также видео:
Фрезерование на самодельном фрезерном станке ЧПУ.
Это мой первый станок с ЧПУ собранный своими руками из доступных материалов. Себестоимость станка около 170$.
Собрать станок с ЧПУ мечтал уже давно. В основном он мне нужен для резки фанеры и пластика, раскрой каких-то деталей для моделизма, самоделок и других станков. Собрать станок руки чесались почти два года, за это время собирал детали, электронику и знания.
Станок бюджетный, стоимость его минимальна. Далее я буду употреблять слова, которые обычному человеку могут показаться очень страшными и это может отпугнуть от самостоятельной постройки станка, но на самом деле это всё очень просто и легко осваивается за несколько дней.
Электроника собрана на Arduino + прошивка GRBL
Механика самая простая, станина из фанеры 10мм + шурупы и болты 8мм, линейные направляющие из металического уголка 25*25*3 мм + подшипники 8*7*22 мм . Ось Z движется на шпильке M8, а оси X и Y на ремнях T2.5 .
Шпиндель для ЧПУ самодельный , собран из бесколлекторного мотора и цангового зажима + зубчатая ременная передача. Надо отметить, что мотор шпинделя питается от основного блока питания 24 вольта. В технических характеристиках указано, что мотор на 80 ампер, но реально он потребляет 4 ампера под серьёзной нагрузкой. Почему так происходит я объяснить не могу, но мотор работает отлично и справляется со своей задачей.
Изначально ось Z была на самодельных линейных направляющих из уголков и подшипников, позже я переделал её, фотки и описание ниже.
Рабочее пространство примерно 45 см по X и 33 см по Y, по Z 4 см. Учитывая первый опыт, следующий станок я буду делать с большими габаритами и на ось X буду ставить два мотора, по одному с каждой строны. Это связано с большим плечом и нагрузкой на него, когда работа ведётся на максимальном удалении по оси Y. Сейчас стоит один мотор и это приводит к искажению деталей, круг получается немного элипсом из-за возникающего прогибания каретки по X.
Родные подшипники у мотора быстро разболтались, потому что не рассчитаны на боковую нагрузку, а она тут серьёзная. Поэтому сверху и снизу на оси установил два больших подшипника диаметром 8 мм, это надо было бы делать сразу, сейчас из-за этого есть вибрация.
Здесь на фото видно, что ось Z уже на других линейных направляющих, описание будет ниже.
Сами направляющие имеют очень простую конструкцию, её я как-то случайно нашел на Youtube . Тогда мне эта конструкция показалась идеальной со всех сторон, минимум усилий, минимум деталей, простая сборка. Но как показала практика эти направляющие работают не долго. На фото видно какая канавка образовалась на оси Z после недели моих тестовых запусков ЧПУ станка.
Самодельные направляющие на оси Z я заменил на мебельные, стоили меньше доллара за две штуки. Я их укоротил, оставил ход 8 см. На осях X и Y ещё остались направляющие старые, менять пока не буду, планирую на этом станке вырезать детали для нового станка, потом этот просто разберу.
Пару слов о фрезах. Я никогда не работал с ЧПУ и опыт фрезерования у меня тоже очень маленький. Купил я в Китае несколько фрез, у всех 3 и 4 канавки, позже я понял, что эти фрезы хороши для металла, для фрезерования фанеры нужны другие фрезы. Пока новые фрезы преодолевают расстояние от Китая до Беларуси я пытаюсь работать с тем, что есть.
На фото видно как фреза 4 мм горела на берёзовой фанере 10 мм, я так и не понял почему, фанера чистая, а на фрезе нагар похожий на смолу от сосны.
Далее на фото фреза 2 мм четырёхзаходная после попытки фрезерования пластика. Этот кусок расплавленного пластика потом очень плохо снимался, откусывал по чуть-чуть кусачками. Даже на малых оборотах фреза все равно вязнет, 4 канавки явно для металла:)
На днях у дяди был день рождения, по этому случаю решил сделать подарок на своей игрушке:)
В качестве подарка сделал аншлаг на дом из фанеры. Первым делом попробовал фрезеровать на пенопласте, чтобы проверить программу и не портить фанеру.
Из-за люфтов и прогибаний подкову получилось вырезать только с седьмого раза.
В общей сложности этот аншлаг (в чистом виде) фрезеровался около 5 часов + куча времени на то, что было испорчено.
Как-то я публиковал статью про ключницу , ниже на фото эта же ключница, но уже вырезанная на станке с ЧПУ. Минимум усилий, максимум точность. Из-за люфтов точность конечно не максимум, но второй станок я сделаю более жестким.
А ещё на станке с ЧПУ я вырезал шестерёнки из фанеры , это намного удобнее и быстрее, чем резать своими руками лобзиком.
Позже вырезал и квадратные шестерёнки из фанеры , они на самом деле крутятся:)
Итоги положительные. Сейчас займусь разработкой нового станка, буду вырезать детали уже на этом станке, ручной труд практически сводится к сборке.
Нужно освоить резку пластика, потому как встала работа над самодельным роботом-пылесосом . Собственно робот тоже подтолкнул меня на создание своего ЧПУ. Для робота буду резать из пластика шестерни и другие детали.
Update: Теперь покупаю фрезы прямые с двумя кромками (3.175*2.0*12 mm), режут без сильных задиров с обоих сторон фанеры.
