Самодельные станки и приспособления для домашней мастерской. Самодельный фрезерный станок с ЧПУ: собираем своими руками Фрезерный станок с чпу в домашних условиях

Итак, вы решили построить самодельный ЧПУ фрезерный станок или, может быть, вы просто над этим только задумываетесь и не знаете с чего начать? Есть много преимуществ в наличии машины с ЧПУ. Домашние станки могут производить фрезерование и резать практически все материалы. Будь вы любитель или мастер, это открывает большие горизонты для творчества. Тот факт, что один из станков может оказаться в вашей мастерской, еще более соблазнителен.

Есть много причин, по которым люди хотят построить собственный фрезерный станок ЧПУ своими руками. Как правило, это происходит потому, что мы просто не можем позволить себе купить его в магазине или от производителя, и в этом нет ничего удивительного, ведь цена на них немаленькая. Или же вы можете быть похожи на меня и получать массу удовольствия от собственной работы и создания чего-то уникального. Вы можете просто заниматься этим для получения опыта в машиностроении.

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.

Комплекты и наборы для сборки фрезеров с ЧПУ своими руками

Да, есть доступные комплекты станков для ручной сборки, но я еще не видел ни одного, который можно было бы подстроить под определенные нужды.

Также нет возможности вносить изменения в конструкцию и тип станка, а ведь их много, и откуда вы знаете, какой из них подойдет именно вам? Независимо от того, насколько хороша инструкция, если конструкция продумана плохо, то и конечная машина будет плохой.

Вот почему вам нужно быть осведомленным относительно того, что вы строите и понимать какую роль играет каждая деталь!

Руководство

Это руководство нацелено на то, чтобы не дать вам совершить те же ошибки, на которые я потратил свое драгоценное время и деньги.

Мы рассмотрим все компоненты вплоть до болтов, глядя на преимущества и недостатки каждого типа каждой детали. Я расскажу о каждом аспекте проектирования и покажу, как создать ЧПУ фрезерный станок своими руками. Проведу вас через механику к программному обеспечению и всему промежуточному.

Имейте в виду, что самодельные чертежи станков с ЧПУ предлагают немного способов решения некоторых проблем. Это часто приводит к «неаккуратной» конструкции или неудовлетворительному функционированию машины. Вот почему я предлагаю вам сначала прочитать это руководство.

ДАВАЙТЕ НАЧНЕМ

ШАГ 1: Ключевые конструктивные решения

В первую очередь необходимо рассмотреть следующие вопросы:

Определение подходящей конструкции конкретно для вас (например, если будете делать станок по дереву своими руками).
Требуемая площадь обработки.
Доступность рабочего пространства.
Материалы.
Допуски.
Методы конструирования.
Доступные инструменты.
Бюджет.

ШАГ 2: Основание и ось X-оси

Тут рассматриваются следующие вопросы:

Проектирование и построение основной базы или основания оси X.
Жестко закрепленные детали.
Частично закрепленные детали и др.

ШАГ 3: Проектирование козловой оси Y

Проектирование и строительство портальной оси Y.
Разбивка различных конструкций на элементы.
Силы и моменты на портале и др.

ШАГ 4: Схема сборки оси Z

Здесь рассматриваются следующие вопросы:

Проектирование и сборка сборки оси Z.
Силы и моменты на оси Z.
Линейные рельсы / направляющие и расстояние между подшипниками.
Выбор кабель-канала.

ШАГ 5: Линейная система движения

В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:

Подробное изучение систем линейного движения.
Выбор правильной системы конкретно для вашего станка.
Проектирование и строительство собственных направляющих при малом бюджете.
Линейный вал и втулки или рельсы и блоки?

ШАГ 6: Компоненты механического привода

В этом пункте рассматриваются следующие аспекты:

Детальный обзор частей привода.
Выбор подходящих компонентов для вашего типа станка.
Шаговые или серводвигатели.
Винты и шарико-винтовые пары.
Приводные гайки.
Радиальные и упорные подшипники.
Муфта и крепление двигателя.
Прямой привод или редуктор.
Стойки и шестерни.
Калибровка винтов относительно двигателей.

ШАГ 7: Выбор двигателей

В этом шаге необходимо рассмотреть:

Подробный обзор двигателей с ЧПУ.
Типы двигателей с ЧПУ.
Как работают шаговые двигатели.
Типы шаговых двигателей.
Как работают сервомоторы.
Типы серводвигателей.
Стандарты NEMA.
Выбор правильного типа двигателя для вашего проекта.
Измерение параметров мотора.

ШАГ 8: Конструкция режущего стола

Проектирование и строительство собственных столов при малом бюджете.
Перфорированный режущий слой.
Вакуумный стол.
Обзор конструкций режущего стола.
Стол можно вырезать при помощи фрезерного станка с ЧПУ по дереву.

ШАГ 9: Параметры шпинделя

В этом шаге рассматриваются следующие вопросы:

Обзор шпинделей с ЧПУ.
Типы и функции.
Ценообразование и затраты.
Варианты монтажа и охлаждения.
Системы охлаждения.
Создание собственного шпинделя.
Расчет нагрузки стружки и силы резания.
Нахождение оптимальной скорости подачи.

ШАГ 10: Электроника

В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:

Панель управления.
Электропроводка и предохранители.
Кнопки и переключатели.
Круги MPG и Jog.
Источники питания.

ШАГ 11: Параметры контроллера Программного Управления

В этом шаге рассматриваются следующие вопросы:

Обзор контроллера ЧПУ.
Выбор контроллера.
Доступные опции.
Системы с замкнутым контуром и разомкнутым контуром.
Контроллеры по доступной цене.
Создание собственного контроллера с нуля.

ШАГ 12. Выбор программного обеспечения

В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:

Обзор программного обеспечения, связанного с ЧПУ.
Подбор программного обеспечения.
Программное обеспечение CAM.
Программное обеспечение САПР.
Програмное обеспечение NC Controller.

——————————————————————————————————————————————————–

Станки, оснащенные числовым программным обеспечением (ЧПУ) представлены в виде современного оборудования для резки, точения, сверления или шлифования металла, фанеры, дерева пенопласта и других материалов.

Встроенная электроника на базе печатных плат «Arduino» обеспечивает максимальную автоматизацию работ.

1 Что собой представляет станок с ЧПУ?

Станки ЧПУ на базе печатных плат «Ардуино» способны в автоматическом режиме бесступенчато менять частоту вращения шпинделей, а также скорость подачи суппортов, столов и прочих механизмов. Вспомогательные элементы станка ЧПУ автоматически принимает нужное положение, и могут использоваться для резки фанеры или алюминиевого профиля.

В устройствах на основе печатных плат «Arduino» режущий инструмент (предварительно настроенный) также сменяется в автоматическом режиме.

В устройствах ЧПУ на базе печатных плат «Ардуино» все команды подаются через контроллер.

Контроллер получает сигналы от программоносителя. Для такого оборудования для резки фанеры, металлического профили или пенопласта программоносителями являются кулачки, упоры или копиры.

Поступивший из программоносителя сигнал через контроллер подает команду на автомат, полуавтомат или копировальный станок. Если необходимо сменить лист фанеры или пенопласта для резки, то кулачки или копиры заменяются другими элементами.

Агрегаты с программным управлением на базе плат" Ардуино" в качестве программоносителя используют перфоленты, перфокарты или магнитные ленты в которых содержится вся необходимая информация. С применением плат «Arduino» весь процесс резки фанеры, пенопласта или другого материала полностью автоматизируется, сто минимизирует затраты труда.

Стоит отметить, что собрать станок ЧПУ для резки фанеры или пенопласта на базе плат Arduino своими руками можно без особых сложностей. Управление в агрегатах ЧПУ на основе «Ардуино» осуществляет контроллер, который передает как технологическую, так и размерную информацию.

Применяя плазморезы с ЧПУ на базе плат «Ардуино» можно освободить большое число универсального оборудования и наряду с этим увеличить производительность труда. Основные преимущества станков на базе «Ардуино», собранных своими руками, выражаются в:

высокой (по сравнению с ручными станками) производительностью;
гибкости универсального оборудования в сочетании с точностью;
снижении потребности в привлечении квалифицированных специалистов к работе;
возможности изготовления взаимозаменяемых деталей по одной программе;
сокращенных сроках подготовки при изготовлении новых деталей;
возможности сделать станок своими руками.

1.1 Процесс работы фрезерного станка с ЧПУ (видео)

1.2 Разновидности ЧПУ станков

Представленные агрегаты для резки фанеры или пенопласта, использующие для работы платы «Arduino», делятся на классы по:

технологическим возможностям;
принципу смены инструмента;
способу смены заготовки.

Любой класс такого оборудования можно сделать своими руками, а электроника «Arduino» обеспечит максимальную автоматизацию рабочего процесса. Наряду с классами, станки могут быть:

токарными;
сверлильно-расточными;
фрезерными;
шлифовальными;
станки электрофизического ряда;
многоцелевые.

Токарные агрегаты на базе «Arduino» могут подвергать обработке наружные и внутренние поверхности всевозможных деталей.

Вращение заготовок может проводиться как в прямолинейных, так и в криволинейных контурах. Устройство также предназначается для резки наружной и внутренней резьбы. Фрезерные агрегаты на базе «Arduino» предназначаются для фрезерования простых и сложных деталей корпусного типа.

Кроме того они могут производить сверление и расточку. Шлифовальные станки, которые также можно сделать своими руками могут применяться для финишной обработки деталей.

В зависимости от вида обрабатываемых поверхностей агрегаты могут быть:

плоскошлифовальными;
внутришлифовальными;
шлицешлифовальными.

Многоцелевые агрегаты могут применяться для резки фанеры или пенопласта, выполнять сверление, фрезерование, расточку и токарную обработку деталей. Перед тем, как сделать станок с ЧПУ своими руками, важно учитывать, что деление оборудования производится и по способу смены инструмента. Замена может производиться:

вручную;
автоматически в револьверной головке;
автоматически в магазине.

Если электроника (контроллер) может обеспечивать автоматическую смену заготовок с использованием специальных накопителей, то аппарат может длительное время работать без участия оператора.

Для того, чтобы сделать представленный агрегат для резки фанеры или пенопласта своими руками, необходимо подготовить исходное оборудование. Для этого может быть пригоден бывший в употреблении .

В нем рабочий орган заменяется на фрезу. Кроме того сделать механизм своими руками можно из кареток старого принтера.

Это позволит двигаться рабочей фрезе в направлении двух плоскостей. Далее к конструкции подключается электроника, ключевым элементом которой является контроллер и платы «Arduino».

Схема сборки позволяет сделать своими руками самодельный агрегат ЧПУ автоматическим. Такое оборудование может быть предназначено для резки пластика, пенопласта, фанеры или тонкого металла. Для того, чтобы устройство смогло выполнять более сложные виды работ, необходим не только контроллер, но и шаговый двигатель.

Он должен обладать высокими мощностными показателями – не менее 40-50 ватт. Рекомендуется использовать обычный электродвигатель, так как с его применением отпадет необходимость в создании винтовой передачи, а контроллер будет обеспечивать своевременную подачу команд.

Нужное усилие на вал передачи в самодельном устройстве должно передаваться посредством зубчатых ремней. Если для передвижения рабочей фрезы самодельный станок с ЧПУ будет использовать каретки от принтеров, то для этой цели необходимо выбрать детали от принтеров больших размеров.

Основой будущего агрегата может послужить прямоугольная балка, которая должна быть прочно закреплена на направляющих. Каркас должен отличаться высокой степенью жесткости, но использовать сварку не рекомендуется. Лучше применять болтовое соединение.

Сварочные швы будут подвергаться деформации из-за постоянных нагрузок при работе станка. Элементы крепления при этом разрушаются, что приведет к сбою настроек, а контроллер будет работать некорректно.

2.1 О шаговых двигателях суппортах и направляющих

Агрегат с ЧПУ, собранный самостоятельно, должен быть оснащен шаговыми электродвигателями. Как уже упоминалось выше, для сборки агрегата лучше всего использовать двигатели от старых матричных принтеров.

Для эффективного функционирования устройства понадобится три отдельных двигателя шагового типа. Рекомендуется применять двигатели с пятью отдельными проводами управления. Это позволит увеличить функциональность самодельного аппарата в несколько раз.

При подборе двигателей для будущего станка нужно знать число градусов на один шаг, показатель рабочего напряжения и сопротивление обмотки. Впоследствии это поможет произвести корректную настройку всего программного обеспечения.

Крепление вала шарового двигателя производится с применением резинового кабеля, покрытого толстой обмоткой. Кроме того, с помощью такого кабеля можно присоединить двигатель к ходовой шпильке. Станину можно изготовить из пластмассы с толщиной в 10-12 мм.

Наряду с пластиком возможно применение алюминия или органического стекла.

Ведущие детали каркаса крепятся с помощью саморезов, а при использовании древесины можно крепить элементы клеем ПВА. Направляющие представляют собой стальные прутья с сечением в 12 мм и длиной в 20 мм. На каждую ось приходится по 2 прута.

Суппорт изготавливают из текстолита, его размеры должны составлять 30×100х40 см. Направляющие части текстолита скрепляются винтами марки М6, а суппорты «Х» и «У» в верху должны иметь 4 резьбовых отверстия для закрепления станины. Шаговые электродвигатели устанавливаются с помощью крепежей.

Крепления можно сделать с использованием стали листового типа. Толщина листа должна составлять 2-3 мм. Далее винт соединяется с осью шагового двигателя посредством гибкого вала. С этой целью можно задействовать обычный резиновый шланг.

Отправим материал вам на e-mail

При хорошем оснащении становятся доступными сложные технологические процессы. Значительно упрощает обработку заготовок из древесины специализированное оборудование с электроприводом. Но приобретение его сопряжено со значительными инвестициями. Чтобы решить успешно такую задачу, следует изучить внимательно материалы данной статьи. Здесь рассказано о том, как самому создать функциональные станки по дереву для домашней мастерской.

Некоторые образцы самодельного оборудования по своим потребительским характеристикам ничем не хуже заводских изделий

Прежде чем приступить непосредственно к техническому оборудованию, следует сделать несколько общих замечаний по соответствующему специализированному помещению:

Удобно, когда мастерская размещена в отдельном здании. Это подразумевает достаточный простор, отсутствие лишних беспокойств, возможность полноценного оснащения и другими инженерными системами.
Если комната находится в , или цокольном этаже, ее надо хорошо изолировать от жилой зоны.
Площадь стандартной мастерской не должна быть менее 6-7 м. кв. Высота – достаточная для свободного прохода и максимального уровня поднятого инструмента (от 2, 5 м и более).
Здесь пригодятся качественные системы вентиляции, отопления, освещения. Каждую инженерную систему следует рассмотреть отдельно, чтобы исключить чрезмерные затраты в период эксплуатации.
Необходимо убедиться в том, что электрической мощности достаточно для всех станков по дереву для домашней мастерской.

К сведению! Если в оборудовании есть электронные блоки, пригодятся специальные автоматы в цепи, предотвращающие повреждение бросками напряжения, защитное заземление. Надо обеспечить соответствие параметров сети характеристикам силовых агрегатов (220 V, одна фаза; 380 V, три фазы).

Применение такого источника снизит утомляемость, поможет сохранить хорошее зрение. Предпочтительно установить светодиодный прибор . Он не нагревает окружающее пространство, как обычная лампа накаливания. В отличие от газоразрядного аналога, его трудно повредить механическим воздействием.

Станки по дереву для домашней мастерской и специальные приспособления: основные определения, технологии изготовления

Каждый станок предназначен для выполнения ограниченного набора рабочих операций с заготовками определенных размеров.
Как правило, специализированная техника удобнее для работы по сравнению с универсальными моделями.
Станок деревообрабатывающий своими руками будет сделать проще, если вначале составить точный список требований к его характеристикам. Чрезмерная мощность не обязательна. Необходимый крутящий момент можно обеспечить с применением редуктора.
Аналогичным образом, установив соответствующий передаточный механизм, изменяют скорость вращения рабочего вала. Для более точной обработки пригодится плавная регулировка данного параметра в широком диапазоне.
Чтобы сократить затраты, можно использовать в конструкции электромотор дрели с разбитым корпусом, иные рабочие части вышедшего из строя оборудования.
Самые сложные механические и электронные узлы придется приобретать отдельно. Затраты на воспроизведение некоторых технологий в домашних условиях превосходят стоимость готовых изделий.
Срок службы техники с электроприводом будет увеличен, если защитить ее от избыточных нагрузок. В частности, пригодится оснащение автоматикой, отключающей питание при перегреве двигателя.

Важно! Не следует пренебрегать вопросами техники безопасности. Приводные шкивы закрывают кожухами. Перед рабочими инструментами устанавливают листы из прозрачного пластика.

Для рационального использования свободного пространства пригодятся настенные и потолочные полки, стеллажи , крючки и специальные держатели. Точное место установки соответствующих выбирают с учетом особенностей технологических процессов, размещения станков и верстаков.

Статья по теме:

Наш обзор поможет вам подобрать и смастерить самодельные станки и приспособления для домашней мастерской, а также разобраться в технологии их изготовления.

Создание токарного станка по дереву для домашней мастерской

Технические параметры соответствующих изделий вместе с описаниями можно найти в сети Интернет.

Основной деталью является станина (1). К ней прикрепляют другие части изделия. Она обеспечивает не только целостность силового каркаса, но и хорошую устойчивость на поверхности. Столярный станок предназначен для обработки сравнительно легких заготовок, поэтому данную деталь вполне можно изготовить из древесины твердых пород.

В центральной части установлен суппорт с подставкой под ручной резец (2). Вместо нее может быть установлен держатель для жесткой фиксации инструмента. Заготовка закрепляется между передней (3) и задней (4) бабкой. Она вращается с помощью электромотора (6). Для изменения крутящего момента на оси в данной конструкции применяют ременную передачу и шкив (5). Суппорт и задняя бабка перемещаются по горизонтали по специальному валу (7), который установлен внутри станины.

Важно! Данные чертежи можно использовать для изготовления действующего станка. Следует только учитывать, что все размеры тут приведены в дюймах.

Этот проект вполне можно использовать для изготовления токарно-копировального станка по дереву своими руками. Следует только дополнить его специальным приспособлением, которое предназначено для последовательного создания одинаковых изделий.

Для его закрепления в нужном месте надо изготовить специальную подставку. В данном примере использована фанера 10 мм, из которой вырезана площадка с размерами 480×180 мм. Приведенные размеры можно изменять, с учетом реальных параметров . Отверстия в фанерке вырезают так, чтобы в них прошли крепежные болты, инструмент. Для жесткой фиксации по контуру площадки закрепляют шурупами деревянные бруски.

Такая конструкция привлекает простотой, доступностью составных частей, разумной стоимостью. Но надо отметить некоторые недостатки:

Для перемещения фрезы придется использовать две руки. Это необходимо для создания достаточного усилия и предотвращения заклинивания.
Минимальный радиус, по которому будут созданы изгибы деталей ограничен диаметром инструмента (фрезы).
Чтобы обрабатывать заготовки из разных пород дерева необходима точная регулировка скорости вращения вала, а в данном примере такая возможность не предусмотрена.

Этот пример объясняет, что даже проверенную временем и практическим опытом конструкцию при внимательном изучении оборудования и технологического процесса получится усовершенствовать.

Самодельный токарный станок по дереву своими руками: видео с инструкцией и комментариями автора проекта

Как сделать недорогой самодельный токарный станок по дереву своими руками

С помощью этого комплекта по дереву своими руками сделать будет не сложно. Такую станину можно закрепить на деревянном, или металлическом основании. Точные параметры передней бабки подбирают с учетом габаритов и посадочных мест креплений двигателя. Более чем достаточно будет силовых параметров электромотора от . Для столярного оборудования такого типа хватит мощности от 250-300 кВт, если обеспечить ее передачу на вал с применением редуктора (шкива).

Последний пример надо изучить подробнее. Выбрав подходящий инструмент с электроприводом, можно получить необходимую мощность, скорость вращения. Стандартный патрон пригодится для надежного и быстрого закрепления заготовки. В современной технике такого вида предусмотрена защита от перегрева, попадания пыли внутрь корпуса. Тут установлены качественные переключатели, эффективная изоляция. Одного этого рисунка достаточно чтобы понять, как самому сделать токарный станок.

Изготовление резцов для токарного станка по дереву из подручных материалов

Подойдут напильники, пилы, гаечные ключи, другие изделия, созданные из инструментальной стали. Проще обрабатывать заготовки квадратной формы (в разрезе сечения). Следует убедиться в отсутствии трещин, иных дефектов, уменьшающих прочность. Для жесткой фиксации проходных резцов станок надо оснастить специальным держателем.

Важные компоненты для стационарной циркулярной пилы своими руками

В этом оборудовании важнейшие функции выполняет стол, поэтому его параметрам надо изучить с особым вниманием. В нем устанавливают с приводными механизмами, элементы цепи питания и управления. Он должен быть рассчитан на вес встроенных компонентов и деревянных заготовок. Надо не забывать, что в процессе эксплуатации возникнут статические и динамические нагрузки, вибрации.

При уточнении параметров станка надо учесть следующие факторы:

Для этого оборудования мощность силового агрегата должна быть не менее 0,85 кВт.
При расчете конструкции надо проверить высоту выступающей кромки диска. Она будет определять максимальную глубину пропила.
Минимальная скорость вращения рабочего вала ограничена 1,5 тыс. оборотов в минуту. Желательно ее увеличить, чтобы в ходе выполнения рабочих операций не изменялся цвет деревянной заготовки.

Описание недорогой циркулярной пилы из болгарки своими руками

Как и в предыдущем примере, при создании такого станка можно упростить решение задачи с помощью стандартных электроинструментов.

Привод с режущим диском закрепляют на поворотном коромысле. Для облегчения физических усилий – устанавливают пружину, или противовес. Перемещение инструмента допустимо только в вертикальном направлении по дуге. Эта конструкция является мобильной. Ее можно устанавливать внутри помещений и на открытом воздухе на подходящем основании. При необходимости, болгарку можно демонтировать. Она закреплена винтовыми соединительными элементами на демпфирующей деревянной (резиновой) прокладке.

Станина для болгарки своими руками: чертежи, видео, алгоритм изготовления отдельных частей и сборка:

Преимущества и процесс создания простейшего фрезерного станка по дереву для домашней мастерской

Это оборудование используют для выемки пазов по заданным размерам и аккуратного сверления под разными углами. С его помощью можно быстро снять четверть, создать углубление заготовке определенной формы. Даже без подробного объяснения понятно, что такие возможности пригодятся хозяину частного дома. Остается разобраться с тем, как изготовить фрезерный самодельный станок по дереву. Будет ли такое решение экономически целесообразным, или выгоднее приобрести технику фабричного производства?

Ответ на поднятые вопросы можно дать после подробного изучения соответствующих конструкций.

В центральной части стола устанавливают силовой агрегат, который вращает фрезу. С помощью прижимов и других приспособлений обеспечивают фиксацию заготовки в нужном положении и перемещение ее по заданной траектории. Такое рабочее место оснащают системой оперативного пылеудаления.

Чтобы исключить ошибки в ходе реализации проекта, обратите внимание на отдельные параметры элементов конструкции:

Стол для выполнения рабочих операций создают в стационарном исполнении. Его размеры и нагрузочные способности определят с учетом характеристик обрабатываемых образцов.
Специалисты рекомендуют в нижние части опор установить винтовые регуляторы. С их помощью можно установить точное горизонтальное положение конструкции даже на поверхности с неровностями.
Силовой каркас можно собрать из стальных труб (прямоугольных профилей). Для изготовления столешницы подойдет качественная и достаточно толстая древесно-стружечная плита. Тонкий лист металла будет вибрировать, что ухудшит точность обработки.
Если выбрать двигатель мощностью 500-900 Вт, возможностей фрезы будет достаточно только для снятия тонких слоев, создания относительно небольших углублений.
При установке силового агрегата 900-1900 Вт допустимо выполнение более сложных операций. Однако допустимы некоторые затруднения при обработке заготовок из древесины твердых пород.
В мощные станки (более 2000 Вт) можно устанавливать фрезы любых типов. Такое оборудование относится к профессиональному уровню. Оно рассчитано на длительную эксплуатацию без перегрева мотора.
Для изготовления монтажной пластины через которую двигатель прикреплен к столешнице, можно использовать лист из стеклотекстолита, металла.
Чтобы обеспечить хорошую видимость в рабочей зоне, над столом монтируют подсветку.

В следующей таблице представлена информация о том, сколько стоит ручной фрезерный станок по дереву на отечественном рынке.

Бренд/модель, фото	Мощ- ность, Вт	Макси- мальная скорость вращения шпинделя об/ мин	Цена, руб.	Примечания
PROMA/ SF-40	1500	24000	17500-18900	Предназначен для создания пазов, фальцевания, фрезерования.
Энкор/ Корвет-82	1500	2400	14200-15900	Отличительные элементы конструкции: упор углового типа со шкалой, упрощающей обработку под определенным углом; боковые подставки для поддержания крупных заготовок.
Proxxon/ МТ 400	100	25000	14200-15700	Компактная легкая модель с маломощным двигателем. Предназначена для обработки небольших заготовок из древесины мягких пород.
PROMA/ TFS-120	5500	9000	175000-183000	Оборудование профессионального уровня. Подключается к трехфазной сети 380 V. Пригодно для оснащения специализированных деревообрабатывающих предприятий.
X-CUT/ XC-3040	800	24000	188000-196000	Компактный станок с числовым программным управлением (ЧПУ). Для удобства управления оснащен выносным пультом. Загрузка новых программ с компьютера допустима с применением «флешки».

Целесообразность реализации проекта фрезерного станка с ЧПУ своими руками

Применение программного управления позволяет с высокой точностью создавать крупные серии деталей, выполнять уникальную и особо тщательную обработку. Для начала нового технологического процесса – достаточно загрузить новую программу и нажать копку «Пуск». Простое и сложное задание будет выполнено станком фрезеровочным по дереву автоматически, без вмешательства и контроля со стороны пользователя. Эта методика исключает ошибки оператора, обеспечивает высочайшее качество.

Преимущества оборудования этого класса очевидны. Остается выяснить, возможно ли создать станок ЧПУ по дереву своими руками. Ниже отмечены особенности оборудования данного класса:

Придется обеспечить возможность перемещения фрезы по горизонтали во всех направлениях. Для этого понадобится не только соответствующая конструкция креплений, но и дополнительные электромоторы.
Точное позиционирование инструмента обеспечивают с помощью датчиков, шаговых двигателей.
Понадобится программное обеспечение, которое будет управлять движением фрезы, выполнять контрольные функции.

Важно! Даже при наличии подробного описания и чертежей фрезерный станок с ЧПУ по дереву своими руками будет сделать очень сложно.

Как самостоятельно сделать фрезы для станков по дереву

Для создания тих изделий понадобятся заготовки из прочной, устойчивой к высокой температуре и сильным механическим воздействиям инструментальной стали. Подойдут испорченные сверла, арматура, прутки. Необходимую форму можно создать с помощью алмазного диска, который установлен в точильном станке. Заточку кромки выполняют под углом от 7 до 10 градусов. Слишком узкая рабочая часть быстро будет испорчена даже при обработке мягкой древесины.

Чертежи и рекомендации для создания рейсмусового станка своими руками

Качественное воспроизведение этого вида обработки требует применения значительных усилий. Потому рекомендуется использовать трехфазный электродвигатель мощностью от 5 кВт и более с максимальной скоростью вращения ротора от 4,5 тыс. об/ мин.

Вал (1) с одним или несколькими ножами вращается с помощью электродвигателя (4), двух шкивов и ремня. Для прижима и перемещения заготовки здесь установлены ролики (2, 3) и ручной привод с цепным механизмом. Конструкция собрана на прочной раме из стальных уголков.

С учетом личных предпочтений не сложно подготовить чертежи рейсмуса своими руками. Для коррекции технических характеристик учитывают объем будущих работ, параметры заготовок, размеры помещения.

Изготовление функционального рейсмуса из электрорубанка своими руками

Быстро и недорого можно сделать станок на основе стандартного инструмента с электрическим приводом.

На снимке видно, что электроинструмент закрепляют над заготовкой в специальной раме. Обеспечивают возможность перемещения его в продольном и поперечном направлении со строгим сохранением между ними угла 90°. Современный рубанок оснащают специальным выводом для подключения пылесоса. Поэтому не возникнет проблем с удалением отходов.

Технология создания шлифовального станка по дереву своими руками

Это оборудование выполняет свои функции с применением жестких валов и гибких полотен с нанесенным на поверхность абразивом, щеток и других специальных инструментов.

Для изготовления техники бытового уровня рекомендуется выбрать относительно простую . Ее можно создать самостоятельно после определения необходимой длины с учетом точного расположения поддерживающих роликов. Применяют следующий алгоритм:

Ширину ленты устанавливают от 15 до 25 см.
Из подходящего по зернистости полотна наждачной бумаги нарезают полосы.
Их наклеивают на гибкую основу из плотного материала встык, без больших швов.
Предотвращают соскальзывание ленты с помощью увеличения диаметра опорных роликов в центральной части на несколько миллиметров. Также пригодится установка на них слоя из резины.

Статья

Подробно описал весь процесс создания станка с ЧПУ для работы по дереву и другим материалам, начиная с проектирования.

1. Проектирование

Перед постройкой станка нужно как минимум нарисовать эскиз от руки, а лучше выполнить более точный трехмерный рисунок с помощью программы САПР. Автор проекта использовал google sketchup , довольно простую (бесплатную для 30-дневного использования) программу. Для более сложного проекта вы можете выбрать Autocad.

Главная цель рисунка — выяснить необходимые размеры деталей, для заказа их по интернету, и убедиться, что все движущиеся части станка подойдут друг к другу.

Как видите, детальных чертежей с размеченными отверстиями под крепления автор не использовал, намечал отверстия в процессе постройки станка, но такого исходного дизайна оказалось достаточно.

Габаритные размеры станка: 1050 х 840 х 400 мм.

Перемещение по осям: X 730 мм, Y 650 мм, Z 150 мм

Длина направляющих и шариково-винтовой передачи зависит от размера задуманного вами станка.

Когда идет проектирование станка с ЧПУ, есть несколько вопросов, от ответа на которые зависит конечный результат.

Какой тип станка с ЧПУ вы хотите выбрать?

С подвижным столом или с подвижным порталом? Конструкции с подвижным столом часто используются для станков небольшого размера, до 30х30 см. Их легче построить, их можно сделать более жесткими, чем машины с движущимся порталом. Недостаток перемещения стола заключается в том, что при одинаковой зоне резки общая площадь станка получается раза в два больше, чем при использовании конструкции с подвижным порталом. В этом проекте зона обработки около 65x65 см, поэтому был выбран подвижный портал.

Что вы хотите обрабатывать с помощью станка с ЧПУ?

В данном проекте станок предназначался в основном для фанеры, лиственных пород дерева и пластмасс, а также для алюминия.

Из чего будет строиться станок?

Это в основном зависит от материала, который будет на станке обрабатываться. В идеале материал, который используется для изготовления станка, должен быть прочнее материала, который будет обрабатываться на станке или, как минимум, не менее прочным. Поэтому, если вы хотите резать алюминий, станок должен быть собран из алюминия или стали.

Какая длина осей вам нужна?

По первоначальному замыслу станок с ЧПУ должен был обрабатывать фанеру и МДФ, которые в Нидерландах выпускают размером 62 х 121 см. Поэтому для Y расстояние прохода должно быть не менее 620 мм. Длина хода по оси Х равна 730 мм, потому что иначе станок занял бы все пространство комнаты. Поэтому ось X короче, чем длина листа фанеры (1210 мм), но можно обработать половину, затем сдвинуть лист вперед и обработать оставшуюся часть. С помощью такой уловки получается обрабатывать на станке куски куда большие, чем длина оси Х. Для оси Z выбрано 150 мм, чтобы в будущем использовать четвертую ось.

Какой тип линейного движения вы будете использовать?

Существует множество вариантов системы линейного перемещения, от ее выбора во многом зависит качество работы. Поэтому есть смысл потратиться на лучшую систему, которую вы можете себе позволить. Автор проекта решил, что линейные рельсы были лучшим вариантом из тех, на которые ему хватало денег. Если вы строите 3-осевой фрезерный станок с ЧПУ, вам нужно купить комплект, состоящий из трех наборов линейных направляющих и двух линейных подшипников на каждую направляющую.

Какую систему привода подач вы будете использовать для каждой оси?

Основные варианты привода подачи: зубчатые ремни, механизмы реечной передачи и передача винт-гайка. Для самодельных станков с ЧПУ чаще всего используют передачу винт-гайка с использованием шарико-винтовой пары. Гайка крепится к подвижной части машины, винт закреплен с обоих концов. Винт крепится к двигателю. Если двигатели вращается, гайка с прикрепленной к ней движущейся частью машины будет двигаться вдоль винта и приводить машину в движение.

ШВП в данном станке используется для привода осей X и Y. Шарико-винтовые подшипники обеспечивают очень плавный ход, люфт отсутствует, повышается качество и скорость резки.

Для оси Z использован стержень M10 из высококачественной нержавеющей стали с самодельной гайкой из делрина.

Тип двигателя и контроллера

Обычно в самодельных станках с ЧПУ применяются шаговые двигатели. Сервоприводы в основном используются для мощных промышленных станков с ЧПУ, они дороже и требуют более дорогих контроллеров. Здесь использованы шаговые двигатели 3Nm.

Тип шпинделя

В проекте используется стандартный Kress, он имеет хороший 43-мм зажимной фланец, а также встроенный регулятор скорости (но последняя функция есть у большинства шпинделей).

Если вы собираетесь выполнять действительно сложную резку, стоит обратить внимание на шпиндели с водяным охлаждением — они дороже стандартных, зато шумят гораздо меньше, могут работать на низких оборотах без перегрева и с самыми разными материалами.

Затраты

На данный станок с ЧПУ ушло примерно 1500 евро. Готовый фрезерный станок с ЧПУ сходных характеристик стоит намного дороже, так что вы можете сэкономить, создав станок самостоятельно.

2. Комплектующие для создания станка с ЧПУ

Электрооборудование и электроника:

3 шаговых двигателя 3 Nm Nema 23;
3 драйвера шаговых двигателей DM556 Leadshine;
блок питания 36 В для станков с ЧПУ;
интерфейсная плата 5 Axis CNC Breakout Board для управления шаговыми драйверами;
источник питания 5 В для интерфейсной платы;
двухпозиционный выключатель On/Off;
многожильный кабель Shielded 4 Conductor 18 AWG;
3 сенсорных концевых выключателя;
Шпиндель: Kress FME 800 (подойдут также Bosch Colt или Dewalt Compact Router).

По желанию:

шкафчик/корпус для электрооборудования;
подвижный пластиковый кабель-канал;
4-контактные кабельные вилки.

Механические части:

линейные направляющие: для X — SBR 20 для Y и Z — SBR 16;
шарико-винтовая пара (ШВП) для X и Y — диаметром 16 мм, шаг 5 мм4
в качестве передаточного винта для оси Z: стальной штырь с резьбой M10 с самодельной гайкой из делрина;
алюминиевый профиль: 30х60 мм, нарезанный на куски длиной 100 мм;
алюминиевая пластина 15 мм толщиной;
мощные антивибрационные выравнивающие ножки.

Программы:

CAD/CAM-программа CamBam;
программа для управления станком с ЧПУ Mach3

Станок в основном построен из алюминиевых пластин толщиной 15 мм и алюминиевых профилей 30x60 мм. Работы выполнялись с применением сверлильного и токарного станков. Пластины и профили заказывались нарезанными по размеру.

3. Ось Х

Базовая рама сделана из 4 отрезков алюминиевого профиля сечением 30х60 мм и двух боковых панелей толщиной 15 мм. В конце профилей есть по два отверстия диаметром 6,8 мм, с помощью метчика внутри отверстий выполнена резьба М8.

Нарезка резьбы в торцах алюминиевого профиля

Чтобы отверстия на концевых панелях совпадали, при сверлении обе пластины зажимались вместе. Посередине каждой пластины просверлено по 4 отверстия, чтобы установить подшипниковые опоры, и четыре дополнительных отверстия в одной из боковых пластин для крепления двигателя.

Их кусочков алюминия (50х50х20) сделаны 4 блока, чтобы прикрепить выравнивающие ножки. Блоки прикручены к наружным профилям четырьмя болтами М5 с мебельными t-гайками.

Линейные направляющие подходят непосредственно к алюминиевым профилям. Для оси X использовались рельсы диаметром 20 мм. Предварительно просверленные в основании линейных направляющих отверстия точно совпадают с пазами в алюминиевых профилях. Для установки использованы болты М5 и мебельные t-гайки.

4. Боковые пластины портала

Боковые пластины портала почти одинаковы, но в одной из них просверлены четыре дополнительных отверстия для крепления мотора. Весь портал изготовлен из алюминиевых пластин толщиной 15 мм. Чтобы отверстия оказались точно в нужном месте, в тщательно отмеченных местах слесарным кернером были пробиты углубления, и по этим меткам просверлены отверстия на сверлильном станке, сначала сверлом меньшего диаметра, затем — нужного.

Из-за того, как спроектирован портал, пришлось сверлить отверстия в торцах боковых пластин и делать в отверстиях резьбу М8.

5. Сборка портала

Портал собран и установлен

Остальная часть портала выполнена так же, как и боковые части. Самым сложным было правильно выровнять линейные рельсы, которые должны были совпасть с краем пластины. При маркировке точного расположения отверстий автор прижал два куска алюминиевых профилей к боковым сторонам пластины, чтобы выровнять направляющие. В просверленных отверстиях нарезана резьба М5. При креплении направляющих к порталу необходимо убедиться, что расстояние между направляющими по всей длине одинаково, направляющие должны быть параллельны.

Линейные подшипники прикреплены к боковой стенке портала.

Несколько угловых скоб придают дополнительную жесткость конструкции.

В пластине на нижней части портала просверлено 6 отверстий, чтобы прикрепить ее к боковым пластинам. В середине пришлось просверлить два отверстия для крепления держателя гайки.

6. Каретка оси Y

Каретка оси Y состоит из одной пластины, к которой прикреплены линейные подшипники. Сверлить отверстия было довольно просто, но требовалась высокая точность. К этой пластине прикреплены подшипники как для оси Y, так и для оси Z. Поскольку линейные подшипники расположены близко друг к другу, даже малейшее смещение вызывает их заедание. Каретка должна легко скользить с одной стороны на другую. Рельсы и подшипники необходимо отрегулировать. Для выравнивания применялись высокоточные цифровые приборы. Когда было сделано крепление гайки привода для оси Y, потребовалось просверлить два дополнительных отверстия в пластине, чтобы прикрепить ее.

7. Ось Z

Линейные направляющие (рельсы) оси Z прикрепляются к подвижной части узла оси Z. Рельсы нужно было сместить на несколько миллиметров от края пластины. Для их выравнивания два куска пластика нужной толщины использовались в качестве прокладок. Было точно известно, что края алюминиевой пластины параллельны, поэтому между алюминиевыми бортиками, прикрепленными к краю пластины, и рельсами автор вставил куски пластика, отодвинув рельсы на нужное одинаковое расстояние, затем наметил места отверстий, просверлил их и нарезал внутреннюю резьбу.

Чтобы установить верхнюю пластину на узел оси Z, просверлены три отверстия в конце монтажной пластины. Не получилось прикрепить шаговый двигатель непосредственно к пластине, так что пришлось сделать отдельное крепление для двигателя из пластика (см. пункт 12).

Из того же пластика сделаны два блока корпусов подшипников. Приводной винт представляет собой стальной стержень с резьбой M10. Шкив для зубчатого ремня просверлен, нарезана резьба М10, и он просто прикручен к верхней части приводного винта. Он удерживается на месте тремя установочными винтами. Приводная гайка из делрина крепится к каретке оси Y.

Приводная гайка из делрина крепится к каретке оси Y.

Крепление шпинделя было заказано заранее, оно имеет зажимное кольцо 43 мм, которое подходит к используемому в проекте Kress.

Если вы хотите использовать шпиндель с водяным охлаждением, то в его комплектацию часто входит готовое крепление. Вы также можете приобрести крепления отдельно, если хотите использовать Dewalt или Bosch с цилиндрическим корпусом, или напечатать их на 3D-принтере.

8. Зубчатые ремни и шкивы

Часто двигатели крепятся на внешней стороне станка или на отдельной стойке. В таком случае двигатели можно соединить непосредственно с ШВП с помощью гибкой муфты. Но, поскольку станок размещается в маленьком помещении, вынесенные наружу двигатели мешали бы.

Вот почему моторы размещены внутри машины. Напрямую соединить двигатели с ШВП было нельзя, так что пришлось использовать зубчатые ремни HTD5m шириной 9 мм и шкивы.

При использовании ременной передачи, для подключения двигателя к приводному винту вы можете использовать понижающую передачу, что позволит использовать меньшие двигатели и при этом получать тот же крутящий момент, но меньшую скорость. Поскольку моторы были выбраны довольно большие, не требовалось снижения передачи ради получения большей мощности.

9. Крепления двигателя

Опоры двигателя изготовлены из кусков алюминиевых трубок квадратного сечения, нарезанных по заказу до нужной длины. Также можно взять стальную трубку и нарезать квадратные кусочки из нее. Крепления двигателя для осей X и Y должны иметь возможность выдвигаться и задвигаться, чтобы натянуть зубчатые ремни. На токарном станке были сделаны прорези и просверлено большое отверстие на одной стороне крепления, но вы также можете сделать это на сверлильном станке.

Большое отверстие с одной стороны крепления выпилено концевой пилой. Это позволяет двигателю сидеть на одном уровне с поверхностью, а также обеспечивает центрирование вала. Мотор крепится болтами М5. На другой стороне крепления сделаны четыре слота, чтобы двигатель мог скользить взад и вперед.

10. Подшипниковые опорные блоки

Опорные блоки для осей X и Y изготовлены из 50-миллиметрового алюминиевого прутка круглого сечения — от него отрезаны четыре кусочка толщиной 15 мм каждый. После маркировки и сверления четырех монтажных отверстий, высверлено большое отверстие в центре заготовки. Затем была сделана полость для подшипников. Подшипники должны быть запрессованы, а блоки закреплены болтами на торцевых и боковых пластинах.

11. Опора для приводной гайки по оси Z

Вместо ШВП для оси Z использовался стержень с резьбой M10 и самодельная гайка из кусочка делрина. Полиформальдегид делрин хорошо подходит для этой цели, потому что он самосмазывающийся и не изнашивается со временем. Если использовать для резьбы метчик хорошего качества, люфт будет минимальным.

12. Опоры для приводных гаек по осям X и Y

Для осей X и Y сделано крепление привода из алюминия. Гайки шарико-винтовой передачи имеют два небольших фланца с тремя отверстиями на каждой стороне. По одному отверстию с каждой стороны использовано для крепления гайки к держателю. Держатель обработан на токарном станке с большой точностью. После того, как вы прикрепили гайки к порталу и каретке оси Y, вы сможете попробовать переместить эти детали с одной стороны на другую, поворачивая ШВП вручную. Если размеры держателей неправильные, гайку заклинит.

Крепление оси Y.

13. Крепление двигателя оси Z

Крепление двигателя оси Z отличается от остальных. Оно вырезано из 12-миллиметрового акрила. Натяжение ремня можно отрегулировать, ослабив два болта сверху и сдвинув весь узел крепления двигателя. На данный момент акриловое крепление прекрасно работает, но в будущем есть мысль заменить его на алюминиевое, потому что при натяжении ремня акриловая пластина слегка сгибается.

14. Рабочая поверхность

Лучше всего подошел бы алюминиевый стол с Т-образными пазами, но это дорого. Автор проекта решил использовать перфорированную столешницу, потому что она укладывается в бюджет и дает много вариантов зажима обрабатываемой детали.

Стол сделан из куска березовой фанеры толщиной 18 мм и прикреплен, с помощью болтов М5 и гаек с Т-образными пазами, к алюминиевым профилям. Было куплено 150 шестигранных гаек М8. С помощью программы CAD была нарисована сетка с шестиугольными вырезами под эти гайки. Затем станок с ЧПУ вырезал все эти отверстия для гаек.

Поверх куска березовой фанеры был установлен кусок МДФ толщиной 25 мм. Это заменяемая поверхность. Чтобы прорезать отверстия в обеих частях использовалась большая фасонная фреза. Отверстия в МДФ выровнены точно с центром шестиугольных отверстий, вырезанных ранее. Затем кусок МДФ был снят и все гайки установлены в отверстия фанеры. Отверстия были немного меньше гаек, поэтому гайки забивались в них молотком. По завершении МДФ вернулась обратно на место.

Поверхность стола параллельна осям X и Y и совершенно плоская.

15. Электроника

Использованы следующие компоненты:

Основной источник питания с выходным напряжение 48V DC и выходным током 6,6 A;
3 драйвера шагового двигателя Leadshine M542 V2.0;
3 шаговых двигателя 3Nm hybrid Nema 23;
интерфейсная плата;
реле — 4-32V DC, 25A/230 V AC;
главный выключатель;
блок питания для интерфейсной платы 5V DC;
блок питания для вентиляторов охлаждения 12V DC;
2 вентилятора Cooler Master Sleeve Bearing 80mm;
2 розетки — для шпинделя и пылесоса;
кнопка аварийного отключения и концевые выключатели (до сих пор не установлены).

Если вы не хотите тратить много денег на покупку оборудования порознь, можно купить сразу комплектом. Перед заказом следует подумать о том, какого размера шаговые двигатели вам нужны. Если вы строите небольшую машину для резки дерева и пластика, то шаговые двигатели Nema 23, 1.9Nm дадут достаточно мощности. Здесь выбраны двигатели 3Nm, потому что сама машина довольно большая и тяжелая, и планировалась также обработка материалов типа алюминия.

Для небольших двигателей можно брать плату на три двигателя, но лучше использовать отдельные драйверы. Индивидуальные драйверы Leadshine имеют микрошаговый режим, так достигается максимальная плавность движения и снижается вибрация шагового двигателя. Драйверы в этом проекте могут выдерживать максимум 4,2 А и до 125 микрошагов.

Источник постоянного напряжения 5 В подключен к основному входу питания. Для вентиляторов установлена электрическая розетка внутри шкафчика, так что для их питания используется стандартный 12-вольтовый настенный адаптер. Основное питание включается и выключается большим выключателем.

Реле на 25А управляется компьютером через прерыватель. Входные клеммы реле подключены к выходным клеммам прерывателя. Реле подключено к двум электрическим розеткам, которые питают Kress и пылесос для всасывания стружки. Когда G-код заканчивается командой M05, автоматически выключаются и пылесос, и шпиндель. Чтобы включить их, вы можете нажать F5 или использовать команду G-кода M03.

16. Шкафчик для электроники

Для электрооборудования нужен хороший шкафчик. Автор нарисовал приблизительные размеры и места для всех компонентов на листе бумаги, пытаясь расположить их так, чтобы легко добираться до всех клемм при подключении проводов. Также важно, чтобы через шкафчик шел достаточный поток воздуха, поскольку шаговые контроллеры могут сильно нагреваться.

По замыслу, все кабели должны были подключаться в задней части корпуса. Использовались специальные 4-х проводные разъемы, чтобы была возможность отсоединить электронику от машины, не отсоединяя ни одной из клемм провода. Предусматривались две розетки для подачи питания на шпиндель и пылесос. Розетки питания подключены к реле для автоматического включения и выключения шпинделя по командам Mach3. На передней части шкафчика должен был стоять большой выключатель.

Детали для шкафа вырезаны на самом станке с ЧПУ

Далее, после приблизительной раскладки деталей, в программе CAD были спроектированы части корпуса. Затем, на самом станке, уже собранном, вырезаны все стороны и основание. Сверху шкафчика крышка, с куском оргстекла посередине. После сборки внутрь были установлены все компоненты.

17. Программное обеспечение

Mach3

Для управления станком с ЧПУ необходимо три типа программного обеспечения.

Программа САПР для создания чертежей.
CAM-программа для создания траекторий инструмента и вывода G-кода.
И программа контроллера, которая читает G-код и управляет маршрутизатором.

В данном проекте используется простая программа CamBam. Она имеет базовые функции САПР и пригодна для большинства DIY-проектов. Одновременно это CAM-программа. Прежде, чем CamBam сможет создать траектории, нужно установить несколько параметров. Примеры параметров: диаметр используемого инструмента, глубина резания, глубина за один проход, скорость резания и т. п. После создания траектории вы можете вывести G-код, который сообщает машине что делать.

Рисунок, созданный в CamBam

Для программного обеспечения контроллера используется Mach3. Mach3 передает сигналы через параллельный порт компьютера на интерфейсную плату. Команды Mach3 обнуляют режущий инструмент и запускают программы резки. Вы также можете использовать ее для управления скоростью шпинделя и скоростью резания. Mach3 имеет несколько встроенных мастеров, которые вы можете использовать для вывода простых файлов с G-кодами.

Траектория для инструмента, созданная CamBam

18. Использование станка

Первыми были изготовлены несколько зажимов для крепления обрабатываемых материалов к рабочему столу. А первым «большим» проектом стал шкафчик для электроники (пункт 15).

В качестве первых образцов были сделаны несколько различных типов шестеренок, коробочки для гитарных медиаторов.

Пылеуловитель

Выяснилось, что станок с ЧПУ производит кучу пыли и сильно шумит. Для решения проблемы с пылью сделан пылеуловитель, к которому можно прикрепить пылесос.

3-х осевой фрезерный станок с ЧПУ

Станок пользователя SörenS7 .

Без фрезера с ЧПУ многие проекты так и останутся нереализованными. Автор пришел к выводу, что все станки дешевле 2000 евро не могут дать тот размер рабочей поверхности и ту точность, которые ему нужны.

Что требовалось:

рабочая область 900 x 400 x 120 мм;
относительно негромкий шпиндель, гарантирующий высокую мощность на низких оборотах;
жесткость, как можно больше (для обработки алюминиевых деталей);
высокая степень точности;
интерфейс USB;
стоимость менее 2000 евро.

Эти требования были учтены при трехмерном проектировании. Основное внимание уделялось тому, чтобы все части подходили одна к другой.

В результате было принято решение построить фрезер с рамой из алюминиевого профиля, 15-миллиметровыми шарико-винтовыми передачами и шаговыми двигателями NEMA 23, с рабочим током 3А, которые отлично подходят к готовой системе крепления.

Все части идеально сочетаются, и нет нужды изготавливать дополнительно специальные детали.

1. Изготовление рамы

Ось Х была собрана за считанные минуты.

Линейные направляющие серии HRC — очень качественные, и сразу после установки понятно, что они будут работать отлично.

Затем возникла первая проблема: приводные винты не входят в подшипниковые опоры. Поэтому решено было охладить винты сухим льдом, чтобы размеры уменьшились.

2. Установка приводных винтов

После того, как концы винтов охладили с помощью льда, они идеально вписались в держатели.

3: Электрика

Сборка механической части закончена, теперь очередь за электрическими составляющими.

Поскольку автор хорошо знал Arduino и хотел обеспечить полное управление через USB, выбор пал на Arduino Uno с расширительное платой CNC Shield и драйверы шагового двигателя DRV8825. Установка прошла совсем нетрудно, и после настройки параметров станок стала управляться с ПК.

Но так как DRV8825 работает в основном при 1,9 А и 36 В (и сильно нагревается), происходит пропуск шага из-за слишком малой мощности. Длительное фрезерование при большой температуре вряд ли пошло бы хорошо.

Следующими были дешевые драйверы Tb6560, подключенные к плате расширения. Номинальное напряжение оказались не слишком подходящим для этой платы. Была попытка использовать источник питания на 36 В.

В результате два драйвера работают нормально, третий не выдерживает более высокого напряжения и крутит ротор шагового двигателя только в одном направлении.

Снова пришлось менять драйвер.

Хорошо подошел tbV6600. Он почти целиком закрыт алюминиевым радиатором и прост в настройке. Теперь шаговые двигатели по осям X и Y работают с током 2,2 А, а по оси Z с 2,7А.

Требовалось защитить блок питания шаговых двигателей и преобразователь частоты от мелкой алюминиевой стружки. Существует множество решений, когда преобразователь выносится довольно далеко от фрезерного станка. Основная проблема в том, что эти устройства выделяют много тепла и требуют активного охлаждения. Было найдено оригинальное решение: использовать кусочки от колготок длиной по 30 см качестве защитного рукава, дешево и сердито, и обеспечивает достаточный поток воздуха.

4. Шпиндель

Выбрать подходящий шпиндель непросто. Сначала была идея использовать стандартный шпиндель Kress1050, но у него всего 1050 Вт на скорости 21000 об/мин, так что не приходилось ожидать большой мощности на более низких скоростях.

Для сухого фрезерования алюминия и стальных деталей требуется 6000-12000 об/мин. Был куплен трехкиловатный шпиндель VFD с инвертором, с доставкой из Китая он обошелся в 335 евро.

Это довольно мощный и простой в установке шпиндель. Он тяжелый — вес 9 кг, но крепкая рама выдерживает его тяжесть.

5. Сборка завершена

Станок хорошо справляется с работой, пришлось повозиться с драйверами шаговых двигателей, но в целом результат удовлетворительный. Потрачено 1500 евро, и построен станок, который точно отвечает потребностям создателя.

Первым фрезерным проектом была фигурная выемка, вырезанная в полиформальдегиде POM.

6: Доработка для фрезерования алюминия

Уже при обработке POM было видно, что крутящий момент на Y-опоре великоват, и станок изгибается при высоких нагрузках по оси Y, поэтому автор приобрел вторую направляющую и соответственно модернизировал портал.

После этого все нормализовалось. Доработка обошлась в 120 евро.

Теперь можно и алюминий фрезеровать. Из сплава AlMg4,5Mn получались очень достойные результаты без какого-либо охлаждения.

7. Выводы

Чтобы создать собственный станок с ЧПУ, не требуется быть семи пядей во лбу, все в наших руках.

Если все хорошо спланировано, не обязательно иметь кучу оборудования и идеальные условия для работы, потребуется лишь некоторое количество денег, отвертка, захват и сверлильный станок.

Месяц ушел на разработку дизайна с помощью программы САПР и на заказ и покупку комплектующих, четыре месяца на сборку. Создание второго станка заняло бы гораздо меньше времени, потому что автор не имел опыта в области станкостроения, и ему пришлось много узнавать о механике и электронике.

8. Комплектующие

Электрика:

Все электрические части куплены на ebay.

Arduino GRBL + CNC Shield: примерно 20 евро
Драйвер шагового двигателя: 12 евро за штуку.
Источник питания: 40 евро
Шаговые двигатели: примерно по 20 евро за штуку
Шпиндель+инвертор: 335 евро

Механика:

Линейные подшипники ARC 15 FN