Как собрать станок с чпу своими руками

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

Электронная начинка оборудования

Управлять вашим станком с ЧПУ, сделанным своими руками, будет программное обеспечение, а его необходимо правильно подобрать

Выбирая такое обеспечение (его можно написать и самостоятельно), важно обращать внимание на то, чтобы оно было работоспособным и позволяло станку реализовывать все свои функциональные возможности. Такое ПО должно содержать драйверы для контроллеров, которые будут установлены на ваш фрезерный мини-станок

В самодельном станке с ЧПУ обязательным является порт LPT, через который электронная система управления и подключается к станку

В самодельном станке с ЧПУ обязательным является порт LPT, через который электронная система управления и подключается к станку

Очень важно, чтобы такое подключение осуществлялось через установленные шаговые электродвигатели

Схема подключения униполярных шаговых электродвигателей для 3-х координатного станка с ЧПУ (нажмите для увеличения)

Выбирая электронные комплектующие для своего станка, сделанного своими руками, важно обращать внимание на их качество, так как именно от этого будет зависеть точность технологических операций, которые на нем будут выполняться. После установки и подключения всех электронных компонентов системы ЧПУ нужно выполнить загрузку необходимого программного обеспечения и драйверов. Только после этого следуют пробный запуск станка, проверка правильности его работы под управлением загруженных программ, выявление недостатков и их оперативное устранение

Только после этого следуют пробный запуск станка, проверка правильности его работы под управлением загруженных программ, выявление недостатков и их оперативное устранение

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.

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.

Выбор комплектующих для фрезерного станка с ЧПУ

Оборудование для фрезерной обработки из алюминиевой рамы

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

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

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

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

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

Шаг 3: Портал

Подвижной портал — исполнительный орган вашего станка, он перемещается по оси X и несет на себе фрезерный шпиндель и суппорт оси Z. Чем выше портал, тем толще заготовка, которую вы можете обработать. Однако, высокий портал менее устойчив к нагрузкам которые возникают в процессе обработки. Высокие боковые стойки портала выполняют роль рычагов относительно линейных подшипников качения.

Основная задача, которую я планировал решать на своем фрезерном станке с ЧПУ — это обработка алюминиевых деталей. Поскольку максимальная толщина подходящих мне алюминиевых заготовок 60 мм, я решил сделать просвет портала (расстояние от рабочей поверхности до верхней поперечной балки) равным 125 мм. В SolidWorks все свои измерения я преобразовал в модель и технические чертежи. В связи со сложностью деталей, я обработал их на промышленном обрабатывающем центре с ЧПУ, это дополнительно мне позволило обработать фаски, что было бы весьма затруднительно сделать на ручном фрезерном станке по металлу.

Файлы для скачивания «Шаг 3»

Нижняя поперечная пластина портала с креплением приводной гайки.pdf

10518

Скачать

Крепления для U-образного профиля.pdf

9803

Скачать

Боковые стойки портала.pdf

11526

Скачать

U-образный верхний профиль портала.pdf

9468

Скачать

Крепление двигателя оси Y.pdf

9638

Скачать

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.

Общее описание

Главное отличие станков с ЧПУ от станков без такого управления – они могут делать операции без участия работника. То есть он, конечно, сначала задает эти операции, но далее машина «думает» и делает сама. Для современной автоматизации подобные агрегаты незаменимы. А все, чтобы производство было рентабельным, предприятия получали прибыль, качество и скорость производства оставались конкурентными. Итак, ЧПУ-станок по дереву – серьезная система программно-аппаратного типа, способная к преобразованию блока сырья в деталь, чтобы потом использовать ее в механизме покрупнее. Таков общий принцип работы техники.

А если все упростить, то станок с ЧПУ – это техника на компьютерном управлении. И зависим процесс обработки от двух важных составляющих, CAD и CAM. Первое означает автоматизированное проектирование, а второе – автопроизводство. Мастер, пользующийся CAD-программой, создает дизайн объекта в трехмерном измерении, и это объект должен сделать агрегат. А вот CAM-программа позволяет превратить виртуальную модель, созданную на первом этапе, в реальный объект.

Что это за станки – их огромное количество, сюда входят и лазерные резаки, и фрезеры, и токарные станки, и водорезы, и плазмотроны, и граверы. Даже 3D-принтер можно включить в этот список, хоть и условно, все же различия в аддиктивном и экстрактивном производстве существенны. Станок ЧПУ – это настоящий робот, он именно так и работает: ему представляют инструкции, а он их анализирует и, собственно, делает.

Грузится код, оператор машины проходит тест (это нужно, чтобы исключить ошибки в коде). Когда отладка завершится, программа войдет в постпроцессор, и он преобразит ее в еще один код, но уже понятный машине. Это называется G-код. Он-то и есть тот управленец, который руководит всеми параметрами операции начиная от координации и заканчивая скоростными показателями работы инструмента.

Шаг 4: Суппорт оси Z

В конструкции оси Z я использовал переднюю панель, которая крепится к подшипникам перемещения по оси Y, две пластины для усиления узла, пластину для крепления шагового двигателя и панель для установки фрезерного шпинделя. На передней панели я установил две профильные направляющие по которым будет происходить перемещение шпинделя по оси Z

Обратите внимание на то, что винт оси Z не имеет контропоры внизу

Файлы для скачивания «Шаг 4»

Верхняя пластина оси Z для крпеления шагового двигателя.pdf

9712

Скачать

Задняя пластина оси Z.pdf

8718

Скачать

Ложемент фрезерного шпинделя.pdf

8760

Скачать

Нижняя исредняя пластины оси Z.pdf

8788

Скачать

Пластина для крепления фрезерного шпинделя на оси Z.pdf

9200

Скачать

Пластина для крепления гайки перемещения по оси Y.pdf

8318

Скачать

Передняя пластина оси Z для крепления линейных направляющих.pdf

8850

Скачать

Выбор электрофрезера

Для того, чтобы фрезеровать в домашних условиях, рекомендуется выбрать универсальный инструмент, которым является электрофрезер со сменной базой – погружной и кромочной, благодаря которым он выполняет любые разновидности работ по дереву в зависимости от выбранного типа фрезы. Лучше, если он будет иметь регулировку скорости, работать с фрезой диаметром не менее 8 мм, оптимальная мощность должна составлять 800-1300 Вт

При выборе инструмента следует обратить внимание на реальную глубину погружения фрезы, от которой будет зависеть максимальная глубина получившегося паза. Самым лучшим вариантом для зажима фрезы является конусная цанга, а для выключателя – фиксирующая кнопка

Чем плавнее работа штангового механизма, тем долговечнее инструмент.

Немаловажным моментом работы электрофрезера является правильный выбор фрезы, которая состоит из цилиндрического хвостовика различного диаметра (6,8 или 12 мм) и части с режущей кромкой.

По конструкции разделяют фрезы на следующие виды:

  • Монолитные
  • Сборные
  • Со сменными лезвиями.

В зависимости от вида обработки, выполняемой фрезой, она также бывает нескольких разновидностей:

  • Пазовая фреза применяется для формирования пазов.
  • Профильная – для придания кромке декоративного профиля.
  • Кромочная и фальцевая фреза применяются для обработки краев изделия.
  • Галтельная – для вырезания «U»-образной выемки на изделии.
  • Конусная фреза скашивает кромку изделия под углом 45 градусов.
  • Калевочная – формирует закругленную кромку.

Правила эксплуатации

Фрезерный станок, даже если речь идет о варианте с ЧПУ, является опасным оборудованием. Поэтому:

  • перед эксплуатацией проверяется стабильность конструктивных узлов, уровень смазки и электрическое оборудование;
  • пропускается как минимум 5 холостых ходов;
  • проверяется отдельно упругость крепления заготовки на шпинделе;
  • даже при автоматическом управлении устройство под наблюдением;
  • регулярно проводится осмотр;
  • работают в защитной одежде, если это требуется, защищаются руки и глаза.

При выборе станка в первую очередь смотрят функциональность оборудования, насколько эффективность устройства сочетается с флангом выполняемых на производстве или дома работ. Не переплачивайте за дорогие модели с массой функций, если не знаете, понадобятся ли они.

Принцип работы координатной системы

Основа станка – мощная рама. За основу берется идеально ровная поверхность. Она же служит рабочим столом. Второй базовый элемент – это каретка, на которой закрепляется инструмент. Это может быть дремель, ручной фрезер, лазерная пушка – в общем, любое устройство, способное обрабатывать заготовку. Каретка должна двигаться строго в плоскости рамы.

Для начала рассмотрим двухмерную установку


В качестве рамы (основы) для станка ЧПУ, сделанного своими руками, можно использовать поверхность стола. Главное, после юстировки всех элементов, конструкция больше не перемещается, оставаясь жестко прикрученной к основе.

Для перемещения в одном направлении (условно назовем его X), размещаются две направляющих. Они должны быть строго параллельны друг другу. Поперек устанавливается мостовая конструкция, также состоящая из параллельных направляющих. Вторая ось – Y.
Задавая вектора перемещения по осям X и Y, можно с высокой точностью установить каретку (а вместе с ней и режущий инструмент) в любую точку на плоскости рабочего стола. Выбирая соотношение скоростей перемещения по осям, программа заставляет инструмент двигаться непрерывно по любой, самой сложной траектории.

Рама станка из ЧПУ сделана руками умельца, видео

Существует еще одна концепция: каретка с инструментом закреплена неподвижно, перемещается рабочий стол с заготовкой. Принципиальной разницы нет. Разве что размеры основания (а стало быть, и заготовки) ограничены. Зато упрощается схема подачи питания на рабочий инструмент, не надо беспокоиться о гибких кабелях питания.

Решение может быть комплексным: по одной оси движется стол, по второй оси – каретка с рабочей головкой.
С помощью такой системы можно обрабатывать изделия «непрерывной линией разреза». Что это означает? Режущая головка, расположенная в плоскости заготовки, начинает работу от края, и проходит всю фигуру непрерывным распилом. Это ограничивает возможности, но двухмерный станок ЧПУ по дереву проще сделать своими руками. Вертикальная позиция головки устанавливается вручную.

Важно! Режущий инструмент должен иметь свободу перемещения по вертикальной оси. Иначе невозможно будет работать с насадками разного размера.

Приступаем к сборке оборудования

Основой самодельного фрезерного оборудования с ЧПУ может стать балка прямоугольного сечения, которую надо надежно зафиксировать на направляющих.

Несущая конструкция станка должна обладать высокой жесткостью, при ее монтаже лучше не использовать сварных соединений, а соединять все элементы нужно только при помощи винтов.

Узел скрепления деталей рамы станка посредством болтового соединения

Объясняется это требование тем, что сварные швы очень плохо переносят вибрационные нагрузки, которым в обязательном порядке будет подвергаться несущая конструкция оборудования. Такие нагрузки в итоге приведут к тому, что рама станка начнет разрушаться со временем, и в ней произойдут изменения в геометрических размерах, что скажется на точности настройки оборудования и его работоспособности.

Установка вертикальных стоек

Во фрезерном станке, который вы будете собирать своими руками, должен быть предусмотрен механизм, обеспечивающий перемещение рабочего инструмента в вертикальном направлении. Лучше всего использовать для этого винтовую передачу, вращение на которую будет передаваться при помощи зубчатого ремня.

Важная деталь фрезерного станка – его вертикальная ось, которую для самодельного устройства можно изготовить из алюминиевой плиты

Очень важно, чтобы размеры этой оси были точно подогнаны под габариты собираемого устройства. Если в вашем распоряжении есть муфельная печь, то изготовить вертикальную ось станка можно своими руками, отлив ее из алюминия по размерам, указанным в готовом чертеже

Узел верхней каретки, размещенный на поперечных направляющих

После того как все комплектующие вашего самодельного фрезерного станка подготовлены, можно приступать к его сборке. Начинается данный процесс с монтажа двух шаговых электродвигателей, которые крепятся на корпус оборудования за его вертикальной осью. Один из таких электродвигателей будет отвечать за перемещение фрезерной головки в горизонтальной плоскости, а второй — за перемещение головки, соответственно, в вертикальной. После этого монтируются остальные узлы и агрегаты самодельного оборудования.

Финальная стадия сборки станка

Вращение на все узлы самодельного оборудования с ЧПУ должно передаваться только посредством ременных передач. Прежде чем подключать к собранному станку систему программного управления, следует проверить его работоспособность в ручном режиме и сразу устранить все выявленные недостатки в его работе.

Посмотреть процесс сборки фрезерного станка своими руками можно на видео, которое несложно найти в интернете.

Ручной фрезер: способы работы

В зависимости от типа выполняемой обработки зависит выбор приемов работы ручным фрезером. Далее представлена работа на ручном фрезере (обучающее видео), способы и приемы.

Приемы работы ручным фрезером: формирование пазов

При формировании паза с самой кромки, инструмент следует установить так, чтобы фреза нависала над краем изделия. Далее, она опускается до необходимой глубины и фиксируется, после чего инструмент запускается в работу. После обработки кромки до конца нужно ослабить фиксатор, поднять фрезу, мотор инструмента можно заглушить. Формирование глухого паза производится точно таким же образом, только начинается не с края изделия.

Глубокий паз формируется путем настройки новой глубины фрезы при каждом подходе обрабатываемой площади, глубиной не более 5 мм, при обработке последнего слоя – не глубже 1,5 мм.

Дополнительные способы формирования пазов и уроки работы ручным фрезером (видео на русском) представлены ниже.

Обработка торцевой поверхности

Работа ручным фрезером по дереву (видео ниже) часто сопровождается обработкой торцевой поверхности, при которой нужен чистый кант. Для этого предварительно производится пологий срез, при этом электрофрезер двигается по направлению вращения ножа, а затем против его вращения. После этого торец приобретет четкие очертания.

Обработка при помощи шаблонов

Для формирования криволинейных кромок используются шаблоны с упорным кольцом, которое представляет собой пластиковую пластину, перемещающуюся вдоль шаблона для правильной траектории движения фрезы. Упорное кольцо крепится к подошве фрезера с помощью специальных крепежей. С помощью шаблонов можно копировать деревянные детали в нужном количестве.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Default ThumbnailМаркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине