Самодельный фрезерный станок с ЧПУ: собираем своими руками

Что можно доработать

  • Добавить крепления гибкого кабель-канала.
  • Увеличить жесткость, например добавить перемычек или сделать «жертвенный» стол из фанеры 18мм
  • Проработать стойки портала и конструкцию оси Z, облегчив всю конструкцию.

Основные этапы проектирования

Фрезерный станок собрать можно только после разработки проекта. Для начала рассматриваются основные вопросы:

  1. ustroen_stanok_chpu.jpgПредназначение создаваемого оборудования. Станок может использоваться для обработки дерева или металла. Можно сделать и универсальный вариант исполнения, который подойдет не только для выполнения фрезеровальных операций, но сверления и гравирования. Область применения зависит от типа используемого патрона для фиксации режущего инструмента.
  2. Требуемая площадь для установки и доступность рабочего пространства. При создании станка для домашней мастерской сразу выбирается место установки. Стоит учитывать, что для наладки оборудования и размещения заготовки требуется довольно много свободного пространства.
  3. Какие материалы в большей степени подходят для создания несущей конструкции и основных элементов: металл, дерево или фанера. В большинстве случаев применяется сталь или алюминий. Если создается оборудование для обработки дерева, то несущая конструкция может создаваться из деревянного бруса. Это связано с тем, что на станок будет оказываться небольшая нагрузка.
  4. Допуски и требуемая точность обработки. Изготавливаемые детали характеризуются тем, какой точности выдерживаемые размеры. Чем выше точность, тем более жесткой должна быть конструкция. Во время механической обработки может возникать вибрация, которая приводит к снижению точности размеров и качеству поверхности.

Решающим фактором во многих случаях становится величина отводимого бюджета на сборку фрезерного станка. Многие конструктивные элементы можно приобрести в готовом виде, но их применение при сборке приводит к повышению стоимости оборудования.

Сборка некоторых важных узлов станка

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

  • винтовая передача – вращение передаётся, используя зубчатый ремень. Он хорош тем, что не проскальзывают на шкивах, равномерно передавая усилия на вал фрезерного оборудования,
  • если используют шаговый двигатель (ШД) для мини-станка, желательно брать каретку от более габаритной модели принтера – помощнее, старые матричные печатные устройства имели достаточно мощные электродвигатели,
  • для трёхкоординатного устройства, понадобится три ШД. Хорошо, если в каждом найдётся 5 проводов управления, функционал мини-станка возрастёт. Стоит оценить величину параметров: напряжения питания, сопротивления обмотки и угла поворота ШД за один шаг. Для подключения каждого ШД нужен отдельный контроллер,
  • с помощью винтов, вращательное движение от ШД преобразуется в линейное. Для достижения высокой точности, многие считают нужным иметь шарико-винтовые пары (ШВП), но это комплектующая не из дешевых. Подбирая для монтажа блоков набор гаек и крепежных винтов, выбирают их со вставками из пластика, это уменьшает трение и исключает люфты,

bawlor5z.jpg

  • вместо двигателя шагового типа, можно взять обычный электромотор, после небольшой доработки,
  • вертикальная ось, которая обеспечивает перемещение инструмента в 3D, охвачивая весь координатный стол. Её изготовляют из алюминиевой плиты. Важно, чтобы размеры оси были подогнаны к габаритам устройства. При наличии муфельной печи, ось можно отлить по размерам чертежей.

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

svj3kzj5.jpg

План действий по сборке фрезерного станка

1. Определяем размеры станка

  • Размер рабочего поля станка зависит от ходовых винтов
  • Винты со стандартной разделкой концов продаются на али комплектами.
  • В комплект входит: винт, гайка, крепление гайки, муфта и держатели винтов.

Данный станок имеет следующие размеры:

  • оси Y: винт 700мм, профиль 685мм.
  • соединительный профиль 685мм
  • оси X: винт 500мм, профиль 455мм.
  • ось Z: винт 300мм

при этих параметрах

  • рабочее поле станка: X-295мм Y-480мм Z-160мм. размеры без установленных концевиков.

Пример

при таких винтах получаем станок с рабочим полем X-995м Y-1280мм Z-160мм

2. Металлические части

  • Станок состоит из 14 разных частей 6мм конструкционной стали Ст3. Части собираются посредством сварки, для позиционирования используется шип-паз, с его помощью без труда собираются элементы в единую деталь.
  • Кликнув по картинке в описании можно посмотреть номер и количество деталей необходимых для сборки станка.
  • Элементы детали рекомендую заказывать на лазерной резке. Малые отверстия КЕРНИМ для дальнейшего просверливания отверстий и нарезания резьбы.

3. Алюминиевый профиль

  • Металлический профиль 60х60 30 серия нарезаем в размер в зависимости от длины выбранного ходового винта.*
  • Выбираем длину винта и получаем длину профиля для каждой оси. Как посчитать я писал выше.
  • Для соединения сварных деалей с профилем используются Т-образные гайки
  • Винты М5,M6,M8,М10

4. Комплектующие с АЛИ

Для механики потребуются:

  • Четыре винта 1605 (ШВП) разной длины (оси Х,Y,Z)
  • Четыре гайки 1605
  • Четыре муфты с диаметрами 10мм и 8мм
  • Четыре крепления гайки
  • Четыре фиксируемые опоры FK12
  • Четыре Шаговых мотора серии NEMA23 на 18кгс
  • Цилиндрические рельсы SBR20 на ось X,Y SBR16 на ось Z
  • Подшипники SBR20UU на X,Y (8 шт.) SBR16UU на Z (4 шт.)

5. Сборка деталей

  • Предварительно во всех элементах нарезаем резьбу согласно чертежам.
  • Сборка элементов производится посредством шип-паза, после сборки и фиксации — провариваем.
  • Провариваем без фанатизма, иначе поведет и все будет кривое.
  • Варим на прихватки либо завариваем шип-паз или комбинируем.
5.1. Собираем «углы» крепления основоной рамы станка

Для сборки необходимо собрать из деталей 1,2,3,4 угловые элементы рамы станка с чпу, чертеж прилагается.

Предварительно нарежьте резьбу согласно чертежу.

bd053f4b96ddf1506a1650db6d07f9db8a0e5c74.jpg

Обратите внимание, что «углы» собираются зеркально

Теперь у нас есть 4 «угловых» элемента

5.2. Собираем стойки портала

Стойки портала для станка с чпу собираются аналогично угловым элементам, берем детале 5,6,7,8 и внимательно собираем. Cледите за тем с какой стороны устанавливаете маленькие детали, на Деталь 5 устанавливается мотор приводящий в движение каретку по оси.

Предварительно нарежьте резьбу согласно чертежу.

5.3. Собираем ось Z станка своими руками

Основу оси Z собираем из деталей 9,12,13, смотрим на картинку и внимательно собираем, не перепутайте.

Предварительно нарежте резьбу согласно чертежу.

Фиксируйте свариваемые детали, к примеру можно взять квадратную трубу и притянув к ней струбцинами детали получим угол 90 градусов. Даже если не получится идеального угла, муфта соединения вала мотора с ШВП (винтом) имеет мягкую вставку, которая компенсирует не соосность.

Монтаж станка ЧПУ

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

  • знающий умелец начинает с крепления на корпусе первых двух ШД – за вертикальной осью оборудования. Один отвечает за горизонтальное перемещение фрезерной головки (рельсовые направляющие), а второй за перемещение в вертикальной плоскости;
  • подвижной портал, перемещающийся по оси X, несет фрезерный шпиндель и суппорт (ось z). Чем выше будет портал, тем большую заготовку удастся обработать. Но у высокого портала, в процессе обработки, – снижается устойчивость к возникающим нагрузкам;
  • для крепления ШД оси Z, линейных направляющих используют переднюю, заднюю, верхнюю, среднюю и нижнюю пластины. Там же сделайте ложемент фрезерного шпинделя;
  • привод собирают из тщательно подобранных гайки и шпильки. Чтобы зафиксировать вал электродвигателя и присоединить к шпильке, используют резиновую обмотку толстого электрокабеля. В качестве фиксатора могут быть винты, вставленные в нейлоновую втулку.

Рекомендуем : Самодельная тележка для заточки стамесок

Затем начинается сборка остальных узлов и агрегатов самоделки.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий