Подготовительные работы
Если вы решили, что будете конструировать станок с ЧПУ своими руками, не используя готового набора, то первое, что вам необходимо будет сделать, — это остановить свой выбор на принципиальной схеме, по которой будет работать такое мини-оборудование.
Схема фрезерного станка с ЧПУ
За основу фрезерного оборудования с ЧПУ можно взять старый сверлильный станок, в котором рабочая головка со сверлом заменяется на фрезерную. Самое сложное, что придется конструировать в таком оборудовании, — это механизм, обеспечивающий передвижение инструмента в трех независимых плоскостях. Этот механизм можно собрать на основе кареток от неработающего принтера, он обеспечит перемещение инструмента в двух плоскостях.
К устройству, собранному по такой принципиальной схеме, легко подключить программное управление. Однако его основной недостаток заключается в том, что обрабатывать на таком станке с ЧПУ можно будет только заготовки из пластика, древесины и тонкого листового металла. Объясняется это тем, что каретки от старого принтера, которые будут обеспечивать перемещение режущего инструмента, не обладают достаточной степенью жесткости.
Облегченный вариант фрезерного станка с ЧПУ для работы с мягкими материалами
Чтобы ваш самодельный станок с ЧПУ был способен выполнять полноценные фрезерные операции с заготовками из различных материалов, за перемещение рабочего инструмента должен отвечать достаточно мощный шаговый двигатель. Совершенно не обязательно искать двигатель именно шагового типа, его можно изготовить из обычного электромотора, подвергнув последний небольшой доработке.
Применение шагового двигателя в вашем фрезерном станке даст возможность избежать использования винтовой передачи, а функциональные возможности и характеристики самодельного оборудования от этого не станут хуже. Если же вы все-таки решите использовать для своего мини-станка каретки от принтера, то желательно подобрать их от более крупногабаритной модели печатного устройства. Для передачи усилия на вал фрезерного оборудования лучше применять не обычные, а зубчатые ремни, которые не будут проскальзывать на шкивах.
Узел ременной передачи
Одним из наиболее важных узлов любого подобного станка является механизм фрезера
Именно его изготовлению необходимо уделить особое внимание. Чтобы правильно сделать такой механизм, вам потребуются подробные чертежи, которым необходимо будет строго следовать
Подробности
Столешница под фрезер
Чтобы сделать ручной фрезер из дрели своими руками, потребуется для начала разобраться со столом. Обработку торцов, а также фрезерование пазов для соединения по способу «шип-паз» будет удобнее делать при помощи фрезеровального стола с выступающими инструментами. У них простая конструкция, и чертежи будет легко разрабатывать самостоятельно. Также подойдет небольшой стол верстачного типа. Крышка должна переворачиваться, и в ней следует прорезать отверстие.
Его размер должен быть приблизительно на 0.5 см больше, чем максимальный диаметр фрезы, которая будет применяться. Перпендикулярно столу будет установлена планка, которая будет стоять параллельно боковой стороне на таком расстоянии, чтобы шпиндельная ось прикрепленной электрической дрели идеально совпадала с центром отверстия. Упорами и хомутами к планке следует прикрепить корпус электрического инструмента, причем в нормальном состоянии стола патрон будет расположен под крышкой, а фреза, в него вставленная, будет выступать. При обработке деталь из древесины буде двигаться по поверхности стола, и упираться в шаблон, вследствие чего будет происходить фрезеровка.
Кроме того, инструмент можно закрепить другими способами. Главное, чтобы центр отверстия идеально совпал с осью фрезы, а патрон и выключатель были доступными. Все станочные элементы должны быть прикреплены жестко, без каких-либо перекосов.
Простейший станок
Они обязательно должны быть расположены строго перпендикулярно, то есть под углом в 90 градусов. В подошве следует проделать отверстие под выход инструмента. Стойка по ширине будет равна габаритам корпуса электрической дрели и на 2 см длиннее. На ней при помощи хомута, который размещен выше патрона, будет прикреплена дрель. Она дополнительно будет зафиксирована упором, который будет прижимать тыльную сторону корпуса с другой стороны от шпинделя, или же другим хомутом ниже, чем ручка. Косынка будет обеспечивать жесткость конструкции, причем одна сторона будет прилегать к подошве, а вторая к самой стойке.
При раскраивании подошвы, а точнее основания конструкции следует нарисовать на листе фанеры квадрат, причем его стороны должны быть равны ширине корпуса электрической дрели. С двух сторон, которые к нему прилегают, нужно добавить полоски, которые равны толщине фанеры. Отметьте центр расположения инструмента и сделайте отверстие при помощи перьевого или корончатого сверла.
Далее следует вырезать подошву по контуру, а угол, противолежащий соединению косынки и стойки, следует округлить. На обратной стороне просверлите отверстие на 0.4 см и сделайте углубления, которые будут потайными под головками саморезом, при помощи сверла на 0.8 см. В противном случае шляпки винтов снова будут царапать стол при выступании, а также нарушать прилегание подошвы. Получится перекос.
Снизу на подошву вы сможете наклеить тоненькую резинку или даже кусочек линолеума. Это будет обеспечивать плавное скольжение во время работы фрезера. При помощи угольника, установите стойку на месте и прикрутите ее на винты. Косынка будет прикреплена одной стороной к основанию, второй к стойке, что обеспечит жесткость конструкции. После нужно отметить положение электрической дрели, когда инструмент начнет опускаться ниже, чем подошва. Прикрутите упор и хомут, а для удобства выполнения работ подошву можно сделать из органического стекла.
Станок с вертикальным движением фрезы
Если у вас есть слесарный опыт и требуемый набор деталей и компонентов, то вы сможете установить самодельный фрезе на боковые цилиндрические стойки. Снизу на них накиньте пружины, которые будут поднимать дрель наверх. Крепление выполняется при помощи металлических уголков, саморезов и скоб. Глубина фрезерования может быть отрегулирована винтами-упорами.
Алгоритм сборки
До того, как приступить к изготовлению ручного фрезера на основе обычной электрической дрели, требуется подготовить все нужные материалы и чертежи, с указанием размеров и того,
как будет прикреплена дрель, которая будет заменять ручной фрезер:
- Отметьте на подошве или столе центр оси шпинделя.
- Вырежьте отверстие под выход электрического инструмента.
- Далее укладываем электрическую дрель на стойку и сделайте отметки положения упора и хомута, чтобы все закрепить.
- Строго под прямым углом следует прикрутить косынку и стойку.
- Зафиксируйте корпус инструмента на основании.
Станок, который будет сделан своими руками, должен быть прочным, не иметь перекосов и люфтов. В таком случае на нем можно будет работать как обычным фрезером.
https://youtube.com/watch?v=QuP_rPgy8Jc
Самостоятельное изготовление оборудования
Фрезерный станок своими руками, чертежи которого находятся в специальной литературе, можно выполнить довольно просто и с минимальными затратами времени и средств.
Наиболее простым вариантом считается изготовление оборудования на базе уже готового рабочего стола, который нуждается в проведении небольшой модернизации. Специалисты же рекомендуют изготовить самодельный фрезерный стол.
Для этого в первую очередь следует определиться с местом, в котором будет расположена циркулярка. Если планируется оборудование использовать для работы с торцовочными поверхностями, фрезу лучше расположить горизонтально. Таким образом, торцовочный край будет обрабатываться максимально точно и быстро.
Для выполнения фрезера рекомендуется предварительно подготовить необходимые материалы:
Рама. Для их изготовления рекомендуется остановить свой выбор на стальных трубах, которые имеют круглое или квадратное сечение. Столешница
Следует обратить внимание на то, что поверхность должна быть максимально ровной и гладкой. В качестве материала для ее выполнения рекомендуется выбрать такой материал, как ДСП. Благодаря этому оборудование не будет разрушаться в результате механического воздействия
Ограничители (фиксаторы). Основное их предназначение заключается в том, чтобы направлять заготовку по направлению движения фрезы. Они могут быть изготовлены как из дерева, так и из стали. Для их крепления к столешнице рекомендуется использовать специальные крепления
Благодаря этому оборудование не будет разрушаться в результате механического воздействия. Ограничители (фиксаторы). Основное их предназначение заключается в том, чтобы направлять заготовку по направлению движения фрезы. Они могут быть изготовлены как из дерева, так и из стали. Для их крепления к столешнице рекомендуется использовать специальные крепления.
После того как все материалы подготовлены, можно приступать к сборке всех элементов станка.
Есть еще один довольно простой вариант, с помощью которого можно сделать вертикальный фрезеровальный станок. Фрезерный стол своими руками, чертежи которого должны иметь точно указанные размеры. В процессе изготовления рекомендуется строго придерживаться указанных на чертежах размеров.
Далее, можно придерживаться такой очередности действий:
Нанести разметку на панель из ДСП. По разметке вырезается контур рабочего стола
Если фреза будет расположена в вертикальном положении, пластина для фрезера в стол оборудуется небольшим отверстием
При установке электрического мотора и шпинделя необходимо брать во внимание то, что они должны быть смонтированы в уровень со столешницей. Во избежание сильной вибрации станка рекомендуется прибегнуть к монтажу дополнительных ребер жесткости
Шаг 3: Электрические детали
Механическая часть закончена, и я перехожу к электрическим деталям.
Поскольку я очень хорошо знаком с Arduino и хочу иметь полный контроль через USB, я сначала выбрал Arduino Uno со щитом GRBL и степперами TB8825. Эта конфигурация работает очень просто, и после небольшой настройки машина стала управляемой на ПК. Отлично!
Но так как TB8825 работает максимум на 1,9 А и 36 В (становится очень горячим), этого достаточно для запуска машины, но я заметил потери в шагах из-за слишком малой мощности. Длительный процесс фрезерования при такой температуре представляется кошмаром.
Я купил дешевый TB6560 из Китая (300 рублей за каждый, доставка 3 недели) и подключил их к щиту GRBL. Номинальные напряжения не очень точны для этой платы, вы найдете номиналы от 12 до 32В. Поскольку у меня уже есть источник питания 36 В, я попытался приспособить именно его.
Результат: два шаговых привода работают нормально, один не может выдержать более высокое напряжение, а другой поворачивается только в одном направлении (невозможно изменить направление).
Итак, снова в поисках хорошего драйвера…
TB6600 — мое окончательное решение. Он полностью закрыт алюминиевым охлаждающим покрытием и прост в настройке. Теперь мои степперы работают по осям X и Y с 2,2А и по оси Z с 2,7А. Я мог поднять до 3А, но поскольку у меня есть закрытая коробка для защиты цепей от алюминиевой пыли, я решил использовать 2,2А, что достаточно для моих нужд и почти не выделяет тепла. Также я не хочу, чтобы степперы уничтожили машину в случае ошибки, когда я даю им слишком много мощности.
Я долго думал над решением для защиты блока питания степперов и преобразователя частоты от мелких алюминиевых деталей. Существует много решений, когда преобразователь устанавливается очень высоко или на достаточном расстоянии от фрезерного станка. Основная проблема в том, что эти устройства выделяют много тепла и нуждаются в их активном охлаждении. Мое окончательное решение — прекрасные колготки моей девушки. Я разрезал их на кусочки по 30 см и использовал в качестве защитного шланга, что очень просто и обеспечивает хороший воздушный поток.
Чертежи
На начальном этапе рабочего процесса делают чертежи. Чертежи могут отличаться друг от друга в зависимости от того, какой тип оборудования с программным управлением был выбран, какое рабочее поле предусмотрено
Создавая чертёж будущему станку, заостряют внимание на следующих факторах:
- какие детали нужно будет сделать самостоятельно, а какие купить в готовом виде,
- какой толщины потребуется фанера,
- каким образом будут фиксироваться детали.
Элементы простой формы делают самостоятельно. К таким деталям относят: станину, столешницу, держатели, кожух, суппорт и некоторые другие. Элементы посложнее покупают готовыми. Люди, не имеющие опыта в создании чертежей, могут отыскать готовые чертежи, их можно найти в разных источниках, к примеру, в интернете. Там же есть чертежи мебели и схемы прочих фанерных изделий.
рабочий стол
макет станка
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
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
Особенности изготовления
Арсенал инструментов домашних мастеров отличается огромным многообразием
Особенное внимание уделено фрезерному станку. Это устройство представляет собой оборудование, позволяющее выполнять множество операций по металлу, по дереву, по пластмассе и иным материалам. Размеры, мощность и набор функций фрезерных приборов могут различаться, но в основу каждого станка заложен стандартный принцип: неподвижно закреплённая заготовка, обрабатывается фрезой – специальным режущим инструментом с зубьями (режущими лезвиями)
Размеры, мощность и набор функций фрезерных приборов могут различаться, но в основу каждого станка заложен стандартный принцип: неподвижно закреплённая заготовка, обрабатывается фрезой – специальным режущим инструментом с зубьями (режущими лезвиями).
Имея в наличии все необходимые инструменты и материалы, умельцы в своих мастерских без труда и в короткие сроки соберут компактное устройство – самодельный фрезер. Из всех существующих видов фрезеров в домашних мастерских наибольшей популярностью пользуется вертикальный фрезерный станок. Этот инструмент имеет очень простую схему, и для его сборки используются недорогие материалы. Однако вид станка определяют задачи, которые необходимо выполнять мастеру. Существуют следующие виды фрезерного оборудования:
- горизонтально расположенный инструмент;
- вертикальный прибор;
- копировальное с пантографом устройство.
Кроме того, следует продумать размеры и расположение станка – напольный или настольный вариант.
Обладатели любого фрезерного станка могут выполнять качественную обработку заготовок и изделий из металла и дерева. В промышленности фрезерные станки относятся к многофункциональным агрегатам. Самодельные конструкции наделены достаточным количеством операций, с помощью которых доступна качественная отделка, поэтому их также можно считать многофункциональными.
Основные изделия
На сегодняшний день существует огромное количество предметов, которые можно сделать с помощью станка ЧПУ, таких как:
- Уникальная мебель из различных материалов, включая ценные породы дерева.
- Сувениры: различные шкатулочки, рамочки для фото, статуэтки и прочее.
- Рекламная продукция: красивые массивные буквы, таблички и т.д.
Давайте более детально разберем каждый из предложенных вариантов.
Дизайнерская мебель. Она окружает нас повсюду: спальные комнаты, кухня, детская. Современное мебельное производство очень продумано и имеет высокую точность.
Шаги для создания изделия на станке ЧПУ:
- Разработка эскиза. Для данного пункта существует большое количество программ, которые помогают виртуально моделировать обстановку. Для того, чтобы создать 3х мерный макет рисунка используйте вычислительные программы, такие как САПР. Подготовленные компьютерные файлы дадут возможность получить мебельное изделие на фрезерном станке ЧПУ.
- Подготовка модели для станка. Готовый эскиз в 3D – базисе для изготовления любого комплекта деталей. К данному эскизу необходимо добавить функцию луча (вектор, который будет отвечать за направление фрезы относительно заготовочной детали). Существует также автоматическая формировка модели, которая является достаточно удобной и поможет сэкономить ваше время. Современное оборудование упрощает процесс изготовления, и передает даже самые маленькие и трудные линии.
- Подборка типа режущих инструментов, настройка мощности и режима обработки.
- Загрузка файлов в память машины, установка инструмента для резки, закрепление заготовки и запуск производства. Дальнейшую работу фрезерный станок ЧПУ делает самостоятельно по уже заданной программе.
- Окончательная сборка. Займет незначительное количество времени, нет надобности подгонки деталей.
Сувенирная продукция. Это могут быть следующие сувениры:
- шкатулочки из дерева, которые можно украсить орнаментом;
- коробки для бисера или швейных принадлежностей;
- ящички для украшений;
- иконы и многое другое.
Наиболее популярными продуктами среди сувениров являются те изделия, которые изготовлены по 3D или 2D векторным рисункам.
Также сейчас массово внедряются в производство многошпиндельные станки (2-16 шпинделей).
Рекламная продукция. Ее создание – это актуальный на сегодняшний день вид деятельности, в котором большую популярность имеет применение фрезерных станков с числовым программным управлением. Такие машины отлично справляются с такими задачами, как производство световых коробов, стендов, панна, фигурных надписей и наружных рекламных вывесок, а также с приготовлением конструкций для выставок.
ЧПУ станок помогает выполнять следующие операции, которые связаны с рекламной продукцией:
- раскрой дерева, акрила и прочих материалов;
- гравировка/вырезка массивных надписей;
- создание логотипа, эмблемы;
- изготовление табличек, подставок и др.
Подводя итоги, можно сказать, что количество изделий, который можно сделать на фрезерном ЧПУ станке огромное количество. От вас лишь требуется оборудование, желание работать и небольшой опыт.
Общие понятия
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.
