Чпу из конструкционного профиля своими руками

На вопрос, как сделать станок с ЧПУ, можно ответить кратко. Зная о том, что самодельный фрезерный станок с ЧПУ, в общем-то, – непростое устройство, имеющее сложную структуру, конструктору желательно:

• обзавестись чертежами;
• приобрести надёжные комплектующие и крепежные детали;
• подготовить хороший инструмент;
• иметь под рукой токарный и сверлильный станки с ЧПУ, чтобы быстро изготовить.

Не помешает просмотреть видео – своеобразную инструкцию, обучающую – с чего начать. А начну с подготовки, куплю всё нужное, разберусь с чертежом – вот правильное решение начинающего конструктора. Поэтому подготовительный этап, предшествующий сборке, – очень важен.

Работы подготовительного этапа

Чтобы сделать самодельный ЧПУ для фрезерования, есть два варианта:

1. Берёте готовый ходовой набор деталей (специально подобранные узлы), из которого собираем оборудование самостоятельно.
2. Найти (изготовить) все комплектующие и приступить к сборке ЧПУ станка своими руками, который бы отвечал всем требованиям.

Важно определиться с предназначением, размерами и дизайном (как обойтись без рисунка самодельного станка ЧПУ), подыскать схемы для его изготовления, приобрести или изготовить некоторые детали, которые для этого нужны, обзавестись ходовыми винтами.

Если принято решение создать станок ЧПУ своими руками и обойтись без готовых наборов узлов и механизмов, крепёжных деталей, нужна та схема, собранный по которой станок будет работать.

Обычно, найдя принципиальную схему устройства, сначала моделируют все детали станка, готовят технические чертежи, а потом по ним на токарном и фрезерном станках (иногда надо использовать и сверлильный) изготовляют комплектующие из фанеры или алюминия. Чаще всего, рабочие поверхности (называют еще рабочим столом) – фанерные с толщиной 18 мм.

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;

• 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.

Максимум внимания – станине

Необходимая жесткость станку обеспечивается за счёт станины. На нее устанавливают подвижной портал, систему рельсовых направляющих, ШД, рабочую поверхность, ось Z и шпиндель.

К примеру, один из создателей самодельного станка ЧПУ, несущую раму сделал из алюминиевого профиля Maytec – две детали (сечение 40х80 мм) и две торцевые пластины толщиной 10 мм из этого же материала, соединив элементы алюминиевыми уголками. Конструкция усилена, внутри рамы сделано рамку из профилей меньших размеров в форме квадрата.

Станина монтируется без использования соединений сварного типа (сварным швам плохо удаётся переносить вибронагрузки). В качестве крепления лучше использовать Т-образные гайки. На торцевых пластинах предусмотрена установка блока подшипников для установки ходового винта. Понадобится подшипник скольжения и шпиндельный подшипник.

Основной задачей сделанному своими руками станку с ЧПУ умелец определил изготовление деталей из алюминия. Поскольку ему подходили заготовки с максимальной толщиной 60 мм, он сделал просвет портала 125 мм (это расстояние от верхней поперечной балки до рабочей поверхности).

Этот непростой процесс монтажа

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.

Затем начинается сборка остальных узлов и агрегатов самоделки.

Монтируем электронную начинку станка

Чтобы сделать своими руками ЧПУ станок и управлять ним, надо оперировать правильно подобранным числовым программным управлением, качественными печатными платами и электронными комплектующими (особенно если они китайские), что позволит на станке с ЧПУ реализовать все функциональные возможности, обрабатывая деталь сложной конфигурации.

Для того, чтобы не было проблем в управлении, у самодельных станков с ЧПУ, среди узлов, есть обязательные:

• шаговые двигатели, некоторые остановились напримере Nema;
• порт LPT, через который блок управления ЧПУ можно подключить к станку;
• драйверы для контроллеров, их устанавливают на фрезерный мини-станок, подключая в соответствии со схемой;

• платы коммутации (контроллеры);
• блок электропитания на 36В с понижающим трансформатором, преобразующем в 5В для питания управляющей цепи;
• ноутбук или ПК;
• кнопка, отвечающая за аварийную остановку.

Только после этого станки с ЧПУ проходят проверку (при этом умелец сделает его пробный запуск, загрузив все программы), выявляются и устраняются имеющиеся недостатки.

Вместо заключения

Как видите, сделать ЧПУ, которое не уступит китайским моделям, – реально. Сделав комплект запчастей с нужным размером, имея качественные подшипники и достаточно крепежа для сборки, эта задача – под силу тем, кто заинтересован в программной технике. Примера долго искать не придётся.

На фото внизу – некоторые образцы станков, имеющих числовое управление, которые сделаны такими же умельцами, не профессионалами. Ни одна деталь не делалась поспешно, произвольным размером, а подходящая к блоку с большой точностью, с тщательным выверением осей, применением качественных ходовых винтов и с надёжными подшипниками. Верно утверждение: как соберешь, так и работать будешь.

На ЧПУ выполняется обработка дюралевой заготовки. Таким станком, который собрал умелец, можно выполнить много фрезерных работ.

Сам станок состоит из алюминиевых профилей и 3D деталей, которые я самостоятельно создал и распечатал на принтере. Остановил я свой выбор на 3D деталях потому, что не имею разнообразных инструментов и оборудования, которые позволили бы создать точные и качественные элементы поделки
. Поэтому помог мой 3D принтер и простые ручные инструменты для окончательной сборки.

Шаг 1: Материалы

• суппорт для направляющих ∅ 2см – 8шт
• направляющие ∅ 2см х 30см – 2шт
• направляющие ∅ 2см х 60см – 2шт
• червячная направляющая 30см – 1шт
• червячная направляющая 60см – 1шт
• ось Z для ЧПУ
• суппорт с внутренней резьбой
• гладкая втулка
• кронштейн для фрезера
• шаговые двигатели
• переходная муфта для вала двигателя (с 1см до 0.6см)
• микропереключатели – 6шт
• обжимные разъемы
• контактные разъемы с крепежной гайкой – 4шт
• штекеры для контактных разъемов – 4шт
• кабель
• алюминиевый профиль с Т-образными пазами 60х30: для рамы и верха – 65см, для стола — 315см (профиль с отверстиями в торце), вертикали — 61см (+ 4 торцевые заглушки)
• алюминиевый профиль с Т-образными пазами 120х30: боковые стороны – 61см (+ 4 торцевые заглушки)
• Т-образные болты М6
• болты и гайки М6
• подшипник 1см х 2.2см

Шаг 2: 3D детали

В софте для 3D проектирования я создал макеты кронштейнов, которые будут удерживать направляющие, а также макет кронштейна для шагового двигателя, крепящий его к раме. Большой плюс 3D печати в том, что детали получаются очень точными и нет нужды их подгонять и высверливать отверстия. Итак, спроектировав необходимые детали поделки
вот в этой программке , я затем распечатал их на своем 3D принтере.

Шаг 3: Отверстия червячных направляющих

В боковых концевых профилях высверлил отверстия для червячной направляющей, они должны быть немного больше диаметра самих направляющих (1см).

Шаг 4: Сборка

С помощью Т-образных и обычных болтов собрал мозгодетали
вместе.

Шаг 5: Концевые выключатели

На собранной конструкции закрепил концевые выключатели, которые будут отключать движение каретки фрезера в конечных точках.

Кабель провел про принципу «нормально замкнутый», то есть при коротком замыкании самоделка
перейдет в безопасный режим. Для этого мне пришлось доработать питание блока управления и поставить кнопку экстренного выключения.

Шаг 6: Настройка параметров Mach3

Для настройки значений движения по осям я использовал этот полезный сайт и получил:
Шаговый угол моторов — 1,8 °
Передаточное число двигателей и червячной направляющей 1:1
Значение ЧПУ контроллера ¼ шага
для оси Z: червячная передача 9.53мм (2.11мм ведущая), ход в мм 379,47
для X и Y оси: червячная передача 9.53мм (5.08мм ведущая) x 381мм, ход в мм 157,48

Шаг 7: Заключительный шаг

В качестве заключительной доработки я вырезал и установил рабочую поверхность из МДФ, на которой легко и быстро размещать/менять обрабатываемые элементы.

Ну а самым последним шагом было подключение мозгостанка
к компьютеру и его запуск, правда еще ушло много времени на чтение инструкции для Mach3 🙂

Шаг 8: Доработка — корпус

Первое что я сделал после всех основных работ, так это корпус для электроники, который будет защищать электронные детали от пыли и прочих неприятностей.

Шаг 9: Первые пробы

Тестирование мозгостанка
прошло нормально, но выявило несколько недостатков:

— люфт оси Y. Червяк оси Y установлен в обычных суппортах, но позже я планирую установить безлюфтовые суппорты.

— при быстром движении каретки по оси Y есть легкие отклонения рамы. Причина в не сбалансированности рамы, и ее я планирую решить установкой дополнительного алюминиевого профиля, который заодно и укрепит всю раму.

— ложные срабатывания концевых выключателей. Возможна причина в наведении от не экранированного кабеля. Пришлось внести изменения в код чтобы перенастроить их срабатывание.

Шаг 10: Доработка – регулятор скорости вращения и кнопка экстренного выключения

Фрезер, который я установил на свой мозгостанок
, имеет фиксированную скорость вращения фрезы, поэтому пришлось установить дополнительный регулятор скорости вращения, а именно модуль управления переменным током.

Еще в разрыв питающих проводов смонтировал кнопку экстренной остановки, которая при необходимости отключает и фрезер, и движение каретки.

Вот такой у меня получился первый ЧПУ станок! Благодарю за мозговнимание
и удачи в творчестве!

И так, в рамках этой статьи-инструкции я хочу, что бы вы вместе с автором проекта, 21 летним механиком и дизайнером, изготовили свой собственный . Повествование будет вестись от первого лица, но знайте, что к большому своему сожалению, я делюсь не своим опытом, а лишь вольно пересказываю автора сего проекта.

В этой статье будет достаточно много чертежей
, примечания к ним сделаны на английском языке, но я уверен, что настоящий технарь все поймет без лишних слов. Для удобства восприятия, я разобью повествование на «шаги».

Предисловие от автора

Уже в 12 лет я мечтал построить машину, которая будет способна создавать различные вещи. Машину, которая даст мне возможность изготовить любой предмет домашнего обихода. Спустя два года я наткнулся на словосочетание ЧПУ
или если говорить точнее, то на фразу «Фрезерный станок с ЧПУ»
. После того как я узнал, что есть люди способные сделать такой станок самостоятельно для своих нужд, в своем собственном гараже, я понял, что тоже смогу это сделать. Я должен это сделать
! В течение трех месяцев я пытался собрать подходящие детали, но не сдвинулся с места. Поэтому моя одержимость постепенно угасла.

В августе 2013 идея построить фрезерный станок с ЧПУ вновь захватила меня. Я только что окончил бакалавриат университета промышленного дизайна, так что я был вполне уверен в своих возможностях. Теперь я четко понимал разницу между мной сегодняшним и мной пятилетней давности. Я научился работать с металлом, освоил техники работы на ручных металлообрабатывающих станках, но самое главное я научился применять инструменты для разработки. Я надеюсь, что эта инструкция вдохновит вас на создание своего станка с ЧПУ!

Шаг 1: Дизайн и CAD модель

Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: и .

Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.

Файлы для скачивания «Шаг 1»

Габаритные размеры

Шаг 2: Станина

Станина обеспечивает станку необходимую жесткость. На нее будет установлен подвижной портал, шаговые двигатели, ось Z и шпиндель, а позднее и рабочая поверхность. Для создания несущей рамы я использовал два алюминиевых профиля Maytec сечением 40х80 мм и две торцевые пластины из алюминия толщиной 10 мм. Все элементы я соединил между собой на алюминиевые уголки. Для усиления конструкции внутри основной рамы я сделал дополнительную квадратную рамку из профилей меньшего сечения.

Для того, чтобы в дальнейшем избежать попадания пыли на направляющие, я установил защитные уголки из алюминия. Уголок смонтирован с использованием Т-образных гаек, которые установлены в один из пазов профиля.

На обоих торцевых пластинах установлены блоки подшипников для установки приводного винта.

Несущая рама в сборе

Уголки для защиты направляющих

Файлы для скачивания «Шаг 2»

Чертежи основных элементов станины

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»

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»

Шаг 5: Направляющие

Направляющие обеспечивают возможность перемещения во всех направлениях, обеспечивают плавность и точность движений. Любой люфт в одном из направлений может стать причиной неточности в обработке ваших изделий.
Я выбрал самый дорогой вариант — профилированные закаленные стальные рельсы. Это позволит конструкции выдерживать высокие нагрузки и обеспечит необходимую мне точность позиционирования. Чтобы обеспечить параллельность направляющих, я использовал специальный индикатор во время их установки. Максимальное отклонение относительно друг друга составило не более 0,01 мм.

Шаг 6: Винты и шкивы

Винты преобразуют вращательное движение от шаговых двигателей в линейное. При проектировании своего станка вы можете выбрать несколько вариантов этого узла: Пара винт-гайка или шарико-винтовая пара (ШВП). Винт-гайка, как правило, больше подвергается силам трения при работе, а также менее точна относительно ШВП. Если вам необходима повышенная точность, то однозначно необходимо остановить свой выбор на ШВП. Но вы должны знать, что ШВП достаточно дорогое удовольствие.

Компания Purelogic R&D предлагает приобрести на выгодных условиях конструкционный алюминиевый профиль. Это прочный и легкий материал для создания инженерных систем любой сложности и назначения. Станочный профиль используется для изготовления станины станков ЧПУ. Кроме того, он применяется для сборки рабочих мест персонала, осей перемещения, координатных столов и т. д.

Конструкционный алюминиевый профиль изготавливают по технологии горячей экструзии. Он получается путем выдавливания материала через специальную матрицу экструдера. В качестве исходного сырья могут быть использованы различные сплавы алюминия.

Важнейшим достоинством и главным отличием изделия из станочного профиля является возможность быстрого изменения конструкции, ее наращивания, перестроения и модернизации.

В данном разделе представлены:

• конструкционный алюминиевый профиль;
• наборные алюминиевые рабочие столы различного сечения;
• алюминиевые уголки;
• кабель-каналы.

Направляющий профиль может быть дополнен различными комплектующими:

• виброопорами;
• торцевыми и пазовыми заглушками;
• колесными опорами;
• торцевыми крепежными пластинами.

Особенности использования конструкционного профиля

Изделия, выполненные из высокопрочных алюминиевых сплавов и имеющие сложное сечение, обеспечивают:

• возможность оперативной сборки и разборки конструкций. Это позволяет быстро проводить ремонтные работы, различные мероприятия по модернизации, а также перемещать оборудование на новое место. Возможно внесение изменений в создаваемый объект на любой стадии его готовности, что особенно важно при изготовлении приспособлений спецназначения и различных несерийных станков;
• высокую прочность соединений при отсутствии сварки;
• оптимальное сочетание малого веса и прочностных характеристик. Это достигается за счет используемых деформируемых сплавов на основе алюминия и сложной конфигурации поперечного сечения;
• минимальные трудовые и финансовые затраты, оперативность исполнения при проектировании и создании конструкций любой сложности.

Теперь чуть более подробнее по основную сборку.

Итак, для сборки рамы потребуются следующие комплектующие:

• Отрезки профиля 2020 (две продольных, 5 поперечных, 2 вертикальных части)
• Уголки для профиля 16 шт
• Т-гайки М3 или М4 для паза-6мм
• Винты для установки с Т-гайками (М3 или М4 соответственно, на 8…10 мм, плюс М3х12 для крепления двигателей)
• Распорка (уголок под 45°)
• Инструмент (отвертка)

Раз завел разговор про профиль, то на всякий случай дублирую про закупку и нарезку профиля у Соберизавода

Итак, начинаем собирать раму настольного станка 2418.
Вот уже порезанный профиль.

В данной конструкции я увеличил ось Z (чуть больше на пару см чем другие), чтобы использовать станок как ЧПУ сверлилку.
В оригинале ось Z самая короткая. Это уже решаете вы под свои цели. Чтобы удлинить рабочее поле, нужно купить два отрезка профиля (продольная пара) больше на нужную длину (например, +10 см), соответственно удлиняются направляющие (+10 см паре 8мм валов) и винт (+10 см винту Т8). По деньгам выходит совсем дешево озвученные +10 см: стоимость 10+10 см профиля около 40р, направляющие и винт обойдутся в плюс $6 (проверить).

Сборка рамы закончена, теперь можно заняться установкой двигателей. Я использовать 3Д печатные фланцы для установки двигателей. Верхние целесообразно сделать в сборе с держателями направляющих, нижние — без держателей, так как ось Y должна быть шире. Ось Y целесообразно установить на суппорты SK8 и KP08, как в оригинальном станке. Сами суппорты можно распечатать на принтере либо купить (ссылки в конце топика, а также были в первом посте).

Для одной из осей (оси X и Y у меня одинаковой длины) взял «пристрелочный» . Я еще не знал своих «хотелок» на размеры станка. В итоге обрезки от винта пойдут на ось Z, нужно будет только докупить латунную гайку Т8.

Упакован был в картонную упаковку, внутри каждая деталь в пакете отдельно

Выглядит комплект вот таким образом: двигатель с коротким проводом, ходовой винт Т8, два суппорта KP08 и две муфты 5х8.

Есть аналогичный и , а также без двигателя на (с суппортами и гайкой).
Если брать без большого запаса, то вариант на 400 мм, хорошо пойдет для «увеличенной версии» станка

Дополнительная информация — фото комплекта по отдельности

Вот как крепится двигатель в оригинале на ось Х. На небольшую алюминиевую пластину.

Сделал тоже самое, только с печатной пластиной. Заодно будет суппортом для направляющих.

Лишнюю длину винта уже отрезал для оси Z (ось Z в процессе пока, информация будет отдельно, скорее всего также 3д печатная).

С большой вероятностью нужно будет удлинить провода двигателей, чтобы аккуратно проложить его по профилю в верхнюю часть до платы электроники (скорее всего будет CNC Shield). Да и не мешало бы установить концевики крайних положений.
Основная информация по сборке уже есть, можно приступать к оценке затрат))))

Калькуляция

Теперь, по просьбам в комментариях в первой части, я предлагаю обсудить калькуляцию затрат. Естественно, я потратил меньше указанного, так как двигатели и большая часть комплектующих у меня была в наличии. Сильно дешевле
будет, если использовать самодельные печатные уголки для профиля, суппорты, фланцы и так далее. На работу станка по сверлению печатных плат и по фрезеровке мягких материалов это вряд ли скажется. Еще хороший вариант — использование перфорированных пластин из строительных/хозмагов. Пойдет для усиления углов, в том числе вертикального и для установки двигателя, при условии высверливания центральной части под вал. В место перфорированного крепежа можно использовать самодельные из алюминиевого листа или фанеры.
Однозначно нужно приобретать профиль 2020
, иначе это будет станок совершенно другого типа. Можно сделать тоже самое из алюминиевого уголка или прямоугольной трубы, но только из любви к искусству))) Есть более оптимальные конструции в плане жесткости для сборки из уголка/трубы.
Однозначно к профилю нужны Т-гайки
. Можно купить Т-болты, но Т-гайки более универсальные (так как длину винта можно применить любую).
А вот остальное можно менять на свое усмотрение, можно даже вместо ходового винта Т8
использовать шпильку
из нержавейки. Разве что количество шагов на мм пересчитать придется в прошивке.
Двигатели
можно снять со старых устройств/оргтехники и планировать посадочные места уже под конкретный тип.
Электроника
практически любая (Anduino UNO/Anduino Nano, CNCShield, Mega R3+Ramps, драйверы A4988/DRV8825, можно использовать плату-переходник под Mach3 и драйверы TB6600. Но выбор электроники ограничивает используемый софт.
Для сверлилки можно использовать любой двигатель
постоянного тока, который позволяет установить цанговый патрон и имеет приличные обороты. В базовом варианте присутствует высокооборотистый двигатель 775. Для фрезеровки можно использовать б/к шпиндели ватт на 300 с цангой ER11, но это сильно удорожает станок в целом.

Примерная калькуляция затрат:
профиль 2020 (2,5 метра) = 667р
профиль 2080 (0,5 метра) на рабочий стол = 485 р
Два по 300 мм 2х$25
. Лот на 20 шт выходит $5.5 с доставкой
примерно 4р/штука если брать большой пакет. Нужно не менее 50 шт (крепление двигателей, суппортов). Винты к ним не считаю, обычно несколько копеек/штука в зависимости от качества. Итого около 400…500р.
Двигатели 3 шт $8.25 каждый
Электроника $2
$3.5
A4988 три штуки по $1

Станок выходит около $111. Если добавить шпиндель:
$9
$7.78,
то итог стоимости около $128

3Д печатные детали не оцениваю. Можно заменить перфорированными пластинами/уголками из крепмаркета и подобных магазинов. Провода, изоленту, затраченное время также не оцениваю.
Напомню, что не во всех вариантах комплектаций CNC2418 есть такие хорошие 775 двигатели и, тем более, цанга ER11.

Варианты подешевле
.

И так, в рамках этой статьи-инструкции я хочу, что бы вы вместе с автором проекта, 21 летним механиком и дизайнером, изготовили свой собственный . Повествование будет вестись от первого лица, но знайте, что к большому своему сожалению, я делюсь не своим опытом, а лишь вольно пересказываю автора сего проекта.

В этой статье будет достаточно много чертежей
, примечания к ним сделаны на английском языке, но я уверен, что настоящий технарь все поймет без лишних слов. Для удобства восприятия, я разобью повествование на «шаги».

Предисловие от автора

Уже в 12 лет я мечтал построить машину, которая будет способна создавать различные вещи. Машину, которая даст мне возможность изготовить любой предмет домашнего обихода. Спустя два года я наткнулся на словосочетание ЧПУ
или если говорить точнее, то на фразу «Фрезерный станок с ЧПУ»
. После того как я узнал, что есть люди способные сделать такой станок самостоятельно для своих нужд, в своем собственном гараже, я понял, что тоже смогу это сделать. Я должен это сделать
! В течение трех месяцев я пытался собрать подходящие детали, но не сдвинулся с места. Поэтому моя одержимость постепенно угасла.

В августе 2013 идея построить фрезерный станок с ЧПУ вновь захватила меня. Я только что окончил бакалавриат университета промышленного дизайна, так что я был вполне уверен в своих возможностях. Теперь я четко понимал разницу между мной сегодняшним и мной пятилетней давности. Я научился работать с металлом, освоил техники работы на ручных металлообрабатывающих станках, но самое главное я научился применять инструменты для разработки. Я надеюсь, что эта инструкция вдохновит вас на создание своего станка с ЧПУ!

Шаг 1: Дизайн и CAD модель

Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: и .

Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.

Файлы для скачивания «Шаг 1»

Габаритные размеры

Шаг 2: Станина

Станина обеспечивает станку необходимую жесткость. На нее будет установлен подвижной портал, шаговые двигатели, ось Z и шпиндель, а позднее и рабочая поверхность. Для создания несущей рамы я использовал два алюминиевых профиля Maytec сечением 40х80 мм и две торцевые пластины из алюминия толщиной 10 мм. Все элементы я соединил между собой на алюминиевые уголки. Для усиления конструкции внутри основной рамы я сделал дополнительную квадратную рамку из профилей меньшего сечения.

Для того, чтобы в дальнейшем избежать попадания пыли на направляющие, я установил защитные уголки из алюминия. Уголок смонтирован с использованием Т-образных гаек, которые установлены в один из пазов профиля.

На обоих торцевых пластинах установлены блоки подшипников для установки приводного винта.

Несущая рама в сборе

Уголки для защиты направляющих

Файлы для скачивания «Шаг 2»

Чертежи основных элементов станины

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»

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»

Шаг 5: Направляющие

Направляющие обеспечивают возможность перемещения во всех направлениях, обеспечивают плавность и точность движений. Любой люфт в одном из направлений может стать причиной неточности в обработке ваших изделий.
Я выбрал самый дорогой вариант — профилированные закаленные стальные рельсы. Это позволит конструкции выдерживать высокие нагрузки и обеспечит необходимую мне точность позиционирования. Чтобы обеспечить параллельность направляющих, я использовал специальный индикатор во время их установки. Максимальное отклонение относительно друг друга составило не более 0,01 мм.

Шаг 6: Винты и шкивы

Винты преобразуют вращательное движение от шаговых двигателей в линейное. При проектировании своего станка вы можете выбрать несколько вариантов этого узла: Пара винт-гайка или шарико-винтовая пара (ШВП). Винт-гайка, как правило, больше подвергается силам трения при работе, а также менее точна относительно ШВП. Если вам необходима повышенная точность, то однозначно необходимо остановить свой выбор на ШВП. Но вы должны знать, что ШВП достаточно дорогое удовольствие.

На вопрос, как сделать станок с ЧПУ, можно ответить кратко. Зная о том, что самодельный фрезерный станок с ЧПУ, в общем-то, – непростое устройство, имеющее сложную структуру, конструктору желательно:

• обзавестись чертежами;
• приобрести надёжные комплектующие и крепежные детали;
• подготовить хороший инструмент;
• иметь под рукой токарный и сверлильный станки с ЧПУ, чтобы быстро изготовить.

Не помешает просмотреть видео – своеобразную инструкцию, обучающую – с чего начать. А начну с подготовки, куплю всё нужное, разберусь с чертежом – вот правильное решение начинающего конструктора. Поэтому подготовительный этап, предшествующий сборке, – очень важен.

Работы подготовительного этапа

Чтобы сделать самодельный ЧПУ для фрезерования, есть два варианта:

1. Берёте готовый ходовой набор деталей (специально подобранные узлы), из которого собираем оборудование самостоятельно.
2. Найти (изготовить) все комплектующие и приступить к сборке ЧПУ станка своими руками, который бы отвечал всем требованиям.

Важно определиться с предназначением, размерами и дизайном (как обойтись без рисунка самодельного станка ЧПУ), подыскать схемы для его изготовления, приобрести или изготовить некоторые детали, которые для этого нужны, обзавестись ходовыми винтами.

Если принято решение создать станок ЧПУ своими руками и обойтись без готовых наборов узлов и механизмов, крепёжных деталей, нужна та схема, собранный по которой станок будет работать.

Обычно, найдя принципиальную схему устройства, сначала моделируют все детали станка, готовят технические чертежи, а потом по ним на токарном и фрезерном станках (иногда надо использовать и сверлильный) изготовляют комплектующие из фанеры или алюминия. Чаще всего, рабочие поверхности (называют еще рабочим столом) – фанерные с толщиной 18 мм.

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;

• 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.

Максимум внимания – станине

Необходимая жесткость станку обеспечивается за счёт станины. На нее устанавливают подвижной портал, систему рельсовых направляющих, ШД, рабочую поверхность, ось Z и шпиндель.

К примеру, один из создателей самодельного станка ЧПУ, несущую раму сделал из алюминиевого профиля Maytec – две детали (сечение 40х80 мм) и две торцевые пластины толщиной 10 мм из этого же материала, соединив элементы алюминиевыми уголками. Конструкция усилена, внутри рамы сделано рамку из профилей меньших размеров в форме квадрата.

Станина монтируется без использования соединений сварного типа (сварным швам плохо удаётся переносить вибронагрузки). В качестве крепления лучше использовать Т-образные гайки. На торцевых пластинах предусмотрена установка блока подшипников для установки ходового винта. Понадобится подшипник скольжения и шпиндельный подшипник.

Основной задачей сделанному своими руками станку с ЧПУ умелец определил изготовление деталей из алюминия. Поскольку ему подходили заготовки с максимальной толщиной 60 мм, он сделал просвет портала 125 мм (это расстояние от верхней поперечной балки до рабочей поверхности).

Этот непростой процесс монтажа

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.

Затем начинается сборка остальных узлов и агрегатов самоделки.

Монтируем электронную начинку станка

Чтобы сделать своими руками ЧПУ станок и управлять ним, надо оперировать правильно подобранным числовым программным управлением, качественными печатными платами и электронными комплектующими (особенно если они китайские), что позволит на станке с ЧПУ реализовать все функциональные возможности, обрабатывая деталь сложной конфигурации.

Для того, чтобы не было проблем в управлении, у самодельных станков с ЧПУ, среди узлов, есть обязательные:

• шаговые двигатели, некоторые остановились напримере Nema;
• порт LPT, через который блок управления ЧПУ можно подключить к станку;
• драйверы для контроллеров, их устанавливают на фрезерный мини-станок, подключая в соответствии со схемой;

• платы коммутации (контроллеры);
• блок электропитания на 36В с понижающим трансформатором, преобразующем в 5В для питания управляющей цепи;
• ноутбук или ПК;
• кнопка, отвечающая за аварийную остановку.

Только после этого станки с ЧПУ проходят проверку (при этом умелец сделает его пробный запуск, загрузив все программы), выявляются и устраняются имеющиеся недостатки.

Вместо заключения

Как видите, сделать ЧПУ, которое не уступит китайским моделям, – реально. Сделав комплект запчастей с нужным размером, имея качественные подшипники и достаточно крепежа для сборки, эта задача – под силу тем, кто заинтересован в программной технике. Примера долго искать не придётся.

На фото внизу – некоторые образцы станков, имеющих числовое управление, которые сделаны такими же умельцами, не профессионалами. Ни одна деталь не делалась поспешно, произвольным размером, а подходящая к блоку с большой точностью, с тщательным выверением осей, применением качественных ходовых винтов и с надёжными подшипниками. Верно утверждение: как соберешь, так и работать будешь.

На ЧПУ выполняется обработка дюралевой заготовки. Таким станком, который собрал умелец, можно выполнить много фрезерных работ.

Сложен в изготовлении, кроме технических составляющих, он имеет электронное устройство, установить которое в состоянии только специалист. Вопреки этому мнению, возможность собрать ЧПУ станок своими руками велика, если заранее подготовить необходимые чертежи, схемы и комплектующие материалы.

Проведение подготовительных работ

При проектировании ЧПУ своими руками в домашних условиях необходимо определиться, по какой схеме он будет работать.

Часто в качестве основы будущего аппарата берут использованный .

Сверлильный станок может быть использован как основа для ЧПУ станка

В нем потребуется замена рабочей головки на фрезерную.

Наибольшее затруднение при проектировании ЧПУ станка своими руками вызывает создание устройства, при помощи которого рабочий инструмент перемещается в трех плоскостях.

Частично решить задачу помогут каретки, взятые из обычного принтера. Инструмент сможет двигаться в обеих плоскостях. Выбирать каретки для ЧПУ станка лучше из того принтера, который имеет большие габариты.

Подобная схема позволяет в дальнейшем подключать к станку управление. Минус в том, что фрезерный станок с ЧПУ работает только с деревянными, пластиковыми изделиями, изделиями из тонкого металла. Это связано с тем, что каретки принтера не имеют нужной жесткости.

Внимание необходимо уделить двигателю будущего агрегата. Его роль сводится к передвижению рабочего инструмента. От этого зависит качество работы и возможность выполнения фрезерных операций.

Удачным вариантом для самодельного ЧПУ фрезера является шаговый двигатель.

Альтернативой такому двигателю является электромотор, предварительно усовершенствованный и подогнанный под стандарты аппарата.

Любой , использующий шаговый двигатель, позволяет не использовать винтовую передачу, это никак не влияет на возможности такого ЧПУ по дереву. Рекомендуется использовать для фрезерования на таком агрегате ремни зубчатого типа. В отличие от стандартных ремней они не проскальзывают на шкивах.

Требуется правильно спроектировать фрезер будущего станка, для этого понадобятся подробные чертежи.

Материалы и инструменты, необходимые для сборки

Общий набор материалов для станка с ЧПУ включает в себя:

• кабель длиной 14–19 м;
• , обрабатывающие дерево;
• патрон для фрезы;
• преобразователь частот, имеющий одинаковую мощность со шпинделем;
• подшипники;
• плата для управления;
• водяная помпа;
• охлаждающий шланг;
• три двигателя шагового типа для трех осей перемещения конструкции;
• болты;
• защитный кабель;
• шурупы;
• фанера, ДСП, плита из дерева или металлическая конструкция на выбор в качестве корпуса будущего аппарата;
• муфта мягкого типа.

Рекомендуется при изготовлении своими руками использовать шпиндель с охлаждающей жидкостью. Это позволит не отключать его каждые 10 минут для остужения. Для работы подойдет самодельный станок с ЧПУ, мощность его составляет не меньше 1,2 кВт. Оптимальным вариантом станет устройство мощностью 2 кВт.

Набор инструментов, требующийся для изготовления агрегата, включает в себя:

• молотки;
• изоленту;
• сборочные ключи;
• клей;
• отвертку;
• паяльник, герметик;
• болгарку, ее часто заменяют на ножовку;
• пассатижи, агрегат для сварки, ножницы, плоскогубцы.

Простой ЧПУ станок своими руками

Порядок действий при сборке станка

Самодельный ЧПУ фрезерный станок собирается по схеме:

• изготовление чертежей и схем устройства с указанием системы электрооборудования;
• покупка материалов, содержащих в себе будущий самодельный ЧПУ станок;
• установка станины, на ней будут крепиться двигатели, рабочая поверхность, портал, шпиндель;
• установка портала;
• установка оси Z;
• фиксация рабочей поверхности;
• установка шпинделя;
• установка водоохлаждающей системы;
• установка электросистемы;
• подключение платы, с ее помощью осуществляется управление аппаратом;
• настройка программного обеспечения;
• стартовый пуск агрегата.

В качестве основы для станины берется материал, сделанный из алюминия.

Станину нужно делать с алюминия

Профили из этого металла выбирают с сечением 41*81 мм с толщиной пластин 11 мм. Сам корпус станины соединяют при помощи алюминиевых уголков.

От установки портала будет зависеть, какой толщины изделие сможет обработать станок ЧПУ. Особенно если он, сделанный своими руками. Чем выше портал, тем более толстое изделие он сможет обработать. Важно не установить его слишком высоко, так как такая конструкция будет менее прочной и надежной. Портал движется по оси Х и несет шпиндель на себе.

В качестве материала для рабочей поверхности агрегата применяют профиль из алюминия. Часто берут профиль, имеющий Т-пазы. Для домашнего использования принимают , ее толщина составляет не менее 17 мм.

После того как каркас устройства будет готов, приступают к установке шпинделя. Важно устанавливать его вертикально, так как в дальнейшем потребуется его регулировка, это проводится для фиксации требуемого угла.

Для установки электросистемы необходимо присутствие таких компонентов:

• блок питания;
• компьютер;
• шаговый двигатель;
• плата;
• кнопка остановки;
• драйверы двигателя.

Для работы системы требуется порт LPT. Помимо этого, устанавливается , управляющая работой аппарата и позволяющая отвечать на вопрос, как сделать ту или иную операцию. Управление подключается через двигатели к самому фрезерному станку.

После того как электроника будет установлена на станок, потребуется загрузка драйверов и необходимых для работы программ.

Распространенные ошибки при сборке

Часто встречающейся ошибкой при сборке станка с числовым программным управлением является отсутствие чертежа, но по нему и проводится сборка. В результате этого возникают упущения в проектировании и установке конструкций аппарата.

Часто неправильная работа станка связана с неверно подобранными частотником и шпинделем.

Для корректной работы станка необходимо правильно подбирать шпиндель

Во многих случаях шаговые двигатели не получают должного питания, поэтому для них необходимо выбирать специальный отдельный блок питания.

Необходимо учитывать то, что правильно установленная электросхема и программное обеспечение позволяет выполнять на устройстве многочисленные операции разного уровня сложности. Станок ЧПУ своими руками выполнить под силу мастеру среднего звена, конструкция агрегата имеет ряд особенностей, но с помощью чертежей собрать детали несложно.

С ЧПУ, своими руками составленным, работать легко, необходимо изучить информативную базу, провести ряд тренировочных работ и проанализировать состояние агрегата и детали. Не стоит торопиться, дергать движущиеся детали или вскрывать ЧПУ.

Сам станок состоит из алюминиевых профилей и 3D деталей, которые я самостоятельно создал и распечатал на принтере. Остановил я свой выбор на 3D деталях потому, что не имею разнообразных инструментов и оборудования, которые позволили бы создать точные и качественные элементы поделки
. Поэтому помог мой 3D принтер и простые ручные инструменты для окончательной сборки.

Шаг 1: Материалы

• суппорт для направляющих ∅ 2см – 8шт
• направляющие ∅ 2см х 30см – 2шт
• направляющие ∅ 2см х 60см – 2шт
• червячная направляющая 30см – 1шт
• червячная направляющая 60см – 1шт
• ось Z для ЧПУ
• суппорт с внутренней резьбой
• гладкая втулка
• кронштейн для фрезера
• шаговые двигатели
• переходная муфта для вала двигателя (с 1см до 0.6см)
• микропереключатели – 6шт
• обжимные разъемы
• контактные разъемы с крепежной гайкой – 4шт
• штекеры для контактных разъемов – 4шт
• кабель
• алюминиевый профиль с Т-образными пазами 60х30: для рамы и верха – 65см, для стола — 315см (профиль с отверстиями в торце), вертикали — 61см (+ 4 торцевые заглушки)
• алюминиевый профиль с Т-образными пазами 120х30: боковые стороны – 61см (+ 4 торцевые заглушки)
• Т-образные болты М6
• болты и гайки М6
• подшипник 1см х 2.2см

Шаг 2: 3D детали

В софте для 3D проектирования я создал макеты кронштейнов, которые будут удерживать направляющие, а также макет кронштейна для шагового двигателя, крепящий его к раме. Большой плюс 3D печати в том, что детали получаются очень точными и нет нужды их подгонять и высверливать отверстия. Итак, спроектировав необходимые детали поделки
вот в этой программке , я затем распечатал их на своем 3D принтере.

Шаг 3: Отверстия червячных направляющих

В боковых концевых профилях высверлил отверстия для червячной направляющей, они должны быть немного больше диаметра самих направляющих (1см).

Шаг 4: Сборка

С помощью Т-образных и обычных болтов собрал мозгодетали
вместе.

Шаг 5: Концевые выключатели

На собранной конструкции закрепил концевые выключатели, которые будут отключать движение каретки фрезера в конечных точках.

Кабель провел про принципу «нормально замкнутый», то есть при коротком замыкании самоделка
перейдет в безопасный режим. Для этого мне пришлось доработать питание блока управления и поставить кнопку экстренного выключения.

Шаг 6: Настройка параметров Mach3

Для настройки значений движения по осям я использовал этот полезный сайт и получил:
Шаговый угол моторов — 1,8 °
Передаточное число двигателей и червячной направляющей 1:1
Значение ЧПУ контроллера ¼ шага
для оси Z: червячная передача 9.53мм (2.11мм ведущая), ход в мм 379,47
для X и Y оси: червячная передача 9.53мм (5.08мм ведущая) x 381мм, ход в мм 157,48

Шаг 7: Заключительный шаг

В качестве заключительной доработки я вырезал и установил рабочую поверхность из МДФ, на которой легко и быстро размещать/менять обрабатываемые элементы.

Ну а самым последним шагом было подключение мозгостанка
к компьютеру и его запуск, правда еще ушло много времени на чтение инструкции для Mach3 🙂

Шаг 8: Доработка — корпус

Первое что я сделал после всех основных работ, так это корпус для электроники, который будет защищать электронные детали от пыли и прочих неприятностей.

Шаг 9: Первые пробы

Тестирование мозгостанка
прошло нормально, но выявило несколько недостатков:

— люфт оси Y. Червяк оси Y установлен в обычных суппортах, но позже я планирую установить безлюфтовые суппорты.

— при быстром движении каретки по оси Y есть легкие отклонения рамы. Причина в не сбалансированности рамы, и ее я планирую решить установкой дополнительного алюминиевого профиля, который заодно и укрепит всю раму.

— ложные срабатывания концевых выключателей. Возможна причина в наведении от не экранированного кабеля. Пришлось внести изменения в код чтобы перенастроить их срабатывание.

Шаг 10: Доработка – регулятор скорости вращения и кнопка экстренного выключения

Фрезер, который я установил на свой мозгостанок
, имеет фиксированную скорость вращения фрезы, поэтому пришлось установить дополнительный регулятор скорости вращения, а именно модуль управления переменным током.

Еще в разрыв питающих проводов смонтировал кнопку экстренной остановки, которая при необходимости отключает и фрезер, и движение каретки.

Вот такой у меня получился первый ЧПУ станок! Благодарю за мозговнимание
и удачи в творчестве!

Компания Purelogic R&D предлагает приобрести на выгодных условиях конструкционный алюминиевый профиль. Это прочный и легкий материал для создания инженерных систем любой сложности и назначения. Станочный профиль используется для изготовления станины станков ЧПУ. Кроме того, он применяется для сборки рабочих мест персонала, осей перемещения, координатных столов и т. д.

Конструкционный алюминиевый профиль изготавливают по технологии горячей экструзии. Он получается путем выдавливания материала через специальную матрицу экструдера. В качестве исходного сырья могут быть использованы различные сплавы алюминия.

Важнейшим достоинством и главным отличием изделия из станочного профиля является возможность быстрого изменения конструкции, ее наращивания, перестроения и модернизации.

В данном разделе представлены:

• конструкционный алюминиевый профиль;
• наборные алюминиевые рабочие столы различного сечения;
• алюминиевые уголки;
• кабель-каналы.

Направляющий профиль может быть дополнен различными комплектующими:

• виброопорами;
• торцевыми и пазовыми заглушками;
• колесными опорами;
• торцевыми крепежными пластинами.

Особенности использования конструкционного профиля

Изделия, выполненные из высокопрочных алюминиевых сплавов и имеющие сложное сечение, обеспечивают:

• возможность оперативной сборки и разборки конструкций. Это позволяет быстро проводить ремонтные работы, различные мероприятия по модернизации, а также перемещать оборудование на новое место. Возможно внесение изменений в создаваемый объект на любой стадии его готовности, что особенно важно при изготовлении приспособлений спецназначения и различных несерийных станков;
• высокую прочность соединений при отсутствии сварки;
• оптимальное сочетание малого веса и прочностных характеристик. Это достигается за счет используемых деформируемых сплавов на основе алюминия и сложной конфигурации поперечного сечения;
• минимальные трудовые и финансовые затраты, оперативность исполнения при проектировании и создании конструкций любой сложности.

Компания Purelogic R&D предлагает приобрести на выгодных условиях конструкционный алюминиевый профиль. Это прочный и легкий материал для создания инженерных систем любой сложности и назначения. Станочный профиль используется для изготовления станины станков ЧПУ. Кроме того, он применяется для сборки рабочих мест персонала, осей перемещения, координатных столов и т. д.

Конструкционный алюминиевый профиль изготавливают по технологии горячей экструзии. Он получается путем выдавливания материала через специальную матрицу экструдера. В качестве исходного сырья могут быть использованы различные сплавы алюминия.

Важнейшим достоинством и главным отличием изделия из станочного профиля является возможность быстрого изменения конструкции, ее наращивания, перестроения и модернизации.

В данном разделе представлены:

• конструкционный алюминиевый профиль;
• наборные алюминиевые рабочие столы различного сечения;
• алюминиевые уголки;
• кабель-каналы.

Направляющий профиль может быть дополнен различными комплектующими:

• виброопорами;
• торцевыми и пазовыми заглушками;
• колесными опорами;
• торцевыми крепежными пластинами.

Особенности использования конструкционного профиля

Изделия, выполненные из высокопрочных алюминиевых сплавов и имеющие сложное сечение, обеспечивают:

• возможность оперативной сборки и разборки конструкций. Это позволяет быстро проводить ремонтные работы, различные мероприятия по модернизации, а также перемещать оборудование на новое место. Возможно внесение изменений в создаваемый объект на любой стадии его готовности, что особенно важно при изготовлении приспособлений спецназначения и различных несерийных станков;
• высокую прочность соединений при отсутствии сварки;
• оптимальное сочетание малого веса и прочностных характеристик. Это достигается за счет используемых деформируемых сплавов на основе алюминия и сложной конфигурации поперечного сечения;
• минимальные трудовые и финансовые затраты, оперативность исполнения при проектировании и создании конструкций любой сложности.

На вопрос, как сделать станок с ЧПУ, можно ответить кратко. Зная о том, что самодельный фрезерный станок с ЧПУ, в общем-то, – непростое устройство, имеющее сложную структуру, конструктору желательно:

• обзавестись чертежами;
• приобрести надёжные комплектующие и крепежные детали;
• подготовить хороший инструмент;
• иметь под рукой токарный и сверлильный станки с ЧПУ, чтобы быстро изготовить.

Не помешает просмотреть видео – своеобразную инструкцию, обучающую – с чего начать. А начну с подготовки, куплю всё нужное, разберусь с чертежом – вот правильное решение начинающего конструктора. Поэтому подготовительный этап, предшествующий сборке, – очень важен.

Работы подготовительного этапа

Чтобы сделать самодельный ЧПУ для фрезерования, есть два варианта:

1. Берёте готовый ходовой набор деталей (специально подобранные узлы), из которого собираем оборудование самостоятельно.
2. Найти (изготовить) все комплектующие и приступить к сборке ЧПУ станка своими руками, который бы отвечал всем требованиям.

Важно определиться с предназначением, размерами и дизайном (как обойтись без рисунка самодельного станка ЧПУ), подыскать схемы для его изготовления, приобрести или изготовить некоторые детали, которые для этого нужны, обзавестись ходовыми винтами.

Если принято решение создать станок ЧПУ своими руками и обойтись без готовых наборов узлов и механизмов, крепёжных деталей, нужна та схема, собранный по которой станок будет работать.

Обычно, найдя принципиальную схему устройства, сначала моделируют все детали станка, готовят технические чертежи, а потом по ним на токарном и фрезерном станках (иногда надо использовать и сверлильный) изготовляют комплектующие из фанеры или алюминия. Чаще всего, рабочие поверхности (называют еще рабочим столом) – фанерные с толщиной 18 мм.

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;

• 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.

Максимум внимания – станине

Необходимая жесткость станку обеспечивается за счёт станины. На нее устанавливают подвижной портал, систему рельсовых направляющих, ШД, рабочую поверхность, ось Z и шпиндель.

К примеру, один из создателей самодельного станка ЧПУ, несущую раму сделал из алюминиевого профиля Maytec – две детали (сечение 40х80 мм) и две торцевые пластины толщиной 10 мм из этого же материала, соединив элементы алюминиевыми уголками. Конструкция усилена, внутри рамы сделано рамку из профилей меньших размеров в форме квадрата.

Станина монтируется без использования соединений сварного типа (сварным швам плохо удаётся переносить вибронагрузки). В качестве крепления лучше использовать Т-образные гайки. На торцевых пластинах предусмотрена установка блока подшипников для установки ходового винта. Понадобится подшипник скольжения и шпиндельный подшипник.

Основной задачей сделанному своими руками станку с ЧПУ умелец определил изготовление деталей из алюминия. Поскольку ему подходили заготовки с максимальной толщиной 60 мм, он сделал просвет портала 125 мм (это расстояние от верхней поперечной балки до рабочей поверхности).

Этот непростой процесс монтажа

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.

Затем начинается сборка остальных узлов и агрегатов самоделки.

Монтируем электронную начинку станка

Чтобы сделать своими руками ЧПУ станок и управлять ним, надо оперировать правильно подобранным числовым программным управлением, качественными печатными платами и электронными комплектующими (особенно если они китайские), что позволит на станке с ЧПУ реализовать все функциональные возможности, обрабатывая деталь сложной конфигурации.

Для того, чтобы не было проблем в управлении, у самодельных станков с ЧПУ, среди узлов, есть обязательные:

• шаговые двигатели, некоторые остановились напримере Nema;
• порт LPT, через который блок управления ЧПУ можно подключить к станку;
• драйверы для контроллеров, их устанавливают на фрезерный мини-станок, подключая в соответствии со схемой;

• платы коммутации (контроллеры);
• блок электропитания на 36В с понижающим трансформатором, преобразующем в 5В для питания управляющей цепи;
• ноутбук или ПК;
• кнопка, отвечающая за аварийную остановку.

Только после этого станки с ЧПУ проходят проверку (при этом умелец сделает его пробный запуск, загрузив все программы), выявляются и устраняются имеющиеся недостатки.

Вместо заключения

Как видите, сделать ЧПУ, которое не уступит китайским моделям, – реально. Сделав комплект запчастей с нужным размером, имея качественные подшипники и достаточно крепежа для сборки, эта задача – под силу тем, кто заинтересован в программной технике. Примера долго искать не придётся.

На фото внизу – некоторые образцы станков, имеющих числовое управление, которые сделаны такими же умельцами, не профессионалами. Ни одна деталь не делалась поспешно, произвольным размером, а подходящая к блоку с большой точностью, с тщательным выверением осей, применением качественных ходовых винтов и с надёжными подшипниками. Верно утверждение: как соберешь, так и работать будешь.

На ЧПУ выполняется обработка дюралевой заготовки. Таким станком, который собрал умелец, можно выполнить много фрезерных работ.

И так, в рамках этой статьи-инструкции я хочу, что бы вы вместе с автором проекта, 21 летним механиком и дизайнером, изготовили свой собственный . Повествование будет вестись от первого лица, но знайте, что к большому своему сожалению, я делюсь не своим опытом, а лишь вольно пересказываю автора сего проекта.

В этой статье будет достаточно много чертежей
, примечания к ним сделаны на английском языке, но я уверен, что настоящий технарь все поймет без лишних слов. Для удобства восприятия, я разобью повествование на «шаги».

Предисловие от автора

Уже в 12 лет я мечтал построить машину, которая будет способна создавать различные вещи. Машину, которая даст мне возможность изготовить любой предмет домашнего обихода. Спустя два года я наткнулся на словосочетание ЧПУ
или если говорить точнее, то на фразу «Фрезерный станок с ЧПУ»
. После того как я узнал, что есть люди способные сделать такой станок самостоятельно для своих нужд, в своем собственном гараже, я понял, что тоже смогу это сделать. Я должен это сделать
! В течение трех месяцев я пытался собрать подходящие детали, но не сдвинулся с места. Поэтому моя одержимость постепенно угасла.

В августе 2013 идея построить фрезерный станок с ЧПУ вновь захватила меня. Я только что окончил бакалавриат университета промышленного дизайна, так что я был вполне уверен в своих возможностях. Теперь я четко понимал разницу между мной сегодняшним и мной пятилетней давности. Я научился работать с металлом, освоил техники работы на ручных металлообрабатывающих станках, но самое главное я научился применять инструменты для разработки. Я надеюсь, что эта инструкция вдохновит вас на создание своего станка с ЧПУ!

Шаг 1: Дизайн и CAD модель

Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: и .

Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.

Файлы для скачивания «Шаг 1»

Габаритные размеры

Шаг 2: Станина

Станина обеспечивает станку необходимую жесткость. На нее будет установлен подвижной портал, шаговые двигатели, ось Z и шпиндель, а позднее и рабочая поверхность. Для создания несущей рамы я использовал два алюминиевых профиля Maytec сечением 40х80 мм и две торцевые пластины из алюминия толщиной 10 мм. Все элементы я соединил между собой на алюминиевые уголки. Для усиления конструкции внутри основной рамы я сделал дополнительную квадратную рамку из профилей меньшего сечения.

Для того, чтобы в дальнейшем избежать попадания пыли на направляющие, я установил защитные уголки из алюминия. Уголок смонтирован с использованием Т-образных гаек, которые установлены в один из пазов профиля.

На обоих торцевых пластинах установлены блоки подшипников для установки приводного винта.

Несущая рама в сборе

Уголки для защиты направляющих

Файлы для скачивания «Шаг 2»

Чертежи основных элементов станины

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»

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»

Шаг 5: Направляющие

Направляющие обеспечивают возможность перемещения во всех направлениях, обеспечивают плавность и точность движений. Любой люфт в одном из направлений может стать причиной неточности в обработке ваших изделий.
Я выбрал самый дорогой вариант — профилированные закаленные стальные рельсы. Это позволит конструкции выдерживать высокие нагрузки и обеспечит необходимую мне точность позиционирования. Чтобы обеспечить параллельность направляющих, я использовал специальный индикатор во время их установки. Максимальное отклонение относительно друг друга составило не более 0,01 мм.

Шаг 6: Винты и шкивы

Винты преобразуют вращательное движение от шаговых двигателей в линейное. При проектировании своего станка вы можете выбрать несколько вариантов этого узла: Пара винт-гайка или шарико-винтовая пара (ШВП). Винт-гайка, как правило, больше подвергается силам трения при работе, а также менее точна относительно ШВП. Если вам необходима повышенная точность, то однозначно необходимо остановить свой выбор на ШВП. Но вы должны знать, что ШВП достаточно дорогое удовольствие.

Теперь чуть более подробнее по основную сборку.

Итак, для сборки рамы потребуются следующие комплектующие:

• Отрезки профиля 2020 (две продольных, 5 поперечных, 2 вертикальных части)
• Уголки для профиля 16 шт
• Т-гайки М3 или М4 для паза-6мм
• Винты для установки с Т-гайками (М3 или М4 соответственно, на 8…10 мм, плюс М3х12 для крепления двигателей)
• Распорка (уголок под 45°)
• Инструмент (отвертка)

Раз завел разговор про профиль, то на всякий случай дублирую про закупку и нарезку профиля у Соберизавода

Итак, начинаем собирать раму настольного станка 2418.
Вот уже порезанный профиль.

В данной конструкции я увеличил ось Z (чуть больше на пару см чем другие), чтобы использовать станок как ЧПУ сверлилку.
В оригинале ось Z самая короткая. Это уже решаете вы под свои цели. Чтобы удлинить рабочее поле, нужно купить два отрезка профиля (продольная пара) больше на нужную длину (например, +10 см), соответственно удлиняются направляющие (+10 см паре 8мм валов) и винт (+10 см винту Т8). По деньгам выходит совсем дешево озвученные +10 см: стоимость 10+10 см профиля около 40р, направляющие и винт обойдутся в плюс $6 (проверить).

Сборка рамы закончена, теперь можно заняться установкой двигателей. Я использовать 3Д печатные фланцы для установки двигателей. Верхние целесообразно сделать в сборе с держателями направляющих, нижние — без держателей, так как ось Y должна быть шире. Ось Y целесообразно установить на суппорты SK8 и KP08, как в оригинальном станке. Сами суппорты можно распечатать на принтере либо купить (ссылки в конце топика, а также были в первом посте).

Для одной из осей (оси X и Y у меня одинаковой длины) взял «пристрелочный» . Я еще не знал своих «хотелок» на размеры станка. В итоге обрезки от винта пойдут на ось Z, нужно будет только докупить латунную гайку Т8.

Упакован был в картонную упаковку, внутри каждая деталь в пакете отдельно

Выглядит комплект вот таким образом: двигатель с коротким проводом, ходовой винт Т8, два суппорта KP08 и две муфты 5х8.

Есть аналогичный и , а также без двигателя на (с суппортами и гайкой).
Если брать без большого запаса, то вариант на 400 мм, хорошо пойдет для «увеличенной версии» станка

Дополнительная информация — фото комплекта по отдельности

Вот как крепится двигатель в оригинале на ось Х. На небольшую алюминиевую пластину.

Сделал тоже самое, только с печатной пластиной. Заодно будет суппортом для направляющих.

Лишнюю длину винта уже отрезал для оси Z (ось Z в процессе пока, информация будет отдельно, скорее всего также 3д печатная).

С большой вероятностью нужно будет удлинить провода двигателей, чтобы аккуратно проложить его по профилю в верхнюю часть до платы электроники (скорее всего будет CNC Shield). Да и не мешало бы установить концевики крайних положений.
Основная информация по сборке уже есть, можно приступать к оценке затрат))))

Калькуляция

Теперь, по просьбам в комментариях в первой части, я предлагаю обсудить калькуляцию затрат. Естественно, я потратил меньше указанного, так как двигатели и большая часть комплектующих у меня была в наличии. Сильно дешевле
будет, если использовать самодельные печатные уголки для профиля, суппорты, фланцы и так далее. На работу станка по сверлению печатных плат и по фрезеровке мягких материалов это вряд ли скажется. Еще хороший вариант — использование перфорированных пластин из строительных/хозмагов. Пойдет для усиления углов, в том числе вертикального и для установки двигателя, при условии высверливания центральной части под вал. В место перфорированного крепежа можно использовать самодельные из алюминиевого листа или фанеры.
Однозначно нужно приобретать профиль 2020
, иначе это будет станок совершенно другого типа. Можно сделать тоже самое из алюминиевого уголка или прямоугольной трубы, но только из любви к искусству))) Есть более оптимальные конструции в плане жесткости для сборки из уголка/трубы.
Однозначно к профилю нужны Т-гайки
. Можно купить Т-болты, но Т-гайки более универсальные (так как длину винта можно применить любую).
А вот остальное можно менять на свое усмотрение, можно даже вместо ходового винта Т8
использовать шпильку
из нержавейки. Разве что количество шагов на мм пересчитать придется в прошивке.
Двигатели
можно снять со старых устройств/оргтехники и планировать посадочные места уже под конкретный тип.
Электроника
практически любая (Anduino UNO/Anduino Nano, CNCShield, Mega R3+Ramps, драйверы A4988/DRV8825, можно использовать плату-переходник под Mach3 и драйверы TB6600. Но выбор электроники ограничивает используемый софт.
Для сверлилки можно использовать любой двигатель
постоянного тока, который позволяет установить цанговый патрон и имеет приличные обороты. В базовом варианте присутствует высокооборотистый двигатель 775. Для фрезеровки можно использовать б/к шпиндели ватт на 300 с цангой ER11, но это сильно удорожает станок в целом.

Примерная калькуляция затрат:
профиль 2020 (2,5 метра) = 667р
профиль 2080 (0,5 метра) на рабочий стол = 485 р
Два по 300 мм 2х$25
. Лот на 20 шт выходит $5.5 с доставкой
примерно 4р/штука если брать большой пакет. Нужно не менее 50 шт (крепление двигателей, суппортов). Винты к ним не считаю, обычно несколько копеек/штука в зависимости от качества. Итого около 400…500р.
Двигатели 3 шт $8.25 каждый
Электроника $2
$3.5
A4988 три штуки по $1

Станок выходит около $111. Если добавить шпиндель:
$9
$7.78,
то итог стоимости около $128

3Д печатные детали не оцениваю. Можно заменить перфорированными пластинами/уголками из крепмаркета и подобных магазинов. Провода, изоленту, затраченное время также не оцениваю.
Напомню, что не во всех вариантах комплектаций CNC2418 есть такие хорошие 775 двигатели и, тем более, цанга ER11.

Варианты подешевле
.

Сложен в изготовлении, кроме технических составляющих, он имеет электронное устройство, установить которое в состоянии только специалист. Вопреки этому мнению, возможность собрать ЧПУ станок своими руками велика, если заранее подготовить необходимые чертежи, схемы и комплектующие материалы.

Проведение подготовительных работ

При проектировании ЧПУ своими руками в домашних условиях необходимо определиться, по какой схеме он будет работать.

Часто в качестве основы будущего аппарата берут использованный .

Сверлильный станок может быть использован как основа для ЧПУ станка

В нем потребуется замена рабочей головки на фрезерную.

Наибольшее затруднение при проектировании ЧПУ станка своими руками вызывает создание устройства, при помощи которого рабочий инструмент перемещается в трех плоскостях.

Частично решить задачу помогут каретки, взятые из обычного принтера. Инструмент сможет двигаться в обеих плоскостях. Выбирать каретки для ЧПУ станка лучше из того принтера, который имеет большие габариты.

Подобная схема позволяет в дальнейшем подключать к станку управление. Минус в том, что фрезерный станок с ЧПУ работает только с деревянными, пластиковыми изделиями, изделиями из тонкого металла. Это связано с тем, что каретки принтера не имеют нужной жесткости.

Внимание необходимо уделить двигателю будущего агрегата. Его роль сводится к передвижению рабочего инструмента. От этого зависит качество работы и возможность выполнения фрезерных операций.

Удачным вариантом для самодельного ЧПУ фрезера является шаговый двигатель.

Альтернативой такому двигателю является электромотор, предварительно усовершенствованный и подогнанный под стандарты аппарата.

Любой , использующий шаговый двигатель, позволяет не использовать винтовую передачу, это никак не влияет на возможности такого ЧПУ по дереву. Рекомендуется использовать для фрезерования на таком агрегате ремни зубчатого типа. В отличие от стандартных ремней они не проскальзывают на шкивах.

Требуется правильно спроектировать фрезер будущего станка, для этого понадобятся подробные чертежи.

Материалы и инструменты, необходимые для сборки

Общий набор материалов для станка с ЧПУ включает в себя:

• кабель длиной 14–19 м;
• , обрабатывающие дерево;
• патрон для фрезы;
• преобразователь частот, имеющий одинаковую мощность со шпинделем;
• подшипники;
• плата для управления;
• водяная помпа;
• охлаждающий шланг;
• три двигателя шагового типа для трех осей перемещения конструкции;
• болты;
• защитный кабель;
• шурупы;
• фанера, ДСП, плита из дерева или металлическая конструкция на выбор в качестве корпуса будущего аппарата;
• муфта мягкого типа.

Рекомендуется при изготовлении своими руками использовать шпиндель с охлаждающей жидкостью. Это позволит не отключать его каждые 10 минут для остужения. Для работы подойдет самодельный станок с ЧПУ, мощность его составляет не меньше 1,2 кВт. Оптимальным вариантом станет устройство мощностью 2 кВт.

Набор инструментов, требующийся для изготовления агрегата, включает в себя:

• молотки;
• изоленту;
• сборочные ключи;
• клей;
• отвертку;
• паяльник, герметик;
• болгарку, ее часто заменяют на ножовку;
• пассатижи, агрегат для сварки, ножницы, плоскогубцы.

Простой ЧПУ станок своими руками

Порядок действий при сборке станка

Самодельный ЧПУ фрезерный станок собирается по схеме:

• изготовление чертежей и схем устройства с указанием системы электрооборудования;
• покупка материалов, содержащих в себе будущий самодельный ЧПУ станок;
• установка станины, на ней будут крепиться двигатели, рабочая поверхность, портал, шпиндель;
• установка портала;
• установка оси Z;
• фиксация рабочей поверхности;
• установка шпинделя;
• установка водоохлаждающей системы;
• установка электросистемы;
• подключение платы, с ее помощью осуществляется управление аппаратом;
• настройка программного обеспечения;
• стартовый пуск агрегата.

В качестве основы для станины берется материал, сделанный из алюминия.

Станину нужно делать с алюминия

Профили из этого металла выбирают с сечением 41*81 мм с толщиной пластин 11 мм. Сам корпус станины соединяют при помощи алюминиевых уголков.

От установки портала будет зависеть, какой толщины изделие сможет обработать станок ЧПУ. Особенно если он, сделанный своими руками. Чем выше портал, тем более толстое изделие он сможет обработать. Важно не установить его слишком высоко, так как такая конструкция будет менее прочной и надежной. Портал движется по оси Х и несет шпиндель на себе.

В качестве материала для рабочей поверхности агрегата применяют профиль из алюминия. Часто берут профиль, имеющий Т-пазы. Для домашнего использования принимают , ее толщина составляет не менее 17 мм.

После того как каркас устройства будет готов, приступают к установке шпинделя. Важно устанавливать его вертикально, так как в дальнейшем потребуется его регулировка, это проводится для фиксации требуемого угла.

Для установки электросистемы необходимо присутствие таких компонентов:

• блок питания;
• компьютер;
• шаговый двигатель;
• плата;
• кнопка остановки;
• драйверы двигателя.

Для работы системы требуется порт LPT. Помимо этого, устанавливается , управляющая работой аппарата и позволяющая отвечать на вопрос, как сделать ту или иную операцию. Управление подключается через двигатели к самому фрезерному станку.

После того как электроника будет установлена на станок, потребуется загрузка драйверов и необходимых для работы программ.

Распространенные ошибки при сборке

Часто встречающейся ошибкой при сборке станка с числовым программным управлением является отсутствие чертежа, но по нему и проводится сборка. В результате этого возникают упущения в проектировании и установке конструкций аппарата.

Часто неправильная работа станка связана с неверно подобранными частотником и шпинделем.

Для корректной работы станка необходимо правильно подбирать шпиндель

Во многих случаях шаговые двигатели не получают должного питания, поэтому для них необходимо выбирать специальный отдельный блок питания.

Необходимо учитывать то, что правильно установленная электросхема и программное обеспечение позволяет выполнять на устройстве многочисленные операции разного уровня сложности. Станок ЧПУ своими руками выполнить под силу мастеру среднего звена, конструкция агрегата имеет ряд особенностей, но с помощью чертежей собрать детали несложно.

С ЧПУ, своими руками составленным, работать легко, необходимо изучить информативную базу, провести ряд тренировочных работ и проанализировать состояние агрегата и детали. Не стоит торопиться, дергать движущиеся детали или вскрывать ЧПУ.

Сложен в изготовлении, кроме технических составляющих, он имеет электронное устройство, установить которое в состоянии только специалист. Вопреки этому мнению, возможность собрать ЧПУ станок своими руками велика, если заранее подготовить необходимые чертежи, схемы и комплектующие материалы.

Проведение подготовительных работ

При проектировании ЧПУ своими руками в домашних условиях необходимо определиться, по какой схеме он будет работать.

Часто в качестве основы будущего аппарата берут использованный .

Сверлильный станок может быть использован как основа для ЧПУ станка

В нем потребуется замена рабочей головки на фрезерную.

Наибольшее затруднение при проектировании ЧПУ станка своими руками вызывает создание устройства, при помощи которого рабочий инструмент перемещается в трех плоскостях.

Частично решить задачу помогут каретки, взятые из обычного принтера. Инструмент сможет двигаться в обеих плоскостях. Выбирать каретки для ЧПУ станка лучше из того принтера, который имеет большие габариты.

Подобная схема позволяет в дальнейшем подключать к станку управление. Минус в том, что фрезерный станок с ЧПУ работает только с деревянными, пластиковыми изделиями, изделиями из тонкого металла. Это связано с тем, что каретки принтера не имеют нужной жесткости.

Внимание необходимо уделить двигателю будущего агрегата. Его роль сводится к передвижению рабочего инструмента. От этого зависит качество работы и возможность выполнения фрезерных операций.

Удачным вариантом для самодельного ЧПУ фрезера является шаговый двигатель.

Альтернативой такому двигателю является электромотор, предварительно усовершенствованный и подогнанный под стандарты аппарата.

Любой , использующий шаговый двигатель, позволяет не использовать винтовую передачу, это никак не влияет на возможности такого ЧПУ по дереву. Рекомендуется использовать для фрезерования на таком агрегате ремни зубчатого типа. В отличие от стандартных ремней они не проскальзывают на шкивах.

Требуется правильно спроектировать фрезер будущего станка, для этого понадобятся подробные чертежи.

Материалы и инструменты, необходимые для сборки

Общий набор материалов для станка с ЧПУ включает в себя:

• кабель длиной 14–19 м;
• , обрабатывающие дерево;
• патрон для фрезы;
• преобразователь частот, имеющий одинаковую мощность со шпинделем;
• подшипники;
• плата для управления;
• водяная помпа;
• охлаждающий шланг;
• три двигателя шагового типа для трех осей перемещения конструкции;
• болты;
• защитный кабель;
• шурупы;
• фанера, ДСП, плита из дерева или металлическая конструкция на выбор в качестве корпуса будущего аппарата;
• муфта мягкого типа.

Рекомендуется при изготовлении своими руками использовать шпиндель с охлаждающей жидкостью. Это позволит не отключать его каждые 10 минут для остужения. Для работы подойдет самодельный станок с ЧПУ, мощность его составляет не меньше 1,2 кВт. Оптимальным вариантом станет устройство мощностью 2 кВт.

Набор инструментов, требующийся для изготовления агрегата, включает в себя:

• молотки;
• изоленту;
• сборочные ключи;
• клей;
• отвертку;
• паяльник, герметик;
• болгарку, ее часто заменяют на ножовку;
• пассатижи, агрегат для сварки, ножницы, плоскогубцы.

Простой ЧПУ станок своими руками

Порядок действий при сборке станка

Самодельный ЧПУ фрезерный станок собирается по схеме:

• изготовление чертежей и схем устройства с указанием системы электрооборудования;
• покупка материалов, содержащих в себе будущий самодельный ЧПУ станок;
• установка станины, на ней будут крепиться двигатели, рабочая поверхность, портал, шпиндель;
• установка портала;
• установка оси Z;
• фиксация рабочей поверхности;
• установка шпинделя;
• установка водоохлаждающей системы;
• установка электросистемы;
• подключение платы, с ее помощью осуществляется управление аппаратом;
• настройка программного обеспечения;
• стартовый пуск агрегата.

В качестве основы для станины берется материал, сделанный из алюминия.

Станину нужно делать с алюминия

Профили из этого металла выбирают с сечением 41*81 мм с толщиной пластин 11 мм. Сам корпус станины соединяют при помощи алюминиевых уголков.

От установки портала будет зависеть, какой толщины изделие сможет обработать станок ЧПУ. Особенно если он, сделанный своими руками. Чем выше портал, тем более толстое изделие он сможет обработать. Важно не установить его слишком высоко, так как такая конструкция будет менее прочной и надежной. Портал движется по оси Х и несет шпиндель на себе.

В качестве материала для рабочей поверхности агрегата применяют профиль из алюминия. Часто берут профиль, имеющий Т-пазы. Для домашнего использования принимают , ее толщина составляет не менее 17 мм.

После того как каркас устройства будет готов, приступают к установке шпинделя. Важно устанавливать его вертикально, так как в дальнейшем потребуется его регулировка, это проводится для фиксации требуемого угла.

Для установки электросистемы необходимо присутствие таких компонентов:

• блок питания;
• компьютер;
• шаговый двигатель;
• плата;
• кнопка остановки;
• драйверы двигателя.

Для работы системы требуется порт LPT. Помимо этого, устанавливается , управляющая работой аппарата и позволяющая отвечать на вопрос, как сделать ту или иную операцию. Управление подключается через двигатели к самому фрезерному станку.

После того как электроника будет установлена на станок, потребуется загрузка драйверов и необходимых для работы программ.

Распространенные ошибки при сборке

Часто встречающейся ошибкой при сборке станка с числовым программным управлением является отсутствие чертежа, но по нему и проводится сборка. В результате этого возникают упущения в проектировании и установке конструкций аппарата.

Часто неправильная работа станка связана с неверно подобранными частотником и шпинделем.

Для корректной работы станка необходимо правильно подбирать шпиндель

Во многих случаях шаговые двигатели не получают должного питания, поэтому для них необходимо выбирать специальный отдельный блок питания.

Необходимо учитывать то, что правильно установленная электросхема и программное обеспечение позволяет выполнять на устройстве многочисленные операции разного уровня сложности. Станок ЧПУ своими руками выполнить под силу мастеру среднего звена, конструкция агрегата имеет ряд особенностей, но с помощью чертежей собрать детали несложно.

С ЧПУ, своими руками составленным, работать легко, необходимо изучить информативную базу, провести ряд тренировочных работ и проанализировать состояние агрегата и детали. Не стоит торопиться, дергать движущиеся детали или вскрывать ЧПУ.

И так, в рамках этой статьи-инструкции я хочу, что бы вы вместе с автором проекта, 21 летним механиком и дизайнером, изготовили свой собственный . Повествование будет вестись от первого лица, но знайте, что к большому своему сожалению, я делюсь не своим опытом, а лишь вольно пересказываю автора сего проекта.

В этой статье будет достаточно много чертежей
, примечания к ним сделаны на английском языке, но я уверен, что настоящий технарь все поймет без лишних слов. Для удобства восприятия, я разобью повествование на «шаги».

Предисловие от автора

Уже в 12 лет я мечтал построить машину, которая будет способна создавать различные вещи. Машину, которая даст мне возможность изготовить любой предмет домашнего обихода. Спустя два года я наткнулся на словосочетание ЧПУ
или если говорить точнее, то на фразу «Фрезерный станок с ЧПУ»
. После того как я узнал, что есть люди способные сделать такой станок самостоятельно для своих нужд, в своем собственном гараже, я понял, что тоже смогу это сделать. Я должен это сделать
! В течение трех месяцев я пытался собрать подходящие детали, но не сдвинулся с места. Поэтому моя одержимость постепенно угасла.

В августе 2013 идея построить фрезерный станок с ЧПУ вновь захватила меня. Я только что окончил бакалавриат университета промышленного дизайна, так что я был вполне уверен в своих возможностях. Теперь я четко понимал разницу между мной сегодняшним и мной пятилетней давности. Я научился работать с металлом, освоил техники работы на ручных металлообрабатывающих станках, но самое главное я научился применять инструменты для разработки. Я надеюсь, что эта инструкция вдохновит вас на создание своего станка с ЧПУ!

Шаг 1: Дизайн и CAD модель

Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: и .

Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.

Файлы для скачивания «Шаг 1»

Габаритные размеры

Шаг 2: Станина

Станина обеспечивает станку необходимую жесткость. На нее будет установлен подвижной портал, шаговые двигатели, ось Z и шпиндель, а позднее и рабочая поверхность. Для создания несущей рамы я использовал два алюминиевых профиля Maytec сечением 40х80 мм и две торцевые пластины из алюминия толщиной 10 мм. Все элементы я соединил между собой на алюминиевые уголки. Для усиления конструкции внутри основной рамы я сделал дополнительную квадратную рамку из профилей меньшего сечения.

Для того, чтобы в дальнейшем избежать попадания пыли на направляющие, я установил защитные уголки из алюминия. Уголок смонтирован с использованием Т-образных гаек, которые установлены в один из пазов профиля.

На обоих торцевых пластинах установлены блоки подшипников для установки приводного винта.

Несущая рама в сборе

Уголки для защиты направляющих

Файлы для скачивания «Шаг 2»

Чертежи основных элементов станины

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»

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»

Шаг 5: Направляющие

Направляющие обеспечивают возможность перемещения во всех направлениях, обеспечивают плавность и точность движений. Любой люфт в одном из направлений может стать причиной неточности в обработке ваших изделий.
Я выбрал самый дорогой вариант — профилированные закаленные стальные рельсы. Это позволит конструкции выдерживать высокие нагрузки и обеспечит необходимую мне точность позиционирования. Чтобы обеспечить параллельность направляющих, я использовал специальный индикатор во время их установки. Максимальное отклонение относительно друг друга составило не более 0,01 мм.

Шаг 6: Винты и шкивы

Винты преобразуют вращательное движение от шаговых двигателей в линейное. При проектировании своего станка вы можете выбрать несколько вариантов этого узла: Пара винт-гайка или шарико-винтовая пара (ШВП). Винт-гайка, как правило, больше подвергается силам трения при работе, а также менее точна относительно ШВП. Если вам необходима повышенная точность, то однозначно необходимо остановить свой выбор на ШВП. Но вы должны знать, что ШВП достаточно дорогое удовольствие.

Статья на тему самостоятельной постройки небольшого станочка для деревообработки (гравировка, фрезерование, сверление) с ЧПУ, подходит также и для других мягких материалов, например, пластика. Хорошо подойдет для фрезерования печатных плат и подобной работы. В этой и следующих статьях описываются общие комплектующие и приемы для сборки не только CNC станков, но и 3Д принтеров, граверов и подобной техники. Информации много, ссылок и фотографий много, проект открытый, советы и критика (по делу) приветствуется.

Вот несколько фотографий внешнего вида собранного станка CNC2418 из лотов продавцов с Али

Примеры лотов с Али с лазером и цангой ER11 (магазин DZT, магазин Jack»s , магазин IRouter).

Итак, расскажу про достаточно популярный китайский станочек под нехитрым названием CNC2418, что означает рабочую зону 24 мм на 18 мм. В качестве шпинделя у него стоит простой (коллекторный) оборотистый двигатель постоянного тока типа 775. Управляется через GRBL совместимыми программами, но обо всем по порядку.

Как правило, продается в районе $250 (от $170 до $300) в разной комплектации. Есть версия с разными шпинделями (различные вариации 775го двигателя), с разными цангами (от простой для сверл до ER11), может комплектоваться лазерным модулем. Обычно продавцы вкладывают расходники, биты-фрезы и прочее.

Характеристики станка 2418:

1. Рабочее поле — 240 мм х 180 мм х45 мм
2. Размер рамы (станины) — 260 мм х180 мм (алюминиевый профиль)
3. Общий размер — 330х340х240
4. Шаговые моторы: 3шт Nema17 1,3А 0,25Nm
5. Шпиндель: Диаметр 45мм, модель 775, 24V: 7000 r/min
6. Максимальный диаметр хвостовика фрезы зависит от установленной цанги
7. Питание: 24V 5.6A

Электроника типа Atmega+CNC Shield, EleckMill, или оригинальные платы, но с прошивкой GRBL. Управляются с помощью GrblController, UniversalGcodeSender, grblControl, используют файлы *.nc. Генерировать подобные файлы нужно отдельно.

Вот фотография среднего комплекта за $250 (включая комплект для лазерной гравировки)

В лоте обычно есть выбор цанг: простая «сверлилка» или цанга типа ER11. В лотах подороже есть оба варианта плюс фрезы.

Если серьезно говорить, то рыночная стоимость подобных комплектов для сборки сильно завышена. Я не готов отдавать под $300 за подобный набор. А вот собрать его своими руками раза в три дешевле — пожалуйста! Далее приведу подборку комплектующих с китайских магазинов, на основе которых можно спокойно собрать аналогичный станок или станок с большим/меньшим рабочим полем.

Для сборки потребуется купить набор направляющих: рельсы или полированные валы; ходовые винты (чаще всего Т8, так как ремни типа GT2-6 могут устанавливаться в лазерные граверы, в фрезере их применение не желательно), двигатели Nema17, шпиндель (чаще всего двигатель постоянного тока типа RS775 или мощнее) и различная мелочевка типа подшипников, суппортов, метизов.
Вопрос электроники отдельный: кто-то пользуется платами Arduino Nano/Uno+CNC Shield, кто-то Mega+Ramps, есть варианты более серьезных комплектов под Mach3.

Обращая ваше внимание на то, что в оригинальном комплекте присутствуют 3Д печатные компоненты.

Использование подобных пластиковых деталей хорошо видно на пользовательских фотографиях из интернета, да и в лотах у продавцов

В печатный комплект входит распорка-уголок (2 шт), держатель винта Х, держатель винта Y, держатели подшипников LM8UU (а скорее их имитации) 4 шт, держатель гайки Т8.

Отдельно выделю сборку держателя шпинделя , одновременно каретку по XY.
Она так и приходит в сборе с установленным двигателем.

Внутри видно запрессованные подшипники LM8UU и где-то гайка Т8. Валы просверлены с торца и закреплены на торцах. Одновременно служат дополнительной опорой для конструкции.

Ссылки на комплектуху привожу с бангууда, так как надоело покупать по 1 лоту у разных продавцов с Али и ждать кучу посылок, приходящих в разное время. Цены сравнимые с Али, где-то дешевле, где-то удобнее применить поинты, где-то подождать акцию или купон. В итоге получил одну большую посылку с комплектухой. Также привожу ключевые слова для самостоятельного поиска, если нужно найти подобное на Али или Тао.

Теперь по порядку. Получил посылку разной комплектухи для станочной механики.

Направляющие полированные валы.
Linear Shaft (Rod).
Еще встречается Optical Axis
(полированная ось). Бывают на 5-6-8-10-12-16-20 мм. Актуальный диаметр 8 мм. На 16-20 мм лучше использовать круглые рельсы типа SBR16 или SBR20, так как они имеют поддержку. Валы разного диаметра используются, например, в принтере Ultimaker (6-8-10 мм). Кстати, валы на 12мм — могут пригодиться для оси Z принтера ZAV 3D и подобных.
На фото 6 мм, 8 мм, 12 мм.

Валы 8 мм. Брал часть в размер (они с фасками), часть резал сам

Есть большой лот с выбором валов от 5 мм до 12 мм и длин 300-600 мм

Отдельными лотами бывает чуть дешевле. Я стараюсь брать длину или в размер или значительно больше, чтобы самостоятельно напилить из одного вала 2-3 отрезка нужного размера.

Вот рез торцевой пилой. Желательно потом зачистить, снять фаску.

Вал 8х300
Вал 8х600
Вал 8 мм с длинами 300…500 мм
Вал 8 мм с длинами 100… 350 мм
Удобно, если подбирать в размер. Да и периодически на разные лоты делают акции, если не спешно собирать станок, можно поэкономить.

Вал 6х400
Вал 6х300
Вал 6х500
Вал 6×600

Валы на 6мм можно использовать в небольших лазерных граверах, дельта принтера, оси Z настольных ЧПУ станков. Например, вал на 6х300, распиленный пополам пошел на «голову» оси Z небольшого фрезера.

Валы на 12 мм. Брал для ZAV 3D.

Вал 12х400
Вал 12х500

Будут установлены в корпус ZAV 3D

Есть несколько вариантов крепления направляющих. Самый простой — нарезать на концах резьбу и законтрогаить. Можно установить фланцы типа SHF08 или суппорты SK8. В этом случае длина увеличивается на 2 см каждой направляющей (один фланец захватывает 1см вала).
Я печатал сам, не скажу что большая разница, но экономия около $12. Вот ссылка на лот для установки нормальных металлических фланцев SHF08, а не пластиковых. Еще хороший вариант крепление не фланцами, а суппортами, прямо на профиль 2020. Это суппорт SH08 (SF08?).
Есть еще «китайский» вариант крепления, когда в центре вала сверлится отверстие и нарезается внутренняя резьба М3. В этом случае установка подобных направляющих максимально облегчается.

Суппорты-фланцы для крепления валов от SHF8 до SHF20
Фланец SHF8
Суппорт SK8
Еще один суппорт SK8 для валов для установки на профиль

Подшипники для валов
Лот с выбором размера коротких линейных подшипников LMххUU на 6/8/10 мм
Ключевые слова: Bearing LMххLUU (на хх мм, длинные), LMххUU (на хх мм короткие), в корпусе соответственно: SC8LUU и SC08UU.
Удлиненные лот с выбором типа SCSххLUU от 8 до 20 мм.
Еще удлиненные на 8 мм
Подшипники в корпусе SC8UU
На 6 мм LM6LUU удлиненные и обычные LM6UU

На 12 мм LM12UU
Вот фотография настольного станка для электронщика с валами на 8 мм, подшипниками LM08LUU и SC08UU

Вот интересные комплекты-наборы осей с направляющими и подшипниками
на 500 мм с удлиненными подшипниками

То же, плюс винт Т8 с суппортом на 200мм , 300 мм и на 400 мм

Ходовой винт Т8 (Lead Screw T8
, гайка T8 Nut
) — это винт с многозаходной резьбой. Лучше брать сразу с гайкой.

Если пилить, то дополнительно надо будет прикупить еще латунных гаек
На 100 мм
На 200 мм
На 250 мм
На 400 мм
Лот с выбором Т8 от 100 до 600 мм со специальной гайкой
Обычно беру больше, плюс одну гайку. Режу в размер, остаток идет еще куда-либо

Фланец-подшипник KFL08 для крепления винта Т8 на торцевую поверхность (Flange Bearing KFL08)
Фланец-суппорт KP08 для крепления винта Т8 на профиль Mount Bearing KP08Для сборки также потребуется конструкционный профиль, 3Д печатные детали (держатели, уголки и прочее, ссылки в конце статьи), а также электроника.

Комплектующие для профиля:
уголки 2020 Corner Bracket.
Для сборки станка типа 2418 потребуется минимум 16 шт. Берите с запасом)))
Есть варианты пластин для усиления , тоже неплохо было бы установить по основным углам и на портал (итого 6-8 шт).

Т-гайки М4 для профиля 2020 (слот 8мм) 100 шт. Тоже лучше не мелочиться. Сто штук разлетятся в момент, особенно учитывая что ими можно крепить все что угодно на профиль. Для заказа: T Nut M4 (есть М3, М5, для паза 6 мм)

А вот сам профиль 2020.

Раз завел разговор про профиль, то расскажу подробно про закупку и нарезку профиля у Соберизавода.

Это конструкционный алюминиевый профиль от Соберизавода . Это наверное самый дешевый вариант, так как профиль из Китая будет стоить дороже, да и существует ограничение на максимальную длину посылок на китайской почте (500мм).

Я покупал сразу нарезанный в размер комплект профиля типоразмера 2020 для CNC2418.
Есть два варианта — профиль без покрытия (подешевле) и с покрытием (анодированный). Разница в стоимости небольшая, я рекомендую с покрытием, особенно если использовать в качестве направляющих для роликов.

Выбираем нужный тип профиля 2020, далее вводим «порезать по размерам». Иначе, можно купить один отрезок (хлыст) на 4 метра. При расчете имейте ввиду, что стоимость одного реза бывает разная, в зависимости от профиля. И что на рез закладывается 4 мм.

Вводите размеры отрезков. Я сделал станок 2418 чуть больше, это семь отрезков по 260 мм и два вертикальных по 300 мм. Вертикальный можно сделать поменьше. Если нужен станок длиннее, то два продольных отрезка больше, например, 350 мм, поперечные также по 260 мм (5 шт).

Теперь чуть более подробнее по основную сборку.

Итак, для сборки рамы потребуются следующие комплектующие:

• Отрезки профиля 2020 (две продольных, 5 поперечных, 2 вертикальных части)
• Уголки для профиля 16 шт
• Т-гайки М3 или М4 для паза-6мм
• Винты для установки с Т-гайками (М3 или М4 соответственно, на 8…10 мм, плюс М3х12 для крепления двигателей)
• Распорка (уголок под 45°)
• Инструмент (отвертка)

Раз завел разговор про профиль, то на всякий случай дублирую про закупку и нарезку профиля у Соберизавода

Итак, начинаем собирать раму настольного станка 2418.
Вот уже порезанный профиль.

В данной конструкции я увеличил ось Z (чуть больше на пару см чем другие), чтобы использовать станок как ЧПУ сверлилку.
В оригинале ось Z самая короткая. Это уже решаете вы под свои цели. Чтобы удлинить рабочее поле, нужно купить два отрезка профиля (продольная пара) больше на нужную длину (например, +10 см), соответственно удлиняются направляющие (+10 см паре 8мм валов) и винт (+10 см винту Т8). По деньгам выходит совсем дешево озвученные +10 см: стоимость 10+10 см профиля около 40р, направляющие и винт обойдутся в плюс $6 (проверить).

Сборка рамы закончена, теперь можно заняться установкой двигателей. Я использовать 3Д печатные фланцы для установки двигателей. Верхние целесообразно сделать в сборе с держателями направляющих, нижние — без держателей, так как ось Y должна быть шире. Ось Y целесообразно установить на суппорты SK8 и KP08, как в оригинальном станке. Сами суппорты можно распечатать на принтере либо купить (ссылки в конце топика, а также были в первом посте).

Для одной из осей (оси X и Y у меня одинаковой длины) взял «пристрелочный» . Я еще не знал своих «хотелок» на размеры станка. В итоге обрезки от винта пойдут на ось Z, нужно будет только докупить латунную гайку Т8.

Упакован был в картонную упаковку, внутри каждая деталь в пакете отдельно

Выглядит комплект вот таким образом: двигатель с коротким проводом, ходовой винт Т8, два суппорта KP08 и две муфты 5х8.

Есть аналогичный и , а также без двигателя на (с суппортами и гайкой).
Если брать без большого запаса, то вариант на 400 мм, хорошо пойдет для «увеличенной версии» станка

Дополнительная информация — фото комплекта по отдельности

Вот как крепится двигатель в оригинале на ось Х. На небольшую алюминиевую пластину.

Сделал тоже самое, только с печатной пластиной. Заодно будет суппортом для направляющих.

Лишнюю длину винта уже отрезал для оси Z (ось Z в процессе пока, информация будет отдельно, скорее всего также 3д печатная).

С большой вероятностью нужно будет удлинить провода двигателей, чтобы аккуратно проложить его по профилю в верхнюю часть до платы электроники (скорее всего будет CNC Shield). Да и не мешало бы установить концевики крайних положений.
Основная информация по сборке уже есть, можно приступать к оценке затрат))))

Калькуляция

Теперь, по просьбам в комментариях в первой части, я предлагаю обсудить калькуляцию затрат. Естественно, я потратил меньше указанного, так как двигатели и большая часть комплектующих у меня была в наличии. Сильно дешевле
будет, если использовать самодельные печатные уголки для профиля, суппорты, фланцы и так далее. На работу станка по сверлению печатных плат и по фрезеровке мягких материалов это вряд ли скажется. Еще хороший вариант — использование перфорированных пластин из строительных/хозмагов. Пойдет для усиления углов, в том числе вертикального и для установки двигателя, при условии высверливания центральной части под вал. В место перфорированного крепежа можно использовать самодельные из алюминиевого листа или фанеры.
Однозначно нужно приобретать профиль 2020
, иначе это будет станок совершенно другого типа. Можно сделать тоже самое из алюминиевого уголка или прямоугольной трубы, но только из любви к искусству))) Есть более оптимальные конструции в плане жесткости для сборки из уголка/трубы.
Однозначно к профилю нужны Т-гайки
. Можно купить Т-болты, но Т-гайки более универсальные (так как длину винта можно применить любую).
А вот остальное можно менять на свое усмотрение, можно даже вместо ходового винта Т8
использовать шпильку
из нержавейки. Разве что количество шагов на мм пересчитать придется в прошивке.
Двигатели
можно снять со старых устройств/оргтехники и планировать посадочные места уже под конкретный тип.
Электроника
практически любая (Anduino UNO/Anduino Nano, CNCShield, Mega R3+Ramps, драйверы A4988/DRV8825, можно использовать плату-переходник под Mach3 и драйверы TB6600. Но выбор электроники ограничивает используемый софт.
Для сверлилки можно использовать любой двигатель
постоянного тока, который позволяет установить цанговый патрон и имеет приличные обороты. В базовом варианте присутствует высокооборотистый двигатель 775. Для фрезеровки можно использовать б/к шпиндели ватт на 300 с цангой ER11, но это сильно удорожает станок в целом.

Примерная калькуляция затрат:
профиль 2020 (2,5 метра) = 667р
профиль 2080 (0,5 метра) на рабочий стол = 485 р
Два по 300 мм 2х$25
. Лот на 20 шт выходит $5.5 с доставкой
примерно 4р/штука если брать большой пакет. Нужно не менее 50 шт (крепление двигателей, суппортов). Винты к ним не считаю, обычно несколько копеек/штука в зависимости от качества. Итого около 400…500р.
Двигатели 3 шт $8.25 каждый
Электроника $2
$3.5
A4988 три штуки по $1

Станок выходит около $111. Если добавить шпиндель:
$9
$7.78,
то итог стоимости около $128

3Д печатные детали не оцениваю. Можно заменить перфорированными пластинами/уголками из крепмаркета и подобных магазинов. Провода, изоленту, затраченное время также не оцениваю.
Напомню, что не во всех вариантах комплектаций CNC2418 есть такие хорошие 775 двигатели и, тем более, цанга ER11.

Варианты подешевле
.

На вопрос, как сделать станок с ЧПУ, можно ответить кратко. Зная о том, что самодельный фрезерный станок с ЧПУ, в общем-то, – непростое устройство, имеющее сложную структуру, конструктору желательно:

• обзавестись чертежами;
• приобрести надёжные комплектующие и крепежные детали;
• подготовить хороший инструмент;
• иметь под рукой токарный и сверлильный станки с ЧПУ, чтобы быстро изготовить.

Не помешает просмотреть видео – своеобразную инструкцию, обучающую – с чего начать. А начну с подготовки, куплю всё нужное, разберусь с чертежом – вот правильное решение начинающего конструктора. Поэтому подготовительный этап, предшествующий сборке, – очень важен.

Работы подготовительного этапа

Чтобы сделать самодельный ЧПУ для фрезерования, есть два варианта:

1. Берёте готовый ходовой набор деталей (специально подобранные узлы), из которого собираем оборудование самостоятельно.
2. Найти (изготовить) все комплектующие и приступить к сборке ЧПУ станка своими руками, который бы отвечал всем требованиям.

Важно определиться с предназначением, размерами и дизайном (как обойтись без рисунка самодельного станка ЧПУ), подыскать схемы для его изготовления, приобрести или изготовить некоторые детали, которые для этого нужны, обзавестись ходовыми винтами.

Если принято решение создать станок ЧПУ своими руками и обойтись без готовых наборов узлов и механизмов, крепёжных деталей, нужна та схема, собранный по которой станок будет работать.

Обычно, найдя принципиальную схему устройства, сначала моделируют все детали станка, готовят технические чертежи, а потом по ним на токарном и фрезерном станках (иногда надо использовать и сверлильный) изготовляют комплектующие из фанеры или алюминия. Чаще всего, рабочие поверхности (называют еще рабочим столом) – фанерные с толщиной 18 мм.

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;

• 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.

Максимум внимания – станине

Необходимая жесткость станку обеспечивается за счёт станины. На нее устанавливают подвижной портал, систему рельсовых направляющих, ШД, рабочую поверхность, ось Z и шпиндель.

К примеру, один из создателей самодельного станка ЧПУ, несущую раму сделал из алюминиевого профиля Maytec – две детали (сечение 40х80 мм) и две торцевые пластины толщиной 10 мм из этого же материала, соединив элементы алюминиевыми уголками. Конструкция усилена, внутри рамы сделано рамку из профилей меньших размеров в форме квадрата.

Станина монтируется без использования соединений сварного типа (сварным швам плохо удаётся переносить вибронагрузки). В качестве крепления лучше использовать Т-образные гайки. На торцевых пластинах предусмотрена установка блока подшипников для установки ходового винта. Понадобится подшипник скольжения и шпиндельный подшипник.

Основной задачей сделанному своими руками станку с ЧПУ умелец определил изготовление деталей из алюминия. Поскольку ему подходили заготовки с максимальной толщиной 60 мм, он сделал просвет портала 125 мм (это расстояние от верхней поперечной балки до рабочей поверхности).

Этот непростой процесс монтажа

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.

Затем начинается сборка остальных узлов и агрегатов самоделки.

Монтируем электронную начинку станка

Чтобы сделать своими руками ЧПУ станок и управлять ним, надо оперировать правильно подобранным числовым программным управлением, качественными печатными платами и электронными комплектующими (особенно если они китайские), что позволит на станке с ЧПУ реализовать все функциональные возможности, обрабатывая деталь сложной конфигурации.

Для того, чтобы не было проблем в управлении, у самодельных станков с ЧПУ, среди узлов, есть обязательные:

• шаговые двигатели, некоторые остановились напримере Nema;
• порт LPT, через который блок управления ЧПУ можно подключить к станку;
• драйверы для контроллеров, их устанавливают на фрезерный мини-станок, подключая в соответствии со схемой;

• платы коммутации (контроллеры);
• блок электропитания на 36В с понижающим трансформатором, преобразующем в 5В для питания управляющей цепи;
• ноутбук или ПК;
• кнопка, отвечающая за аварийную остановку.

Только после этого станки с ЧПУ проходят проверку (при этом умелец сделает его пробный запуск, загрузив все программы), выявляются и устраняются имеющиеся недостатки.

Вместо заключения

Как видите, сделать ЧПУ, которое не уступит китайским моделям, – реально. Сделав комплект запчастей с нужным размером, имея качественные подшипники и достаточно крепежа для сборки, эта задача – под силу тем, кто заинтересован в программной технике. Примера долго искать не придётся.

На фото внизу – некоторые образцы станков, имеющих числовое управление, которые сделаны такими же умельцами, не профессионалами. Ни одна деталь не делалась поспешно, произвольным размером, а подходящая к блоку с большой точностью, с тщательным выверением осей, применением качественных ходовых винтов и с надёжными подшипниками. Верно утверждение: как соберешь, так и работать будешь.

На ЧПУ выполняется обработка дюралевой заготовки. Таким станком, который собрал умелец, можно выполнить много фрезерных работ.

Сложен в изготовлении, кроме технических составляющих, он имеет электронное устройство, установить которое в состоянии только специалист. Вопреки этому мнению, возможность собрать ЧПУ станок своими руками велика, если заранее подготовить необходимые чертежи, схемы и комплектующие материалы.

Проведение подготовительных работ

При проектировании ЧПУ своими руками в домашних условиях необходимо определиться, по какой схеме он будет работать.

Часто в качестве основы будущего аппарата берут использованный .

Сверлильный станок может быть использован как основа для ЧПУ станка

В нем потребуется замена рабочей головки на фрезерную.

Наибольшее затруднение при проектировании ЧПУ станка своими руками вызывает создание устройства, при помощи которого рабочий инструмент перемещается в трех плоскостях.

Частично решить задачу помогут каретки, взятые из обычного принтера. Инструмент сможет двигаться в обеих плоскостях. Выбирать каретки для ЧПУ станка лучше из того принтера, который имеет большие габариты.

Подобная схема позволяет в дальнейшем подключать к станку управление. Минус в том, что фрезерный станок с ЧПУ работает только с деревянными, пластиковыми изделиями, изделиями из тонкого металла. Это связано с тем, что каретки принтера не имеют нужной жесткости.

Внимание необходимо уделить двигателю будущего агрегата. Его роль сводится к передвижению рабочего инструмента. От этого зависит качество работы и возможность выполнения фрезерных операций.

Удачным вариантом для самодельного ЧПУ фрезера является шаговый двигатель.

Альтернативой такому двигателю является электромотор, предварительно усовершенствованный и подогнанный под стандарты аппарата.

Любой , использующий шаговый двигатель, позволяет не использовать винтовую передачу, это никак не влияет на возможности такого ЧПУ по дереву. Рекомендуется использовать для фрезерования на таком агрегате ремни зубчатого типа. В отличие от стандартных ремней они не проскальзывают на шкивах.

Требуется правильно спроектировать фрезер будущего станка, для этого понадобятся подробные чертежи.

Материалы и инструменты, необходимые для сборки

Общий набор материалов для станка с ЧПУ включает в себя:

• кабель длиной 14–19 м;
• , обрабатывающие дерево;
• патрон для фрезы;
• преобразователь частот, имеющий одинаковую мощность со шпинделем;
• подшипники;
• плата для управления;
• водяная помпа;
• охлаждающий шланг;
• три двигателя шагового типа для трех осей перемещения конструкции;
• болты;
• защитный кабель;
• шурупы;
• фанера, ДСП, плита из дерева или металлическая конструкция на выбор в качестве корпуса будущего аппарата;
• муфта мягкого типа.

Рекомендуется при изготовлении своими руками использовать шпиндель с охлаждающей жидкостью. Это позволит не отключать его каждые 10 минут для остужения. Для работы подойдет самодельный станок с ЧПУ, мощность его составляет не меньше 1,2 кВт. Оптимальным вариантом станет устройство мощностью 2 кВт.

Набор инструментов, требующийся для изготовления агрегата, включает в себя:

• молотки;
• изоленту;
• сборочные ключи;
• клей;
• отвертку;
• паяльник, герметик;
• болгарку, ее часто заменяют на ножовку;
• пассатижи, агрегат для сварки, ножницы, плоскогубцы.

Простой ЧПУ станок своими руками

Порядок действий при сборке станка

Самодельный ЧПУ фрезерный станок собирается по схеме:

• изготовление чертежей и схем устройства с указанием системы электрооборудования;
• покупка материалов, содержащих в себе будущий самодельный ЧПУ станок;
• установка станины, на ней будут крепиться двигатели, рабочая поверхность, портал, шпиндель;
• установка портала;
• установка оси Z;
• фиксация рабочей поверхности;
• установка шпинделя;
• установка водоохлаждающей системы;
• установка электросистемы;
• подключение платы, с ее помощью осуществляется управление аппаратом;
• настройка программного обеспечения;
• стартовый пуск агрегата.

В качестве основы для станины берется материал, сделанный из алюминия.

Станину нужно делать с алюминия

Профили из этого металла выбирают с сечением 41*81 мм с толщиной пластин 11 мм. Сам корпус станины соединяют при помощи алюминиевых уголков.

От установки портала будет зависеть, какой толщины изделие сможет обработать станок ЧПУ. Особенно если он, сделанный своими руками. Чем выше портал, тем более толстое изделие он сможет обработать. Важно не установить его слишком высоко, так как такая конструкция будет менее прочной и надежной. Портал движется по оси Х и несет шпиндель на себе.

В качестве материала для рабочей поверхности агрегата применяют профиль из алюминия. Часто берут профиль, имеющий Т-пазы. Для домашнего использования принимают , ее толщина составляет не менее 17 мм.

После того как каркас устройства будет готов, приступают к установке шпинделя. Важно устанавливать его вертикально, так как в дальнейшем потребуется его регулировка, это проводится для фиксации требуемого угла.

Для установки электросистемы необходимо присутствие таких компонентов:

• блок питания;
• компьютер;
• шаговый двигатель;
• плата;
• кнопка остановки;
• драйверы двигателя.

Для работы системы требуется порт LPT. Помимо этого, устанавливается , управляющая работой аппарата и позволяющая отвечать на вопрос, как сделать ту или иную операцию. Управление подключается через двигатели к самому фрезерному станку.

После того как электроника будет установлена на станок, потребуется загрузка драйверов и необходимых для работы программ.

Распространенные ошибки при сборке

Часто встречающейся ошибкой при сборке станка с числовым программным управлением является отсутствие чертежа, но по нему и проводится сборка. В результате этого возникают упущения в проектировании и установке конструкций аппарата.

Часто неправильная работа станка связана с неверно подобранными частотником и шпинделем.

Для корректной работы станка необходимо правильно подбирать шпиндель

Во многих случаях шаговые двигатели не получают должного питания, поэтому для них необходимо выбирать специальный отдельный блок питания.

Необходимо учитывать то, что правильно установленная электросхема и программное обеспечение позволяет выполнять на устройстве многочисленные операции разного уровня сложности. Станок ЧПУ своими руками выполнить под силу мастеру среднего звена, конструкция агрегата имеет ряд особенностей, но с помощью чертежей собрать детали несложно.

С ЧПУ, своими руками составленным, работать легко, необходимо изучить информативную базу, провести ряд тренировочных работ и проанализировать состояние агрегата и детали. Не стоит торопиться, дергать движущиеся детали или вскрывать ЧПУ.

Компания Purelogic R&D предлагает приобрести на выгодных условиях конструкционный алюминиевый профиль. Это прочный и легкий материал для создания инженерных систем любой сложности и назначения. Станочный профиль используется для изготовления станины станков ЧПУ. Кроме того, он применяется для сборки рабочих мест персонала, осей перемещения, координатных столов и т. д.

Конструкционный алюминиевый профиль изготавливают по технологии горячей экструзии. Он получается путем выдавливания материала через специальную матрицу экструдера. В качестве исходного сырья могут быть использованы различные сплавы алюминия.

Важнейшим достоинством и главным отличием изделия из станочного профиля является возможность быстрого изменения конструкции, ее наращивания, перестроения и модернизации.

В данном разделе представлены:

• конструкционный алюминиевый профиль;
• наборные алюминиевые рабочие столы различного сечения;
• алюминиевые уголки;
• кабель-каналы.

Направляющий профиль может быть дополнен различными комплектующими:

• виброопорами;
• торцевыми и пазовыми заглушками;
• колесными опорами;
• торцевыми крепежными пластинами.

Особенности использования конструкционного профиля

Изделия, выполненные из высокопрочных алюминиевых сплавов и имеющие сложное сечение, обеспечивают:

• возможность оперативной сборки и разборки конструкций. Это позволяет быстро проводить ремонтные работы, различные мероприятия по модернизации, а также перемещать оборудование на новое место. Возможно внесение изменений в создаваемый объект на любой стадии его готовности, что особенно важно при изготовлении приспособлений спецназначения и различных несерийных станков;
• высокую прочность соединений при отсутствии сварки;
• оптимальное сочетание малого веса и прочностных характеристик. Это достигается за счет используемых деформируемых сплавов на основе алюминия и сложной конфигурации поперечного сечения;
• минимальные трудовые и финансовые затраты, оперативность исполнения при проектировании и создании конструкций любой сложности.

На вопрос, как сделать станок с ЧПУ, можно ответить кратко. Зная о том, что самодельный фрезерный станок с ЧПУ, в общем-то, – непростое устройство, имеющее сложную структуру, конструктору желательно:

• обзавестись чертежами;
• приобрести надёжные комплектующие и крепежные детали;
• подготовить хороший инструмент;
• иметь под рукой токарный и сверлильный станки с ЧПУ, чтобы быстро изготовить.

Не помешает просмотреть видео – своеобразную инструкцию, обучающую – с чего начать. А начну с подготовки, куплю всё нужное, разберусь с чертежом – вот правильное решение начинающего конструктора. Поэтому подготовительный этап, предшествующий сборке, – очень важен.

Работы подготовительного этапа

Чтобы сделать самодельный ЧПУ для фрезерования, есть два варианта:

1. Берёте готовый ходовой набор деталей (специально подобранные узлы), из которого собираем оборудование самостоятельно.
2. Найти (изготовить) все комплектующие и приступить к сборке ЧПУ станка своими руками, который бы отвечал всем требованиям.

Важно определиться с предназначением, размерами и дизайном (как обойтись без рисунка самодельного станка ЧПУ), подыскать схемы для его изготовления, приобрести или изготовить некоторые детали, которые для этого нужны, обзавестись ходовыми винтами.

Если принято решение создать станок ЧПУ своими руками и обойтись без готовых наборов узлов и механизмов, крепёжных деталей, нужна та схема, собранный по которой станок будет работать.

Обычно, найдя принципиальную схему устройства, сначала моделируют все детали станка, готовят технические чертежи, а потом по ним на токарном и фрезерном станках (иногда надо использовать и сверлильный) изготовляют комплектующие из фанеры или алюминия. Чаще всего, рабочие поверхности (называют еще рабочим столом) – фанерные с толщиной 18 мм.

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;

• 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.

Максимум внимания – станине

Необходимая жесткость станку обеспечивается за счёт станины. На нее устанавливают подвижной портал, систему рельсовых направляющих, ШД, рабочую поверхность, ось Z и шпиндель.

К примеру, один из создателей самодельного станка ЧПУ, несущую раму сделал из алюминиевого профиля Maytec – две детали (сечение 40х80 мм) и две торцевые пластины толщиной 10 мм из этого же материала, соединив элементы алюминиевыми уголками. Конструкция усилена, внутри рамы сделано рамку из профилей меньших размеров в форме квадрата.

Станина монтируется без использования соединений сварного типа (сварным швам плохо удаётся переносить вибронагрузки). В качестве крепления лучше использовать Т-образные гайки. На торцевых пластинах предусмотрена установка блока подшипников для установки ходового винта. Понадобится подшипник скольжения и шпиндельный подшипник.

Основной задачей сделанному своими руками станку с ЧПУ умелец определил изготовление деталей из алюминия. Поскольку ему подходили заготовки с максимальной толщиной 60 мм, он сделал просвет портала 125 мм (это расстояние от верхней поперечной балки до рабочей поверхности).

Этот непростой процесс монтажа

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.

Затем начинается сборка остальных узлов и агрегатов самоделки.

Монтируем электронную начинку станка

Чтобы сделать своими руками ЧПУ станок и управлять ним, надо оперировать правильно подобранным числовым программным управлением, качественными печатными платами и электронными комплектующими (особенно если они китайские), что позволит на станке с ЧПУ реализовать все функциональные возможности, обрабатывая деталь сложной конфигурации.

Для того, чтобы не было проблем в управлении, у самодельных станков с ЧПУ, среди узлов, есть обязательные:

• шаговые двигатели, некоторые остановились напримере Nema;
• порт LPT, через который блок управления ЧПУ можно подключить к станку;
• драйверы для контроллеров, их устанавливают на фрезерный мини-станок, подключая в соответствии со схемой;

• платы коммутации (контроллеры);
• блок электропитания на 36В с понижающим трансформатором, преобразующем в 5В для питания управляющей цепи;
• ноутбук или ПК;
• кнопка, отвечающая за аварийную остановку.

Только после этого станки с ЧПУ проходят проверку (при этом умелец сделает его пробный запуск, загрузив все программы), выявляются и устраняются имеющиеся недостатки.

Вместо заключения

Как видите, сделать ЧПУ, которое не уступит китайским моделям, – реально. Сделав комплект запчастей с нужным размером, имея качественные подшипники и достаточно крепежа для сборки, эта задача – под силу тем, кто заинтересован в программной технике. Примера долго искать не придётся.

На фото внизу – некоторые образцы станков, имеющих числовое управление, которые сделаны такими же умельцами, не профессионалами. Ни одна деталь не делалась поспешно, произвольным размером, а подходящая к блоку с большой точностью, с тщательным выверением осей, применением качественных ходовых винтов и с надёжными подшипниками. Верно утверждение: как соберешь, так и работать будешь.

На ЧПУ выполняется обработка дюралевой заготовки. Таким станком, который собрал умелец, можно выполнить много фрезерных работ.

И так, в рамках этой статьи-инструкции я хочу, что бы вы вместе с автором проекта, 21 летним механиком и дизайнером, изготовили свой собственный . Повествование будет вестись от первого лица, но знайте, что к большому своему сожалению, я делюсь не своим опытом, а лишь вольно пересказываю автора сего проекта.

В этой статье будет достаточно много чертежей
, примечания к ним сделаны на английском языке, но я уверен, что настоящий технарь все поймет без лишних слов. Для удобства восприятия, я разобью повествование на «шаги».

Предисловие от автора

Уже в 12 лет я мечтал построить машину, которая будет способна создавать различные вещи. Машину, которая даст мне возможность изготовить любой предмет домашнего обихода. Спустя два года я наткнулся на словосочетание ЧПУ
или если говорить точнее, то на фразу «Фрезерный станок с ЧПУ»
. После того как я узнал, что есть люди способные сделать такой станок самостоятельно для своих нужд, в своем собственном гараже, я понял, что тоже смогу это сделать. Я должен это сделать
! В течение трех месяцев я пытался собрать подходящие детали, но не сдвинулся с места. Поэтому моя одержимость постепенно угасла.

В августе 2013 идея построить фрезерный станок с ЧПУ вновь захватила меня. Я только что окончил бакалавриат университета промышленного дизайна, так что я был вполне уверен в своих возможностях. Теперь я четко понимал разницу между мной сегодняшним и мной пятилетней давности. Я научился работать с металлом, освоил техники работы на ручных металлообрабатывающих станках, но самое главное я научился применять инструменты для разработки. Я надеюсь, что эта инструкция вдохновит вас на создание своего станка с ЧПУ!

Шаг 1: Дизайн и CAD модель

Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: и .

Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.

Файлы для скачивания «Шаг 1»

Габаритные размеры

Шаг 2: Станина

Станина обеспечивает станку необходимую жесткость. На нее будет установлен подвижной портал, шаговые двигатели, ось Z и шпиндель, а позднее и рабочая поверхность. Для создания несущей рамы я использовал два алюминиевых профиля Maytec сечением 40х80 мм и две торцевые пластины из алюминия толщиной 10 мм. Все элементы я соединил между собой на алюминиевые уголки. Для усиления конструкции внутри основной рамы я сделал дополнительную квадратную рамку из профилей меньшего сечения.

Для того, чтобы в дальнейшем избежать попадания пыли на направляющие, я установил защитные уголки из алюминия. Уголок смонтирован с использованием Т-образных гаек, которые установлены в один из пазов профиля.

На обоих торцевых пластинах установлены блоки подшипников для установки приводного винта.

Несущая рама в сборе

Уголки для защиты направляющих

Файлы для скачивания «Шаг 2»

Чертежи основных элементов станины

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»

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»

Шаг 5: Направляющие

Направляющие обеспечивают возможность перемещения во всех направлениях, обеспечивают плавность и точность движений. Любой люфт в одном из направлений может стать причиной неточности в обработке ваших изделий.
Я выбрал самый дорогой вариант — профилированные закаленные стальные рельсы. Это позволит конструкции выдерживать высокие нагрузки и обеспечит необходимую мне точность позиционирования. Чтобы обеспечить параллельность направляющих, я использовал специальный индикатор во время их установки. Максимальное отклонение относительно друг друга составило не более 0,01 мм.

Шаг 6: Винты и шкивы

Винты преобразуют вращательное движение от шаговых двигателей в линейное. При проектировании своего станка вы можете выбрать несколько вариантов этого узла: Пара винт-гайка или шарико-винтовая пара (ШВП). Винт-гайка, как правило, больше подвергается силам трения при работе, а также менее точна относительно ШВП. Если вам необходима повышенная точность, то однозначно необходимо остановить свой выбор на ШВП. Но вы должны знать, что ШВП достаточно дорогое удовольствие.

Сложен в изготовлении, кроме технических составляющих, он имеет электронное устройство, установить которое в состоянии только специалист. Вопреки этому мнению, возможность собрать ЧПУ станок своими руками велика, если заранее подготовить необходимые чертежи, схемы и комплектующие материалы.

Проведение подготовительных работ

При проектировании ЧПУ своими руками в домашних условиях необходимо определиться, по какой схеме он будет работать.

Часто в качестве основы будущего аппарата берут использованный .

Сверлильный станок может быть использован как основа для ЧПУ станка

В нем потребуется замена рабочей головки на фрезерную.

Наибольшее затруднение при проектировании ЧПУ станка своими руками вызывает создание устройства, при помощи которого рабочий инструмент перемещается в трех плоскостях.

Частично решить задачу помогут каретки, взятые из обычного принтера. Инструмент сможет двигаться в обеих плоскостях. Выбирать каретки для ЧПУ станка лучше из того принтера, который имеет большие габариты.

Подобная схема позволяет в дальнейшем подключать к станку управление. Минус в том, что фрезерный станок с ЧПУ работает только с деревянными, пластиковыми изделиями, изделиями из тонкого металла. Это связано с тем, что каретки принтера не имеют нужной жесткости.

Внимание необходимо уделить двигателю будущего агрегата. Его роль сводится к передвижению рабочего инструмента. От этого зависит качество работы и возможность выполнения фрезерных операций.

Удачным вариантом для самодельного ЧПУ фрезера является шаговый двигатель.

Альтернативой такому двигателю является электромотор, предварительно усовершенствованный и подогнанный под стандарты аппарата.

Любой , использующий шаговый двигатель, позволяет не использовать винтовую передачу, это никак не влияет на возможности такого ЧПУ по дереву. Рекомендуется использовать для фрезерования на таком агрегате ремни зубчатого типа. В отличие от стандартных ремней они не проскальзывают на шкивах.

Требуется правильно спроектировать фрезер будущего станка, для этого понадобятся подробные чертежи.

Материалы и инструменты, необходимые для сборки

Общий набор материалов для станка с ЧПУ включает в себя:

• кабель длиной 14–19 м;
• , обрабатывающие дерево;
• патрон для фрезы;
• преобразователь частот, имеющий одинаковую мощность со шпинделем;
• подшипники;
• плата для управления;
• водяная помпа;
• охлаждающий шланг;
• три двигателя шагового типа для трех осей перемещения конструкции;
• болты;
• защитный кабель;
• шурупы;
• фанера, ДСП, плита из дерева или металлическая конструкция на выбор в качестве корпуса будущего аппарата;
• муфта мягкого типа.

Рекомендуется при изготовлении своими руками использовать шпиндель с охлаждающей жидкостью. Это позволит не отключать его каждые 10 минут для остужения. Для работы подойдет самодельный станок с ЧПУ, мощность его составляет не меньше 1,2 кВт. Оптимальным вариантом станет устройство мощностью 2 кВт.

Набор инструментов, требующийся для изготовления агрегата, включает в себя:

• молотки;
• изоленту;
• сборочные ключи;
• клей;
• отвертку;
• паяльник, герметик;
• болгарку, ее часто заменяют на ножовку;
• пассатижи, агрегат для сварки, ножницы, плоскогубцы.

Простой ЧПУ станок своими руками

Порядок действий при сборке станка

Самодельный ЧПУ фрезерный станок собирается по схеме:

• изготовление чертежей и схем устройства с указанием системы электрооборудования;
• покупка материалов, содержащих в себе будущий самодельный ЧПУ станок;
• установка станины, на ней будут крепиться двигатели, рабочая поверхность, портал, шпиндель;
• установка портала;
• установка оси Z;
• фиксация рабочей поверхности;
• установка шпинделя;
• установка водоохлаждающей системы;
• установка электросистемы;
• подключение платы, с ее помощью осуществляется управление аппаратом;
• настройка программного обеспечения;
• стартовый пуск агрегата.

В качестве основы для станины берется материал, сделанный из алюминия.

Станину нужно делать с алюминия

Профили из этого металла выбирают с сечением 41*81 мм с толщиной пластин 11 мм. Сам корпус станины соединяют при помощи алюминиевых уголков.

От установки портала будет зависеть, какой толщины изделие сможет обработать станок ЧПУ. Особенно если он, сделанный своими руками. Чем выше портал, тем более толстое изделие он сможет обработать. Важно не установить его слишком высоко, так как такая конструкция будет менее прочной и надежной. Портал движется по оси Х и несет шпиндель на себе.

В качестве материала для рабочей поверхности агрегата применяют профиль из алюминия. Часто берут профиль, имеющий Т-пазы. Для домашнего использования принимают , ее толщина составляет не менее 17 мм.

После того как каркас устройства будет готов, приступают к установке шпинделя. Важно устанавливать его вертикально, так как в дальнейшем потребуется его регулировка, это проводится для фиксации требуемого угла.

Для установки электросистемы необходимо присутствие таких компонентов:

• блок питания;
• компьютер;
• шаговый двигатель;
• плата;
• кнопка остановки;
• драйверы двигателя.

Для работы системы требуется порт LPT. Помимо этого, устанавливается , управляющая работой аппарата и позволяющая отвечать на вопрос, как сделать ту или иную операцию. Управление подключается через двигатели к самому фрезерному станку.

После того как электроника будет установлена на станок, потребуется загрузка драйверов и необходимых для работы программ.

Распространенные ошибки при сборке

Часто встречающейся ошибкой при сборке станка с числовым программным управлением является отсутствие чертежа, но по нему и проводится сборка. В результате этого возникают упущения в проектировании и установке конструкций аппарата.

Часто неправильная работа станка связана с неверно подобранными частотником и шпинделем.

Для корректной работы станка необходимо правильно подбирать шпиндель

Во многих случаях шаговые двигатели не получают должного питания, поэтому для них необходимо выбирать специальный отдельный блок питания.

Необходимо учитывать то, что правильно установленная электросхема и программное обеспечение позволяет выполнять на устройстве многочисленные операции разного уровня сложности. Станок ЧПУ своими руками выполнить под силу мастеру среднего звена, конструкция агрегата имеет ряд особенностей, но с помощью чертежей собрать детали несложно.

С ЧПУ, своими руками составленным, работать легко, необходимо изучить информативную базу, провести ряд тренировочных работ и проанализировать состояние агрегата и детали. Не стоит торопиться, дергать движущиеся детали или вскрывать ЧПУ.

Статья на тему самостоятельной постройки небольшого станочка для деревообработки (гравировка, фрезерование, сверление) с ЧПУ, подходит также и для других мягких материалов, например, пластика. Хорошо подойдет для фрезерования печатных плат и подобной работы. В этой и следующих статьях описываются общие комплектующие и приемы для сборки не только CNC станков, но и 3Д принтеров, граверов и подобной техники. Информации много, ссылок и фотографий много, проект открытый, советы и критика (по делу) приветствуется.

Вот несколько фотографий внешнего вида собранного станка CNC2418 из лотов продавцов с Али

Примеры лотов с Али с лазером и цангой ER11 (магазин DZT, магазин Jack»s , магазин IRouter).

Итак, расскажу про достаточно популярный китайский станочек под нехитрым названием CNC2418, что означает рабочую зону 24 мм на 18 мм. В качестве шпинделя у него стоит простой (коллекторный) оборотистый двигатель постоянного тока типа 775. Управляется через GRBL совместимыми программами, но обо всем по порядку.

Как правило, продается в районе $250 (от $170 до $300) в разной комплектации. Есть версия с разными шпинделями (различные вариации 775го двигателя), с разными цангами (от простой для сверл до ER11), может комплектоваться лазерным модулем. Обычно продавцы вкладывают расходники, биты-фрезы и прочее.

Характеристики станка 2418:

1. Рабочее поле — 240 мм х 180 мм х45 мм
2. Размер рамы (станины) — 260 мм х180 мм (алюминиевый профиль)
3. Общий размер — 330х340х240
4. Шаговые моторы: 3шт Nema17 1,3А 0,25Nm
5. Шпиндель: Диаметр 45мм, модель 775, 24V: 7000 r/min
6. Максимальный диаметр хвостовика фрезы зависит от установленной цанги
7. Питание: 24V 5.6A

Электроника типа Atmega+CNC Shield, EleckMill, или оригинальные платы, но с прошивкой GRBL. Управляются с помощью GrblController, UniversalGcodeSender, grblControl, используют файлы *.nc. Генерировать подобные файлы нужно отдельно.

Вот фотография среднего комплекта за $250 (включая комплект для лазерной гравировки)

В лоте обычно есть выбор цанг: простая «сверлилка» или цанга типа ER11. В лотах подороже есть оба варианта плюс фрезы.

Если серьезно говорить, то рыночная стоимость подобных комплектов для сборки сильно завышена. Я не готов отдавать под $300 за подобный набор. А вот собрать его своими руками раза в три дешевле — пожалуйста! Далее приведу подборку комплектующих с китайских магазинов, на основе которых можно спокойно собрать аналогичный станок или станок с большим/меньшим рабочим полем.

Для сборки потребуется купить набор направляющих: рельсы или полированные валы; ходовые винты (чаще всего Т8, так как ремни типа GT2-6 могут устанавливаться в лазерные граверы, в фрезере их применение не желательно), двигатели Nema17, шпиндель (чаще всего двигатель постоянного тока типа RS775 или мощнее) и различная мелочевка типа подшипников, суппортов, метизов.
Вопрос электроники отдельный: кто-то пользуется платами Arduino Nano/Uno+CNC Shield, кто-то Mega+Ramps, есть варианты более серьезных комплектов под Mach3.

Обращая ваше внимание на то, что в оригинальном комплекте присутствуют 3Д печатные компоненты.

Использование подобных пластиковых деталей хорошо видно на пользовательских фотографиях из интернета, да и в лотах у продавцов

В печатный комплект входит распорка-уголок (2 шт), держатель винта Х, держатель винта Y, держатели подшипников LM8UU (а скорее их имитации) 4 шт, держатель гайки Т8.

Отдельно выделю сборку держателя шпинделя , одновременно каретку по XY.
Она так и приходит в сборе с установленным двигателем.

Внутри видно запрессованные подшипники LM8UU и где-то гайка Т8. Валы просверлены с торца и закреплены на торцах. Одновременно служат дополнительной опорой для конструкции.

Ссылки на комплектуху привожу с бангууда, так как надоело покупать по 1 лоту у разных продавцов с Али и ждать кучу посылок, приходящих в разное время. Цены сравнимые с Али, где-то дешевле, где-то удобнее применить поинты, где-то подождать акцию или купон. В итоге получил одну большую посылку с комплектухой. Также привожу ключевые слова для самостоятельного поиска, если нужно найти подобное на Али или Тао.

Теперь по порядку. Получил посылку разной комплектухи для станочной механики.

Направляющие полированные валы.
Linear Shaft (Rod).
Еще встречается Optical Axis
(полированная ось). Бывают на 5-6-8-10-12-16-20 мм. Актуальный диаметр 8 мм. На 16-20 мм лучше использовать круглые рельсы типа SBR16 или SBR20, так как они имеют поддержку. Валы разного диаметра используются, например, в принтере Ultimaker (6-8-10 мм). Кстати, валы на 12мм — могут пригодиться для оси Z принтера ZAV 3D и подобных.
На фото 6 мм, 8 мм, 12 мм.

Валы 8 мм. Брал часть в размер (они с фасками), часть резал сам

Есть большой лот с выбором валов от 5 мм до 12 мм и длин 300-600 мм

Отдельными лотами бывает чуть дешевле. Я стараюсь брать длину или в размер или значительно больше, чтобы самостоятельно напилить из одного вала 2-3 отрезка нужного размера.

Вот рез торцевой пилой. Желательно потом зачистить, снять фаску.

Вал 8х300
Вал 8х600
Вал 8 мм с длинами 300…500 мм
Вал 8 мм с длинами 100… 350 мм
Удобно, если подбирать в размер. Да и периодически на разные лоты делают акции, если не спешно собирать станок, можно поэкономить.

Вал 6х400
Вал 6х300
Вал 6х500
Вал 6×600

Валы на 6мм можно использовать в небольших лазерных граверах, дельта принтера, оси Z настольных ЧПУ станков. Например, вал на 6х300, распиленный пополам пошел на «голову» оси Z небольшого фрезера.

Валы на 12 мм. Брал для ZAV 3D.

Вал 12х400
Вал 12х500

Будут установлены в корпус ZAV 3D

Есть несколько вариантов крепления направляющих. Самый простой — нарезать на концах резьбу и законтрогаить. Можно установить фланцы типа SHF08 или суппорты SK8. В этом случае длина увеличивается на 2 см каждой направляющей (один фланец захватывает 1см вала).
Я печатал сам, не скажу что большая разница, но экономия около $12. Вот ссылка на лот для установки нормальных металлических фланцев SHF08, а не пластиковых. Еще хороший вариант крепление не фланцами, а суппортами, прямо на профиль 2020. Это суппорт SH08 (SF08?).
Есть еще «китайский» вариант крепления, когда в центре вала сверлится отверстие и нарезается внутренняя резьба М3. В этом случае установка подобных направляющих максимально облегчается.

Суппорты-фланцы для крепления валов от SHF8 до SHF20
Фланец SHF8
Суппорт SK8
Еще один суппорт SK8 для валов для установки на профиль

Подшипники для валов
Лот с выбором размера коротких линейных подшипников LMххUU на 6/8/10 мм
Ключевые слова: Bearing LMххLUU (на хх мм, длинные), LMххUU (на хх мм короткие), в корпусе соответственно: SC8LUU и SC08UU.
Удлиненные лот с выбором типа SCSххLUU от 8 до 20 мм.
Еще удлиненные на 8 мм
Подшипники в корпусе SC8UU
На 6 мм LM6LUU удлиненные и обычные LM6UU

На 12 мм LM12UU
Вот фотография настольного станка для электронщика с валами на 8 мм, подшипниками LM08LUU и SC08UU

Вот интересные комплекты-наборы осей с направляющими и подшипниками
на 500 мм с удлиненными подшипниками

То же, плюс винт Т8 с суппортом на 200мм , 300 мм и на 400 мм

Ходовой винт Т8 (Lead Screw T8
, гайка T8 Nut
) — это винт с многозаходной резьбой. Лучше брать сразу с гайкой.

Если пилить, то дополнительно надо будет прикупить еще латунных гаек
На 100 мм
На 200 мм
На 250 мм
На 400 мм
Лот с выбором Т8 от 100 до 600 мм со специальной гайкой
Обычно беру больше, плюс одну гайку. Режу в размер, остаток идет еще куда-либо

Фланец-подшипник KFL08 для крепления винта Т8 на торцевую поверхность (Flange Bearing KFL08)
Фланец-суппорт KP08 для крепления винта Т8 на профиль Mount Bearing KP08Для сборки также потребуется конструкционный профиль, 3Д печатные детали (держатели, уголки и прочее, ссылки в конце статьи), а также электроника.

Комплектующие для профиля:
уголки 2020 Corner Bracket.
Для сборки станка типа 2418 потребуется минимум 16 шт. Берите с запасом)))
Есть варианты пластин для усиления , тоже неплохо было бы установить по основным углам и на портал (итого 6-8 шт).

Т-гайки М4 для профиля 2020 (слот 8мм) 100 шт. Тоже лучше не мелочиться. Сто штук разлетятся в момент, особенно учитывая что ими можно крепить все что угодно на профиль. Для заказа: T Nut M4 (есть М3, М5, для паза 6 мм)

А вот сам профиль 2020.

Раз завел разговор про профиль, то расскажу подробно про закупку и нарезку профиля у Соберизавода.

Это конструкционный алюминиевый профиль от Соберизавода . Это наверное самый дешевый вариант, так как профиль из Китая будет стоить дороже, да и существует ограничение на максимальную длину посылок на китайской почте (500мм).

Я покупал сразу нарезанный в размер комплект профиля типоразмера 2020 для CNC2418.
Есть два варианта — профиль без покрытия (подешевле) и с покрытием (анодированный). Разница в стоимости небольшая, я рекомендую с покрытием, особенно если использовать в качестве направляющих для роликов.

Выбираем нужный тип профиля 2020, далее вводим «порезать по размерам». Иначе, можно купить один отрезок (хлыст) на 4 метра. При расчете имейте ввиду, что стоимость одного реза бывает разная, в зависимости от профиля. И что на рез закладывается 4 мм.

Вводите размеры отрезков. Я сделал станок 2418 чуть больше, это семь отрезков по 260 мм и два вертикальных по 300 мм. Вертикальный можно сделать поменьше. Если нужен станок длиннее, то два продольных отрезка больше, например, 350 мм, поперечные также по 260 мм (5 шт).

Компания Purelogic R&D предлагает приобрести на выгодных условиях конструкционный алюминиевый профиль. Это прочный и легкий материал для создания инженерных систем любой сложности и назначения. Станочный профиль используется для изготовления станины станков ЧПУ. Кроме того, он применяется для сборки рабочих мест персонала, осей перемещения, координатных столов и т. д.

Конструкционный алюминиевый профиль изготавливают по технологии горячей экструзии. Он получается путем выдавливания материала через специальную матрицу экструдера. В качестве исходного сырья могут быть использованы различные сплавы алюминия.

Важнейшим достоинством и главным отличием изделия из станочного профиля является возможность быстрого изменения конструкции, ее наращивания, перестроения и модернизации.

В данном разделе представлены:

• конструкционный алюминиевый профиль;
• наборные алюминиевые рабочие столы различного сечения;
• алюминиевые уголки;
• кабель-каналы.

Направляющий профиль может быть дополнен различными комплектующими:

• виброопорами;
• торцевыми и пазовыми заглушками;
• колесными опорами;
• торцевыми крепежными пластинами.

Особенности использования конструкционного профиля

Изделия, выполненные из высокопрочных алюминиевых сплавов и имеющие сложное сечение, обеспечивают:

• возможность оперативной сборки и разборки конструкций. Это позволяет быстро проводить ремонтные работы, различные мероприятия по модернизации, а также перемещать оборудование на новое место. Возможно внесение изменений в создаваемый объект на любой стадии его готовности, что особенно важно при изготовлении приспособлений спецназначения и различных несерийных станков;
• высокую прочность соединений при отсутствии сварки;
• оптимальное сочетание малого веса и прочностных характеристик. Это достигается за счет используемых деформируемых сплавов на основе алюминия и сложной конфигурации поперечного сечения;
• минимальные трудовые и финансовые затраты, оперативность исполнения при проектировании и создании конструкций любой сложности.

Сам станок состоит из алюминиевых профилей и 3D деталей, которые я самостоятельно создал и распечатал на принтере. Остановил я свой выбор на 3D деталях потому, что не имею разнообразных инструментов и оборудования, которые позволили бы создать точные и качественные элементы поделки
. Поэтому помог мой 3D принтер и простые ручные инструменты для окончательной сборки.

Шаг 1: Материалы

• суппорт для направляющих ∅ 2см – 8шт
• направляющие ∅ 2см х 30см – 2шт
• направляющие ∅ 2см х 60см – 2шт
• червячная направляющая 30см – 1шт
• червячная направляющая 60см – 1шт
• ось Z для ЧПУ
• суппорт с внутренней резьбой
• гладкая втулка
• кронштейн для фрезера
• шаговые двигатели
• переходная муфта для вала двигателя (с 1см до 0.6см)
• микропереключатели – 6шт
• обжимные разъемы
• контактные разъемы с крепежной гайкой – 4шт
• штекеры для контактных разъемов – 4шт
• кабель
• алюминиевый профиль с Т-образными пазами 60х30: для рамы и верха – 65см, для стола — 315см (профиль с отверстиями в торце), вертикали — 61см (+ 4 торцевые заглушки)
• алюминиевый профиль с Т-образными пазами 120х30: боковые стороны – 61см (+ 4 торцевые заглушки)
• Т-образные болты М6
• болты и гайки М6
• подшипник 1см х 2.2см

Шаг 2: 3D детали

В софте для 3D проектирования я создал макеты кронштейнов, которые будут удерживать направляющие, а также макет кронштейна для шагового двигателя, крепящий его к раме. Большой плюс 3D печати в том, что детали получаются очень точными и нет нужды их подгонять и высверливать отверстия. Итак, спроектировав необходимые детали поделки
вот в этой программке , я затем распечатал их на своем 3D принтере.

Шаг 3: Отверстия червячных направляющих

В боковых концевых профилях высверлил отверстия для червячной направляющей, они должны быть немного больше диаметра самих направляющих (1см).

Шаг 4: Сборка

С помощью Т-образных и обычных болтов собрал мозгодетали
вместе.

Шаг 5: Концевые выключатели

На собранной конструкции закрепил концевые выключатели, которые будут отключать движение каретки фрезера в конечных точках.

Кабель провел про принципу «нормально замкнутый», то есть при коротком замыкании самоделка
перейдет в безопасный режим. Для этого мне пришлось доработать питание блока управления и поставить кнопку экстренного выключения.

Шаг 6: Настройка параметров Mach3

Для настройки значений движения по осям я использовал этот полезный сайт и получил:
Шаговый угол моторов — 1,8 °
Передаточное число двигателей и червячной направляющей 1:1
Значение ЧПУ контроллера ¼ шага
для оси Z: червячная передача 9.53мм (2.11мм ведущая), ход в мм 379,47
для X и Y оси: червячная передача 9.53мм (5.08мм ведущая) x 381мм, ход в мм 157,48

Шаг 7: Заключительный шаг

В качестве заключительной доработки я вырезал и установил рабочую поверхность из МДФ, на которой легко и быстро размещать/менять обрабатываемые элементы.

Ну а самым последним шагом было подключение мозгостанка
к компьютеру и его запуск, правда еще ушло много времени на чтение инструкции для Mach3 🙂

Шаг 8: Доработка — корпус

Первое что я сделал после всех основных работ, так это корпус для электроники, который будет защищать электронные детали от пыли и прочих неприятностей.

Шаг 9: Первые пробы

Тестирование мозгостанка
прошло нормально, но выявило несколько недостатков:

— люфт оси Y. Червяк оси Y установлен в обычных суппортах, но позже я планирую установить безлюфтовые суппорты.

— при быстром движении каретки по оси Y есть легкие отклонения рамы. Причина в не сбалансированности рамы, и ее я планирую решить установкой дополнительного алюминиевого профиля, который заодно и укрепит всю раму.

— ложные срабатывания концевых выключателей. Возможна причина в наведении от не экранированного кабеля. Пришлось внести изменения в код чтобы перенастроить их срабатывание.

Шаг 10: Доработка – регулятор скорости вращения и кнопка экстренного выключения

Фрезер, который я установил на свой мозгостанок
, имеет фиксированную скорость вращения фрезы, поэтому пришлось установить дополнительный регулятор скорости вращения, а именно модуль управления переменным током.

Еще в разрыв питающих проводов смонтировал кнопку экстренной остановки, которая при необходимости отключает и фрезер, и движение каретки.

Вот такой у меня получился первый ЧПУ станок! Благодарю за мозговнимание
и удачи в творчестве!

Автоматизация промышленного оборудования с каждым годом наращивает темп развития. В ближайшие 10-20 лет, порядка 70% производства в развитых странах мира планируется поставить на полностью независимый от человека формат работы.

В сегодняшней статье мы расскажем, что собой представляют автоматизированные системы управления + предоставим инструкцию сборки ЧПУ фрезера по металлу своими руками. Будут рассмотрены как простые варианты сборки агрегата, так и продвинутые «домашние» версии дорогих заводских устройств.

Что такое станок с ЧПУ?

Первые программные продукты, используемые в станках, были разработаны еще в 1804 году – это перфокарты с двоичным кодом. Далее, на смену пришли механизмы кулачного типа, которые обеспечивали плавность работы механизмов, но теряли в простоте разработки алгоритмов. Первый станок с электрическим двигателем, имеющий числовое управление, был разработан Пэрсонсоном, а его промышленное применение началось в 1949 году – агрегат использовался для штамповки деталей для самолетов.

На просторах советского пространства, первым устройством с ЧПУ стал токарно-винторезный станок 1К62ПУ. Разработка оборудования датируется второй половиной 60-х годов. После 1980 тем наращивания автоматизированного станочного оборудования резко возрос по всему миру, и в 2020 году вы можете наблюдать невероятный скачок в данной сфере деятельности.

1) Понятие ЧПУ станка и достоинства технологического решения

Направление не является простым для понимания, потому, перед непосредственной разработкой фрезерного станка по металлу с ЧПУ своими руками, необходимо изучить определенную теоретическую базу.

ЧПУ – это аналог двух иностранных аббревиатур:

• NC (Numerical control).

  Прародитель нынешних систем управления. В основе лежит контроль работы за счет жестких схем (штекеры, переключатели и так далее). Алгоритмы хранятся на внешних носителях, а оперативной памяти, как таковой, не имеется;

• CNC (Computer numerical control).

  Нынешние системы управления оборудованием, которые для работы используют специализированное программное обеспечение. Важнейшими элементами систем в аппаратном аспекте являются контроллеры и процессоры.

На крупяных заводах работа происходит по модели автоматизированного рабочего места, где программы работы передаются на оборудование через локальную/глобальную сеть. Современные ЧПУ-станки могут в 3-5 раз увеличить скорость работы по сравнению с ручным изготовлением деталей.

Важно: современное ЧПУ оборудование оперирует двумя взаимосвязанными направлениями — CAD и CAM. Первая система отвечает за проектировку, а вторая за непосредственное ее производство.

ЧПУ-оборудование – это механизмы, производящие новую деталь путем вычета с заготовки лишнего. Некоторые относят к направлению и 3D принтеры, но такие приспособления лишь косвенно можно назвать станками, ведь детали они создают с нуля.

Преимущества оборудования с ЧПУ:

1. Минимизация влияния человеческого фактора на процесс работы оборудования.
2. Скорость, плавность и направление задается заранее, а сбоев в работе таких программах наблюдается крайне мало.
3. Не требуются операции по разметке.
4. Простая работа и перенастройка алгоритмов для различных типов деталей.
5. Высокая скорость работы.
6. Минимальные объемы брака – не тот размер, изломы и так далее.
7. Эффективность при выполнении разноплановых типов задач.
8. Регламентированность по времени позволяет планировать производство, и прогнозировать сроки исполнения заказов заранее.

Хотя станки с ЧПУ и обладают массой положительных качеств, пренебрегать недостатками оборудования также не стоит – высокая стоимость, не совершенность ПО и узкая направленность в процессах. Станки с ЧПУ хорошо заходят для массовой обработки, но в отношении уникальных элементов, такой подход не прокатит.

О компонентах современных ЧПУ устройств расскажет таблица ниже. Детально изучив узлы, создать ЧПУ своими руками по металлу в будущем будет куда проще, нежели делать все наобум по примитивным чертежам из сети интернет.

Благодаря заранее проработанному алгоритму работы, человеческий фактор влияния на работу сводится к минимуму. Роль человека в современных станках с ЧПУ – оператор и обслуживающий персонал. При управлении – это нажатие пары кнопок и включение/выключение агрегата из розетки. С техобслуживанием + ремонтом куда сложнее – этим уже занимаются узкие специалисты.

2) Классификация станков с ЧПУ + области применения оборудования

Подобное оборудование рассчитано на обработку любого типа сырья – от пластика до прочных марок стали. В зависимости от выбранного материала деталей в обработке, следует разделить оборудование на 5 категорий.

Распределение станков по типу обработки:

• сверлильные. В основе механизма – сверло, которое за счет вращательного движения проделывает отверстия необходимого диаметра, либо идет «вскользь» заготовки для получения неправильных форм;
• токарные. Здесь уже идет вращение самого объекта по/против часовой оси или под определенным углом. Головка бура остается неподвижной;

2 варианта сборки токарного станка по металлу своими руками

• фрезерные. Режущие насадки головок помогают избавляться от ненужных материалов заготовки и придавать ей необходимую форму;
• химические/электрические. Особое направление в обработке, где применяются специализированные технологии по резке металлов. Например, EDM ультразвуковая или фотохимическая обработка;
• прочие. Сюда относят все технологии, которые не вписываются в вышеуказанные – станки по лазерной обработке, кислородная резка и так далее.

Чаще остальных в бытовом применении (хотя сами по себе станки с ЧПУ в быту — это диковинка), используются фрезеры и агрегаты по обработке мягких металлов или дерева. Детальнее по классификации станочного оборудования с ЧПУ расскажет таблица ниже.

При запуске производственного бизнеса станочное оборудование с ПО – это дорогое, но верное решение. Повышенные траты на закупку/техобслуживание компенсируются за счет экономии на рабочей силе. Вместо 10 человек, производству потребуется 2-3 оператора.

Как соорудить фрезерный станок по металлу с ЧПУ своими руками?

Станки с ЧПУ применимы на производственном предприятии любого размера. Даже если человек решает запустить у себя в гараже штамповку гаек, сделать это на автоматизированном станке с ЧПУ будет куда проще (но дороже). Тем более переквалифицировать производство под другую смежную область будет реально только за счет смены программных инструкций. Далее мы рассмотрим 3 вариант сборки ЧПУ фрезера по металлу своими руками + предоставим рекомендации в работе для новичков.

1) Обобщенная схема сборки

Здесь имеется 2 пути – заказать комплект для сборки заводского типа или сделать станок собственноручно с нуля. Второй вариант подразумевает массу трудностей, хотя и сулит существенную экономию средств на всех этапах сборки.

Покупные наборы дороже, но идут в комплекте с инструкцией по сборке. Потратив 1-2 недели, можно будет сделать ЧПУ своими руками по металлу + сэкономить до 30% от розничной стоимости агрегата. Минус конструкторов в их низкой универсальности. Если человек захочет перепрофилировать агрегат, придется обращаться к специалисту, ведь необходимых знаний и навыков у него попросту нет.

Чтобы сделать станок с нуля самостоятельно, придется изучить массу нюансов. Детальнее о каждом из них расскажет дальнейшая обобщенная пошаговая инструкция.

3 этапа сборки гидравлического пресса своими руками

Этап №1. Решения по конструкции

Какие нюансы следует рассматривать:

• конечный вариант устройства в соответствии с потребностями;
• на какие габариты заготовок будет рассчитан станок;
• уровень доступа к пространству для работы;
• какие материалы будут использоваться при изготовлении;
• методы сбора агрегата;
• какие инструменты будут использоваться в процессе сборки;
• на какой бюджет рассчитываете.

Этап №2. Разработка основы и Х-оси.

Что необходимо учесть:

• разработка проекта на базу станка (Х-ось);
• распределение узла на отдельные компоненты;
• как с необходимым уровнем жесткости зафиксировать компоненты узла;
• какие элементы сборки должны крепиться частично, либо работать на рычагах.

Этап №3. Разработка Y-оси.

Учитываемые моменты:

• проектирование самой конструкции оси Y;
• разбиение узла на отдельные составляющие для упрощения сборки;
• расчет сил и моментов на портале Y-оси и прочие мелочи.

Этап №4. Разработка оси Z.

Какие вопросы потребуется рассмотреть:

• разработка проекта по конструкции Z-оси;
• расчет моментов и сил вдоль оси;
• конструкция и тип рельсов, а также каково будет расстояние от одного подшипника к другому;
• как выбрать кабель-канал.

Этап №5. Рассматриваем систему движения станка

С каким трудностями стоит разобраться:

• каким образом функционируют системы движения линейного типа;
• какая конструкция подойдет именно для вашей сборки ЧПУ фрезера;
• как происходит разработка направляющих собственными руками с ограниченным бюджетом;
• выбор между блочно-рельсовой или линейно-валовой системами движения.

Этап №6. Узел механического привода

Что следует изучить:

• из чего состоит узел;
• поиск необходимых деталей именно для фрезеровального станка по металлу с ЧПУ;
• выбор между шаговым или серверным типом двигателя;
• какие винты и шарико-винтовые пары использовать;
• подбор гаек на привод;
• поиск подшипников радиального и упорного типа;
• каким образом будет крепиться двигатель;
• разбор муфты;
• выбор между редуктором или прямым мотором;
• каким образом собираются стойки с шестернями;
• как производится калибровка винтов по отношению к двигательной системе будущего станка.

Этап №7. Двигатель

С чем придется столкнуться:

• какие варианты двигателя рационально использовать с ЧПУ системами;
• какие двигатели на ЧПУ существуют вообще;
• принцип работы двигателей шагового типа + их типы
• принцип работы серводвигателей + их типы;
• NEMA стандарты;
• просчет параметров для двигателя.

№8. Разработка стола для обработки деталей

Решаемый список вопросов:

• как спроектировать и собрать экономный вариант стола для фрезера по металлу;
• разбор конструкционных особенностей поверхности;
• выбор типа стола – вакуумный или перфорированный;
• возможен ли вариант использования деревянного стола, который легко вырезается на станке с ЧПУ по древесине.

Этап №9. Параметры для шпинделя.

Что нужно изучить:

• какие шпиндели на ЧПУ имеются в свободном доступе для покупки;
• функционал детали в зависимости от типа;
• каким образом монтировать компонент узла + как обеспечить его охлаждение;
• сложности разработки шпинделя с нуля;
• как просчитывается нагрузка на деталь + ее сила давления при обработке заготовок;
• просчет оптимальной скорости подачи детали.

Этап №10. Электронная начинка станка.

Какие моменты изучить:

• какова будет панель по управлению;
• проводка и выбор предохранителей;
• количество и назначение кнопок с переключающими рычагами;
• MPG и Jog;
• Как будет запитываться контроллер.

Этап №11. Разбор параметров контроллера ПУ

Какие вопросы потребуется решить:

• разбор конструкции детали + выбор по необходимому числу опций;
• какой контур оптимален для вашего станка – замкнутый или разомкнутый;
• расценки на новые или б/у детали в сети интернет;
• возможность разработки контроллера собственными руками с нуля.

Этап №12. ПО для электроники.

Что стоит изучить в первую очередь:

• какое ПО для станков фрезеров по металлу существует в сети вообще;
• выбрать оптимальный вариант для CAM и САПР составляющих;
• найти качественное решение ПО на NC Controller.

Да, информации много, но в таком направлении деятельности, проектирование – это 80% успеха. Остальные 20% зависят от навыков обращения с инструментами и умению найти/собрать или даже подогнать нестандартную деталь под собственные нужды. Далее мы предоставим более четкую инструкцию по сборке фреза собственными руками с нуля.

2) Детальный вариант сборки ЧПУ фрезера по металлу своими руками

Теперь приступаем к интересному. Что самое важное при сборке станка? Естественно, чертежи деталей. Большинству ясно, что разработать деталь с нуля без инструкции и размеров крайне сложно, потому, люди бросаются в сеть интернет, и скачивают все подряд наброски, хотя они и предназначены для разных типов станков. Естественно, в финале у сборщика будет куча пробелов + не факт, что его конструкционное решение заработает вообще.

Дальнейшая инструкция базируется на едином плане сборке. Все чертежи деталей — это компоненты единой конструкции, а потому, соединить заготовки в узлы между собой будет очень просто. Приблизительный результат вашей работы можете лицезреть на рисунке выше. А теперь по самой сборке.

Шаг №1. Разработка дизайна и CAD модели

Разработка дизайн проекта осуществлялась в программном пространстве SolidWorks. Изначально формировались узлы, а далее происходила доработка непосредственно чертежей будущего устройства.

Благодаря размещению подшипников в отдельных блоках, их замена осуществляется в разы быстрее, нежели на заводских аналогах станка. Направляющие также в быстром доступе, а потому, уборка после работы агрегата осуществляется за пару минут.

Базовые габариты нашего фрезерного станка представлены на чертеже выше. Текущий + дальнейшие чертежи будут сопровождаться текстом на английском, но для понимания конструкции будет достаточно ознакомиться с самим рисунком и его указанных размерах.

Шаг №2. Начинаем со станины

В основе рамы лежат профили из алюминия + пластины торцевого типа из того же металла. Чтобы сделать конструкцию прочнее, внутри станины добавлен квадрат из алюминия, при сборке которого использовались профили с меньшим сечением.

Чертежи по конструкционному узлу:

1. Непосредственно профиль.



2. Пластина с торца.



3. Пластина с торца (2).



4. Накладки для защиты станины.



5. Т-подобная гайка.



6. Основной профиль (вид сбоку).



7. Размеры профиля внутри основной рамы станины.



8. Размеры профиля внутри основной рамы станины.

Во избежание запыления станины по уголкам необходимо расположить алюминиевые уголки. Блоки с подшипниками для расположения винта привода расположены по обеим сторонам торцов конструкции.

Шаг №3. Разработка портала

Деталь являются исполняющей частью конструкции. Задачи портала – смещение по главной оси Х + перемещение на себе суппорта Z и самого шпинделя. По мере роста высоты портала, увеличивается универсальность станка, ведь благодаря высокому подъёму, число заготовок для обработки существенно увеличивается.

Чертежи по порталу:

1. Сами стойки портала.



2. Профиль U-образного типа для верхней части конструкции портала (1).



3. Профиль U-образного типа для верхней части конструкции портала (2).



4. Двигатель по оси Y.



5. Пластина внутри конструкции портала поперечного типа, располагающая гаечным приводом.

Оговоренная конструкция портала рассчитана на пиковую высоту металлических заготовок до 55 сантиметров. Если хотите больше, придется корректировать высотные параметры чертежей самостоятельно.

Варианты сварочных струбцин своими руками

Шаг №4. Разработка суппорта по Z

В основе суппорта лежит все тот же алюминий. С целью укрепления функционального узла используется две вспомогательные пластины. Перемещение производится вдоль двух направляющих профильного типа.

Чертежи узловых элементов:

1. Пластинка, на которой будут фиксироваться гайки для перемещения вдоль Y-оси.



2. Пластинка вдоль Z-оси, на которой будут фиксироваться направляющие линейного типа.



3. Пластинка для задней части по Z-оси.



4. Пластинка по Z-оси, в рамках которого будет фиксироваться двигатель шарового типа.



5. Пластинка по оси Z-оси, которая будет использоваться с целью фиксации шпинделя фрезы.



6. Пластинки для нижней и средней части в отношении Z-оси.



7. Чертеж самого фрезерного шпинделя.

Если внимательно присмотреться к конструкции суппорта, будет заметно, что винт на нижней части Z-оси не располагает контропорой – это не ошибка, а конструкционная особенность элемента узла.

Шаг №5. Занимаемся направляющими

Конструкционная задача направляющих – обеспечение плавного + точного перемещения по периметру рабочей области. Даже малейший люфт приведет к браку в изделиях, а если взять во внимание автоматизацию процесса, подобная ситуация выльется в десятки тысяч рублей убытка.

Простейшим решением с высокой надежностью стоит считать только рельсы из закаленной стали. Такие направляющие дадут возможность станку выдерживать большие нагрузки + предоставит высокую позиционную точность обрабатывающих деталей во время работы. Максимально допустимое отклонение от параллели рельс в отношении друг друга должно быть не более 0.001 сантиметра.

2 способа сборки сверлильной стойки для дрели своими руками

Шаг №6. Занимаемся шкивами и винтами

Задача винта – конвертация вращательного движения, поступающего с двигателя шарового типа, в линейное. В процессе разработки проекта, человек может пойти несколькими путями в отношении оговоренной детали – использовать гайку-винт, либо обратиться к ШВП.

Чертежи винтов по осям:

1. Вдоль Х.



2. Вдоль Y.



3. Вдоль Z.

Хотя шариково-винтовая пара и обойдется дороже, но в отношении точности – этот вариант куда выгоднее пары винт-гайка. В нашей же сборке используется деталь подешевле – винт-гайка, которая имеет вставку из пластика, что снижает трение и убирает возможные люфты.

Шаг №7. Разработка рабочей поверхности и подготовка электросхем станка

Рабочий стол – место для крепления деталей по обработке. Здесь каждый решает для себя сам, из чего делать площадку – металл или дерево. Если говорить о заводских станках, то там часто применяются профили с Т-пазами, но в нашей сборке используется обычная фанера толщиной в 2 сантиметра.

Из чего будет состоять электросхема:

1. Двигатели шагового типа.
2. Драйвера на двигатели шагового типа.
3. Блок для запитки схем.
4. Плата интерфейса.
5. ПК или ноут.
6. Аварийная кнопка прекращения работы станка.

Здесь без вариантов – покупаем. Разработка плат с нуля – это не то, чем можно начать заниматься сиюминутно, пусть даже у вас и будет подробнейшая инструкция на руках. В нашем случае используется комплект от Nema.

С целью преобразования 36 вольт потока в 5-ти вольт, применяется трансформатор для понижения вольтажа. Если на момент прочтения статьи вы не нашли в продаже оговоренного комплекта, можно воспользоваться доступными аналогами, либо вообще по частям собрать составляющие самостоятельно.

3 пошаговые инструкции, как сделать тиски своими руками

Разработка бюджетного фрезера собственными руками:

Шаг №8. Фрезерный шпиндель и ПО для ЧПУ

В рассматриваемой конструкции применяется шпиндель от компании Kress – дешево и сердито. При желании, можно установить шпиндель промышленного направления, который будет иметь высокую частоту работы + охлаждение за счет воздуха или воды.

Обратите внимание: при установке промышленного шпинделя придется незначительно переделывать микросхему. В частности, добавить частотный преобразователь.

В отношении системы управления железом было принято решение обратиться к MACH3. ПО популярно как среди промышленных производств, так и самодельных станков с ЧПУ.

Все. Фрезерный станок по металлу с ЧПУ своими руками собран. Останется поковыряться пару дней с настройками и протестировать агрегат в полевых условиях. Если все собрано качественно + не присутствуют люфты, то ожидаемый результат оправдывается. Хотя исходя из статистики, есть вероятность в 90%, что ваш станок не сможет идеально отработать при своем первом запуске (если запустится вообще). Так что, не унывайте, ведь основная часть дела выполнена, а доработать систему – это уже мелочи!