Фрезерный станок чпу своими руками. Фрезерный станок с ЧПУ своими руками: пошаговая инструкция по сборке — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как собрать фрезерный станок с ЧПУ своими руками. Какие материалы и инструменты понадобятся для сборки. Каковы основные этапы изготовления станка. Как правильно подобрать комплектующие и настроить управление. На что обратить внимание при сборке.

Содержание

Основные компоненты фрезерного станка с ЧПУ

Фрезерный станок с числовым программным управлением (ЧПУ) состоит из следующих основных компонентов:

Станина — жесткое основание, на котором монтируются все узлы станка
Рабочий стол — поверхность для крепления заготовок
Портал — подвижная часть, на которой закреплен шпиндель
Шпиндель — вращающийся вал с зажимом для фрезы
Направляющие — обеспечивают перемещение по осям X, Y, Z
Приводы осей — шаговые двигатели или сервоприводы
Система управления — контроллер и программное обеспечение

Правильный подбор и компоновка этих узлов — ключ к созданию работоспособного станка. Рассмотрим процесс сборки подробнее.

Подготовка к сборке станка

Перед началом работ необходимо:

Определиться с желаемыми размерами и характеристиками станка
Подготовить чертежи или 3D-модель конструкции
Рассчитать и закупить необходимые материалы и комплектующие
Подготовить инструменты для сборки

Важно заранее продумать конструкцию и составить подробный план работ. Это поможет избежать ошибок и переделок в процессе сборки.

Изготовление станины и рабочего стола

Станина является базой станка и должна обладать высокой жесткостью. Для ее изготовления лучше всего подойдет:

Сварная конструкция из стального профиля
Литая чугунная плита
Фрезерованная плита из алюминиевого сплава

Рабочий стол можно изготовить из фрезерованного алюминия или стали с Т-образными пазами для крепления заготовок. Важно обеспечить высокую плоскостность поверхности стола.

Сборка портала и установка направляющих

Портал обеспечивает перемещение шпинделя в плоскости XY. Его конструкция должна быть максимально жесткой и легкой. Оптимальные варианты:

Сварная рама из алюминиевого профиля
Фрезерованная конструкция из авиационного алюминия

В качестве направляющих лучше использовать линейные рельсы с подшипниковыми каретками. Они обеспечат высокую точность и плавность перемещений.

Монтаж приводов осей и шпинделя

Для приводов осей X, Y, Z можно использовать:

Шаговые двигатели с ременными или винтовыми передачами
Сервоприводы с шарико-винтовыми парами

Выбор зависит от требуемой скорости и точности перемещений. Шпиндель лучше использовать специализированный фрезерный с водяным или воздушным охлаждением.

Установка системы управления

Система ЧПУ состоит из:

Контроллера управления движением
Драйверов шаговых двигателей или сервоприводов

Блоков питания
Компьютера с программным обеспечением

Для хобби-станков хорошо подойдут недорогие контроллеры на базе Arduino с открытым ПО, например Grbl. Для промышленных станков лучше использовать специализированные системы ЧПУ.

Настройка и калибровка станка

После сборки необходимо выполнить базовую настройку станка:

Проверить геометрию и выставить перпендикулярность осей
Настроить концевые выключатели
Откалибровать перемещения по осям
Настроить параметры ускорений и скоростей
Провести пробную обработку тестовой детали

Правильная настройка обеспечит высокую точность и качество обработки на самодельном станке с ЧПУ.

Типичные ошибки при сборке станка ЧПУ

При самостоятельном изготовлении фрезерного станка с ЧПУ следует избегать следующих распространенных ошибок:

Недостаточная жесткость конструкции
Неправильный подбор мощности приводов
Экономия на качестве направляющих
Использование дешевых контроллеров управления
Отсутствие защитных кожухов и концевых выключателей

Избежать этих проблем поможет тщательное проектирование и использование качественных комплектующих. Не стоит экономить на ключевых узлах станка.

Заключение

Сборка фрезерного станка с ЧПУ своими руками — сложный, но интересный проект. При грамотном подходе можно создать полноценный станок, не уступающий по характеристикам заводским моделям. Ключевые моменты успешной сборки:

Тщательное проектирование конструкции
Использование качественных комплектующих
Высокая точность изготовления и сборки узлов
Правильная настройка системы управления

Самодельный станок с ЧПУ позволит реализовать множество интересных проектов и освоить современные технологии обработки.

Фрезерный станок с ЧПУ по металлу своими руками: сборка, схема

Фрезеровочное устройство предназначено, чтобы путем обработки металлов фрезером, изготовлять различные изделия из них. Можно найти множество причин, почему люди желают создавать фрезерные станки с ЧПУ по металлу своими руками, и это имеет смысл.

Действительно, не всем по карману их приобрести в торговой сети, или непосредственно от производителя: цены на них немаленькие. Но есть люди, получающие максимум удовольствия от того, что работают своими руками, создавая что-то уникальное. Например, ЧПУ фрезер под конкретные задачи, не предусмотренные агрегатами заводского изготовления. Хотя работа их строится по сходному принципу, а конструкции во многом схожи.

Приступать к работе, имея инструкцию

Фрезерные станки с ЧПУ стационарного типа, задействованные на предприятиях, выполняют масштабные работы. Поэтому у них огромные габариты и возможность выполнять обработку толстых листов металла большого формата. У настольных станков – маленькие размеры и есть возможность производить серийные партии продукции высокого качества.

Самодельный фрезерный станок ЧПУ, созданный из средств, которые есть под рукой, по сути, может служить прототипом бытовых и настольных агрегатов. А это также существенная экономия семейного бюджета.

Совет: независимо от формы заготовки, обрабатываемой на станке, надо знать свойства материала, который подлежит обработке. В связи с этим стоит правильно рассчитать жёсткость будущей конструкции!

Когда планируется сборка самодельного агрегата, но бюджет его ограничен, то для механической части конструкции будущего станка подбирают элементы, которые подходят по цене. Чтобы обеспечить полноценную работу электроники, следует найти нужные узлы. Если компьютер уже есть, устанавливается профессиональная программа типа ArtCAM, Mach4, Machine и Kcam4.

Варианты

Все это потребует и финансовых вложений, и затрат времени. Но возможность обладать оборудованием, работающим эффективно и точно обрабатывающим заготовки, и которое доступно по цене, – того стоит. Чтобы сделать токарный станок по металлу или фрезерный, существует два варианта:

Приобрести готовый набор со специально подобранными элементами, и собрать его по схеме.
Комплектующие извлекаются из старых сканеров и принтеров, а устройство, которое бы полностью удовлетворяло все чаяниям умельца, собирается собственноручно.

Главное, чтобы иметь инструкцию по сборке самодельных устройств (фрезерного или токарного) с ЧПУ, где указаны:

используемые материалы;
список необходимых комплектующих;
перечень инструментария;
чертежи комплектующих;
цены на приобретение элементов (приблизительно).

Но есть один минус: чтобы прочесть хорошие инструкции – надо знать английский. Хотя, по мнению многих умельцев, разобраться в чертеже и схеме, даже не владея языком, – несложно. Главное – остановиться на оптимальной схеме для работы мини-оборудования.

Что понадобится для сборки

В перечне компонентов фрезерных станков или для токарных работ нужно иметь:

шарико-винтовую передачу (ШВП) оси Z. Она нужна, чтобы преобразовать вращение и движение стало возвратно-поступательным, и наоборот;
вертикальные и поперечные направляющие – с их участием портал со шпинделем агрегата движется по вертикали; а рабочий стол – направо и налево;

продольные направляющие расположены на станине и обеспечивают движение рабочего стола по длине колонны;
колонну – в ней есть противовес для того, чтобы компенсировать нагрузку шпиндельного узла;
основание, на нем располагают оснастку;
шпиндель – в нем закрепляется рабочий инструмент;
рабочий стол – в его плоскости выполняют фрезерование и токарные работы;
системы охлаждения фрезера, резца и шпинделя от перегрева.

Простейшая схема создания устройства

Фрезерное устройство с числовым программным управлением может иметь своей основой б/у станок, на нем вместо рабочей головки со сверлом, ставят фрезер. Затем надо будет сконструировать механизм, который бы обеспечил передвижение в координатных плоскостях. Его собирают, взяв каретки от бывшего в употреблении принтера, и этим уже обеспечится работа в 2-х плоскостях.

К устройству без проблем подключается ПУ. Но оно сможет лишь работать с пластиковыми заготовками, из дерева, тонких металлических листов. Причина – недостаточная жесткость конструкции. Это, по сути, будет модификация станка, работающего с мягкими материалами. Чтобы сделать полноценный программируемый станок, который способен фрезеровать заготовки из любых материалов, достаточно двух мощных шаговых двигателей. Их реально сконструировать, немного доработав, из электромоторов.

Они хороши тем, винтовая передача не нужна, функционал самодельной конструкции не ухудшатся. Если решено пользоваться кареткой с принтера, лучше поискать его крупногабаритную модель. Соединяют вал фрезерного устройства и зубчатые ремни, чтобы избежать проскальзывания на шкивах.

Собираем самодельное оборудование

Сначала фиксируем на направляющих балку с прямоугольным сечением. Для несущей конструкции устройства нужна достаточная жесткость. Лучше обойтись без сварного соединения всех элементов, применяя винты и болты. Швы, образовавшиеся при сварке, плохо переносят вибрацию. И рама способна быстро разрушиться.

В фрезерном станке, или же токарном, собранном собственноручно, необходимо иметь механизм, способствующий тому, что рабочий инструмент перемещается в плоскости, расположенной вертикальной. С этой целью применяют винтовую передачу.

Что касается вертикальной оси, она легко изготовляется из плиты алюминия. Нужно только параметры оси идеально подогнать к габаритам будущего устройства. Если умелец располагает муфельной печью, конструкция алюминиевой оси изготовляется самостоятельно: для ее отливания пользуются отраженными в чертеже габаритами.

Сборку начинают с ШД. Чтобы их смонтировать, оба двигателя закрепляют позади вертикальной оси на корпусе. Первый несет ответственность за то, чтобы фрезерная головка перемещалась в горизонтальном направлении, а другой, – образно говоря, «опекает» вертикальную. И уже затем начинается монтаж оставшихся узлов.

Для обеспечения вращения всех механизмов служат ременные передачи. Перед подключением к станку ПУ, нужна проверка (выполняется в ручном режиме) его работоспособности и устранение по ходу выявленных недостатков.

Использование старых ШД

Конструкциям станков с ЧПУ не обойтись без ШД, обеспечивающих движение инструмента в 3D. Иногда в их изготовлении используют электромоторы из матричного принтера. Большая часть устаревших моделей была оснащена мощными электродвигателями. Со старого принтера извлекают стержни из стали с высокой прочностью, которые будут использованы в конструируемых станках.

Для изготовления фрезерного программируемого станка, работающего с металлом, нужен не один шаговый двигатель, а целых три. Из матричного принтера мы снимем два, поэтому будет разобрано еще одно старое печатное устройство.

Совет: Выполняя сборку, важно проследить за процессом скольжения каретки относительно всех направляющих. Когда не достигнута плавность, а это наблюдается в случае неграмотной сборки, реально в момент запуска сломать станок или же испортить заготовку.

Желательно, чтобы у двигателя было пять проводов управления, это расширит функционал мини-агрегата. Изучаются параметры ШД: какой угол выполнения одношагового поворота, определяется величина таких показателей, как напряжение питания и сопротивление обмоток. Подключая каждый из двигателей, их нужно обеспечить индивидуальными контроллерами.

Несложно и с приводом, его собирают из шпильки и гайки нужных размеров. Чтобы вал движка зафиксировать, и он был присоединен к шпильке, можно взять резиновую обмотку от электрокабеля достаточной толщины. Фиксатор лучше сделать в виде винта, его вставляют во втулку из нейлона. Изготовляя эти несложные элементы конструкции, можно воспользоваться наборов напильников и применить в работе дрель.

Разберемся с электронной «начинкой» устройства

Управлять станком с ЧПУ, сделанным собственноручно, призвано программное обеспечение. Для правильного выбора ПО (часто его пишут самостоятельно), нужно позаботиться о включении драйверов для контроллеров, если хотят иметь функциональное устройство.

Электронный блок, который ним управляет, подключается к порту LPT, а униполярные ШД для 3-х координатного ЧПУ станка – по специальной схеме. Что касается электронных комплектующих, то нужны только качественные, если умельцу важно добиться точности в выполнении технологических операций. После их подключения, выполняется загрузка нужного ПО одновременно с драйверами. И уже за этим последует проверка работы загруженных программ, посредством пробного запуска станка, с последующим выявлением и устранением недоработок.

12 шагов к построению станка

Надо знать, что есть немало самодельных чертежей станка с ЧПУ, предлагаются различные подходы к решению некоторых задач. Чтобы в этой информации не «заблудиться», опытные специалисты разработали руководство, в котором сформулировано 12 главных шагов для создания функционального агрегата.

Воплощая станок в металле, нужно определиться:

С ключевыми конструктивными решениями, учитывающими бюджет.
Основанием и элементами Х-оси.
С правильным проектированием козловой оси Y.
Схемой сборки оси Z.
Линейной системой движения.
Компонентами механического привода.
Выбором двигателей.
Конструкцией режущего стола.
Параметрами шпинделей и системы охлаждения.
Электронной начинкой и источниками питания.
Параметрами контроллера ПУ.
Выбором необходимого ПО.

Заключение

Многие умельцы уже пользуются станками координатно-расточной группы собственного изготовления, обрабатывающими металлы. На них несложно создавать детали со сложными конфигурациями, так как станок перемещается в трех плоскостях. Важно лишь иметь определенные навыки, инструменты, подробные схемы и набор элементов будущей конструкции, а также желание воплотить свою мечту в жизнь.

3d фрезерный станок с ЧПУ по дереву своими руками: чертежи и сборка

Несмотря на сложную конструкцию данного агрегата, вполне возможно собрать его самостоятельно. В современном мире в продаже имеются уже готовые комплекты, что позволит изготовить 3d фрезерный станок с ЧПУ по дереву своими руками, который с легкостью выполнит полный спектр работы.

Чертежи

Основой самостоятельной работы становится механизм фрезера. Когда используются готовые наборы для данного оборудования, то нужен такой механизм, который соответствует мощности двигателя и выполняемым работам. Множество схем, которые находятся на просторах интернета, помогут выполнить механизм фрезера для станка с ЧПУ.

Механизм различается установленным двигателем и кареткой. В любом случае стоит выбирать такой чертёж станка, который сочетает простоту конструкции и соответствует собственным требованиям. Чтобы правильно собрать весь механизм, потребуется очень подробный чертеж, благодаря которому все действия будут очень строгими.

Когда возникает желание создать более серьезный аппарат, который будет соответствовать собственным запросам, стоит приступить к разработке чертежей 3d фрезерного станка с ЧПУ по дереву своими руками, что не займет много времени. Для этого нужно заняться поиском комплектующих для знания основных размеров. После оформления заказа, можно заняться чертежами под те размеры, которые уже известны из интернета, опираясь на стандартность.

После составления чертежа можно приступить к сборке 3d модели станка. После сборке модели и совпадения всех размеров, можно просчитать необходимый материал. Купить материал можно с легкостью, а вот вырезать из него детали намного сложнее.

Фрезерный станок и принцип его работы

Работа современного оборудования предназначена для работы по дереву, для формирования качественного рисунка. В конструкции существует важная часть электроники, которая позволяет воспроизвести весь процесс работы. Для изготовления 3d фрезерного станка по дереву своими руками нужно познакомиться с компонентами, которые являются основным элементом. Фреза устанавливается в шпиндель, который расположен на валу двигателя.

На станине закреплена данная конструкция, которая перемещается по осям двух координат. Опорный столик станет необходимой заготовкой для фиксации. Блок управления соединяется с пошаговыми двигателями и обеспечивает движение каретки. Именно так изготавливаются 3d рисунки на деревянной поверхности.

После сборки 3d фрезерного станка с ЧПУ своими руками можно смело приступать к испытаниям, начиная с несложной программы. Во время всей работы станка нужно сверять каждый проход фрезы, в особенности 3d режима.

Нюансы при сборке фрезерного 3d станка с ЧПУ

Нужно знать, что в этом агрегате есть как плюсы, так и минусы. К минусам изготовления станка можно отнести несколько нюансов:

дороговизна сборки;
слишком много времени уходит на сборку комплектующих;
все время сборки возникают новые неожиданные проблемы.

К плюсам изготовления станка можно отнести следующее:

Процесс создания самого станка оправдывает все ожидания. Поиск новых решений всех возникших проблем и реализация всех решений является тем, ради чего можно начать новое дело.
Радость от изделий, которые сделаны собственными руками. Стоит добавить, что станок не всю работу делает самостоятельно. После фрезеровки необходимо дополнительно все обработать своими руками.
Использование подручных инструментов.
Минимально занимаемая площадь станка.
Хорошее рабочее пространство.
Отличная скорость нарезания.
Небольшое количество всех элементов.
Доступность всех элементов.
Успешная обработка древесины.

Сделанное основание для станка должно быть с хорошей жесткостью, что последует более точному позиционированию фрезерной головки. Рекомендуется делать все соединения элементов конструкции с помощью винтов, что обеспечивает хорошую прочность и модернизацию станка в будущем.

В станке должен быть предусмотренный механизм, благодаря которому обеспечивается хорошая работа именно в вертикальном положении. В данной ситуации винтовая передача используется лучше всего, вращение которой передается благодаря зубчатому ремню.

Ось в вертикальном положении является важным моментом, которая с легкостью изготавливается из алюминиевой плиты. Ее габариты должны быть более чем точными и хорошо подогнаны под размеры станка, опираясь на чертеж.

Программное обеспечение оборудования

Электронная начинка станка является важным моментом в сборке домашнего агрегата. Она обязательно должна поддерживать драйвера контроллеров системы arduino. Подключение платы осуществляется через соответствующий порт типа LPT либо CNC.

На китайских сайтах можно легко заказать готовые наборы по доступной цене. Таким образом, ЧПУ фрезер, сделанный собственными руками, станет простым в использовании оборудованием, которое позволит упростить работу по обработке дерева.

Все имеющиеся преимущества работы со станком

У данных станков множество плюсов, среди них есть прекрасная возможность изготавливать разные изделия. Из – за точности и ровности реза изделие получается более аккуратным, при этом получается делать нужную форму и глубину изделия.

Вся работа проводится на разной наклонности с очень высокой скоростью работы. Объемные и 3d детали привлекают внимание многих владельцев станков, при этом повторяемость количества изделий просто превосходна. Существует возможность резать и фрезеровать пазы, многие другие виды соединений, используя их при сборке изделия.

Деревянная мебель из различных пород, различные деревянные сувениры, рамки из дерева, деревянные статуэтки, разнообразная рекламная продукция и многое другое позволит радовать хозяина станка, который изготовил станок для своих нужд.

При наличии такого станка, который является хорошим оборудованием, можно значительно упростить собственную работу с деревом. Обладая опытом по изготовлению станка с ЧПУ, можно обеспечить нужную точность и хорошую производительность.

Фрезерный станок с ЧПУ своими руками: конструкция, размеры

Любой мастер, работающий с металлом, мечтает о приобретении дополнительного оборудования для расширения возможностей в плане производства. Однако новые станки не каждому по карману. Чтобы оборудовать мастерскую не обязательно покупать дорогое оборудование. Можно изготовить фрезерный станок с ЧПУ своими руками.

Фрезерный станок с ЧПУ своими руками

Особенности устройства

Современные фрезерные станки с ЧПУ представляют собой набор разнообразных механизмов, которые зависят друг от друга. Создать идентичную машину в домашних условиях невозможно. Однако это не означает, что нельзя собрать более простой станок. Главное знать из каких деталей он состоит и как их правильно объединить между собой.

Конструкция

Фрезерный станок представляет собой конструкцию, к которой есть режущая часть, корпус (конструкция), подвижные и соединительные элементы. Необходимо обозначить ключевые элементы оборудования:

Станина. Представляет собой массивное основание, которое должно гасить вибрации двигателя и не давать станку двигаться при работе.
Рабочий стол. Должен быть изготовлен из листа металла, чтобы при обработке заготовки не повредить рабочую поверхность.
Направляющая станина по которой будет передвигаться режущая часть.
Шпиндель.
Направляющие для возможности изменения положения рабочего стола.

Главным элементом станка является электродвигатель. Выбирать его мощность необходимо в зависимости от обрабатываемых материалов. Минимальная мощность — 500 Вт. Оптимальным считается показатель в 2 кВт.

Выбирая электродвигатель на самодельный станок, желательно покупать модель с возможностью регулирования оборотов. Таким образом можно увеличить функционал самодельного оборудования и обрабатывать гораздо больше видов материалов.

Также на самодельный станок необходимо установить контроллер ЧПУ. Он представляет собой частотный конвектор и материнскую плату. Эти два элемента необходимо закрыть защитным кожухом, который убережёт их от повреждения во время работы.

Размеры

Размеры самодельного станка будут зависеть о того, какие детали и заготовки мастер хочет обрабатывать. Исходя из этого создаются рабочая поверхность. Нельзя забывать про то, что к размеру нужно прибавить направляющие, по которым будет передвигаться рабочий стол.

Рабочая поверхность

Руководство по изготовлению

Сделать самодельный фрезерный станок с ЧПУ может любой человек. Для этого нужно подготовить инструменты и материалы. Также нельзя забывать про чертеж фрезерного станка. В интернете есть различные варианты сборки самодельного оборудования с подробными чертежами.

Инструменты и материалы для изготовления

Когда чертёж самодельного станка выбран, необходимо подготовить инструменты и материалы. Оборудование с ЧПУ требует дополнительной электроники для сборки.

Необходимые материалы:

Шпиндель. Главный рабочий элемент.
Материалы для изготовления каркаса. Для простых станков со слабыми электродвигателями, подойдёт фанера, МДФ, ДВП, ДСП. Если же оборудование массивное, необходимо делать каркас из металла.
Кабель для подключения и защита для него.
Управляющая плата.
Крепежные элементы (шурупы, болты).
Патрон для закрепления фрезы.
Частотный преобразователь.
Подшипники.
Двигатели которые будут передвигать рабочую часть по осям Y, X, Z.

Инструменты:

Набор ключей.
Сварочный аппарат.
Клей, паяльник, изолента.
Болгарка для разрезания металлических уголков.
Молоток, отвёртки.
Ножовка по металлу.
Дрель, шуруповерт.

К электроинструменту, необходимо подобрать оснастку. Это свёрла по металлу для дрели, биты для шуруповерта и отрезные круги для болгарки.

Ключевые конструктивные решения

Перед началом работ по сборке оборудования необходимо разобраться с ключевыми вопросами. К ним относятся:

Допустимый бюджет на изготовление станка.
Рабочее пространство в помещении (от этого будет исходить размер готовой конструкции).
Используемые материалы при сборке.
Рабочая площадь.
Возможные допуски.

После ответа на эти вопросы можно приступать к основным работам.

Рабочее пространство

Основание и ось x оси

В первую очередь необходимо построить основную базу под ось X. При её выставлении, необходимо учитывать жёстко закреплённые детали и подвижные элементы конструкции.

Проектирование оси y

Изначально идёт разметка и строительство оси Y. После этого общая конструкция разбивается на отдельные элементы. Учитываются силы и моменты на портале оси Y.

Схема сборки оси z

При проектировании и сборке оси Z, необходимо учитывать несколько особенностей. В первую очередь обратите внимание на силы и моменты на оси Z. Также нужно знать расстояние между подшипниками и учитывать количество направляющих.

Линейная система движения

Для каждого станка подбирается своя система линейного движения. Если бюджет не позволяет, необходимо самостоятельно сделать направляющие.

Компоненты механического привода

Чтобы собрать механический привод, необходимо понимать из каких компонентов он состоит:

шаговые;
серводвигатели;
приводные гайки;
стойки;
шестерни;
редуктор;
муфта;
крепления для двигателя.

В зависимости от типа станка компоненты могут меняться.

Выбор двигателя

Чтобы выбрать качественный двигатель, необходимо знать какие разновидности подвижных элементов существуют. Перед тем как приобрести мотор, требуется изучить типы электродвигателей с ЧПУ, виды шаговых элементов. Важно учитывать параметры двигателя, чтобы знать с какими материалами допустимо работать.

При эксплуатации станка, нельзя использовать двигатель на мощности в 80% длительное время. Из-за этого нужно выбирать более мощный мотор. Оптимальный расход мощности во время работы — 50–60%.

электродвигателей с ЧПУ

Конструкция режущего стола

При малом бюджете, можно изготовить стол самостоятельно. Его размер будет зависеть от обрабатываемых заготовок и деталей. Для работы с металлом желательно делать массивный стол. Его нужно установить на направляющие, которые позволят ему передвигаться во время работы.

Параметры шпинделя

Шпиндель является главной частью станка. При обработке больших заготовок из твердой стали, необходимо выбирать модель с водным или воздушным охлаждением. Второй вариант более уместен если самодельный станок будет установлен в помещении с ограниченным пространством.

Электроника

В станках, управляемых при помощи ЧПУ, гораздо больше электроники, чем в обычных моделях, которые управляются механически. Важно заранее подготовить схему, на которой будут отображены все узлы соединения проводов, кнопки переключения и выключения, настройки режима работы. Также нельзя забывать про ответвление к источникам питания.

Параметры контроллера программного управления

Контролер ЧПУ выбирается в зависимости от функций, которые он может выполнять. В этом плане всё зависит от желания и бюджета человека. Можно создать собственный контроллер ЧПУ своими руками, однако для этого необходимо разбираться в электронике, построении микросхем и работе процессоров.

Выбор программного обеспечения

Нельзя забывать про программное обеспечение для ЧПУ. Самыми популярными являются:

CAM;
САПР;
NC Controller.

Его выбор будет зависеть от выбранного контролера для управления ЧПУ и количества функций.

Ошибки и недочеты с которыми можно столкнуться

При сборке самодельного фрезерного станка, можно столкнуться с различными проблемами:

Основная проблема большинства мастеров — отсутствие чёткого чертежа, на котором обозначены все крепёжные элементы, связки проводов. Из-за этого могут появиться трудности и путаница при сборке.
Неправильный выбор мощности двигателя. Если электродвигатель будет слишком слабым, с его помощью нельзя будет обрабатывать твердые виды металла. Из-за этого функционал станка значительно сузится.
Экономия на материале для сборки каркаса. Желательно изготавливать его из металла.
Ошибки, связанные с выбором размера станка.
Часто, мастера забывают заземлить станок и получают удар током во время включения самодельного оборудования.
Для предотвращения пожара и поломки станка необходимо оборудовать его системой автоматического выключения.
Отсутствие охлаждения фрезы.
Неправильное программирование контролера ЧПУ.
Ошибка с выбором питания для шагового двигателя. Часто этот элемент требует отдельного источника питания (установки дополнительного блока). Поэтому нужно заранее оценить возможность подключения дополнительного питания к шаговому двигателю.

Перед первым включением самодельного станка требуется проверить крепёжные элементы, подключение двигателей и кнопок для настройки. Перед началом работы запустите основной шпиндель и дайте поработать в течение 10 минут. За это время, оцените наличие посторонних звуков и вибрации. Если вибрация присутствует, утяжелите станину и проверьте основание, на котором стоит станок. Нельзя забывать про установку защиты от металлической стружки, которая будет лететь из-под фрезы во время работы.

Для собственной мастерской подойдёт самодельный станок ЧПУ. Перед его сборкой необходимо точно определить количество свободного места в помещении и выбрать размер будущего оборудования, найти чертёж в интернете и подготовить заранее материалы с инструментами.

Фрезерный станок по дереву с ЧПУ своими руками

В наше время всё более частым становится производство мелких деталей из древесины, для тех или иных конструкций. Также в магазинах можно встретить разнообразие красивых объёмных картин, выполненных на древесном полотне. Такие операции совершаются при помощи фрезерных станков с числовым программным управлением.Точность деталей или картин из дерева достигается за счёт управления с компьютера, специализированной программой.

Общие понятия

Фрезерный станок по обработке древесины с числовым управлением представляет собой высокопрофессиональную машину, созданную по последнему слову техники.

Вся работа заключается в обработке специальной фрезой по дереву, которой можно совершить работу по вырезке маленьких деталей из древесного материала, создание красивых рисунков. Работа осуществляется за счёт подачи сигналов на шаговые двигатели, которые, в свою очередь, двигают фрезер по трём осям.

За счёт чего и происходит высокоточная обработка. Как правило, вручную такие работы совершить невозможно так качественно. Поэтому фрезерные станки по дереву с ЧПУ является большой находкой для столяров.

Предназначение

Издавна, фрезеровка предназначалась для строгальных работ с древесиной. Но двигатель прогресса движется строго вперёд и в наше время, к таким станкам создали числовое программное управление. На этом этапе, фрезеровальный станок может выполнять разнообразные действия, которые касаются обработки дерева:

Вырезание различных деталей из массива древесины.
Отрезание лишних частей заготовки.
Возможность делать пазы и отверстия различных диаметров.
Рисование сложных орнаментов, посредством фрезы.
3D Трёхмерные изображения на массиве дерева.
Полноценное мебельное производство и многое другое.

Какой бы ни была поставлена задача, она будет выполнена с высокой точностью и аккуратностью.

Совет: Во время работы на самодельном с ЧПУ оснащением, необходимо плавно снимать толщину древесины, иначе ваша деталь будет испорчена или сожжена фрезой!

Разновидность

В современном технологическом мире различают следующие виды фрезеровочных станков по дереву с числовым управлением:

Стационарные

Эти машины размешаются на производствах, так как имеют огромные размеры и вес. Зато такое оборудование способно изготавливать продукцию в больших объёмах.

Ручные

Это самодельные устройства или устройства из готовых наборов. Эти станки можно смело устанавливать в вашем гараже или собственной мастерской. К таким относятся следующие подвиды:

Портальный.

Оборудование с использованием портала, с числовым управлением

Непосредственно сам фрезер способен передвигаться по двум декартовым осям X и Z. У такого типа станка высокая жёсткость при обработке на изгибы. Конструкция портального фрезерного станка с числовым управлением достаточно проста в своём исполнении. Многие столяры начинают познание станков с ЧПУ именно с такого подтипа. Однако в данном случае размер заготовки будет ограничен размером самого портала.

С числовым управлением и передвижным порталом

Конструкция данного подтипа немного усложнена.

Передвижной портал

Именно этот тип передвигает фрезер по всем трём декартовым осям, по X, Z и Y. В данном случае необходимо будет использовать прочную направляющую для оси X, так как вся большая нагрузка будет направляться именно на неё.

С передвижным порталом очень удобен для создания печатных плат. По оси Y есть возможность обрабатывать длинные детали.

Фреза движется по оси Z.

Станок, на котором фрезеровочная деталь способна передвигаться в вертикальном направлении

Этот подтип обычно используют при доработке производственных образцов или при переделке сверлильного оборудования в гравировально — фрезерное.

Рабочее поле, то есть сама столешница имеет размеры 15х15 сантиметров, что делает невозможным обработку крупных деталей.

Такой тип не очень удобен в эксплуатации.

Безпортальный с числовым управлением

Этот тип станка очень сложен в своей конструкции, однако является самым производительным и удобным.

Безпортальный.

Заготовки можно обрабатывать длинной до пяти метров, даже если ось X составляет 20 сантиметров.

Такой подтип крайне не подходит для первого опыта, так как требует навыков на этом оборудовании.

Ниже мы рассмотрим конструкцию собственноручного фрезерного станка по дереву с ЧПУ, разберём принципы его работы. Узнаем, как сделать данное детище и как налаживается такое оборудование.

Устройство и принцип работы

Основными деталями устройства фрезерования являются следующие детали:

Станина

Непосредственно сама конструкция станка, на которой располагаются все остальные детали.

Суппорта

Узел, который представляет собой крепление для поддержки передвижения автоматического инструмента.

Рабочий стол

Область, на которой производится вся необходимая работа.

Вал шпинделя или фрезер

Инструмент, который выполняет фрезеровочные работы.

Фреза для обработки древесины

Инструмент, а точнее приспособление для фрезера, различных величин и форм, с помощью которых производится обработка древесины.

ЧПУ

Скажем так мозг и сердце всей конструкции. Программное обеспечение исполняет точный контроль всей работы.

Работа заключается в программном управлении. На компьютере установлена специализированная программа, именно она преобразует загруженные в неё схемы в специальные коды, которые программа распределяет на контроллер, а затем на шаговые двигатели. Шаговые двигатели, в свою очередь, передвигают фрезер по координатным осям Z, Y ,X, за счёт чего и происходит обработка деревянной заготовки.

Выбор комплектующих

Основным этапом в изобретении самодельного фрезерного станка является выбор комплектующих деталей. Ведь выбрав плохой материал, может пойти что — нибудь не так в

Пример сборки из алюминиевой рамы.

самой работе. Обычно используют простые материалы, такие как: алюминий, древесина (массив, МДФ), оргстекло. Для правильной и точной работы всей конструкции важно разработать всю конструкцию суппортов.

Совет: Перед сборкой своими руками, необходимо проверить все, уже подготовленные детали на совместимость.

Проверить, нет ли где загвоздки, которая будет мешать. А главное, чтобы не допустить различного рода колебаний, так как это напрямую приведёт к некачественному фрезерованию.

Существуют некоторые назначения по подбору рабочих элементов, которые помогут в создании, а именно:

Направляющие

Схема направляющих чпу для фрезера.

Для них используют прутья диаметром 12 миллиметров. Для оси X, длинна прута, составляет 200 миллиметров, а для оси Y длина составляет 90 миллиметров.

Использование направляющих позволит выполнить высокоточную установку движущих деталей

Суппорта

Суппорт фрезерного ЧПУ станка.

Суппорт в сборке.

Для этих комплектующих можно использовать текстолитовый материал. Довольно прочный материал в своём роде. Как правило, размеры текстолитовой площадки составляет 25х100х45 милли

Блок фиксации фрезера

Пример каркаса для фиксации фрезера.

Также можно использовать текстолитовый каркас. Размеры непосредственно зависят от имеющегося у вас инструмента.

Шаговые двигатели или серводвигатели

Профессионалы рекомендуют применять модели двигателей от принтера с характеристиками в 24 ватта и 5-ю амперами. Они имеют хорошую мощность.

Блок питания

Рекомендуется собирать заводской блок, во избежание неправильной работы всего оборудования.

Контроллер

Электронная плата, которая распределяет электричество на шаговые двигатели, чтобы перемещать их по осям.

Совет: При паянии платы необходимо использовать конденсаторы и резисторы в специальных SMD корпусах (для изготовления корпусов таких деталей используют алюминий, керамика, пластик). Это уменьшит габариты платы, а также внутреннее пространство в конструкции будет оптимизировано.

Сборка

Схема самодельного станка с числовым программным управлением

Сборка не займёт у вас слишком много времени. Единственное что, процесс настройки будет самым долгим во всём процессе изготовления.

Для начала

Необходимо разработать схему и чертежи будущего станка с числовым управлением.

Если вам не хочется этого делать, то можно скачать чертежи из интернета. По всем размерам подготовить все необходимые детали.

Проделать все необходимые отверстия

Предназначенные для подшипников и направляющих. Главное соблюдать все необходимые размеры, иначе работа станка будет нарушена. Представлена схема с описанием расположения механизмов. Она позволит вам получить общее представление, особенно если вы собираете его в первый раз.

Когда все элементы и детали механизма у вас готовы, то можно смело приступать к сборке. Первым делом собирается станина оборудования.

Каркас

Должен быть геометрически правильно собран. Все углы должны быть ровненькими и равнозначными. Когда каркас готов, можно монтировать направляющие оси, рабочий стол, суппорта. Когда эти элементы установлены, можно установить фрезер, либо шпиндель.

Остаётся последний шаг — электроника. Установка электроники является основным этапом в сборке. К установленным на станке шаговым двигателям подключается контроллер, который и будет отвечать за их работу.

Далее контроллер подключается к компьютеру на котором уже должна быть установлена специальная программа для управления. Широко применяется торговая марка Arduino, которая производит и поставляет аппаратное оборудование.

Когда всё подключено и находится в режиме готовности, самое время запустить пробную заготовку. Для этого подойдёт любая древесина, которая не будет выходить за пределы рабочего стола. Если ваша заготовка прошла обработку и всё в порядке, то можно приступать к полноценному изготовлению того или иного продукта фрезерования.

Техника безопасности

Безопасность с фрезеровальным оборудованием является основой основ. Если не беречь себя, можно угодить в больницу с серьёзными травмами. Все правила для безопасности одинаковы, однако ниже будут перечислены самые основные:

Необходимо заземлить ваше оборудование, во избежание ударов током.
Не допускать детей к станку.
Ни есть и не пить на рабочем столе.
Одежду следует подбирать соответствующую.
Не обрабатывать громоздкие детали, которые превышают размеры рабочего стола, станочного оборудования.
Не бросать различные инструменты на рабочую область станка.
Не использовать материал, (металл, пластик и т.д.).

Видео обзоры

Видео обзор деталей к станку и где их взять:

Видео обзор работы фрезерного станка по дереву:

Видео обзор электроники

ЧПУ фрезерный станок своими руками

Уважаемые посетители сайта «В гостях у Самоделкина» из представленного автором материала вы узнаете,как своими руками возможно сделать ЧПУ фрезерный станок для обработки древесины.
Уже не удивительно, что подобные станки ребята собирают самостоятельно, практически из того что имеют под рукой, среди самодельщиков уже накоплен неплохой опыт в данном направление, которым мастера делятся друг с другом.

С развитием технологий, на производстве человека сначала заменяли механизмы, потом машины, сегодня робототехника и компьютеры, что дает людям высокое качество продукции, а самое главное для производителя — это минимум брака, так же робот не уйдет на больничный))

Давайте же рассмотрим, как все таки нашему автору удалось создать ЧПУ станок и что ему для этого потребовалось?

Материалы
1. алюминий (лом)
2. шаговый двигатель
3. фреза
4. гибкий шланг
5. вал
6. подшипник
7. проволока
8. компьютер (старый)
9. пенопласт
10. земля
11. фанера
12. потайные мебельные гайки
13 шприц
14. моторное масло
15. шпилька

Инструмент
1. токарный станок
2. паяльная лампа
3. тигель
4. печь для плавки цветного металла
5. станок для резки пенопласта
6. наждак
7. метчик
8. ножовка по металлу
9. напильник
10. штангенциркуль
11. сверлильный станок
12. электролобзик
13. линейка
15. набор гаечных ключей
16. молоток
17. отвертка

Процесс создания ЧПУ фрезерного станка своими руками.

И так, давайте в начале немного разберем, что собственно обозначает ЧПУ, да все предельно просто -это числовое программное управление. Самый первый станок с числовым управлением был разработан и запатентован в 1804 году, да именно в начале 19 века)) Станок тот находился на ткацкой фабрике и на перфокартах было закодировано несколько положений механизма, тем самым поднимая или опуская челнок можно было программировать простые узоры.

Сегодня же человечество шагнуло очень далеко в сфере науки и техники, компьютеры плотно вошли в нашу жизнь, собственно что говорить если ЧПУ станки уже собирают самостоятельно из подручных средств на коленке))

Для создания станка автору понадобилось довольно много алюминиевого лома, который он расплавлял в импровизированной печи, из паяльной лампы и нескольких керамических кирпичей.

Первый опыт по литью и плавке алюминия автор получил по ходу изготовления станка, сделаны были формы под заливку опор линейных подшипников.Фома залита и остывает.Вот такая болваночка получилась.

Полученную заготовку мастер переносит в мастерскую.

Все подготовлено и отлито для последующей обработки на токарном станке.

Непосредственно работа на токарном станке.

В ходе работ по отливке и переплавке металла автор пришел к выводу, что требуется хоть и примитивная но металлическая печь.

С литьем металла пока закончено, далее мастер собрал на скорую руку станок для резки пенопласта.Расчертил шаблон.Вырезал заготовки из пенопласта, она будет служить моделью при последующем литье алюминия. Модель обмазывается строительной смесью.Далее снова литье алюминия, но уже в земляную форму.
Первый блин комом, как и положено)Затем все пошло как по маслу.Готовится еще одна партия форм.Отлито и уже на столе в мастерской.Снова чертеж и резка шаблона.Отлитую заготовку автор сверлит в намеченных местах.Процедура со стойками портала.Линейные подшипники мастер изготовил из шкворней автомобиля ГАЗ-53.Направляющие на ось Х=25 мм, а на ось Y=20 мм. Сборка основания станка.
Проточка ходовых концов на токарном станке.
Изготовление ходовой гайки с регуляцией зазора.

Примерка оси Y.
Далее случилась неприятность, трещина в металле! Полный крах!Автор не отчаивается и отливает 2 ю деталь и опять трещина, о ужассс!!!Мастер уже хотел плюнуть на все, но все же собрался и переосмыслил обстановку и пришел к выводу, что форму детали необходимо изменить. Так и поступил, теперь все отлично))Доработка и сборка узлов.Устанавливается шаговый двигатель. И снова трещина.

Деталь переплавляется и растачивается по новой.Крепится временный стол из фанеры с вкрученными потайными гайками для крепления деталей.

Собраны мозги станка и вся сопутствующая электроника.

Вырезан шпиндель.

Системный блок собран.

Далее автором создается система смазки.

Краны изготовлены из капролона.

При помощи крана регулируется подача масла, у мастера выставлена 1 капля в 3 минуты.

В шланги мастер установил проволоку, для удержания от перегиба.

Для сбора масла был сделан поддон.

Пробный пуск.

Первая работа на станке)

Автор сделал это! Ура!!! Теперь у него есть собственный ЧПУ фрезерный станок. Как видите при желании все под силу простому человеку, стоит только захотеть) Очень много интересных и красивых резных вещей можно сделать на данном станке, фантазию ограничивает только размеры станка) В дальнейшем автор собирается создать станок куда больше, для серьезной работы, опыт уже есть)

На этом заканчиваю статью. Большое спасибо за внимание!
Заходите в гости почаще, не пропускайте новинки в мире самоделок!

Статья представлена в ознакомительных целях!

Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

ЧПУ фрезерный станок по дереву своими руками: сборка, чертежи Фрезерный

Изготовление фрезерного ЧПУ станка по дереву своими руками требует немало усилий для идеального создания в домашних условиях. Именно поэтому необходимо продумать сборку, чертежи, схемы, характеристики и размеры данного агрегата.

Изготовление фрезерного ЧПУ станка по дереву своими руками требует немало усилий для идеального создания в домашних условиях. Необходимо заметить, что лучше всего использовать прочный материал, не подвергающийся коррозии и другим реакциям.

Сбор станка

Для того чтобы собрать станок самостоятельно, нужно иметь нужные детали и конструктивные чертежи, помогающие понять всю структуру и механизм фрезерного станка.

Основными материалами для сборки станка являются:

дерево, как основание станка;
металлические гвозди, шурупы и другие соединяющие детали из металла;
металлические пластины и листы из любого прочного металла.

Дерево обычно используют из сосны, дуба или бука, потому что они обладают устойчивостью к вредителям и к гниению. Металл чаще всего выбирают тот, который сможет противостоять или хотя бы устоять от коррозионных процессов. Обычно это алюминий, сталь или чугун. Но наиболее выгодным материалом будет являться алюминий. Единственным недостатком алюминия является его невысокие прочные способности. Именно поэтому используют сплав алюминия с цинком или железом.

1 шаг

Первым шагом в сборе фрезерного станка является схема, по которой будут производиться данные работы. Если нет досок, то основанием можно взять какой-либо старый станок или другое оборудование, не имеющее использование в настоящем. Будет легче, если будет уже готовое основание из старых машин, чтобы сразу подключить к нему остальные детали и проверить работоспособность.

Желательно, чтобы в старом станке имелось сверло, головку которого можно будет сменить на фрезерную. Если взять сверлящее устройство из нерабочего принтера, то использовать такой станок придется только на тонкий металлический материал и на легкую древесину.

Если взять сверло из достаточно тяжелой нерабочей машины, то использовать можно практически все материалы.

2 шаг

Подразумевает собой приготовление двигателя с мощным шагом. Размер его будет зависеть от основания станка. Чтобы подсоединить двигатель, следует придержаться чертежным планам конструкции.

3 шаг

Включает в себя фиксацию основания фрезерного станка ЧПУ. Это необходимо для того, чтобы станок имел достаточную жесткость, так как материал может быть любой величины и толщины. Поэтому также нужно воспользоваться газовой сваркой и приварить основание к фиксирующим металлическим деталям.

4 шаг

Следует приобрести ремни и винтовой механизм, чтобы работа происходила так же, как и у стационарного станка.

5 шаг

Включает в себя выполнение и соединение самой главной детали во всей конструкции механизма. Это вертикальная ось, которая должна быть изготовлена из металла (желательно). После приварки оси необходимо присоединять электродвигатели и другие детали, работающие от электричества или по гравитационной силе.

Материал для работы

Материалом для создания фрезерного станка ЧПУ в домашних условиях будет служить однозначно алюминий, потому что его легко можно найти на металлургических предприятиях. Следует использовать также алюминиевые листы и плиты для вертикальных поддерживающих осей.

Если нет возможности приобрести металлические детали, то можно использовать и деревянные, но работа тогда будет происходить не для всего материала.

Также разрешено в использовании чугунные и стальные стали. Для изготовления фрезерного станка ЧПУ можно использовать стали группы специальные, которые предназначены для специализированных деталей и обладают жаростойкими и кислотоупорными свойствами. Помимо стали используют также чугун, который имеет высокие литейные свойства, которые помогут соорудить деталь нужной формы.

Характеристика и размеры фрезерного станка

Главным достоинством фрезерного станка считается его вертикальная ось, то есть основание и двигатель, который обладает высокими мощностями и низким потреблением топлива и электричества в час. Его характеристики:

Долгое использование и работа без колебаний частоты.
Огромный выбор различных программ и насадок для работы фрезерного станка.
Высокая степень жесткости.
Высокая частота работоспособности.

Более того, современные фрезерные станки обладают эксплуатационными свойствами и возможностью перемещаться на расстояния без какого-либо труда для человека.

В состав фрезерного станка входят:

устройство, которое защищает станок от попадания в двигатель металлической или деревянной стружки;
устройство, равномерно подающее силу действия;
электромагнитные муфты;
перегрузочная муфта;
устройства, для настраивания зазоров в аппарате.

Благодаря наличию всех этих преимуществ и полного состава фрезерного станка ЧПУ, он способен обрабатывать такой материал, как стальные и алюминиевые пластины, дерево и пластмасса.

Схемы и чертежи деталей станка

Основные архитектурно-строительные схемы данного проекта это: обычные чертежи, в которых показана схема сборки фрезерного станка, его размерность для данных деталей и общая характеристика по механизму работы. Соблюдая все технологические принципы по сборке станка, можно изготовить полностью рабочий фрезерный станок ЧПУ в домашних условиях.

Чертеж или схема должны содержать название каждой детали, размеры деталей и основного корпуса, размер вертикальной оси, а также двигателя, электродвигателей, количественную характеристику мощности двигателя и потребление электричества в час, то есть производительность фрезерного станка ЧПУ.

Приложение в случае поломки станка

Любая машина со временем претерпевает какие-либо поломки или заводские браки, а также разнообразные неисправности. Существует несколько причин, по которым могут возникнуть дальнейшие поломки с фрезерным станком ЧПУ:

Недостаточная сила зажима у стола материала. Это говорит о том, что стол, на котором установлен материал с работой фрезерного станка ЧПУ, имеет очень низкую прочность и в любой нежеланный момент сможет подвести работающего человека. Следует перед работой со станком проверять стол, на котором будет происходить работа с материалом, а также стол, на котором стоит сам станок.

Круглые детали не вращаются. Это связано с тем, что напряжение в сети недостаточно высокое или не такое, которое необходимо для нормальной работы. Если вовремя не предотвратить эту проблему, можно полностью сломать станок, восстановление которого потребует больших затрат.
Медленная работа круглых деталей. Эта проблема чаще всего связана также с подачей напряжения в сети. Для того, чтобы избавиться от этой проблемы, нужно проверить источник питания и если надо, заменить необходимые провода.

Вышеописанные причины появления разных поломок являются самыми распространенными. Поэтому мастера по исправлению проблем всегда найдут способ починить даже фрезерные станки. Конечно, если фрезерный станок изготовлен самостоятельно в домашних условиях, то необходимо также самому провести анализ машины и произвести починку.

Примечание

Из данного содержания текста можно вынести вывод о том, что самодельный фрезерный станок ЧПУ имеет свою классификацию, ряд особенностей по изготовлению деталей для станка и его сборка. Чертежи помогут разобраться в размерах деталей, их функциях и сборочных инструкциях. Поэтому, для того, чтобы самодельный фрезерный станок не поломался, необходимо использовать достаточно прочный материал.

чертежи, конструкция, самостоятельная сборка, советы

Станки с числовым программным управлением стали прорывом в механической обработке материалов. Благодаря компьютерному управлению токарный станок или фрезер ЧПУ способны выполнять геометрически сложные детали с высокой точностью и повторяемостью. Развитие техники постепенно сделало такие станки доступными не только для промышленных предприятий, но и для домашнего использования. Сегодня, любой умелец может приобрести или изготовить своими руками фрезер с ЧПУ и использовать его в различных проектах.

Область применения

Фрезерные станки применяются для сложной обработки деталей по трем координатам. Среди простейших видов фрезеровки: процесс гравировки и вырезание деталей из листовых материалов. Исходное сырье – фанера, текстолит, пластмасса. Результатом становятся плоские детали, которые в дальнейшем собираются в какие-то конструкции. Это могут быть коробки, шкатулки, корпуса электроаппаратуры, каркасы объемных изделий. Используется двумерная обработка и при создании художественных изделий.

Более сложный вид обработки – объемная или трехмерная. Из массивных заготовок она позволяет вырезать изделия со сложной поверхностью. Например, резьба по дереву, выполненная на станке, зачастую превосходит рукотворные изделия. Установка на станке дополнительной поворотной оси еще больше расширяет его возможности. Четырехосевое точение позволяет выполнять цилиндрические детали или трехмерные изделия с высокой сложностью рельефа. Примером могут ступать скульптуры или изогнутые мебельные фасады. Возможно создание станков и с еще большим числом степеней свободы, но сегодня это остается уделом профессионалов.

Кроме классического фрезерования, фрезер с ЧПУ может использоваться для выполнения других типов работ. Вместо фрезерной головки легко монтируются плоттерные ножи, лазеры или экструдеры 3D принтеров. В некоторых случаях устанавливается плазмотроны для резки металла. Все эти инструменты не изменяют конструкцию оборудования и методы управления.

Особенности выбора конструкции фрезера

Возможности современного оборудования с ЧПУ огромны. Но, ни один станок не является универсальным. Каждая модель имеет свои особенности и предпочтительную область применения. Перед выбором конкретной конструкции, следует четко определить, для чего будет использоваться станок. Попытка совместить все в одном, приведет к большим материальным и физическим затратам, без гарантии результата.

Сегодня выделяют два направления конструирования настольных фрезеров. Первое, самое простое, ориентировано на обработку дерева, пластмассы и других мягких заготовок. Такие станки не предъявляют высоких требований к конструкционным материалам, отличаются простотой и низкой стоимостью. Они доступны для самостоятельного изготовления, без применения дополнительного оборудования. Металлические изделия на таких устройствах обычно не фрезеруются. В редких случаях точатся только мягкие цветные металлы с небольшой подачей.

Второе направление фрезеров ориентировано работу с металлическими заготовками. Эти станки обладают значительной массой и состоят из деталей, выполнить которые можно только с использованием серьезного станочного парка.

Самостоятельно браться за такую конструкцию рекомендуется только при наличии серьезного опыта и доступа к заводскому металлообрабатывающему оборудованию.

Вторым по важности, параметром станка выступают размеры обрабатываемых деталей. Новичкам сразу хочется крупногабаритное поле, на котором они смогут делать все, что захотят. Но чем больше станок, тем больше технических проблем придется решать при его конструировании. Да и стоимость его будет не самой оптимальной. Если нет конкретных задач для большого станка, то рекомендуется в первом проекте ограничиться полем обработки размером в стандартный бумажный лист А4. Максимум можно выбрать А3.

Конструкция станка

Общая конструкция фрезерного станка состоит из трех независимых линейных осей, обеспечивающих продольное, поперечное и вертикальное движения рабочего инструмента. Распространены два варианта реализации их взаимного расположения. В простых станках большую популярность, приобрела портальная конструкция. Ее особенность в том, что поперечная и вертикальная оси закреплены на подвижном портале продольной оси. Вариант обеспечивает небольшие габариты, но существенно проигрывает в жесткости.

Другой подход подразумевает две оси, жестко закрепленные к основанию. Общее название таких механизмов – станки с подвижным столом. Именно такие модели наиболее часто применяются в промышленном оборудовании, так как в них проще обеспечить высокую жесткость. Простота и собираемость конструкции оказывается выше, чем у портальных вариантов. Жертвовать приходится размерами обрабатываемой детали.

В процессе строительства фрезера с ЧПУ решаются задачи выбора комплектующих, сборки механической части устройства, оснащения проекта электроприводами и системой управления.

Станина

В основе механической части лежит станина станка. Несмотря на кажущуюся простоту, от качества выполнения этого элемента будут зависеть многие характеристики работы готового изделия. Классические, литые из чугуна, станины в небольших станках популярностью не пользуются. Высокая сложность изготовления, необходимость дополнительной обработки и большая масса заставляет конструкторов искать альтернативные подходы. Самыми распространенными стали станины, собранные из плоских алюминиевых деталей или стандартного станочного профиля.

Наличие алюминиевых листов толщиной от 10 мм, позволяет вырезать из них детали необходимой формы, а затем собрать с помощью винтов. Высокое качество исходного сырья, при некоторой аккуратности, обеспечивает конструкцию, не требующую дополнительной механической обработки. Тем не менее, рекомендуется для резки и сверления отверстий использовать заводское оборудование. Готовое основание алюминиевое основание характеризуется небольшой массой и жесткостью, достаточной для обработки мягких материалов.

Станочный алюминиевый профиль стал использоваться относительно недавно. Выбор этого решения позволяет изготовить самодельный фрезерный станок с ЧПУ вообще без тяжелого оборудования. Все что необходимо – отрезать детали в размер.

Дальнейший монтаж выполняется с использованием пазов на профиле и готовых узлов крепления. Сам процесс больше напоминает сборку поделок из детского конструктора. Простота, высокая скорость сборки и неплохие результаты позволяют рекомендовать алюминиевый профиль начинающим самодельщикам для сборки станков самого разного назначения.

Линейные перемещения

Реализация подвижных осей требует наличия направляющих и механических передач. В любительском станкостроении наибольшее распространение получили цилиндрические оси, благодаря их относительно низкой стоимости и простоте использования. Диаметр таких направляющих должен быть значительным, что бы обеспечить отсутствие прогиба в процессе обработки. Использовать распространенные варианты диаметром 8 мм допустимо только при поле обработки в несколько сантиметров или в конструкциях с небольшими нагрузками.

На больших длинах они будут прогибаться и нарушат точность фрезерования. Наряду с цилиндрическими, встречаются рельсовые направляющие. Они имеют более высокую стоимость, но обеспечивают гораздо лучшие характеристики по точности, жесткости и долговечности. При наличии достаточных средств рекомендуется оснастить самодельный ЧПУ фрезер именно рельсами.

Привод подвижных узлов выполняется через передачу винт-гайка. В самом простом варианте используется резьбовая шпилька и обычная метрическая гайка. Единственным достоинством такого варианта является низкая стоимость. Комплекс остальных характеристик ограничивает использования область такого решения демонстрационными макетами оборудования. Для обеспечения приемлемой точности и долговечности передачи рекомендуется применять шарико-винтовые пары. Несмотря на высокую стоимость, они имеют множество преимуществ по сравнению с другими типами винтов. Альтернативой винтам выступают ременные передачи и передачи типа рейка-шестерня. Несмотря на активное использование в разнообразном оборудовании, особых преимуществ в небольших они станках не имеют.

Электрооборудование и электроника

Фрезер с ЧПУ оснащается специализированным комплектом электрооборудования, обеспечивающего согласованное перемещение по координатам, необходимые блокировки и защиты. В его состав обычно входят двигатели подач, преобразователи для двигателей, датчики и блок управления. Простейшим вариантом построения становится использование готовых комплектов шаговых двигателей с драйверами. Такие двигатели не требуют тщательного подбора и настройки, просты и относительно дешевы.

Альтернативным вариантом может стать использование сервопривода на основе моторов переменного тока. Это отличное решение для любого типа оборудования имеет только один существенный недостаток – высокую стоимость.

Блок управления миниатюрным станком обычно выполняется на основе персонального компьютера. Все необходимые расчеты возложены на специализированное программное обеспечение. Преобразование сигналов ПК в управляющие сигналы драйверов двигателей производится через дополнительную плату – преобразователь. К этой же плате подключаются датчики, ограничивающие перемещения, органы управления шпинделем и другое оборудование.

Шпиндель

Важную роль в работе станка играет шпиндель. В небольших станках нашли применение электрические гравировальные машины. Их мощности достаточно для работы с небольшими фрезами при гравировке и вырезании деталей из фанеры. В крупных станках, применяются так называемые, прямо-шлифовальные машины или небольшие фрезеры. С их помощью можно выполнять большое число работ на высоких скоростях. Профессиональные фрезерные головы и специализированные шпиндели применяются в основном при большом поле обработки или в промышленном оборудовании.

Совет: самодельный фрезерный ЧПУ станок выйдет вам в разы дешевле, нежели покупка нового!

4 удивительных станка с ЧПУ, которые можно построить сегодня

В зависимости от того, сколько углов вы отрежете с помощью фрезерного станка с ЧПУ, и от того, насколько сложен ваш проект фрезерного станка с ЧПУ, фрезерный станок с ЧПУ, вероятно, является самым дорогим, трудным, но наиболее гибким станком с ЧПУ для самостоятельной сборки. Несмотря на то, что было сделано несколько фрезерных станков с ЧПУ, изготовленных с нуля, лучше перевести ручной фрезерный станок на ЧПУ, пока у вас не появится большой опыт работы с ЧПУ. Таким образом, одно из первых решений, которое вам придется принять, и решение, которое определит множество других решений для вас в будущем, — это то, какой ручной фрезерный станок нужно преобразовать.

Есть много возможностей. Некоторые из них следует рассмотреть в порядке самых тяжелых / самых дорогих для самых легких / самых дешевых:

— Коленная мельница в стиле Бриджпорт: это дорого, и тяжелое колено не особенно хорошо подходит для ЧПУ. OTOH, есть много коленных фрез с ЧПУ, и ничто не говорит «Фрезерный станок», как Бриджпорт. Я не выбрал бы один, если бы я хотел начать делать ЧПУ с самого начала, но если у вас уже есть такой, нет необходимости рассматривать что-то еще.

— RF-45 и клоны: это постельные мельницы китайского производства, которые можно купить в самых разных местах и в самых разных вариантах. Они имеют рабочий диапазон и жесткость, аналогичные Bridgeport, но без коленного сустава, поэтому они лучше подходят для проектов с ЧПУ. Их самый большой недостаток — их шпиндель, который ограничен 1600 оборотами в минуту. Запланируйте преобразование ременной передачи в какой-то момент, прежде чем вы сможете полностью реализовать потенциал одной из этих мельниц.

— Grizzly G0704: Эти мельницы немного меньше, чем RF-45, но они являются идеальной платформой с ЧПУ.Такие люди, как Hoss в Hossmachine, могут предоставить полную информацию обо всем, что вам нужно знать, планы и часто наборы, чтобы помочь с преобразованиями. Если стол и поездки достаточно велики для ваших проектов, это будет более дешевый и быстрый проект, чем RF-45.

— Sieg X2: Это аккуратные маленькие машинки и очень популярные. Я не думаю, что стану чем-то меньшим, чем X2, но вы можете сделать некоторые удивительные вещи с одним, как продемонстрировал Hossmachine (полностью автоматическая смена инструмента и корпус в стиле VMC).

Вот отличная статья о выборе машины-донора для вашего проекта ЧПУ.

Важное примечание:

Некоторые новички начинают задумываться о преобразовании сверлильного станка в фрезерный станок. Даже не начинай идти по этому пути. Для достижения посредственного результата потребуется столько усилий, что оно того не стоит.

Вот несколько типичных машин:

My DIY RF-45 Mill Conversion…

Hoss G0704 CNC Conversion на довольно ранней стадии: он добавил намного больше!

,Рама фрезерного станка с ЧПУ

[Полная инструкция по эксплуатации]

[ Фрезерный станок с ЧПУ Части дома ]

Рама фрезерного станка с ЧПУ поддерживает станок и обеспечивает жесткость, чтобы противостоять силам резания. Как правило, есть база с отрывной колонной. Вот несколько различных рамок, чтобы дать идею:

Фрезерный станок Tormach Frame

Джон Гримсмо принимает доставку на своем Tormach PCNC 1100…

Вот рама Tormach, это типичная L-образная форма с колонной, прикрепленной болтами к большому основанию.Основа светлее. Это подставка под ним.

Полноразмерная рама Hurco VMC

Для сравнения приведу полноразмерную рамку VMC:

Это мало чем отличается от Tormach, оно просто радикальнее. У нас все еще есть L-образная форма с колонной, прикрепленной болтами к основанию.

Как насчет коленных мельниц?

Почти каждый машинист знает о коленных мельницах. Знаменитая Бриджпортская Мельница является крепостью многих магазинов.

Была эра, когда правили коленные мельницы с ЧПУ, но она прошла.Обе конструкции, показанные выше, похожи и не являются коленными мельницами. Вместо этого они называются Bed Mills. Чтобы узнать больше о том, почему коленные мельницы менее подходят для станков с ЧПУ (хотя вы все еще можете купить множество новых коленных мельниц с ЧПУ), прочитайте нашу статью о коленных мельницах Bridgeport.

Материалы для фрезерных станков с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ

чаще всего изготавливаются из чугуна. Другие возможности включают алюминий или сварные конструкции с эпоксидно-гранитным заполнением.

Два ключевых соображения в раме машины:

Жесткость или жесткость: рама должна противостоять искажению, так как на нее действуют режущие и другие силы.
Демпфирование: Рама должна вызывать быстрое демпфирование любых вибраций, чтобы не допустить вибрации или, по крайней мере, плохого качества поверхности при работе машины.

Чугун

обладает отличной амортизацией и жесткостью. Сталь, с другой стороны, довольно жесткая, но ее демпфирование плохое, поэтому она редко используется. Исключение составляет случай, когда существует какой-то другой механизм демпфирования, чем масса и материал. Отличным примером будут стальные сварные конструкции, заполненные эпоксидным гранитом.

Эпоксидный гранит представляет собой смесь эпоксидной смолы и камней различных размеров от песка до мелкой гальки.Что происходит с вибрацией, так это трение на поверхности между смолой и камнями. Различные размеры противостоят различным частотам вибрации в разной степени. Эпоксидный гранит — замечательный демпфер, но он имеет небольшую прочность, поэтому мы используем сварной стальной контейнер для эпоксидного гранита, чтобы обеспечить прочность.

Вот эскиз, который я сделал из возможной стальной сварной рамы и эпоксидно-гранитной рамы для фрезерного станка с ЧПУ:

Стальной сварной шов и стол с эпоксидным гранитом…

Алюминий — это еще один материал, который часто используется в рамах машин для поделок, особенно когда мы говорим об экструзии алюминия, такой как экструзия 8020, а также о алюминиевой пластине.Это более желательно, чем сталь с точки зрения демпфирования, а также обладает желаемым свойством, что нет необходимости снимать напряжение. Сталь и чугун имеют внутренние напряжения, которые могут вызвать искажение материала при обработке. С алюминием у вас не будет таких проблем.

Основание фрезерного станка

RF-45, заполненное эпоксидным гранитом для демпфирования…

Заполнение эпоксидного гранита является захватывающим. Я заполнил свою оригинальную мельницу с ЧПУ RF-45, и она заметно улучшила производительность.Все о том, как это сделать, читайте в моей статье о эпоксидных гранитных наполнителях.

Влияние рамы на производительность машины

Жесткость и демпфирование важны для работы с ЧПУ. Если рама станка слишком сильно изгибается при приложении усилий резания, это вызывает много проблем:

Ресурс паршивого инструмента (аналогично прогибу инструмента)
Плохая точность: трудно точно резать, когда резак движется от того места, где он должен быть.
Плохое качество поверхности

На фотографиях выше вы можете видеть, насколько мощные промышленные рамки VMC.Рамки DIY почти никогда не достигают таких уровней жесткости и демпфирования, так как хорошо эти машины работают?

Оказывается, мы можем смоделировать их производительность, взглянув на количество массы в раме в зависимости от рабочей зоны станка и мощности шпинделя. Рабочий объем — это общий объем, который может достичь резак. Относительно легкая рама может быть чрезвычайно точной, если она имеет дело только с небольшим рабочим пространством. В качестве альтернативы, если мощность шпинделя достаточно низкая, он не сможет так сильно исказить кадр.Эти переменные компромисс.

Вот очаровательная маленькая машинка, которую не стоило много, и она чрезвычайно точна:

У меня есть целая статья об этом, и если все, что вас интересует, это гравировка никель-бродяг, это было бы очень весело. С другой стороны, большинство из нас хотят большего объема работы для наших проектов.

Так в чем же компромисс?

Я провел анализ мощности шпинделя в зависимости от веса станка коммерческих ВМК:

После дальнейших исследований я смог разработать функцию для нашего калькулятора G-Wizard, которая автоматически снижает мощность вашего шпинделя (при необходимости) до максимальной мощности, которую может выдержать рама вашей машины, и при этом остается на низком уровне жесткости VMC.Это довольно гладко и было особенно полезно для людей с машинами, у которых есть проблемы с жесткостью. У меня были клиенты, которые говорили мне, что их машины в основном пошли от безумно непоследовательного к ручному и простому в использовании.

Вы также можете найти калькулятор, который поможет определить, сколько кадров вам нужно, или, наоборот, насколько мощный шпиндель вы можете разместить на своем кадре, прежде чем его станет слишком много.

источников для станков с ЧПУ своими руками

Самодельному ЧПУ сложно построить жесткий и хорошо увлажненный каркас с нуля.Подумай об этом. Вы в состоянии создавать тяжелые чугунные рамы? У вас есть доступ к литейному заводу, который может разливать расплавленный чугун? Можете ли вы весить год или около того, пока ваши кастинги приправляют и снимают внутренние нагрузки?

Большинство скажет, что не может справиться ни с чем из этого. Это оставляет несколько других доступных подходов — они могут попробовать технологию изготовления, которая будет работать, или они могут каннибализировать раму ручного фрезерного станка донора. Последний, безусловно, является наиболее распространенным подходом, хотя мы действительно видим, что люди используют алюминий.Я еще не видел, чтобы кто-то попробовал подход со стальным сварным швом и эпоксидным гранитом, но лично я думаю, что это наиболее вероятно, чтобы произвести высокопроизводительный станок с ЧПУ с нуля.

Создание подобной рамы немного выходит за рамки наших возможностей, поэтому вместо этого давайте сосредоточимся на донорах фрезерных станков. Обратите внимание, что это другая история для фрезерных станков с ЧПУ и плазменных столов. Их рамы почти изготовлены самим ЧПУ. Мы поговорим об этих методах подробнее в другой статье, но сейчас просто учтите, что эти подходы, как правило, недостаточно хороши для приличного станка с ЧПУ.

Ручной фрезерный станок

Доноры

Кто-то где-то, вероятно, преобразовал каждый общедоступный тип ручного фрезерования в ЧПУ. Если у вас уже есть ручная мельница, отправляйтесь туда и в Google за идеями от других, как ее преобразовать.

Но, если вы еще не получили, просто знайте, что они не все равны. Есть плюсы и минусы для рассмотрения. Хорошей новостью является то, что у меня есть полная статья о том, как выбрать лучшую мельницу-донор для вашего проекта ЧПУ. Не забудьте проверить это!