Збірка чпу верстата з алюмінієвого профілю. Мій перший верстат чпу. Роботи підготовчого етапу

Стаття на тему самостійної споруди невеликого станочка для деревообробки (гравірування, фрезерування, свердління) з ЧПУ, підходить також і для інших м'яких матеріалів, Наприклад, пластика. Добре підійде для фрезерування друкованих плат і подібної роботи. У цій та наступних статтях описуються загальні комплектуючі та прийоми для збірки не тільки CNC верстатів, а й 3Д принтерів, граверів і подібної техніки. Інформації багато, посилань і фотографій багато, проект відкритий, поради та критика (у справі) вітається.

Ось кілька фотографій зовнішнього виглядузібраного верстата CNC2418 з лотів продавців з Алі

Приклади лотів з Алі з лазером і цангою ER11 (магазин DZT, магазин Jack "s, магазин IRouter).

Отже, розповім про досить популярний китайський станочек під нехитрою назвою CNC2418, що означає робочу зону 24 мм на 18 мм. Як шпинделя у нього стоїть простий (колекторний) спритний двигун постійного струмутипу 775. Управляється через GRBL сумісними програмами, але про все по порядку.

Як правило, продається в районі $ 250 (від $ 170 до $ 300) в різній комплектації. Є версія з різними шпинделями ( різні варіації 775го двигуна), з різними цангами (від простої для свердел до ER11), може комплектуватися лазерним модулем. Зазвичай продавці вкладають витратні матеріали, біти-фрези та інше.

Характеристики верстата 2418:

1. Робоче поле - 240 мм х 180 мм х45 мм
2. Розмір рами (станини) - 260 мм х180 мм (алюмінієвий профіль)
3. Загальний розмір - 330х340х240
4. Крокові мотори: 3шт Nema17 1,3А 0,25Nm
5. Шпиндель: Діаметр 45мм, модель 775, 24V: 7000 r / min
6. Максимальний діаметр хвостовика фрези залежить від встановленої цанги
7. Харчування: 24V 5.6A

Ось фотографія середнього комплекту за $ 250 (включаючи комплект для лазерного гравірування)

В лоті зазвичай є вибір цанг: проста "Дриля" або цанга типу ER11. В лотах подорожче є обидва варіанти плюс фрези.

Якщо серйозно говорити, то ринкова вартість подібних комплектів для збірки сильно завищена. Я не готовий віддавати під $ 300 за подібний набір. А ось зібрати його своїми руками рази в три дешевше - будь ласка! Далі наведу добірку комплектуючих з китайських магазинів, На основі яких можна спокійно зібрати аналогічний верстат або верстат з великим / меншим робочим полем.

Для збірки потрібно купити набір напрямних: рейки або поліровані вали; ходові гвинти (найчастіше Т8, так як ремені типу GT2-6 можуть встановлюватися в лазерні гравери, в Фрезер їх застосування не бажано), двигуни Nema17, шпиндель (найчастіше двигун постійного струму типу RS775 або могутніше) і різна дрібнота типу підшипників, супортів , метизів.
Питання електроніки окремий: хтось користується платами Arduino Nano / Uno + CNC Shield, хтось Mega + Ramps, є варіанти більш серйозних комплектів під Mach3.

Звертаючи вашу увагу на те, що в оригінальному комплекті присутні 3Д друковані компоненти.

Використання подібних пластикових деталей добре видно на призначених для користувача фотографіях з інтернету, та й в лотах у продавців

В друкований комплект входить распорка-куточок (2 шт), тримач гвинта Х, держатель гвинта Y, власники підшипників LM8UU (а швидше за їх імітації) 4 шт, тримач гайки Т8.

Окремо виділю збірку власника шпинделя, одночасно каретку по XY.
Вона так і приходить в зборі з встановленим двигуном.

Всередині видно запресовані підшипники LM8UU і десь гайка Т8. Вали просвердлені з торця і закріплені на торцях. Одночасно служать додатковою опорою для конструкції.

Посилання на комплектуючих та привожу з бангууда, так як набридло купувати по 1 лоту у різних продавців з Алі і чекати купу посилок, що приходять в різний час. Ціни порівнянні з Алі, десь дешевше, десь зручніше застосувати поінти, десь почекати акцію або купон. В результаті отримав одну велику посилку з комплектуючих та. Також наводжу ключові слова для самостійного пошуку, Якщо потрібно знайти подібне на Алі або Тао.

Тепер по порядку. Отримав посилку різної комплектуючих та для верстатної механіки.

Напрямні поліровані вали.
Linear Shaft (Rod).ще зустрічається Optical Axis(Полірована вісь). Бувають на 5-6-8-10-12-16-20 мм. Актуальний діаметр 8 мм. На 16-20 мм краще використовувати круглі рейки типу SBR16 або SBR20, так як вони мають підтримку. Вали різного діаметру використовуються, наприклад, в принтері Ultimaker (6-8-10 мм). До речі, вали на 12мм - можуть стати в нагоді для осі Z принтера ZAV 3D і подібних.
На фото 6 мм, 8 мм, 12 мм.

Вали 8 мм. Брав частина в розмір (вони з фасками), частина різав сам

Є великий лот з вибором валів від 5 мм до 12 мм і довжин 300-600 мм

Окремими лотами буває трохи дешевше. Я намагаюся брати довжину або в розмір або значно більше, щоб самостійно напіліть з одного вала 2-3 відрізка потрібного розміру.

ось рез торцевої пилкою. Бажано потім зачистити, зняти фаску.

Вал 6х400
Вал 6х300
Вал 6х500
Вал 6x600

Вали на 6мм можна використовувати в невеликих лазерних граверів, Дельта принтера, осі Z настільних ЧПУ верстатів. Наприклад, вал на 6х300, розпиляний навпіл пішов на "голову" осі Z невеликого фрезера.

Вали на 12 мм. Брав для ZAV 3D.

Будуть встановлені в корпус ZAV 3D

Є кілька варіантів кріплення напрямних. Найпростіший - нарізати на кінцях різьблення і законтрогаіть. Можна встановити фланці типу SHF08 або супорти SK8. У цьому випадку довжина збільшується на 2 см кожної направляючої (один фланець захоплює 1см вала).
Я друкував сам, не скажу що велика різниця, але економія близько $ 12. Ось посилання на лот для установки нормальних металевих фланців SHF08, а не пластикових. ще гарний варіанткріплення не фланцями, а супортами, прямо на профіль 2020. Це супорт SH08 (SF08?).
Є ще «китайський» варіант кріплення, коли в центрі вала сверлится отвір і нарізається внутрішнє різьблення М3. У цьому випадку установка подібних напрямних максимально полегшується.

Супорти-фланці для кріплення валів від SHF8 до SHF20
фланець SHF8
супорт SK8
Ще один супорт SK8 для валів для установки на профіль

Підшипники для валів
Лот з вибором розміру коротких лінійних підшипників LMххUU на 6/8/10 мм
Ключові слова: Bearing LMххLUU (на хх мм, довгі), LMххUU (на хх мм короткі), в корпусі відповідно: SC8LUU і SC08UU.
Подовжені лот з вибором типу SCSххLUU від 8 до 20 мм.
Ще подовжені на 8 мм
Підшипники в корпусі SC8UU
На 6 мм LM6LUU подовжені і звичайні LM6UU

Ось цікаві комплекти-набори осей з направляючими і підшипниками
на 500 мм з подовженими підшипниками

Те ж, плюс гвинт Т8 з супортом на 200мм, 300 мм і на 400 мм

Ходовий гвинт Т8 ( Lead Screw T8, гайка T8 Nut) - це гвинт з многозаходной різьбленням. Краще брати відразу з гайкою.

Якщо пиляти, то додатково треба буде прикупити ще латунних гайок
На 100 мм
На 200 мм
На 250 мм
На 400 мм
Лот з вибором Т8 від 100 до 600 мм зі спеціальною гайкою
Зазвичай беру більше, плюс одну гайку. Ріжу в розмір, залишок йде ще куди-небудь

Комплектуючі для профілю:
куточки 2020 Corner Bracket.
Для складання верстата типу 2418 буде потрібно мінімум 16 шт. Беріть з запасом)))
Є варіанти пластин для посилення, теж непогано було б встановити за основними кутах і на портал (разом 6-8 шт).

А ось сам профіль 2020.

Раз завів розмову про профіль, то розповім докладно про закупівлю та нарізку профілю у Соберізавода.

Це конструкційний алюмінієвий профіль від Соберізавода. Це напевно самий дешевий варіант, Так як профіль з Китаю буде коштувати дорожче, та й існує обмеження на максимальну довжинупосилок на китайській пошті (500мм).

Я купував відразу нарізаний в розмір комплект профілю типорозміру 2020 для CNC2418.
Є два варіанти - профіль без покриття (дешевше) і з покриттям (анодований). Різниця у вартості невелика, я рекомендую з покриттям, особливо якщо використовувати в якості направляючих для роликів.

вибираємо потрібний типпрофілю 2020 року, далі вводимо «порізати за розмірами». Інакше, можна купити один відрізок (хлист) на 4 метри. При розрахунку майте на увазі, що вартість одного різу буває різна, залежно від профілю. І що на рез закладається 4 мм.

Вводите розміри відрізків. Я зробив верстат 2418 трохи більше, це сім відрізків по 260 мм і два вертикальних по 300 мм. Вертикальний можна зробити поменше. Якщо потрібен верстат довше, то два поздовжніх відрізка більше, наприклад, 350 мм, поперечні також по 260 мм (5 шт).

Тепер трохи більш докладніше по основну збірку.

Отже, для складання рами будуть потрібні наступні комплектуючі:

• Відрізки профілю 2020 (дві поздовжніх, 5 поперечних, 2 вертикальних частини)
• Куточки для профілю 16 шт
• Т-гайки М3 або М4 для паза-6мм
• Гвинти для установки з Т-гайками (М3 або М4 відповідно, на 8 ... 10 мм, плюс М3х12 для кріплення двигунів)
• Розпірка (куточок під 45 °)
• Інструмент (викрутка)

Раз завів розмову про профіль, то про всяк випадок дублюю про закупівлю та нарізку профілю у Соберізавода

Це конструкційний.
Я купував відразу нарізаний в розмір комплект профілю для 2418.
Є два варіанти - профіль без покриття (дешевше) і з покриттям (анодований). Різниця у вартості невелика, я рекомендую з покриттям, особливо якщо використовувати в якості направляючих для роликів.

Вибираємо потрібний тип профілю 2020 року, далі вводимо «порізати за розмірами». Інакше, можна купити один відрізок (хлист) на 4 метри. При розрахунку майте на увазі, що вартість одного різу буває різна, залежно від профілю. І що на рез закладається 4 мм.

Вводите розміри відрізків. Я зробив верстат 2418 трохи більше, це сім відрізків по 260 мм і два вертикальних по 300 мм. Вертикальний можна зробити поменше. Якщо потрібен верстат довше, то два поздовжніх відрізка більше, наприклад, 350 мм, поперечні також по 260 мм (5 шт).


Підтверджуємо (треба обов'язково додати в карту розкрою)


перевіряємо корзину


Профіль виходить на 667р разом з послугою різання.


Доставка здійснюється ТК, розрахувати вартість можна по калькулятору, так як розміри профілю вам відомі, вага дуже добре рахується в карті розкрою. Для розрахунку потрібна опція «паркан вантажу у постачальника». Доставка Діловими лініями обійдеться дешевше, близько 1000 рублів.

Можна забрати самовивозом в Москві.


В одному місці офіс, склад і майстерня, де ріжуть профіль в розмір. Є вітрина із зразками, можна підібрати профіль на місці.

Ось підготовлені для збирання куточки

Ось таким чином слід встановлювати Т-гайки в слот. Можна не протягувати з торця, а встановлювати прямо в паз профілю боком, але потім контролюйте поворот і установку гайки, так як не завжди це відбувається, потрібна деяка вправність.


Рез профілю чистий, задирок немає

Профіль-двадцятка, тобто з серії 2020 року, з відповідно розмінною 20мм х 20 мм, паз 6 мм.

Отже, спочатку збираємо П образну частину рами, кріпимо дві поздовжніх частини профілю і одну крайню поперечину. великого значенняз якого боку збирати немає, але враховуйте, що є центральна поперечна перекладина, яка зрушена ближче до задньої частини. Вона є частиною вертикальній площині, а розмір зміщення залежить від вильоту осі Z і шпинделя. Розміщують таким чином, щоб вісь обертання шпинделя була по центру верстата (осі Y).
Далі збираємо середню поперечку. Зручніше спочатку встановити обидва куточка на відрізок профілю і зафіксувати, а потім встановлювати до рами.
Докладаємо відрізок профілю, виміряємо однакову відстань лінійкою, затягуємо гвинти. Гвинти потрібно затягувати неквапливо, давати час Т-гайки провернутися і зайняти своє становище в пазу. Якщо не виходить з першого разу, знову послабити гайку і повторити.


Встановлюємо останню частину горизонтальної рами. Зручніше підлазити довгою викруткою. Не полінуйтеся і проконтролюйте прямі кути отриманої конструкції косинцем і діагоналі - лінійкою.




Так як куточки конструкції спрямовані один до одного, то байдуже в якому порядку збирати. Я зробив як в базовій конструкції CNC2418. Але інтуїція підказує, що відстань між профілями має сенс збільшити, особливо при більшій висоті порталу. Ну ладно, це можна буде зробити пізніше.


Далі починаємо збирати кріплення вертикального порталу

Зібраний портал встановлюємо на горизонтальну частину, кріпимо за допомогою 6 куточків (встановлюються у напрямку в три сторони від вертикального профілю).


Встановлюємо, дотримуємося перпеднікулярность відрізків (по косинці). Потім по черзі затягнув всі гвинти.





В оригіналі для зміцнення вертикалі використовується особливий екструзійний куточок під 45 °. Я подібний не зміг знайти в продажу, замінив 3Д-друкованим. Посилання на модель є в кінці топіка.
Update: Виявилося в оригіналі 3Д друкований теж.
Якщо що замінити його можна перфорованим кріпленням з магазинів, або меблевими куточками. На якості це ніяк не позначиться.


Конструкція вийшла на перший погляд міцна, не хитка. Видно, що пластина з двигуном коротше, ніж зв'язка супортів KP08 + SK8. Буду розносити ширше.


По суті дана рама є копією подібної конструкції верстата CNC2418, хіба що я прямо не копіював розміри, зробив трохи більше для того, щоб менше обрізків від напрямних і гвинтів.

Збірка рами закінчена, тепер можна зайнятися установкою двигунів. Я використовувати 3Д друковані фланці для установки двигунів. Верхні доцільно зробити в зборі з власниками напрямних, нижні - без власників, так як вісь Y повинна бути ширше. Ось Y доцільно встановити на супорти SK8 і KP08, як в оригінальному верстаті. Самі супорти можна роздрукувати на принтері або купити (посилання в кінці топіка, а також були в першому пості).

Для однієї з осей (осі X і Y у мене однакової довжини) взяв «пристрілювальний». Я ще не знав своїх «хотелок» на розміри верстата. В результаті обрізки від гвинта підуть на вісь Z, потрібно буде тільки докупити латунну гайку Т8.

Упакований був в картонну упаковку, всередині кожна деталь в пакеті окремо

Виглядає комплект ось таким чином: двигун з коротким проводом, ходовий гвинт Т8, два супорти KP08 і дві муфти 5х8.

Є аналогічний і, а також без двигуна на (з супортами і гайкою).
Якщо брати без великого запасу, то варіант на 400 мм, добре піде для «збільшеною версією» верстата

Додаткова інформація - фото комплекту окремо

Маркування двигуна RB Step Motor 42SHDC3025-24B-500, посадочне місце Nema17


У комплекті короткий провід для підключення. Зручно, можна просто наростити довжину, не чіпаючи роз'єми.

Гвинт Т8, гайка


Супорти КР08.


Зручно кріпити на профіль. Якщо використовується широкий фланець для установки - то краще використовувати версію супорта KFL08, вона дозволяє кріпити гвинт нема на профіль, а на фланець.


Муфта 5х8 - розрізна муфта для підключення вала двигуна до гвинта.

калькуляція
Тепер, на прохання в коментарях в першій частині, я пропоную обговорити калькуляцію витрат. Природно, я витратив менше зазначеного, так як двигуни і велика частина комплектуючих у мене була в наявності. сильно дешевшебуде, якщо використовувати саморобні друковані куточки для профілю, супорти, фланці і так далі. На роботу верстата з свердління друкованих плат і по фрезеруванні м'яких матеріалів це навряд чи позначиться. Ще хороший варіант - використання перфорованих пластин з будівельних / хозмазі. Піде для посилення кутів, в тому числі вертикального і для установки двигуна, за умови висвердлювання центральній частині під вал. В місце перфорованого кріплення можна використовувати саморобні з алюмінієвого листа або фанери.
Однозначно потрібно купувати профіль 2020, Інакше це буде верстат зовсім іншого типу. Можна зробити те ж саме з алюмінієвого куточка або прямокутної труби, Але тільки з любові до мистецтва))) Є більш оптимальні конструціі в плані жорсткості для збірки з куточка / труби.
Однозначно до профілю потрібні Т-гайки. Можна купити Т-болти, але Т-гайки більш універсальні (так як гвинт довжиною можна застосувати будь-яку).
А ось інше можна міняти на свій розсуд, можна навіть замість ходового гвинта Т8використовувати шпилькуз нержавійки. Хіба що кількість кроків на мм перерахувати доведеться в прошивці.
двигуниможна зняти зі старих пристроїв / оргтехніки і планувати посадочні місця вже під конкретний тип.
електронікапрактично будь-яка (Anduino UNO / Anduino Nano, CNCShield, Mega R3 + Ramps, драйвери A4988 / DRV8825, можна використовувати плату-перехідник під Mach3 і драйвери TB6600. Але вибір електроніки обмежує використовуваний софт.
Для Дриля можна використовувати будь-який двигунпостійного струму, який дозволяє встановити цанговий патрон і має пристойні обороти. В базовому варіантіприсутній високооборотистий двигун 775. Для фрезерування можна використовувати б / к шпинделі ват на 300 з цангою ER11, але це сильно здорожує верстат в цілому.

Орієнтовна калькуляція витрат:
профіль 2020 (2,5 метра) = 667р
профіль 2080 (0,5 метра) на робочий стіл = 485 р
Два по 300 мм 2х $ 25
. Лот на 20 шт виходить $ 5.5 з доставкою
приблизно 4 р / штука якщо брати великий пакет. Потрібно не менше 50 шт (кріплення двигунів, супортів). Гвинти до них не вважаю, зазвичай кілька копійок / штука в залежності від якості. Разом близько 400 ... 500р.
Двигуни 3 шт $ 8.25 кожен
Електроніка $ 2
$3.5
A4988 три штуки по $ 1

Верстат виходить близько $ 111. Якщо додати шпиндель:
$9
$7.78,
то підсумок вартості близько $ 128

3Д друковані деталі не оцінюю. Можна замінити перфорованими пластинами / куточками з крепмаркета і подібних магазинів. Провід, ізоляційну стрічку, витрачений час теж не оцінюю.
Нагадаю, що не у всіх варіантах комплектацій CNC2418 є такі хороші 775 двигуни і, тим більше, цанга ER11.

варіанти подешевше.

На питання, як зробити верстат з ЧПУ, можна відповісти коротко. Знаючи про те, що саморобний фрезерний верстат з ЧПУ, в общем-то, - непросте пристрій, що має складну структуру, конструктору бажано:

• обзавестися кресленнями;
• придбати надійні комплектуючі і кріпильні деталі;
• підготувати хороший інструмент;
• мати під рукою токарний і свердлильний верстатиз ЧПУ, щоб швидко виготовити.

Не завадить переглянути відео - своєрідну інструкцію, навчальну - з чого почати. А почну з підготовки, куплю все необхідне, розберуся з кресленням - ось правильне рішенняпочатківця конструктора. Тому підготовчий етап, що передує збірці, - дуже важливий.

Роботи підготовчого етапу

Щоб зробити саморобний ЧПУ для фрезерування, є два варіанти:

1. Берете готовий ходової набір деталей (спеціально підібрані вузли), з якого збираємо обладнання самостійно.
2. Знайти (виготовити) всі комплектуючі і приступити до складання ЧПУ верстата своїми руками, який би відповідав усім вимогам.

Важливо визначитися з призначенням, розмірами і дизайном (як обійтися без малюнка саморобного верстатаЧПУ), підшукати схеми для його виготовлення, придбати або виготовити деякі деталі, які для цього потрібні, обзавестися ходовими гвинтами.

Якщо прийнято рішення створити верстат ЧПУ своїми руками і обійтися без готових наборів вузлів і механізмів, кріпильних деталей, потрібна та схема, зібраний по якій верстат працюватиме.

Зазвичай, знайшовши принципову схемупристрою, спочатку моделюють всі деталі верстата, готують технічні креслення, а потім по ним на токарному і фрезерному верстатах (іноді треба використовувати і свердлильний) виготовляють комплектуючі з фанери або алюмінію. Найчастіше, робочі поверхні (називають ще робочим столом) - фанерні з товщиною 18 мм.

Збірка деяких важливих вузлів верстата

У верстаті, який ви почали збирати власноруч, треба передбачити ряд відповідальних вузлів, що забезпечують вертикальне переміщення робочого інструмента. У цьому переліку:

• гвинтова передача - обертання передається, використовуючи зубчастий ремінь. Він хороший тим, що не прослизають на шківах, рівномірно передаючи зусилля на вал фрезерного обладнання;
• якщо використовують кроковий двигун (ШД) для міні-верстата, бажано брати каретку від більш габаритної моделі принтера - потужніший; старі матричні друковані пристрої мали досить потужні електродвигуни;

• для трьохкоординатної пристрою, знадобиться три ШД. Добре, якщо в кожному знайдеться 5 проводів управління, функціонал міні-верстата зросте. Варто оцінити величину параметрів: напруги живлення, опору обмотки і кута повороту ШД за один крок. Для підключення кожного ШД потрібен окремий контролер;
• за допомогою гвинтів, обертальний рух від ШД перетворюється в лінійне. Для досягнення високої точності, Багато хто вважає за потрібне мати кулько-гвинтові пари (ШВП), але це комплектує не з дешевих. Підбираючи для монтажу блоків набір гайок і кріпильних гвинтів, вибирають їх зі вставками з пластика, це зменшує тертя і виключає люфти;

• замість двигуна крокової типу, можна взяти звичайний електромотор, після невеликого доопрацювання;
• вертикальна вісь, яка забезпечує переміщення інструменту в 3D, охвачівая весь координатний стіл. Її виготовляють з алюмінієвої плити. Важливо, щоб розміри осі були підігнані до габаритів пристрою. При наявності муфельній печі, Вісь можна відлити за розмірами креслень.

Нижче - креслення, зроблений в трьох проекціях: вид збоку, ззаду, і зверху.

Максимум уваги - станини

Необхідна жорсткість верстата забезпечується за рахунок станини. На неї встановлюють рухомий портал, систему рейкових направляючих, ШД, робочу поверхню, Вісь Z і шпиндель.

Наприклад, один з творців саморобного верстата ЧПУ, несучу раму зробив з алюмінієвого профілю Maytec - дві деталі (перетин 40х80 мм) і дві торцеві пластини товщиною 10 мм з цього ж матеріалу, з'єднавши елементи алюмінієвими куточками. Конструкція посилена, всередині рами зроблено рамку з профілів менших розмірів у формі квадрата.

Станина монтується без використання з'єднань зварного типу ( зварних швахпогано вдається переносити вібронагрузкі). Як кріплення краще використовувати Т-образні гайки. На торцевих пластинах передбачена установка блоку підшипників для установки ходового гвинта. Знадобиться підшипник ковзання і шпиндельний підшипник.

Основним завданням зробленому своїми руками верстата з ЧПУ умілець визначив виготовлення деталей з алюмінію. Оскільки йому підходили заготовки з максимальною товщиною 60 мм, він зробив просвіт порталу 125 мм (це відстань від верхньої поперечної балки до робочої поверхні).

Цей непростий процес монтажу

зібрати саморобні ЧПУверстати, після підготовки комплектуючих, краще строго за кресленням, щоб вони працювали. Процес складання, застосовуючи ходові гвинти, варто виконувати в такій послідовності:

• знає умілець починає з кріплення на корпусі перших двох ШД - за вертикальною віссю обладнання. Один відповідає за горизонтальне переміщення фрезерної головки (рейкові направляючі), а другий за переміщення у вертикальній площині;
• рухомий портал, що переміщається по осі X, несе фрезерний шпиндель і супорт (вісь z). Чим вище буде портал, тим більшу заготовку вдасться обробити. Але у високого порталу, в процесі обробки, - знижується стійкість до виникаючих навантажень;

• для кріплення ШД осі Z, лінійних направляючих використовують передню, задню, верхню, середню і нижню пластини. Там же зробіть ложемент фрезерного шпинделя;
• привід збирають з ретельно підібраних гайки і шпильки. Щоб зафіксувати вал електродвигуна і приєднати до шпильці, використовують гумову обмотку товстого електрокабеля. В якості фіксатора можуть бути гвинти, вставлені в нейлонову втулку.

Потім починається збірка інших вузлів і агрегатів саморобки.

Монтуємо електронну начинку верстата

Щоб зробити своїми руками ЧПУ верстат і управляти ним, треба оперувати правильно підібраним числовим програмним управлінням, якісними друкованими платамиі електронними комплектуючими (особливо якщо вони китайські), що дозволить на верстаті з ЧПУ реалізувати всі функціональні можливості, обробляючи деталь складної конфігурації.

Для того, щоб не було проблем в управлінні, у саморобних верстатів з ЧПУ, серед вузлів, є обов'язкові:

• крокові двигуни, деякі зупинилися наприкладі Nema;
• порт LPT, через який блок управління ЧПУ можна підключити до верстата;
• драйвери для контролерів, їх встановлюють на фрезерний міні-верстат, підключаючи відповідно до схеми;

• плати комутації (контролери);
• блок електроживлення на 36В із знижуючим трансформатором, перетворюючої в 5В для живлення керуючої ланцюга;
• ноутбук або ПК;
• кнопка, що відповідає за аварійну зупинку.

Тільки після цього верстати з ЧПУ проходять перевірку (при цьому умілець зробить його пробний запуск, завантаживши всі програми), виявляються і усуваються наявні недоліки.

замість висновку

Як бачите, зробити ЧПУ, яке не поступиться китайським моделям, - реально. Зробивши комплект запчастин з потрібним розміром, Маючи якісні підшипники і досить кріплення для збірки, це завдання - під силу тим, хто зацікавлений в програмної техніці. Прімера довго шукати не доведеться.

На фото внизу - деякі зразки верстатів, що мають числове управління, які зроблені такими ж умільцями, які не професіоналами. Жодна деталь не робилася поспіхом, довільним розміром, а підходить до блоку з великою точністю, з виваженої осей, застосуванням якісних ходових гвинтів і з надійними підшипниками. Вірне твердження: як збереш, так і працювати будеш.

На ЧПУ виконується обробка алюмінієвої заготовки. Таким верстатом, який зібрав умілець, можна виконати багато фрезерних робіт.

І так, в рамках цієї статті-інструкції я хочу, що б ви разом з автором проекту, 21 річним механіком і дизайнером, виготовили свій власний. Оповідання буде вестися від першої особи, але знайте, що на превеликий свій жаль, я ділюся не своїм досвідом, а лише вільно переказую автора цього проекту.

У цій статті буде досить багато креслень, Примітки до них зроблені на англійською, Але я впевнений, що справжній технар все зрозуміє без зайвих слів. Для зручності сприйняття, я розіб'ю розповідь на «кроки».

Передмова від автора

Уже в 12 років я мріяв побудувати машину, яка буде здатна створювати різні речі. Машину, яка дасть мені можливість виготовити будь-який предмет домашнього вжитку. Через два роки я натрапив на словосполучення ЧПУабо якщо говорити точніше, то на фразу "Фрезерний верстат з ЧПУ". Після того як я дізнався, що є люди здатні зробити такий верстат самостійно для своїх потреб, в своєму власному гаражі, Я зрозумів, що теж зможу це зробити. Я повинен це зробити! Протягом трьох місяців я намагався зібрати відповідні деталі, але не зрушив з місця. Тому моя одержимість поступово згасла.

У серпні 2013 ідея побудувати фрезерний верстат з ЧПУ знову захопила мене. Я тільки що закінчив бакалаврат університету промислового дизайну, так що я був цілком упевнений в своїх можливостях. Тепер я чітко розумів різницю між мною сьогоднішнім і мною п'ятирічної давності. Я навчився працювати з металом, освоїв техніки роботи на ручних металообробних верстатах, але найголовніше я навчився застосовувати інструменти для розробки. Я сподіваюся, що ця інструкція надихне вас на створення свого верстата з ЧПУ!

Крок 1: Дизайн і CAD модель

Все починається з продуманого дизайну. Я зробив кілька ескізів, щоб краще відчути розміри і форму майбутнього верстата. Після цього я створив CAD модель використовуючи SolidWorks. Після того, як я змоделював всі деталі і вузли верстата, я підготував технічні креслення. Ці креслення я використовував для виготовлення деталей на ручних металообробних верстатах: і.

Зізнаюся чесно, я люблю гарні зручні інструменти. Саме тому я постарався зробити так, щоб операції з технічного обслуговуванняі регулюванню верстата здійснювалися якомога простіше. Підшипники я помістив в спеціальні блоки для того, щоб мати можливість швидкої заміни. Напрямні доступні для обслуговування, тому моя машина завжди буде чистою після закінчення робіт.

Файли для скачування «Крок 1»

габаритні розміри

Крок 2: Станина

Станина забезпечує верстата необхідну жорсткість. На неї буде встановлено рухомий портал, крокові двигуни, вісь Z і шпиндель, а пізніше і робоча поверхня. Для створення несучої рами я використовував два алюмінієвих профілю Maytec перетином 40х80 мм і дві торцеві пластини з алюмінію завтовшки 10 мм. Всі елементи я поєднав між собою на алюмінієві куточки. Для посилення конструкції всередині основної рами я зробив додаткову квадратну рамку з профілів меншого перерізу.

Для того, щоб в подальшому уникнути попадання пилу на напрямні, я встановив захисні куточки з алюмінію. Куточок змонтований з використанням Т-образних гайок, які встановлені в один з пазів профілю.

На обох торцевих пластинах встановлені блоки підшипників для установки приводного гвинта.

Несуча рама в зборі

Куточки для захисту напрямних

Файли для скачування «Крок 2»

Креслення основних елементів станини

Крок 3: Портал

Рухомий портал - виконавчий орган вашого верстата, він переміщається по осі X і несе на собі фрезерний шпиндель і супорт осі Z. Чим вище портал, тим товщі заготовка, яку ви можете обробити. Однак, високий портал менш стійкий до навантажень які виникають в процесі обробки. Високі бічні стійки порталу виконують роль важелів щодо лінійних підшипників кочення.

Основне завдання, яке я планував вирішувати на своєму фрезерному верстаті з ЧПУ - це обробка алюмінієвих деталей. Оскільки максимальна товщина відповідних мені алюмінієвих заготовок 60 мм, я вирішив зробити просвіт порталу (відстань від робочої поверхні до верхньої поперечної балки) рівним 125 мм. В SolidWorks всі свої вимірювання я перетворив в модель і технічні креслення. У зв'язку зі складністю деталей, я обробив їх на промисловому обробному центрі з ЧПК, це додатково мені дозволило обробити фаски, що було б дуже важко зробити на ручному фрезерному верстаті по металу.

Файли для скачування «Крок 3»

Крок 4: Супорт осі Z

У конструкції осі Z я використовував передню панель, яка кріпиться до підшипників переміщення по осі Y, дві пластини для посилення вузла, пластину для кріплення крокової двигунаі панель для установки фрезерного шпинделя. На передній панелі я встановив дві профільні напрямні за якими буде відбуватися переміщення шпинделя по осі Z. Зверніть увагу на те, що гвинт осі Z не має Контропори внизу.

Файли для скачування «Крок 4»

Крок 5: Напрямні

Направляючі забезпечують можливість переміщення у всіх напрямках, забезпечують плавність і точність рухів. Будь-люфт в одному з напрямків може стати причиною неточності в обробці ваших виробів. Я вибрав найдорожчий варіант - профільовані загартовані сталеві рейки. Це дозволить конструкції витримувати високі навантаження і забезпечить необхідну мені точність позиціонування. Щоб забезпечити паралельність направляючих, я використовував спеціальний індикатор під час їх установки. Максимальне відхилення відносно один одного склало не більше 0,01 мм.

Крок 6: Гвинти та шківи

Гвинти перетворять обертальний рух від крокових двигунів в лінійне. При проектуванні свого верстата ви можете вибрати кілька варіантів цього вузла: Пара гвинт-гайка або кулько-гвинтові пари (ШВП). Гвинт-гайка, як правило, більше піддається силам тертя при роботі, а також менш точна щодо ШВП. Якщо вам необхідна підвищена точність, то однозначно необхідно зупинити свій вибір на ШВП. Але ви повинні знати, що ШВП досить дороге задоволення.

Сам верстат складається з алюмінієвих профілів і 3D деталей, які я самостійно створив і роздрукував на принтері. Зупинив я свій вибір на 3D деталях тому, що не маю різноманітних інструментів і обладнання, які дозволили б створити точні і якісні елементи вироби. Тому допоміг мій 3D принтер і прості ручні інструментидля остаточного складання.

Крок 1: Матеріали

• супорт для напрямних ∅ 2см - 8шт
• напрямні ∅ 2см х 30см - 2шт
• напрямні ∅ 2см х 60см - 2шт
• червячная напрямна 30см - 1шт
• червячная напрямна 60см - 1шт
• вісь Z для ЧПУ
• супорт з внутрішнім різьбленням
• гладка втулка
• кронштейн для фрезера
• крокові двигуни
• перехідна муфта для вала двигуна (з 1 см до 0.6см)
• микропереключатели - 6 шт
• обтискні роз'єми
• контактні роз'єми з кріпильної гайкою - 4шт
• штекери для контактних роз'ємів - 4 шт
• кабель
• алюмінієвий профіль з Т-образними пазами 60х30: для рами і верху - 65см, для столу - 315см (профіль з отворами в торці), вертикалі - 61см (+ 4 торцеві заглушки)
• алюмінієвий профіль з Т-образними пазами 120х30: бічні сторони - 61 см (+ 4 торцеві заглушки)
• Т-образні болти М6
• болти і гайки М6
• підшипник 1см х 2.2см

Крок 2: 3D деталі

В софт для 3D проектування я створив макети кронштейнів, які будуть утримувати направляючі, а також макет кронштейна для крокової двигуна, що кріпить його до рами. Великий плюс 3D друку в тому, що деталі виходять дуже точними і немає потреби їх підганяти і висвердлюють отвори. Отже, спроектувавши необхідні деталі виробиось в цій програмі, я потім роздрукував їх на своєму 3D принтері.

Крок 3: Отвори черв'ячних напрямних

У бічних кінцевих профілях висвердлив отвори для черв'ячної направляючої, вони повинні бути трохи більше діаметрасамих направляючих (1см).

Крок 4: Збірка

За допомогою Т-образних і звичайних болтів зібрав мозгодеталіразом.

Крок 5: Кінцеві вимикачі

На зібраної конструкції закріпив кінцеві вимикачі, які будуть відключати рух каретки фрезера в кінцевих точках.

Кабель провів про принципом «нормально замкнутий», тобто при короткому замиканні саморобкаперейде в безпечний режим. Для цього мені довелося допрацювати харчування блоку управління і поставити кнопку екстреного вимкнення.

Крок 6: Налаштування параметрів Mach3

Для настройки значень руху по осях я використовував цей сайт і отримав:
Кроковий кут моторів - 1,8 °
Передавальне число двигунів і черв'ячної направляючої 1: 1
Значення ЧПУ контролера ¼ кроку
для осі Z: черв'ячна передача 9.53мм (2.11мм ведуча), хід в мм 379,47
для X і Y осі: черв'ячна передача 9.53мм (5.08мм ведуча) x 381мм, хід в мм 157,48

Крок 7: Заключний крок

Як заключній доопрацювання я вирізав і встановив робочу поверхню з МДФ, на якій легко і швидко розміщувати / міняти оброблювані елементи.

Ну а самим останнім крокомбуло підключення мозгостанкадо комп'ютера і його запуск, правда ще пішло багато часу на читання інструкції для Mach3 🙂

Крок 8: Доопрацювання - корпус

Перше що я зробив після всіх основних робіт, так це корпус для електроніки, який буде захищати електронні деталі від пилу і інших неприємностей.

Крок 9: Перші проби

тестування мозгостанкапройшло нормально, але виявило кілька недоліків:

- люфт осі Y. Черв'як осі Y встановлений в звичайних супортах, але пізніше я планую встановити безлюфтовие супорти.

- при швидкому русі каретки по осі Y є легкі відхилення рами. Причина в НЕ збалансованості рами, і її я планую вирішити установкою додаткового алюмінієвого профілю, який заодно і зміцнить всю раму.

- помилкові спрацьовування кінцевих вимикачів. Можлива причина в наведенні від НЕ екранованого кабелю. Довелося внести зміни в код щоб переналаштувати їх спрацьовування.

Крок 10: Доопрацювання - регулятор швидкості обертання і кнопка екстреного виключення

Фрезер, який я встановив на свій мозгостанок, Має фіксовану швидкість обертання фрези, тому довелося встановити додатковий регулятор швидкості обертання, а саме модуль управління змінним струмом.

Ще в розрив живлять проводів змонтував кнопку екстреної зупинки, яка при необхідності відключає і фрезер, і рух каретки.

Ось такий у мене вийшов перший ЧПУ верстат! Дякую за мозговніманіеі удачі в творчості!