Условием выполнения профессиональных работ по дереву является наличие . Имеющиеся в продаже дороги и не всем «по карману». Поэтому многие изготавливают их своими руками, экономя деньги и получая от созидательного процесса удовольствие.
Имеется два варианта изготовления мини станочков для :
- приобретение набора деталей и его изготовления (наборы Моделист стоимостью от 40 до 110 тысяч рублей);
- сделать его своими руками.
Рассмотрим изготовление фрезерных мини станков с ЧПУ своими руками.
Выбор конструктивных особенностей
Перечень действий при разработке, изготовлению мини устройства для фрезерования по дереву следующий:
- Первоначально нужно определиться о каких работах идёт речь. Это подскажет, какие габариты и толщины деталей можно будет на нём обрабатывать.
- Сделать компоновку и предполагаемый перечень деталей на самодельный настольный станочек для изготовления своими руками.
- Выбрать программное обеспечение по приведению его в рабочее состояние, чтобы он работал по заданной программе.
- Приобрести нужные компоненты, детали, изделия.
- Имея чертежи, сделать своими руками недостающие элементы, собрать и отладить готовое изделие.
Конструкция
Самодельный станок состоит из следующих основных частей:
- станины с размещенным на ней столом;
- суппортов, имеющих возможность перемещения режущей фрезы в трех координатах;
- шпинделя с фрезой;
- направляющих по перемещению суппортов и портала;
- блока питания, обеспечивающего электроэнергией двигатели, контроллер или плату коммутации с использованием микросхем;
- драйверов для стабилизации работы;
- пылесоса для сбора опилок.
На станине устанавливают направляющие для перемещения портала по оси Y. На портале размещены направляющие для перемещения суппорта по оси X. Шпиндель с фрезой крепится на суппорт. Он двигается по своим направляющим (ось Z).
Контроллер и драйвера обеспечивают автоматизацию работы станка с ЧПУ за счёт передачи команд на электродвигатели. Использование программного комплекса Kcam позволяет использовать любой контроллер и обеспечивает управление двигателями в соответствии с внесённым в программу чертежом детали.
Конструкцию надо сделать жесткой, чтобы противостоять возникающим при работе рабочим усилиям и не приводить к вибрациям. Вибрации приведут к понижению качества получаемого изделия, поломке инструмента. Поэтому размеры крепежных элементов должны обеспечивать монолитность конструкции.
Самодельный фрезерный станок с ЧПУ используют для получения объёмного 3D изображения на деревянной детали. Она крепится на столе данного устройства. Его можно использовать и как гравировальный. Конструкция обеспечивает перемещение рабочего органа - шпинделя с установленной фрезой в соответствии с заданной программой действий. Перемещение суппорта по осям Х и Y происходит по шлифованным направляющим с применением шаговых электродвигателей.
Перемещение шпинделя по вертикальной оси Z позволяет изменять глубину обработки на создаваемом рисунке по дереву. Для получения рельефного рисунка 3D нужно сделать чертежи. Желательно использовать различные виды фрез, которые позволят получить лучшие параметры отображения рисунка.
Подбор комплектующих
Для направляющих применяют прутки из стали D = 12 мм. Для лучшего перемещения кареток они шлифуются. Длина их зависит от размера стола. Можно использовать закаленные стержни из стали от матричного принтера.
Шаговые двигатели можно использовать оттуда же. Их параметры: 24 В, 5 А.
Фиксацию фрез желательно обеспечить цангой.
На самодельный фрезерный мини станок лучше использовать блок питания заводского изготовления, так как от него зависит работоспособность.
В контроллере нужно использовать конденсаторы и резисторы в корпусах SMD для поверхностного монтажа.
Сборка
Чтобы собрать самодельный станок для фрезерования 3D детали по дереву своими руками нужно сделать чертежи, подготовить необходимый инструмент, комплектующие, изготовить недостающие детали. После этого можно приступать к сборке.
Очередность сборки своими руками мини станка с ЧПУ с обработкой 3D складывается из:
- направляющие суппортов устанавливают в боковины вместе с кареткой (без винта).
- каретки перемещают по направляющим до тех пор, пока их ход не станет плавным. Тем самым производится притирка отверстий в суппорте.
- затяжки болтов на суппортах.
- крепления сборочных единиц на станке и установка винтов.
- установки шаговых двигателей и соединения их с винтами при помощи муфт.
- контроллер выделен в отдельный блок для уменьшения влияния на него работающих механизмов.
Самодельный станок с ЧПУ после сборки обязательно должен быть опробован! Тестирование 3D обработки проводится посредством использования щадящих режимов для выявления всех неполадок и их устранения.
Работа в автоматическом режиме обеспечивается программным обеспечением. Продвинутые пользователи компьютеров могут использовать блоки питания и драйверы к контроллерам, шаговым двигателям. Блок питания преобразует поступающий переменный (220 В, 50 Гц) в постоянный ток необходимый для питания контроллера и шаговых двигателей. Для них управление станком с персонального компьютера проходит через порт LPT. Рабочими программами являются Turbo CNC и VRI-CNC. Для подготовки необходимых для воплощения в дерево рисунков используют программы графических редакторов CorelDRAW и ArtCAM.
Итоги
Самодельный мини фрезерный станок с ЧПУ для получения 3D деталей прост в управлении, обеспечивает точность и качество обработки. При необходимости сделать более сложные работы нужно использовать шаговые электродвигатели большей мощности (например: 57BYGH-401A). В этом случае для перемещения суппортов нужно для вращения винтов использовать зубчатые ремни, а не муфту.
Установку блока питания (S-250-24), платы коммутации, драйверов можно сделать в старом корпусе от компьютера, доработав его. На нём можно установить красную кнопку «стоп» для аварийного отключения оборудования.
Вам также могут быть интересны статьи:
Долбежный станок по дереву своими руками Как сделать строгальный станок по дереву своими руками Копировально-фрезерные станки по дереву
Отправим материал вам на e-mail
При хорошем оснащении становятся доступными сложные технологические процессы. Значительно упрощает обработку заготовок из древесины специализированное оборудование с электроприводом. Но приобретение его сопряжено со значительными инвестициями. Чтобы решить успешно такую задачу, следует изучить внимательно материалы данной статьи. Здесь рассказано о том, как самому создать функциональные станки по дереву для домашней мастерской.
Некоторые образцы самодельного оборудования по своим потребительским характеристикам ничем не хуже заводских изделий
Прежде чем приступить непосредственно к техническому оборудованию, следует сделать несколько общих замечаний по соответствующему специализированному помещению:
- Удобно, когда мастерская размещена в отдельном здании. Это подразумевает достаточный простор, отсутствие лишних беспокойств, возможность полноценного оснащения и другими инженерными системами.
- Если комната находится в , или цокольном этаже, ее надо хорошо изолировать от жилой зоны.
- Площадь стандартной мастерской не должна быть менее 6-7 м. кв. Высота – достаточная для свободного прохода и максимального уровня поднятого инструмента (от 2, 5 м и более).
- Здесь пригодятся качественные системы вентиляции, отопления, освещения. Каждую инженерную систему следует рассмотреть отдельно, чтобы исключить чрезмерные затраты в период эксплуатации.
- Необходимо убедиться в том, что электрической мощности достаточно для всех станков по дереву для домашней мастерской.
К сведению! Если в оборудовании есть электронные блоки, пригодятся специальные автоматы в цепи, предотвращающие повреждение бросками напряжения, защитное заземление. Надо обеспечить соответствие параметров сети характеристикам силовых агрегатов (220 V, одна фаза; 380 V, три фазы).
Применение такого источника снизит утомляемость, поможет сохранить хорошее зрение. Предпочтительно установить светодиодный прибор . Он не нагревает окружающее пространство, как обычная лампа накаливания. В отличие от газоразрядного аналога, его трудно повредить механическим воздействием.
Станки по дереву для домашней мастерской и специальные приспособления: основные определения, технологии изготовления
- Каждый станок предназначен для выполнения ограниченного набора рабочих операций с заготовками определенных размеров.
- Как правило, специализированная техника удобнее для работы по сравнению с универсальными моделями.
- Станок деревообрабатывающий своими руками будет сделать проще, если вначале составить точный список требований к его характеристикам. Чрезмерная мощность не обязательна. Необходимый крутящий момент можно обеспечить с применением редуктора.
- Аналогичным образом, установив соответствующий передаточный механизм, изменяют скорость вращения рабочего вала. Для более точной обработки пригодится плавная регулировка данного параметра в широком диапазоне.
- Чтобы сократить затраты, можно использовать в конструкции электромотор дрели с разбитым корпусом, иные рабочие части вышедшего из строя оборудования.
- Самые сложные механические и электронные узлы придется приобретать отдельно. Затраты на воспроизведение некоторых технологий в домашних условиях превосходят стоимость готовых изделий.
- Срок службы техники с электроприводом будет увеличен, если защитить ее от избыточных нагрузок. В частности, пригодится оснащение автоматикой, отключающей питание при перегреве двигателя.
Важно! Не следует пренебрегать вопросами техники безопасности. Приводные шкивы закрывают кожухами. Перед рабочими инструментами устанавливают листы из прозрачного пластика.
Для рационального использования свободного пространства пригодятся настенные и потолочные полки, стеллажи , крючки и специальные держатели. Точное место установки соответствующих выбирают с учетом особенностей технологических процессов, размещения станков и верстаков.
Статья по теме:
Наш обзор поможет вам подобрать и смастерить самодельные станки и приспособления для домашней мастерской, а также разобраться в технологии их изготовления.
Создание токарного станка по дереву для домашней мастерской
Технические параметры соответствующих изделий вместе с описаниями можно найти в сети Интернет.
Основной деталью является станина (1). К ней прикрепляют другие части изделия. Она обеспечивает не только целостность силового каркаса, но и хорошую устойчивость на поверхности. Столярный станок предназначен для обработки сравнительно легких заготовок, поэтому данную деталь вполне можно изготовить из древесины твердых пород.
В центральной части установлен суппорт с подставкой под ручной резец (2). Вместо нее может быть установлен держатель для жесткой фиксации инструмента. Заготовка закрепляется между передней (3) и задней (4) бабкой. Она вращается с помощью электромотора (6). Для изменения крутящего момента на оси в данной конструкции применяют ременную передачу и шкив (5). Суппорт и задняя бабка перемещаются по горизонтали по специальному валу (7), который установлен внутри станины.
Важно! Данные чертежи можно использовать для изготовления действующего станка. Следует только учитывать, что все размеры тут приведены в дюймах.
Этот проект вполне можно использовать для изготовления токарно-копировального станка по дереву своими руками. Следует только дополнить его специальным приспособлением, которое предназначено для последовательного создания одинаковых изделий.
Для его закрепления в нужном месте надо изготовить специальную подставку. В данном примере использована фанера 10 мм, из которой вырезана площадка с размерами 480×180 мм. Приведенные размеры можно изменять, с учетом реальных параметров . Отверстия в фанерке вырезают так, чтобы в них прошли крепежные болты, инструмент. Для жесткой фиксации по контуру площадки закрепляют шурупами деревянные бруски.
Такая конструкция привлекает простотой, доступностью составных частей, разумной стоимостью. Но надо отметить некоторые недостатки:
- Для перемещения фрезы придется использовать две руки. Это необходимо для создания достаточного усилия и предотвращения заклинивания.
- Минимальный радиус, по которому будут созданы изгибы деталей ограничен диаметром инструмента (фрезы).
- Чтобы обрабатывать заготовки из разных пород дерева необходима точная регулировка скорости вращения вала, а в данном примере такая возможность не предусмотрена.
Этот пример объясняет, что даже проверенную временем и практическим опытом конструкцию при внимательном изучении оборудования и технологического процесса получится усовершенствовать.
Самодельный токарный станок по дереву своими руками: видео с инструкцией и комментариями автора проекта
Как сделать недорогой самодельный токарный станок по дереву своими руками
С помощью этого комплекта по дереву своими руками сделать будет не сложно. Такую станину можно закрепить на деревянном, или металлическом основании. Точные параметры передней бабки подбирают с учетом габаритов и посадочных мест креплений двигателя. Более чем достаточно будет силовых параметров электромотора от . Для столярного оборудования такого типа хватит мощности от 250-300 кВт, если обеспечить ее передачу на вал с применением редуктора (шкива).
Последний пример надо изучить подробнее. Выбрав подходящий инструмент с электроприводом, можно получить необходимую мощность, скорость вращения. Стандартный патрон пригодится для надежного и быстрого закрепления заготовки. В современной технике такого вида предусмотрена защита от перегрева, попадания пыли внутрь корпуса. Тут установлены качественные переключатели, эффективная изоляция. Одного этого рисунка достаточно чтобы понять, как самому сделать токарный станок.
Изготовление резцов для токарного станка по дереву из подручных материалов
Подойдут напильники, пилы, гаечные ключи, другие изделия, созданные из инструментальной стали. Проще обрабатывать заготовки квадратной формы (в разрезе сечения). Следует убедиться в отсутствии трещин, иных дефектов, уменьшающих прочность. Для жесткой фиксации проходных резцов станок надо оснастить специальным держателем.
Важные компоненты для стационарной циркулярной пилы своими руками
В этом оборудовании важнейшие функции выполняет стол, поэтому его параметрам надо изучить с особым вниманием. В нем устанавливают с приводными механизмами, элементы цепи питания и управления. Он должен быть рассчитан на вес встроенных компонентов и деревянных заготовок. Надо не забывать, что в процессе эксплуатации возникнут статические и динамические нагрузки, вибрации.
При уточнении параметров станка надо учесть следующие факторы:
- Для этого оборудования мощность силового агрегата должна быть не менее 0,85 кВт.
- При расчете конструкции надо проверить высоту выступающей кромки диска. Она будет определять максимальную глубину пропила.
- Минимальная скорость вращения рабочего вала ограничена 1,5 тыс. оборотов в минуту. Желательно ее увеличить, чтобы в ходе выполнения рабочих операций не изменялся цвет деревянной заготовки.
Описание недорогой циркулярной пилы из болгарки своими руками
Как и в предыдущем примере, при создании такого станка можно упростить решение задачи с помощью стандартных электроинструментов.
Привод с режущим диском закрепляют на поворотном коромысле. Для облегчения физических усилий – устанавливают пружину, или противовес. Перемещение инструмента допустимо только в вертикальном направлении по дуге. Эта конструкция является мобильной. Ее можно устанавливать внутри помещений и на открытом воздухе на подходящем основании. При необходимости, болгарку можно демонтировать. Она закреплена винтовыми соединительными элементами на демпфирующей деревянной (резиновой) прокладке.
Станина для болгарки своими руками: чертежи, видео, алгоритм изготовления отдельных частей и сборка:
Преимущества и процесс создания простейшего фрезерного станка по дереву для домашней мастерской
Это оборудование используют для выемки пазов по заданным размерам и аккуратного сверления под разными углами. С его помощью можно быстро снять четверть, создать углубление заготовке определенной формы. Даже без подробного объяснения понятно, что такие возможности пригодятся хозяину частного дома. Остается разобраться с тем, как изготовить фрезерный самодельный станок по дереву. Будет ли такое решение экономически целесообразным, или выгоднее приобрести технику фабричного производства?
Ответ на поднятые вопросы можно дать после подробного изучения соответствующих конструкций.
В центральной части стола устанавливают силовой агрегат, который вращает фрезу. С помощью прижимов и других приспособлений обеспечивают фиксацию заготовки в нужном положении и перемещение ее по заданной траектории. Такое рабочее место оснащают системой оперативного пылеудаления.
Чтобы исключить ошибки в ходе реализации проекта, обратите внимание на отдельные параметры элементов конструкции:
- Стол для выполнения рабочих операций создают в стационарном исполнении. Его размеры и нагрузочные способности определят с учетом характеристик обрабатываемых образцов.
- Специалисты рекомендуют в нижние части опор установить винтовые регуляторы. С их помощью можно установить точное горизонтальное положение конструкции даже на поверхности с неровностями.
- Силовой каркас можно собрать из стальных труб (прямоугольных профилей). Для изготовления столешницы подойдет качественная и достаточно толстая древесно-стружечная плита. Тонкий лист металла будет вибрировать, что ухудшит точность обработки.
- Если выбрать двигатель мощностью 500-900 Вт, возможностей фрезы будет достаточно только для снятия тонких слоев, создания относительно небольших углублений.
- При установке силового агрегата 900-1900 Вт допустимо выполнение более сложных операций. Однако допустимы некоторые затруднения при обработке заготовок из древесины твердых пород.
- В мощные станки (более 2000 Вт) можно устанавливать фрезы любых типов. Такое оборудование относится к профессиональному уровню. Оно рассчитано на длительную эксплуатацию без перегрева мотора.
- Для изготовления монтажной пластины через которую двигатель прикреплен к столешнице, можно использовать лист из стеклотекстолита, металла.
- Чтобы обеспечить хорошую видимость в рабочей зоне, над столом монтируют подсветку.
В следующей таблице представлена информация о том, сколько стоит ручной фрезерный станок по дереву на отечественном рынке.
| Бренд/модель, фото | Мощ- ность, Вт | Макси- мальная скорость вращения шпинделя об/ мин | Цена, руб. | Примечания |
|---|---|---|---|---|
 PROMA/ SF-40 | 1500 | 24000 | 17500-18900 | Предназначен для создания пазов, фальцевания, фрезерования. |
 Энкор/ Корвет-82 | 1500 | 2400 | 14200-15900 | Отличительные элементы конструкции: упор углового типа со шкалой, упрощающей обработку под определенным углом; боковые подставки для поддержания крупных заготовок. |
 Proxxon/ МТ 400 | 100 | 25000 | 14200-15700 | Компактная легкая модель с маломощным двигателем. Предназначена для обработки небольших заготовок из древесины мягких пород. |
 PROMA/ TFS-120 | 5500 | 9000 | 175000-183000 | Оборудование профессионального уровня. Подключается к трехфазной сети 380 V. Пригодно для оснащения специализированных деревообрабатывающих предприятий. |
 X-CUT/ XC-3040 | 800 | 24000 | 188000-196000 | Компактный станок с числовым программным управлением (ЧПУ). Для удобства управления оснащен выносным пультом. Загрузка новых программ с компьютера допустима с применением «флешки». |
Целесообразность реализации проекта фрезерного станка с ЧПУ своими руками
Применение программного управления позволяет с высокой точностью создавать крупные серии деталей, выполнять уникальную и особо тщательную обработку. Для начала нового технологического процесса – достаточно загрузить новую программу и нажать копку «Пуск». Простое и сложное задание будет выполнено станком фрезеровочным по дереву автоматически, без вмешательства и контроля со стороны пользователя. Эта методика исключает ошибки оператора, обеспечивает высочайшее качество.
Преимущества оборудования этого класса очевидны. Остается выяснить, возможно ли создать станок ЧПУ по дереву своими руками. Ниже отмечены особенности оборудования данного класса:
- Придется обеспечить возможность перемещения фрезы по горизонтали во всех направлениях. Для этого понадобится не только соответствующая конструкция креплений, но и дополнительные электромоторы.
- Точное позиционирование инструмента обеспечивают с помощью датчиков, шаговых двигателей.
- Понадобится программное обеспечение, которое будет управлять движением фрезы, выполнять контрольные функции.
Важно! Даже при наличии подробного описания и чертежей фрезерный станок с ЧПУ по дереву своими руками будет сделать очень сложно.
Как самостоятельно сделать фрезы для станков по дереву
Для создания тих изделий понадобятся заготовки из прочной, устойчивой к высокой температуре и сильным механическим воздействиям инструментальной стали. Подойдут испорченные сверла, арматура, прутки. Необходимую форму можно создать с помощью алмазного диска, который установлен в точильном станке. Заточку кромки выполняют под углом от 7 до 10 градусов. Слишком узкая рабочая часть быстро будет испорчена даже при обработке мягкой древесины.
Чертежи и рекомендации для создания рейсмусового станка своими руками
Качественное воспроизведение этого вида обработки требует применения значительных усилий. Потому рекомендуется использовать трехфазный электродвигатель мощностью от 5 кВт и более с максимальной скоростью вращения ротора от 4,5 тыс. об/ мин.
Вал (1) с одним или несколькими ножами вращается с помощью электродвигателя (4), двух шкивов и ремня. Для прижима и перемещения заготовки здесь установлены ролики (2, 3) и ручной привод с цепным механизмом. Конструкция собрана на прочной раме из стальных уголков.
С учетом личных предпочтений не сложно подготовить чертежи рейсмуса своими руками. Для коррекции технических характеристик учитывают объем будущих работ, параметры заготовок, размеры помещения.
Изготовление функционального рейсмуса из электрорубанка своими руками
Быстро и недорого можно сделать станок на основе стандартного инструмента с электрическим приводом.
На снимке видно, что электроинструмент закрепляют над заготовкой в специальной раме. Обеспечивают возможность перемещения его в продольном и поперечном направлении со строгим сохранением между ними угла 90°. Современный рубанок оснащают специальным выводом для подключения пылесоса. Поэтому не возникнет проблем с удалением отходов.
Технология создания шлифовального станка по дереву своими руками
Это оборудование выполняет свои функции с применением жестких валов и гибких полотен с нанесенным на поверхность абразивом, щеток и других специальных инструментов.
Для изготовления техники бытового уровня рекомендуется выбрать относительно простую . Ее можно создать самостоятельно после определения необходимой длины с учетом точного расположения поддерживающих роликов. Применяют следующий алгоритм:
- Ширину ленты устанавливают от 15 до 25 см.
- Из подходящего по зернистости полотна наждачной бумаги нарезают полосы.
- Их наклеивают на гибкую основу из плотного материала встык, без больших швов.
- Предотвращают соскальзывание ленты с помощью увеличения диаметра опорных роликов в центральной части на несколько миллиметров. Также пригодится установка на них слоя из резины.
Статья
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.
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:
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.
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
Блок питания
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 схемас 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
Итак, вы решили построить самодельный ЧПУ фрезерный станок или, может быть, вы просто над этим только задумываетесь и не знаете с чего начать? Есть много преимуществ в наличии машины с ЧПУ. Домашние станки могут производить фрезерование и резать практически все материалы. Будь вы любитель или мастер, это открывает большие горизонты для творчества. Тот факт, что один из станков может оказаться в вашей мастерской, еще более соблазнителен.
Есть много причин, по которым люди хотят построить собственный фрезерный станок ЧПУ своими руками. Как правило, это происходит потому, что мы просто не можем позволить себе купить его в магазине или от производителя, и в этом нет ничего удивительного, ведь цена на них немаленькая. Или же вы можете быть похожи на меня и получать массу удовольствия от собственной работы и создания чего-то уникального. Вы можете просто заниматься этим для получения опыта в машиностроении.
Личный опыт
Когда я впервые начал разрабатывать, продумывать и делать первый ЧПУ фрезер своими руками, на создание проекта ушел примерно один день. Затем, когда начал покупать части, я провел небольшое исследование. И нашел кое-какие сведения в различных источниках и форумах, что привело к появлению новых вопросов:
- Мне действительно нужны шарико-винтовые пары, или обычные шпильки и гайки будут работать вполне нормально?
- Какой линейный подшипник лучше, и могу ли я его себе позволить?
- Двигатель с какими параметрами мне нужен, и лучше использовать шаговик или сервопривод?
- Деформируется ли материал корпуса слишком сильно при большом размере станка?
- И т.п.
К счастью, на некоторые из вопросов я смог ответить благодаря своей инженерно-технической базе, оставшейся после учебы. Тем не менее, многие из проблем, с которыми я бы столкнулся, не могли быть рассчитаны. Мне просто нужен был кто-то с практическим опытом и информацией по этому вопросу.
Конечно, я получил много ответов на свои вопросы от разных людей, многие из которых противоречили друг другу. Тогда мне пришлось продолжить исследования, чтобы выяснить, какие ответы стоящие, а какие – мусор.
Каждый раз, когда у меня возникал вопрос, ответ на который я не знал, мне приходилось повторять тот же процесс. По большему счету это связано с тем, что у меня был ограниченный бюджет и хотелось взять лучшее из того, что можно купить за мои деньги. Такая же ситуация у многих людей, создающих самодельный фрезерный станок с ЧПУ.
Комплекты и наборы для сборки фрезеров с ЧПУ своими руками
Да, есть доступные комплекты станков для ручной сборки, но я еще не видел ни одного, который можно было бы подстроить под определенные нужды.
Также нет возможности вносить изменения в конструкцию и тип станка, а ведь их много, и откуда вы знаете, какой из них подойдет именно вам? Независимо от того, насколько хороша инструкция, если конструкция продумана плохо, то и конечная машина будет плохой.
Вот почему вам нужно быть осведомленным относительно того, что вы строите и понимать какую роль играет каждая деталь!
Руководство
Это руководство нацелено на то, чтобы не дать вам совершить те же ошибки, на которые я потратил свое драгоценное время и деньги.
Мы рассмотрим все компоненты вплоть до болтов, глядя на преимущества и недостатки каждого типа каждой детали. Я расскажу о каждом аспекте проектирования и покажу, как создать ЧПУ фрезерный станок своими руками. Проведу вас через механику к программному обеспечению и всему промежуточному.
Имейте в виду, что самодельные чертежи станков с ЧПУ предлагают немного способов решения некоторых проблем. Это часто приводит к «неаккуратной» конструкции или неудовлетворительному функционированию машины. Вот почему я предлагаю вам сначала прочитать это руководство.
ДАВАЙТЕ НАЧНЕМ
ШАГ 1: Ключевые конструктивные решения
В первую очередь необходимо рассмотреть следующие вопросы:
- Определение подходящей конструкции конкретно для вас (например, если будете делать станок по дереву своими руками).
- Требуемая площадь обработки.
- Доступность рабочего пространства.
- Материалы.
- Допуски.
- Методы конструирования.
- Доступные инструменты.
- Бюджет.
ШАГ 2: Основание и ось X-оси
Тут рассматриваются следующие вопросы:
- Проектирование и построение основной базы или основания оси X.
- Жестко закрепленные детали.
- Частично закрепленные детали и др.
ШАГ 3: Проектирование козловой оси Y
- Проектирование и строительство портальной оси Y.
- Разбивка различных конструкций на элементы.
- Силы и моменты на портале и др.
ШАГ 4: Схема сборки оси Z
Здесь рассматриваются следующие вопросы:
- Проектирование и сборка сборки оси Z.
- Силы и моменты на оси Z.
- Линейные рельсы / направляющие и расстояние между подшипниками.
- Выбор кабель-канала.
ШАГ 5: Линейная система движения
В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:
- Подробное изучение систем линейного движения.
- Выбор правильной системы конкретно для вашего станка.
- Проектирование и строительство собственных направляющих при малом бюджете.
- Линейный вал и втулки или рельсы и блоки?
ШАГ 6: Компоненты механического привода
В этом пункте рассматриваются следующие аспекты:
- Детальный обзор частей привода.
- Выбор подходящих компонентов для вашего типа станка.
- Шаговые или серводвигатели.
- Винты и шарико-винтовые пары.
- Приводные гайки.
- Радиальные и упорные подшипники.
- Муфта и крепление двигателя.
- Прямой привод или редуктор.
- Стойки и шестерни.
- Калибровка винтов относительно двигателей.
ШАГ 7: Выбор двигателей
В этом шаге необходимо рассмотреть:
- Подробный обзор двигателей с ЧПУ.
- Типы двигателей с ЧПУ.
- Как работают шаговые двигатели.
- Типы шаговых двигателей.
- Как работают сервомоторы.
- Типы серводвигателей.
- Стандарты NEMA.
- Выбор правильного типа двигателя для вашего проекта.
- Измерение параметров мотора.
ШАГ 8: Конструкция режущего стола
- Проектирование и строительство собственных столов при малом бюджете.
- Перфорированный режущий слой.
- Вакуумный стол.
- Обзор конструкций режущего стола.
- Стол можно вырезать при помощи фрезерного станка с ЧПУ по дереву.
ШАГ 9: Параметры шпинделя
В этом шаге рассматриваются следующие вопросы:
- Обзор шпинделей с ЧПУ.
- Типы и функции.
- Ценообразование и затраты.
- Варианты монтажа и охлаждения.
- Системы охлаждения.
- Создание собственного шпинделя.
- Расчет нагрузки стружки и силы резания.
- Нахождение оптимальной скорости подачи.
ШАГ 10: Электроника
В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:
- Панель управления.
- Электропроводка и предохранители.
- Кнопки и переключатели.
- Круги MPG и Jog.
- Источники питания.
ШАГ 11: Параметры контроллера Программного Управления
В этом шаге рассматриваются следующие вопросы:
- Обзор контроллера ЧПУ.
- Выбор контроллера.
- Доступные опции.
- Системы с замкнутым контуром и разомкнутым контуром.
- Контроллеры по доступной цене.
- Создание собственного контроллера с нуля.
ШАГ 12. Выбор программного обеспечения
В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:
- Обзор программного обеспечения, связанного с ЧПУ.
- Подбор программного обеспечения.
- Программное обеспечение CAM.
- Программное обеспечение САПР.
- Програмное обеспечение NC Controller.
——————————————————————————————————————————————————–
Расположение осей X, Y, Z настольного фрезерно-гравировального станка ЧПУ:
Ось Z перемещает инструмент(фрезер) по вертикали(вниз-вверх)
Ось Х - перемещает каретку Z в поперечном направлении(влево-вправо).
Ось Y - перемещает подвижный стол(вперед-назад).
С устройством фрезно-гравировального станка можно ознакомиться
Состав набора ЧПУ станка Моделист2020 и Моделист3030
I Набор фрезерованных деталей из фанеры 12мм для самостоятельной сборки
Комплект фрезерованных деталей для сборки станка с ЧПУ с подвижным столом состоит из:
1) Стойки портала фрезерного станка с ЧПУ
2) набор фрезерованных деталей станка ЧПУ для сборки оси Z
3) набор фрезерованных деталей станка ЧПУ для сборки подвижного стола
4) набор фрезерованных деталей станка ЧПУ для сборки опор шаговых двигателей и крепления шпинделя
II Набор механики фрезерного станка включает:
1. муфта для соединения вала шагового двигателя с ходовым винтом станка - (3шт.). Размер соединительной муфты для станка Моделист2030 с шаговыми двигателями NEMA17 - 5х5мм. Для станка Моделист3030 с шаговыми двигателями Nema23 - 6,35x8мм
2. стальные направляющие линейного перемещения для ЧПУ станка Моделист3030:
16мм (4шт.) для осей Х и Y,
12мм(2шт) для оси Z
Для ЧПУ станка Моделист2020 диаметр направляющих линейного перемещения:
12мм(8шт) для осей Х, Y и Z.
3. линейные подшипники качения для фрезерного станка Моделист3030:
Линейные подшипники LM16UU (8шт.) для осей Х и Y,
Линейные подшипники LM12UU для оси Z.
Для фрезерного ЧПУ станка Моделист2020
Линейные подшипники LM12UU (12шт.) для осей Х, Y и Z.
4. ходовые винты для фрезерного станка Моделист2020 - М12 (шаг 1,75мм) - (3шт.) c обработкой под d=5мм с одного конца и под d=8мм с другого.
Для фрезерного станка Моделист3030 - трапецеидальные винты TR12x3 (шаг 3мм) - (3шт.) c обработкой концов под d=8мм.
5. радиальные подшипники крепления ходовых винтов -(4шт.) один подшипник в алюминиевом блоке для оси Z.
6. ходовые гайки из графитонаполненного капролона для осей X, Y и Z (- 3шт.)
III Набор электроники фрезерного станка с ЧПУ:
1. Для станка с ЧПУ Моделист2020: шаговые двигатели NEMA17 17HS8401 (размер 42х48мм, крутящий момент 52N.cm, ток 1,8А, сопротивление фазы 1,8Ом, индуктивность 3,2mH, диаметр вала 5мм) - 3шт.
Для станка с ЧПУ Моделист3030: шаговые двигатели 23HS5630 (размер 57х56мм, крутящий момент 12,6кг*см, ток 3,0А, сопротивление фазы 0,8Ом, индуктивность 2,4mH, диаметр вала 6,35мм) - 3шт.
2. контроллер шаговых двигателей ЧПУ станка на специализированных микрошаговых драйверах компании Toshiba ТВ6560 в закрытом алюминиевом корпусе
3. блок питания 24 В 6,5 A для ЧПУ станка Моделист2020 и 24В 10,5А для ЧПУ станка Моделист3030
4. комплект подсоединительных проводов
Последовательность сборки фрезерного станка чпу с подвижным столом.
Система линейного перемещения любого станка состоит из двух деталей: шариковая втулка - это элемент который движется и неподвижного элемента системы - линейная направляющая или вал(линейная опора). Линейные подшипники могут быть разных видов: втулка, разрезная втулка, втулка в алюминиевом корпусе для удобства крепления, шариковая каретка, роликовая каретка, основная функция которых - нести нагрузку, обеспечивая стабильное и точное перемещение. Применение линейных подшипников(трение качения) вместо втулок скольжения позволяет значительно снизить трение и использовать всю мощность шаговых двигателей на полезную работу резки.
Рисунок 1
1 Смазать линейные подшипники системы
линейного перемещения фрезерного станкаспециальной смазкой (можно использовать Литол-24(продается в магазинах авто запчастей)).
2 Сборка оси Z фрезерного станка с ЧПУ.
Сборка оси Z описана в инструкции " "
3 Сборка стола фрезерного ЧПУ станка, ось Y
3.1 Детали для сборки портала, рисунок 2.
1) комплект фрезерованных деталей
4) ходовые винты для фрезерного станка Моделист2030 - М12 (шаг 1,75мм) c обработкой концов под d=8мм и d=5мм
Рисунок 2. Детали портала фрезерного настольного ЧПУ станка
3.2 Запрессовать линейные подшипники и вставить держатели линейных подшипников во фрезерованные пазы, рисунок 2. Вставить линейные направляющие в линейные шарикоподшипники.
Рисунок 2 Сборка стола настольного фрезерного ЧПУ станка
3.3 Держатели подшипников линейного перемещения забиваются в пазы детали подвижного стола. Соединение типа шип-паз обеспечивает отличную жесткость узла, все детали этого узла изготовлены из фанеры 18мм. Дополнительно стянув детали болтовым соединением обеспечим долгий и надежный срок службы, для этого через уже имеющееся отверстие в пластине, которое служит направляющим для хода сверла, сверлим отверстие в торце держателя линейных подшипников, как показано на рисунке 3, сверло диаметром 4мм.
Рисунок 3 Сверление крепежных отверстий.
3.4 Накладываем сам стол и, через уже имеющиеся отверстия скрепляем, с помощью винтов М4х55 из комплекта, рисунок 4 и 5.
Рисунок 4. Крепление подшипников подвижного стола.
Рисунок 5. Крепление подшипников подвижного стола.
3.5 Запрессовать упорные подшипники в детали каркаса стола. Вставить ходовой винт с ходовой гайкой из графитонаполненного капролона, в опорные подшипники, и линейные направляющие в пазы элементов каркаса, рисунок 6.
Рисунок 6. Сборка подвижного стола.
Скрепить элементы каркаса шурупами из комплекта. Для крепления с боков используйте шурупы 3х25мм, рисунок 7. Перед вкручиванием шурупов, обязательно засверлите сверлом диаметром 2мм, для избежания расслаивания фанеры.
Если ходовой винт не зажат деталями основания подвижного стола и имеется люфт винта вдоль оси в опорных подшипниках - используйте шайбу диаметром 8мм, рисунок 6.
Рисунок 7. Сборка каркаса настольного станка.
3.6 Расположите ходовую гайку по центру между линейными подшипниками и сделайте отверстия для шурупов сверлом 2мм, рисунок 8, после чего шурупами 3х20 из комплекта закрепить ходовую гайку. При сверлении обязательно использовать упор под ходовой гайкой, чтобы не погнуть ходовой винт .
Рисунок 8. Крепление ходовой гайки.
4 Сборка портала станка.
Для сборки понадобятся:
1) комплект фрезерованных деталей для сборки подвижного стола
2) стальные направляющие линейного перемещения диаметром 16мм(2шт)
3) линейный подшипник LM16UU(4шт)
4) ходовые винты для фрезерного станка Моделист2030 - М12 (шаг 1,75мм) c обработкой концов под d=8мм и d=5мм.
Для фрезерного станка Моделист3030 - трапецеидальные винты TR12x3 (шаг 3мм) c обработкой концов под d=8мм.
5. радиальные подшипники крепления ходовых винтов -(2шт.)
6. ходовая гайка из графитонаполненного капролона - (- 1шт.)
4.1 Закрепить боковину портала, рисунок 9.
Рисунок 9. Сборка портала станка.
4.2 Вставить ходовой винт с гайкой в каркас каретки оси Z, рисунок 10.
Рисунок 10. Установка ходового винта.
4.3 Вставить линейные направляющие, рисунок 11.
Рисунок 19 Крепление ходового винта "в распор".
4.4 Закрепить вторую боковину портала, рисунок 11.
Рисунок 11. Установка второй боковины портала
Если ходовой винт не зажат деталями основания подвижного стола и имеется люфт вдоль оси - используйте шайбу диаметром 8мм.
4.5 Установить и закрепить заднюю стенку каретки Z, Рисунок 12.
Рисунок 12. Крепление задней стенки каретки Z.
4.6 Закрепить капролоновую ходовую гайку шурупами 3х20 из комплекта, рисунок 13.
Рисунок 13. Крепление ходовой гайки оси X.
4.7 Закрепить заднюю стенку портала, рисунок 14, с использованием шурупов 3х25 из комплекта.
Рисунок 14. Крепление задней стенки портала.
5 Установка шаговых двигателей.
Для установки шаговых двигателей используйте детали крепления из набора фрезерованных деталей станка ЧПУ для сборки опор шаговых двигателей Nema23 для фрезерного станка Моделист3030.
Рисунок 15. Установка шаговых двигателей.
Установить муфты 5х8мм для соединения вала двигателя с ходовым винтом. Закрепить шаговые двигатели на станок, для крепления используйте винт М4х55 из комплекта, рисунок 15.
6 Закрепите контроллер на задней стенке фрезерно-гравировального станка , и подключите к нему клеммники моторов.
7 Установка фрезера.
Крепление фрезера осуществляется за шейку инструмента или корпус. Стандартный диаметр шейки бытовых фрезеров 43мм. Диаметр шпинделя 300Вт - 52мм, крепление за корпус. Для установки соберите крепление фрезера, детали крепления на рисунке 16. Используйте шуруп 3х30мм из комплекта.
Рисунок 16 Крепление шпинделя 43мм
Рисунок 17 Шпиндель с креплением на ЧПУ станок
При установке дремель подобных инструментов(граверов), кроме этого потребуется дополнительное крепление корпуса гравера к каретке Z хомутом, рисунок 18.
Рисунок 18 Крепление гравера на фрезерный станок.
Имеется возможность установка насадки для подключения пылесоса
