Робимо настільний пристрій для виготовлення друкованих плат в один клік. Верстати з чпу для друкованих плат Свердлильний верстат для друкованих плат

Я не люблю цькувати друковані плати. Ну не подобається мені сам процес метушні з хлорним залізом. Там надрукуй, тут прасувати, тут фоторезист проекспонуй – ціла історія щоразу. А потім ще думай, куди злити хлорне залізо. Я не сперечаюся, це доступний і простий метод, але особисто я намагаюся його уникати. А тут трапилося в мене щастя: добудував я фрезер із ЧПУ. З'явилася думка: а чи не спробувати фрезерувати друковані плати. Сказано зроблено. Малюю простенький перехідник з esp-wroom-02, що завалявся, і починаю свій екскурс у фрезерування друкованих плат. Доріжки спеціально зробив дрібними – 0,5 мм. Бо якщо такі не вийдуть - то й ну нафіг цю технологію.

Так як особисто я роблю друковані плати раз на п'ять років у великі свята - мені для проектування цілком вистачає KiCAD. Для нього зручних спеціалізованих рішень я не знайшов, але є більш універсальний шлях - з використанням gerber-файлів. В цьому випадку все відносно просто: беремо pcb, експортуємо потрібний шар у gerber (ніяких дзеркалювання та іншої магії!), запускаємо pcb2gcode - і отримуємо готовий nc-файл, який можна віддати фрезеру. Як завжди, реальність - зла зараза і все виявляється дещо складнішим.

Отримання gcode з gerber-файлів

Отже, як отримати gerber-файл, я особливо описувати не планую, я думаю, це все вміють. Далі потрібно запустити pcb2gcode. Виявляється, він потребує приблизно мільйона параметрів командного рядка, щоб видати щось прийнятне. У принципі, документація у нього непогана, я її подужав і зрозумів, як отримати якийсь gcode навіть так, але все ж таки хотілося казуальності. Тому було знайдено pcb2gcode GUI. Це, як нагадує назва, GUI для налаштування основних параметрів pcb2gcode галочками, та ще й з попереднім переглядом.

Власне, на цьому етапі отримано якийсь гкод і можна пробувати фрезерувати. Але поки я тицяв у галочки, з'ясувалося, що дефолтне значення заглиблення, яке пропонує цей софт, – 0,05 мм. Відповідно, плата повинна бути встановлена у фрезері як мінімум з точністю вище за цю. Я не знаю, у кого як, але у мене робочий стіл у фрезера помітно кривіший. Найпростіше рішення, що спало на думку, - поставити на стіл жертовну фанерку, відфрезерувати в ній кишеню під розміри плат - і вона виявиться ідеально в площині фрезера.

Для тих, хто добре володіє фрезером, ця частина нецікава. Після кількох експериментів я з'ясував, що фрезерувати кишеню обов'язково потрібно в одному напрямку (наприклад, подачею на зуб) і із захлестом хоча б відсотків на тридцять. Fusion 360 мені запропонував спочатку надто маленький захльост і їздив туди-сюди. У моєму випадку результат вийшов незадовільним.

Облік кривості текстоліту

Вирівнявши майданчик, я поклеїв на нього двостороннього скотчу, поклав текстоліт та запустив фрезерування. Ось результат:

Як видно, з одного краю плати фреза практично не зачіпає мідь, з іншого - надто заглибилася у плату, при фрезеруванні пішли крихти текстоліту. Подивившись уважно на саму плату, я помітив, що вона спочатку нерівна: трохи вигнута, і, як ти з нею не мучся, якісь відхилення по висоті будуть. Потім, до речі, я подивився і з'ясував, що для друкованих плат завтовшки понад 0,8 мм допуск ±8 % вважається нормальним.

Перший варіант боротьби, що спадає на думку, - автокалібрування. За логікою речей - чого вже простіше, плата збіднена, фреза сталева, приробив один проводок до міді, інший до фрези - ось тобі готовий щуп. Бери і будівельну поверхню.

Мій верстат управляється grbl'ом на дешевій китайській шилді. У grbl є підтримка щупа на піні A5, але спеціального роз'єму на моїй платі чомусь не виведено. Уважно розглянувши її, я все ж таки виявив, що пін A5 виведений на роз'єм SPI порту (підписаний як SCL), земля там теж поруч є. З цим «датчиком» одна хитрість – дроти потрібно переплести між собою. У фрезері вкрай до фіга наведень, і без цього датчик постійно даватиме помилкові спрацьовування. Навіть після переплетення продовжить, але дуже рідше.

Команда каже: починай спускатися вниз до –10 по Z (абсолютна це чи відносна висота - залежить від режиму, у якому зараз прошивка). Спускатиметься дуже повільно - зі швидкістю 5 мм/хв. Це викликано тим, що самі розробники не гарантують, що спуск зупиниться рівно в момент спрацювання датчика, а не пізніше. Тому краще спускатись повільно, щоб усе зупинилося вчасно і не встигло піти в плату по саму не балуйся. Найкраще перший тест проводити, піднявши голову на висоту сильно більше 10 мм і скинувши систему координат. У такому разі, навіть якщо все не спрацює і ви не встигнете дотягнутися до кнопки E-Stop'а, фреза не буде запоротою. Можна провести два тести: перший - нічого не робити (і після досягнення -10 grbl видасть "Alarm: Probe Fail"), другий - поки воно їде вниз, чим замкнути ланцюг і переконатися, що все зупинилося.

Далі треба знайти метод, як, власне, проміряти матрицю та спотворити gcode як треба. На перший погляд, у pcb2gcode'у є якась підтримка autoleveling'у, але підтримки саме grbl'а немає. Там є можливість задати команди запуску проби руками, але з цим треба розбиратися, а мені, чесно кажучи, було ліньки. Допитливий розум міг би помітити, що LinuxCNC команда запуску проби збігається з командою grbl. Але далі йде непоправна відмінність: всі «дорослі» інтерпретатори gcode зберігають результат виконаної проби в машинну змінну, а grbl просто виводить в порт значення.

Легке ковтання підказало, що є ще досить багато різних варіантів, але мені на очі попався проект chillpeppr:

Це система з двох компонентів, призначена для гри із залізом з Інтернету. Перший компонент - Serial JSON Server, написаний на go, запускається машиною, підключеної безпосередньо до залізниці, і вміє віддавати управління послідовним портом по вебсокетам. Другий – працює у вас у браузері. Вони мають цілий фреймворк для побудови віджетів з якимось функціоналом, які потім можна засовувати на сторінку. Зокрема, у них вже є готовий workspace (набір віджетів) для grbl і tinyg.

І у chillpeppr'а є підтримка autoleveling'а. Та ще й на вигляд він дуже зручніший за UniversalGcodeSender'а, яким я користувався до цього. Ставлю сервер, запускаю браузерну частину, витрачаю півгодини на те, щоб розібратися з інтерфейсом, завантажую туди gcode своєї плати і бачу якусь фігню:

Подивившись у сам gcode, що генерує pcb2gcode, бачу, що він використовує нотацію, коли на наступних рядках не повторюється команда (G1), а даються лише нові координати:

G00 X1.84843 Y34.97110 (швидкий рух до початку.) F100.00000 G01 Z-0.12000 G04 P0 (надзвичайно для часу - G64 не може пересуватися над цим пунктом) F200.000002 X1.8 Y34.17332 X2.69481 Y34.11185 X2.73962 Y34.00364 X2.74876 Y31.85178 X3.01828 Y31.84988 X3.06946 Y31.82247 X3.0

Зважаючи на те, що chilipeppr показує тільки вертикальні рухи, він бачить рядок G01 Z-0.12 тут, але не розуміє все, що йде після F200. Потрібно переробляти на explict нотацію. Звичайно, можна руками попрацювати або напиляти якийсь post-processing скрипт. Але ніхто ще не скасував G-Code Ripper, який серед іншого вміє бити складні команди gcode'а (типу тих самих дуг) на простіші. Він же, до речі, теж вміє по матриці autoprobe'а викривляти gcode, але вбудованої підтримки grbl'а знову немає. Зате можна зробити цей split. Мені цілком підійшли стандартні налаштування (хіба що в конфізі довелося заздалегідь поміняти одиниці вимірювання на мм). Результуючий файл почав нормально відображатися в chilipeppr:

Далі запускаємо autoprobe, не забувши вказати відстань, з якої опускати пробу, та її глибину. У моєму випадку я вказував, що треба опускати від 1 до –2 мм. Нижня межа не така важлива, її можна поставити хоч -10, але я б не радив: кілька разів невдало виставив початкову точку, з якої треба запускати пробу, і крайні точки опинялися за межами плати. Якщо заглиблення більше – можна і гравер зламати. А так просто помилка. Від рівня верхньої межі безпосередньо залежить те, як довго він промірятиме поверхню. У моєму випадку реально плата майже ніколи не йшла за межі 0,25 мм вгору або вниз, але 1 мм якось надійніше. Тиснемо заповітну run і біжимо до фрезера медитувати:

А в інтерфейсі chilipeppr з'являється потихеньку виміряна поверхня:

Тут треба звернути увагу, що всі значення по Z помножені на 50, щоб краще візуалізувати поверхню, що вийшла. Це параметр, що настроюється, але 10 і 50 добре працюють, на мій погляд. Я досить часто стикаюся з тим, що якась одна точка виявляється значно вищою, ніж можна від неї очікувати. Особисто я пов'язую це з тим, що датчик ловить наведення і дає хибне спрацьовування. Благо chilipeppr дозволяє вивантажити карту висот у вигляді json'ки, її можна руками після цього виправити, а потім руками ж завантажити. Далі тиснемо кнопку "Send Auto-Leveled GCode to Workspace" - і в перці вже завантажений поправлений гкод:

N40 G1 X 2.6948 Y 34.1118 Z0.1047 (нове z) N41 G1 X 2.7396 Y 34.0036 Z0.1057 (нове z) N42 G1 X 2.7488 Y 31.8518 Z3.10 499 Z0. 1127 (нове z) N44 G1 X 3.0695 Y 31.8225 Z0.1137 (нове z) N45 G1 X 3.0968 Y 31.7713 Z0.1142 (al new z)

У код додані переміщення Z, які повинні компенсувати нерівність поверхні.

Вибір параметрів фрезерування

Запускаю фрезерування, отримую такий результат:

Тут видно відразу три моменти:

Проблема з нерівністю поверхні пішла: прорізано (точніше, подряпано) все практично на одну глибину, ніде немає перепусток, ніде не заглибилося занадто сильно.
Заглиблення недостатнє: 0,05 мм не вистачає для цієї фольги. Плати, до речі, якийсь невідомий звір із AliExpress, товщину міді там не вказали. Шар міді буває різний, найбільш поширені – від 18 до 140 мкм (0,018-0,14 мм).
Очевидно видно биття гравера.

Про заглиблення. Підібрати, наскільки глибоко треба опускати гравер, нескладно. Але є специфіка. Конічний гравер має у проекції форму трикутника. З одного боку, кут зведення до робочої точки визначає, наскільки інструмент важко зламати і як довго він проживе, а з іншого - чим більше кут, тим ширшим буде різання при заданому заглибленні.

Формула розрахунку ширини різу при заданому заглибленні виглядає так (нескромно взята з reprap.org і виправлена):

2 * penetration depth * tangens (tool tip angle) + tip width

Вважаємо за нею: для гравера з кутом 10 градусів та точкою контакту 0,1 мм при заглибленні 0,1 мм ми отримуємо ширину різу майже 0,15 мм. Тому, до речі, можна прикинути, яку мінімальну відстань між доріжками зробить вибраний гравер на фользі обраної товщини. Ну і ще, навіть якщо вам не треба дуже маленьких відстаней між доріжками, занадто глибоко опускати фрезу все одно не варто, так як склотекстоліт дуже сильно тупить фрези навіть з твердих сплавів.

Ну і тут є ще кумедний момент. Припустимо, у нас є дві доріжки, що віддаляються один від одного на 0,5 мм. Коли ми проженемо pcb2gcode, він подивиться на значення параметра Toolpath offset (наскільки відступати від доріжки при фрезеруванні) і фактично зробить між доріжками два проходи, що віддаляються один від одного на (0,5 – 2 * toolpath_offset) мм, між ними залишиться (а швидше всього, зірветься) якийсь шматочок міді, і це буде некрасиво. Якщо ж зробити toolpath_offset більшим, ніж відстань між доріжками, pcb2gcode видасть warning, але згенерує лише одну лінію між доріжками. Загалом для моїх застосувань ця поведінка краща, оскільки доріжки виходять ширше, фреза ріже менше - краса. Щоправда, може виникнути проблема із smd-компонентами, але малоймовірно.

Є виражений випадок такої поведінки: якщо задати дуже великий toolpath_offset, ми отримаємо друковану плату у вигляді діаграми Вороного. Як мінімум – це красиво;) На ефект можна подивитися на першому скріншоті з pcb2gcode, що я давав. Там показано, як вона виглядатиме.

Тепер про биття гравера. Це я їх даремно так називаю. Шпіндель у мене непоганий і так сильно, звичайно, не б'є. Тут скоріше кінчик гравера при переміщенні згинається і стрибає між точками, даючи ту дивну картину з крапками. Перша та основна думка – фреза не встигає прорізати і тому перестрибує. Легке гугление показало, що народ фрезерує друковані плати шпинделем на 50к оборотів зі швидкістю приблизно 1000 мм/хв. У мене шпиндель дає 10к без навантаження, і можна припустити, що треба різати зі швидкістю 200 мм/хв.

Результати та висновок

Врахувавши все це, проміряю новий шматок текстоліту, запускаю фрезерування і отримую такий результат:

Верхня рівно так, як вийшла з фрезера, нижня - після того як провів по ній звичайним точильним каменем кілька разів. Як бачимо, у трьох місцях доріжки не прорізалися. Загалом у всій платі ширина доріжок плаває. Із цим ще треба розбиратися, але я маю припущення, у чому причина. Спочатку я кріпив плату на двосторонній скотч, і вона часто відходила. Потім у парі місць прихопив краями головок саморізів. Начебто триматися почала краще, але все одно трохи грає. Підозрюю, що в момент фрезерування вона притискається до майданчика і через це, власне, не прорізається.

Загалом, перспективи цього всього є. Коли процес відпрацьований, побудова матриці висот займає хвилин п'ять-сім, потім безпосередньо фрезерування – кілька хвилин. Начебто можна експериментувати далі. Зате можна потім свердловку робити на тому верстаті. Ще купити заклепок, і буде щастя! Якщо тема цікава, то можу написати ще одну статтю про свердління, двосторонні плати та ін.

Вітаю, дорогі друзі! Сьогодні ми розповімо Вам про те, як створити ЧПУ із принтера. Основною причиною того, що зараз так часто в інтернеті пропонують переробити із принтера або сканерів саморобні пристрої, є те, що багато сучасних периферійних пристроїв для ПК настільки складні з функціональної точки зору, що в переробленому вигляді дозволяють створювати верстати, здатні виконувати дивовижні завдання.

Приступаємо до виготовлення

Щоб почати виготовляти верстат ЧПУ зі старого принтера, вам знадобляться деякі запчастини, що входять до струменевих принтерів:

Приводи, шпильки, що спрямовують від принтера (бажано використовувати кілька старих принтерів; принтери необов'язково повинні друкувати);
Привід дисковода.
Матеріал для створення корпусу – фанера, ДСП тощо.
Драйвери та контролери;
Матеріали для кріплення.

Отримані верстати з числовим програмним керуванням зможуть виконувати різні функції. Все, зрештою, залежить від пристрою, який розташовуватиметься на виході верстата. Найчастіше із струменевих принтерів роблять , випалювач (за допомогою установки випалювача на виході пристрою) та свердлильні машини для створення друкованих плат.

Основою є дерев'яний ящик із ДСП. Іноді використовують готові, але не важко буде зробити го самостійно. Необхідно врахувати, що всередині ящика будуть розташовані електронні компоненти, контролери. Збирати всю конструкцію найкраще за допомогою шурупів. Не забувайте, що деталі потрібно розташовувати одна щодо одної під кутом 90 градусів і кріпити максимально міцно одна до одної.

Створення саморобного верстата

Перш ніж переробити принтери або сканери в міні-верстати, які зможуть виконувати фрезерні роботи, слід максимально точно зібрати раму конструкції та її основні складові.

На верхню кришку пристрою необхідно встановити головні осі, які є важливими компонентами серед усіх професійних верстатів. Осей має бути всього три, початок роботи необхідно проводити з кріплення осі у. Для того щоб створити напрямну використовують меблевий полоз.

Окремо відзначимо створення ЧПУ із сканера. Переробка цього пристрою така сама, як і, якби, під рукою був старий струменевий принтер. У будь-якому сканері, є крокові двигуни та шпильки, завдяки яким і здійснюється процес сканування. У верстаті нам знадобляться ці двигуни та шпильки, замість сканування та друку буде проводитися фрезерування, а замість головки, яка переміщується в принтері, використовуватиметься рух фрезерного пристрою.

Для вертикальної осі, в саморобному ЧПУ нам знадобляться деталі з дисководу (напрямок, по якому переміщався лазер).

У принтерах є звані штоки, саме вони грають роль ходових гвинтів.

Вал двигуна повинен бути з'єднаний зі шпилькою за допомогою муфти гнучкого типу. Усі осі необхідно прикріплювати до основ, виконаних з ДСП. У конструкціях такого типу фрезер переміщається виключно у вертикальній площині, при цьому зсув деталі відбувається по горизонталі.

Електронні компоненти майбутніх верстатів

Це є одним із найважливіших етапів конструювання. Електроніка саморобних машин є ключовим елементом керування всіма двигунами та самим процесом.

Роботи, які будуть виконуватися майбутнім верстатом та процеси, що виникають у фрезерному та свердлильному механізмах – дуже різноманітні та точні, тому нам знадобиться надійний контролер та драйвер.

Саморобна машина може функціонувати на вітчизняних К155ТМ7, їх нам знадобиться 3 штуки.

До кожного драйвера йдуть проведення від своєї мікросхеми (контролери незалежні).

Крокові двигуни в саморобному апараті повинні бути розраховані на напругу, що не перевищує 30-35 В. Часто траплялося так, що при підвищеній потужності радянські мікросхеми-контролери перегорали.

Блок живлення ідеально підходить від сканера. Його потрібно під'єднати до блоку до кнопки включення, контролером і пристроєм (фрезер, дриль, випалювач і так далі).

Головна плата керування (материнська плата для верстата ЧПУ своїми руками) має бути підключена до персонального комп'ютера чи ноутбука. Саме за допомогою комп'ютера верстат зможе отримувати чіткі завдання та перетворювати їх на триосьові рухи, створюючи кінцеві продукти. Ідеальною буде програма Math3, яка дозволяє створювати ескізи. Також чудово підійдуть професійні програми для векторної графіки.

Звичайно, все залежить від вашої фантазії та міцності (вантажопідйомності) корпусу та рами. Однак, найчастіше ваш апарат зможе розрізати фанеру завтовшки менше 1,5 см, триміліметровий текстоліт чи пластик.

Виробляємо міні-верстати з ЧПУ для виготовлення друкованих плат. У нас можна купити обладнання для свердління та фрезерування плат та корпусів електронної апаратури за доступною ціною.

Верстати СК «Роутер» для виготовлення друкованих плат

У каталозі продукції СК «Роутер» обладнання для виробництва друкованих плат представлено свердлильними верстатами з ЧПУ. Моделі для друкованих плат сконструйовані на базі наших фрезерно-гравіювальних верстатів та комплектуються спеціальними високошвидкісними шпинделями. Наявність такого шпинделя дозволяє свердлити та фрезерувати друковані плати з високою швидкістю та точністю.

Якщо потрібний верстат більш універсального застосування, можна переглянути наші фрезерні міні верстати у стандартній комплектації та свердлильне обладнання широкого призначення.

Галузь застосування

Міні верстати для друкованих плат СК «Роутер» використовуються на підприємствах різних галузей: від загальновиробничих до авіаційної та космічної. Крім свердління друкованих плат на таких верстатах можна успішно здійснювати фрезерування корпусів радіоелектронної апаратури. Таким чином, можна реалізувати завершене виробництво електронних приладів.

Комплектація свердлильних верстатів

До складу базового постачання верстатів для друкованих плат входить набір оснастки, достатній для початку виготовлення плат у серійному режимі. Разом з тим, для підвищення продуктивності та зручності роботи на верстаті обладнання може бути доукомплектовано додатковими опціями: системою ЧПУ, автоматичною зміною інструменту, СОЖ та іншим технологічним оснащенням.

Відео свердління друкованої плати

Перегляньте процес виготовлення друкованої плати на одному з наших свердлильних верстатів:

Як зараз пам'ятаю, 23го лютого наткнувся на пост на тудіє, де людина хотіла гравірувати друковані плати на 3д принтері. У коментарях порадили не мучити тваринку принтер та звернути увагу на проект Cyclone PCB Factory.

Зайнявся ідеєю. Надалі, колись я навіть пошкодую що взявся, але це буде значно пізніше.

Про власний ЧПУ фрезер для друкованих плат я мріяв дуже давно, це була друга хотівка після 3д принтера. Вирішив повторити проект, тим більше, що дещо у мене в засіках вже було.

Завантажив файли проекту і не довго думаючи почав друкувати деталі. Упорався приблизно за тиждень. Роздрукував усе, окрім осі Z.

Детальних фотографій усіх деталей не лишилося. Комусь робив скріншот налаштувань друку та результату. Сопло 04, висота шару 024. Друкував і шаром 0,28 – цілком нормально друкує.

Верстат захотілося зробити кольоровим, тому різні деталі друкував пластиком різного кольору. Пластик використовував ABS Prostoplast. Колір космос, трав'яний зелений, захід сонця.

Краще надрукував би все сірим космосом. Червоний і зелений виявилися досить тендітніми і частину деталей дали тріщини при складанні. Щось вилікувалося ацетоном, щось наново передрукував.

Комплектуючі:

Три вільні крокові двигуни у мене було, купував їх під проект 3д принтера, вирішив тимчасово задіяти.

Направляючі 8мм видобули з струменевих принтерів, роздербанив кілька принтерів на органи. Шерстив місцеві комісійки, авіто. Донорами стали струменеві принтери HP по 100-200 рублів за штуку. Довга напрямна пилялася на дві частини, на осі X та Z.

Притиск паперу з якого я зняв гумові ролики пішов на вісь Y. Довжини вистачило щоб обрізати по накатку.

Лінійні підшипники залишалися з 3д принтера, я перевів на бронзові втулки в горошок.

Як електроніки вирішив використовувати одну зі своїх Arduino Uno на atmega328p. Докупив на Алі платню CNC Shield 3.0 для Arduino за 200 з копійками рублів.

Блок живлення 12В із Леруа Мерлен. Купував щоб запитати три галогенки 12В, але він їх не потягнув. Довелося відремонтувати трансформатор для галогенок Tachibra, а цей блок живлення прижився на верстаті.

На 3д принтер я поставив драйвера 8825, з принтера у мене залишилися a4988. Їх і поставив на верстат.

Підшипники 608ZZ замовив на Алі, десяток за 200 з копійками рублів.

Як шпиндель планував використовувати свій китайський гравер GoldTool.

Різьбові шпильки м8 дісталися з роботи на халяву, залишилися з якогось монтажу. Підібрав практично "з смітника".

Поки друкувався проект та їхали деталі з Алі, попросив знайомого мебляра вирізати зі МДФ основу та столик. Він не полінувався і не пошкодував обрізків, випилив 2 підстави та 2 столики. На фото один із комплектів.

Фанери у мене в засіках не було, купити лист фанери не дозволила жадібна тварина. МДФ до речі підійшов дуже добре.

Почав збирати верстат. Все б нічого, але стандартні гайки на 13 провалювалися і бовталися всередині шестерні, гайки на 14 не лізли в шестірні. Довелося 14е гайки вплавити в шестірні паяльником.

Шестерні або бовталися на осях крокового двигуна, або не лізли.

Гайки гвинтів м3 прокручувалися в гніздах.

Знайшов у себе кілька квадратних гайок під різьблення м3 (розбирав колись якийсь штеккер з нього), які ідеально підійшли і не прокручувалися. На роботі ще знайшов таких штеккерів та пустив на гайки. Здебільшого це кріплення напрямних. Прості гайки для різьблення м3 доводилося дотримувати тонким жалом викрутки, щоб не прокручувалися.

Якось зібрав. Пізніше читаючи теми про Cyclone, натрапив на перероблені деталі верстата під метричне кріплення. З цього набору заново роздрукував шестірні та кріплення кінцевика по осі Z. Жаль мені не попався цей набір запчастин раніше. Друкував би ці запчастини.

В надії застосувати свій китайський гравер роздрукував спочатку одне кріплення під дрімель із комплекту, потім друге. Не підійшло, мій гравер в жодне не ліз. Оригінальний дрімель, найпростіший, коштував три з невеликим тисячі рублів. За що???

Зайві запчастини.

І ще, лінійні підшипники у своїх гніздах бовталися як щось у ополонці.

Довелося за тисячу з невеликим замовити на алі 200Вт шпиндель із цанговим затиском ER11. Вдало потрапив на знижки та використав купон.

Поки їхав шпиндель, роздрукував під нього кріплення із комплекту верстата. І знову прокол, воно таке ж ущербне. І ні слова про хомут для шпинделя.

У результаті знайшов і роздрукував це кріплення під 52мм шпиндель Після невеликої доробки кріплення встало на верстат, в нього добре увійшов шпиндель.

А ось підшипники на втулках Cargo довелося їх прибрати. Поставив китайські LM8UU

Окремо хочеться сказати про китайські підшипники 608zz. Підшипники з нововведення з люфтом. Жахливі. Одне, що коштують порівняно не дорого. В нас підшипники не шукав.

До речі підшипники до посадкових місць увійшли так само, як щось у ополонку. У посадкових місцях підшипники бовталися. Не знаю, баг це чи фіча. У результаті обойми підшипників мотнув ізоленти.

Китайські lm8uu та lm8luu від 3д принтера так само виявилися мотлохом. У результаті на вісь Y зробив підшипники ковзання на втулках Cargo 141091. Роздрукував пластикову обойму і в неї вставив по парі втулок. Підшипники, що вийшло, вставив у кріплення.

На вісь Z вибрав живі lm8uu. На вісь X верхній підшипник поставив lm8uu, а замість двох нижніх роздрукував пластикову обойму за розміром lm8luu і вставив в неї пару втулок Cargo.

Вдало я ними свого часу закупився. Стали в нагоді.

Під час збирання верстата я й пошкодував, що взявся. Але подітися було нікуди, треба було проект завершувати. Зібрав. Запустив!

Ще трохи фотографій процесу збирання.

Саме початок збирання...

На питання, як зробити верстат із ЧПУ, можна відповісти коротко. Знаючи про те, що саморобний фрезерний верстат з ЧПУ загалом – непростий пристрій, що має складну структуру, конструктору бажано:

обзавестися кресленнями;
придбати надійні комплектуючі та кріпильні деталі;
підготувати добрий інструмент;
мати під рукою токарний та свердлильний верстати з ЧПУ, щоб швидко виготовити.

Не завадить переглянути відео – своєрідну інструкцію, яка навчає – з чого почати. А почну з підготовки, куплю все необхідне, розберуся з кресленням – ось правильне рішення конструктора-початківця. Тому підготовчий етап, що передує збиранню, – дуже важливий.

Роботи підготовчого етапу

Щоб зробити саморобний ЧПУ для фрезерування, є два варіанти:

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

Важливо визначитися з призначенням, розмірами та дизайном (як обійтися без малюнка саморобного верстата ЧПУ), підшукати схеми для його виготовлення, придбати або виготовити деякі деталі, які для цього потрібні, придбати ходові гвинти.

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

Зазвичай, знайшовши принципову схему пристрою, спочатку моделюють всі деталі верстата, готують технічні креслення, а потім 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.

Складання деяких важливих вузлів верстата

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

гвинтова передача – обертання передається, використовуючи зубчастий ремінь. Він хороший тим, що не прослизають на шківах, поступово передаючи зусилля на вал фрезерного обладнання;
якщо використовують кроковий двигун (ШД) для міні-верстата, бажано брати каретку від габаритнішої моделі принтера – потужніше; старі матричні друкарські пристрої мали досить сильні електродвигуни;

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

замість двигуна крокового типу, можна взяти звичайний електромотор після невеликої доробки;
вертикальна вісь, яка забезпечує переміщення інструмента в 3D, охоплюючи весь координатний стіл. Її виготовляють із алюмінієвої плити. Важливо, щоб розміри осі були підігнані до габаритів пристрою. За наявності муфельної печі вісь можна відлити за розмірами креслень.

Нижче – креслення, зроблене у трьох проекціях: вид збоку, ззаду, і згори.

Максимум уваги – станині

Необхідна жорсткість верстата забезпечується рахунок станини. На неї встановлюють рухомий портал, систему рейкових напрямних, ШД, робочу поверхню, вісь Z та шпиндель.

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

Станіна монтується без використання з'єднань зварного типу (зварним швам погано вдається переносити вібронавантаження). Як кріплення краще використовувати Т-подібні гайки. На торцевих пластинах передбачено встановлення блоку підшипників для встановлення ходового гвинта. Знадобиться підшипник ковзання та шпиндельний підшипник.

Основним завданням зробленого своїми руками верстата з ЧПУ умілець визначив виготовлення деталей з алюмінію. Оскільки йому підходили заготівлі 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 ЧПУ верстати, після підготовки комплектуючих, краще за кресленням, щоб вони працювали. Процес складання, застосовуючи ходові гвинти, варто виконувати у такій послідовності:

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

для кріплення ШД осі Z, лінійних напрямних використовують передню, задню, верхню, середню та нижню пластини. Там же зробіть ложемент фрезерного шпинделя;
привід збирають із ретельно підібраних гайки та шпильки. Щоб зафіксувати вал електродвигуна та приєднати до шпильки, використовують гумову обмотку товстого електрокабелю. Як фіксатор можуть бути гвинти, вставлені в нейлонову втулку.

Потім починається складання інших вузлів та агрегатів саморобки.

Монтуємо електронну начинку верстата

Щоб зробити своїми руками ЧПУ верстат і керувати ним, треба оперувати правильно підібраним числовим програмним управлінням, якісними друкованими платами та 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, саморобні верстати з ЧПУ, серед вузлів, мають обов'язкові:

крокові двигуни, деякі зупинилися наприклад Nema;
порт LPT, через який блок керування 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 з понижувальним трансформатором, що перетворює на 5В для живлення керуючого ланцюга;
ноутбук чи 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 та усуваються недоліки.

Замість ув'язнення

Як бачите, зробити ЧПУ, яке не поступиться китайським моделям – реально. Зробивши комплект запчастин з потрібним розміром, маючи якісні підшипники та достатньо кріплення для складання, це завдання – під силу тим, хто зацікавлений у програмній техніці. Прикладу довго шукати не доведеться.

На фото внизу – деякі зразки верстатів, які мають числове керування, зроблені такими ж умільцями, не професіоналами. Жодна деталь не робилася поспішно, довільним розміром, а відповідна до блоку з великою точністю, з ретельним вивіренням осей, застосуванням якісних ходових гвинтів та з надійними підшипниками. Вірне твердження: як збереш, так і працюватимеш.

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

Ще один зразок зібраного верстата, де плиту ДВП використовують як робочий стіл, на якому можливе виготовлення друкованої плати.

Кожен, хто почне робити перший пристрій, скоро перейде і до інших верстатів. Можливо, захоче випробувати себе як збирач свердлувального агрегату і, непомітно, поповнить армію умільців, які зібрали чимало саморобних пристроїв. Заняття технічною творчістю зроблять життя людей цікавим, різноманітним і насиченим.

Схожі статті