Збираємо фрезерний верстат із чпу. Самостійне виробництво ЧП верстата. Порядок побудови фрезерного обладнання з ЧПУ

Складний у виготовленні, крім технічних складових, він має електронний пристрій, встановити яке може тільки фахівець. Попри цю думку, можливість зібрати ЧПУ верстат своїми руками велика, якщо заздалегідь підготувати необхідні креслення, схеми та комплектуючі матеріали.

Проведення підготовчих робіт

При проектуванні ЧПУ своїми руками в домашніх умовах необхідно визначитися, за якою схемою він працюватиме.

Часто як основу майбутнього апарату беруть використаний.

Свердлильний верстат може бути використаний як основа для ЧПУ верстата.

У ньому знадобиться заміна робочої головки на фрезерну.

Найбільше складне становище при проектуванні ЧПУ верстата своїми руками викликає створення пристрою, за допомогою якого робочий інструмент переміщається в трьох площинах.

Частково вирішити завдання допоможуть каретки, взяті зі звичайного принтера. Інструмент зможе рухатися в обох площинах. Вибирати каретки для ЧПУ верстата краще того принтера, який має великі габарити.

Подібна схема дозволяє надалі підключати до верстата керування. Мінус у тому, що фрезерний верстатз ЧПУ працює тільки з дерев'яними, пластиковими виробами, виробами із тонкого металу. Це пов'язано з тим, що каретки не мають потрібної жорсткості.

Увага необхідно приділити двигуну майбутнього агрегату. Його роль зводиться до пересування робочого інструмента. Від цього залежить якість роботи та можливість виконання фрезерних операцій.

Вдалим варіантом для саморобного ЧПУ фрезера є кроковий двигун.

Альтернативою такому двигуну є електромотор, попередньо вдосконалений та підігнаний під стандарти апарату.

Будь-який , що використовує кроковий двигун, дозволяє не використовувати гвинтову передачу, це ніяк не впливає на можливості такого ЧПУ з дерева. Рекомендується використовувати для фрезерування на такому агрегаті ремені зубчастого типу. На відміну від стандартних ременів вони не прослизають на шківах.

Потрібно правильно спроектувати фрезер майбутнього верстата, для цього знадобляться докладні креслення.

Матеріали та інструменти, необхідні для складання

Загальний набір матеріалів для верстата з ЧПУ включає:

кабель завдовжки 14-19 м;
, що обробляють дерево;
патрон для фрез;
перетворювач частот, що має однакову потужність зі шпинделем;
підшипники;
плата для керування;
водяна помпа;
охолодний шланг;
три двигуни крокового типу для трьох осей переміщення конструкції;
болти;
захисний кабель;
шурупи;
фанера, ДСП, плита з дерева або металева конструкціяна вибір як корпус майбутнього апарату;
муфта м'якого типу.

Рекомендується при виготовленні своїми руками використовувати шпиндель з охолоджувальною рідиною. Це дозволить не відключати кожні 10 хвилин для охолодження. Для роботи підійде саморобний верстат із ЧПУ, потужність його становить не менше 1,2 кВт. Оптимальним варіантом стане пристрій потужністю 2 кВт.

Набір інструментів, потрібний для виготовлення агрегату, включає:

молотки;
ізоленту;
складальні ключі;
клей;
викрутку;
паяльник, герметик;
болгарку, її часто замінюють на ножівку;
пасатижі, агрегат для зварювання, ножиці, плоскогубці.

Простий ЧПУ верстат своїми руками

Порядок дій при складанні верстата

Саморобний ЧПУ фрезерний верстат збирається за схемою:

виготовлення креслень та схем пристрою із зазначенням системи електрообладнання;
купівля матеріалів, що містять у собі майбутній саморобний ЧПУверстат;
установка станини, на ній кріпляться двигуни, робоча поверхня, портал, шпиндель;
встановлення порталу;
встановлення осі Z;
фіксація робочої поверхні;
встановлення шпинделя;
встановлення водоохолоджувальної системи;
встановлення електросистеми;
підключення плати, за її допомогою здійснюється керування апаратом;
налаштування програмного забезпечення;
стартовий запуск агрегату.

Як основу для станини береться матеріал, зроблений з алюмінію.

Станіну потрібно робити з алюмінію

Профілі з цього металу вибирають із перетином 41*81 мм із товщиною пластин 11 мм. Сам корпус станини з'єднують за допомогою алюмінієвих куточків.

Від встановлення порталу залежатиме, якої товщини виріб зможе обробити верстат ЧПУ. Особливо якщо він зроблений своїми руками. Чим вище портал, тим товстіший виріб він зможе обробити. Важливо не встановити його надто високо, тому що така конструкція буде менш міцною та надійною. Портал рухається осі Х і несе шпиндель на собі.

Як матеріал для робочої поверхні агрегату застосовують профіль з алюмінію. Часто беруть профіль, що має Т-пази. Для домашнього використанняприймають її товщина становить не менше 17 мм.

Після того, як каркас пристрою буде готовий, приступають до встановлення шпинделя. Важливо встановлювати його вертикально, так як надалі буде потрібне його регулювання, це проводиться для фіксації необхідного кута.

Для встановлення електросистеми потрібна присутність таких компонентів:

блок живлення;
комп'ютер;
кроковий двигун;
плата;
кнопка зупинки;
драйвери двигуна.

Для роботи системи потрібний порт LPT. Крім цього, встановлюється керуюча роботою апарату і що дозволяє відповідати на питання, як зробити ту чи іншу операцію. Управління підключається через двигуни до фрезерного верстата.

Після того, як електроніка буде встановлена на верстат, потрібно завантаження драйверів та необхідних для роботи програм.

Поширені помилки при складанні

Найпоширенішою помилкою при складанні верстата з числовим програмним управлінням є відсутність креслення, але по ньому і проводиться складання. Внаслідок цього виникають недогляди в проектуванні та встановленні конструкцій апарату.

Часто неправильна роботаверстата пов'язана з невірно підібраними частотником та шпинделем.

Для коректної роботи верстата необхідно правильно підбирати шпиндель.

У багатьох випадках крокові двигуни не отримують належного живлення, тому для них необхідно вибирати окремий окремий блок живлення.

Необхідно враховувати те, що правильно встановлена електросхема та програмне забезпечення дозволяє виконувати на пристрої численні операції різного рівня складності. Верстат ЧПУ своїми руками виконати під силу майстру середньої ланки, конструкція агрегату має низку особливостей, але за допомогою креслень зібрати деталі нескладно.

З ЧПУ, своїми руками складеним, працювати легко, необхідно вивчити інформативну базу, провести низку тренувальних робіт та проаналізувати стан агрегату та деталі. Не варто поспішати, смикати деталі, що рухаються, або розкривати ЧПУ.

Для більшості домашніх умільців виготовлення такого агрегату, як фрезерний верстат з ЧПУ своїми руками - щось на рівні фантастичного сюжету, адже подібні машини та механізми є складними в проектному, конструктивному та електронному розуміннях пристрою.

Однак, володіючи під рукою необхідною документацією, а також необхідними матеріалами, пристроями, міні-фрезерний саморобний апарат, укомплектований ЧПУ, зробити власноруч цілком можливо.

Даний механізм виділяється точністю виконуваної обробки, нескладністю в управлінні механічними та технологічними процесами, а також відмінними показниками продуктивності та якості виробів.

Принцип роботи

Інноваційні машини для фрезерування з блоками на комп'ютерному управлінні призначені для виконання складних малюнківна напівфабрикати. Конструкція повинна мати електронну складову. У комплексі це дозволить максимально автоматизувати робочі процеси.

Для моделювання фрезерних механізмів спочатку потрібно ознайомитися з основними елементами. У ролі виконавчого елемента виступає фреза, яка монтується у шпиндель, розташований на валу електричного двигуна. Ця частина закріплюється з урахуванням. Вона здатна виконувати переміщення у двох координатних осях: Х та Y. Для фіксування заготовок сконструюйте та встановіть опорний стіл.

Електричний блокрегулювання зчленовується з електричними маршевими моторами. Вони забезпечать переміщення каретки щодо оброблюваних заготовок або напівфабрикатів. За такою технологією виконується 3D-графічне зображення на дерев'яних площинах.

Послідовність виконання робіт за рахунок даного механізму з ЧПК:

Написання робочої програми, за рахунок якої виконуватимуться переміщення робочого органу. Для цієї процедури найкраще користуватися спеціалізованими електронними комплексами, покликані виконати адаптацію у “кустарних” примірниках.
Встановлення напівфабрикатів на столик.
Виведення програмного забезпечення на ЧПУ.
Запуск механізмів, контроль проходження автоматичних маніпуляцій обладнання.

Для отримання максимального рівня автоматизації в 3D-режимі коректно скомплектуйте схему і позначте певні складові. Експерти наполегливо радять спочатку вивчати виробничі екземпляри перед початком побудови фрезерної машини власноруч.

Схема та креслення

Схема фрезерного верстата з ЧПУ

Найвідповідальніша фаза у виготовленні саморобного аналога – пошук оптимального ходу виготовлення обладнання. Він безпосередньо залежить від габаритних характеристикоброблюваних заготовок та необхідності досягнення певної якості в обробці.

Для необхідності отримання всіх необхідних функцій обладнання найкращим варіантомє виготовлення міні-фрезерного верстата власноруч. Таким чином, ви будете впевнені не тільки у збиранні та її якості, але також і технологічні властивості, наперед буде відомо, як його обслуговувати.

Складові трансмісії

Найбільш вдалим варіантом є конструювання 2-х кареток, що пересуваються по перпендикулярних осях X і Y. Як кістяк краще застосовувати металеві шліфовані прути. На них «одягаються» пересувні мобільні каретки. Для коректного виготовлення трансмісії заготовте крокові електродвигуни, а також комплект гвинтів.

Для покращеного автоматизування робочих процесів фрезерних машин з ЧПУ, сконструйованих власноруч, потрібно одразу до дрібниць скомплектувати електронну складову. Вона поділяється на такі компоненти:

використовується для проведення електричної енергії на крокові мотори та здійснює живлення мікросхеми контролера. Ходовий вважається модифікація 12в 3А;
його призначенням є подача команд на двигуни. Для правильного виконаннявсіх заданих операцій фрезерної машини з ЧПУ, достатньо буде застосування нескладної схеми для виконання контролю за працездатністю 3-х двигунів;
драйвери (програмне забезпечення). Також є елементом регулювання рухомого механізму.

Відео: фрезерний верстат із ЧПУ своїми руками.

Комплектуючі для саморобного фрезерного верстата

Наступний і відповідальний крок у побудові фрезерного обладнання – добірка комплектуючих для побудови саморобного агрегату. Оптимальний вихід із цієї ситуації – застосування підручних деталей та пристроїв. За основу для настільних екземплярів 3D-верстатів можна взяти тверді дерев'яні породи (бук, граб), алюміній/сталь або органічне скло.

Для нормальної роботикомплексу загалом потрібна розробка конструкції супортів. У момент їхнього пересування неприпустимі коливання, це викличе некоректне фрезерування. Отже, перед виконанням збирання комплектуючі перевіряються на надійність роботи.

Практичні порадина вибір складових фрезерної машини з ЧПУ:

напрямні - застосовуються сталеві добре відшліфовані прутки Ø12 мм. Довжина осі X дорівнює близько 200 мм, Y – 100 мм;
супортний механізм, оптимальний матеріал- Текстоліт. Стандартні габаритимайданчики становлять 30×100×50 мм;
крокові мотори - знавці інженерної справи рекомендують використовувати зразки від друкарського пристрою 24в, 5А. Вони мають досить значну потужність;
блок фіксування робочого органу, його також можна побудувати із застосуванням текстоліту. Конфігурація прямо залежить від наявного інструменту.

Порядок побудови фрезерного обладнання з ЧПУ

Після завершення підбору всіх необхідних комплектуючих можна безперешкодно збудувати власноруч негабаритний фрезерний механізм укомплектований ЧПУ. Перш ніж приступити до безпосереднього конструювання, ще раз перевіряємо складові, проводиться контроль їх параметрів та якості виготовлення. Це допоможе уникнути передчасного виходу з ладу ланцюга механізму.

Для надійної фіксації комплектуючих обладнання застосовуються спеціалізовані кріпильні запчастини. Їхній конструктив і виконання безпосередньо залежать від майбутньої схеми.

Список необхідних дійдля складання невеликого обладнання з ЧПУ для виконання процесу фрезерування:

Монтування напрямних осей супортного елемента, фіксування крайніх частинах машини.
Притирання супортів. Потрібно пересувати по напрямних доти, доки утворюється плавне пересування.
Затягує гвинти для фіксації супортного пристрою.
Кріплення комплектуючих на основі робочого механізму.
Монтування ходових гвинтів та муфт.
Установка маршових двигунів. Вони закріплюються до болтів муфт.

Електронні комплектуючі розташовані в автономній шафі. Це забезпечує мінімізацію збоїв у працездатності у процесі проведення технологічних операцій фрезером. Площина для монтування робочої машини повинна бути без перепадів, адже конструкція не передбачає гвинтів регулювання рівнів.

Після завершення перерахованого вище, приступайте до виконання пробних випробувань. Спочатку необхідно встановити легку програму для виконання фрезерування. У процесі роботи необхідно постійно звіряти всі проходи робочого органу (фрези). Параметри, які підлягають постійному контролю: глибина та ширина обробки. Особливо це стосується 3D-обробки.

Таким чином, посилаючись на вище написану інформацію, виготовлення фрезерного обладнання власними руками цілий перелікпереваг перед звичайними покупними аналогами. По-перше, дана конструкція буде підходити під передбачувані обсяги та види робіт, по-друге, забезпечена ремонтопридатність, оскільки побудована з підручних матеріалів та пристроїв і, по-третє, такий варіант обладнання недорогий.

Маючи досвід конструювання такого обладнання, подальший ремонт не займе багато часу, простої зведуть до мінімуму. Подібне обладнання може стати у нагоді вашим сусідам по дачній ділянцідля виконання власних ремонтних робіт. Віддавши в оренду таке обладнання, ви допоможете ближньому товаришу у праці, у майбутньому розраховуйте на його допомогу.

Розібравшись із конструктивом та функціональними особливостями фрезерних верстатів, а також навантаженням, яке на нього ляже, можете сміливо братися за його виготовлення, спираючись на практичну інформацію, наведену по ходу тексту. Конструюйте та виконуйте поставлені завдання без жодних проблем.

Відео: саморобний ЧПУ фрезерний верстат по дереву.

Для виготовлення об'ємного малюнка на дерев'яній поверхні застосовуються заводські. Зробити аналогічну міні-модель своїми руками в домашніх умовах складно, але можливо при детальному вивченні конструкції. Для цього необхідно розібратися зі специфікою, правильно підібрати комплектуючі та виконати їх налаштування.

Принцип роботи фрезерного верстата

Сучасне деревообробне обладнання із блоком числового програмного управління призначене для формування складного малюнка по дереву. У конструкції має бути присутня механічна електронна частина. У комплексі вони дозволять максимально автоматизувати процес роботи.

Для виготовлення настільного міні-фрезерного верстата по дереву слід ознайомитися з основними компонентами. Ріжучим елементом є фреза, яка встановлюється у шпиндель, розташований на валу електродвигуна. Ця конструкція кріпиться на станину. Вона може переміщатися двома осями координат – x; y. Для фіксації заготовки потрібно зробити опорний столик.

Електронний блок управління з'єднується з по кроковими двигунами. Вони забезпечують усунення каретки щодо деталі. За такою технологією можна зробити 3D малюнки на дерев'яній поверхні.

Послідовність роботи міні-обладнання з ЧПУ, який можна виготовити своїми руками.

Написання програми, згідно з якою буде виконано послідовність переміщень різальної частини. Для цього найкраще використовувати спеціальні програмні комплекси, призначені для адаптації до саморобних моделей.
Встановити заготовку на стіл.
Виведення програми у ЧПУ.
Увімкнення обладнання, контроль за виконанням автоматичних дій.

Для досягнення максимальної автоматизації роботи в 3D режимі потрібно правильно скласти схему та вибрати відповідні комплектуючі. Фахівці рекомендують вивчити заводські моделі, перш ніж зробити міні-.

Для створення складних малюнків та візерунків на дерев'яній поверхні знадобиться кілька видів фрез. Деякі з них можна зробити самостійно, але для тонкої роботислід придбати заводські.

Схема саморобного фрезерного верстата з числовим керуванням

Найскладнішим етапом є вибір оптимальної схеми виготовлення. Вона залежить від габаритів заготівлі та ступеня її обробки. Для домашнього використання бажано виготовити настільний міні-фрезерний верстат з ЧПУ, зроблений своїми руками, який матиме оптимальну кількість функцій.

Оптимальним варіантом є виготовлення двох кареток, які рухатимуться по осях координат x; y. Як основа найкраще використовувати сталеві шліфовані прутки. На них монтуватимуться каретки. Для створення трансмісії необхідні крокові електродвигуни та гвинти з підшипниками кочення.

Для максимальної автоматизації процесу конструкції по дереву, зробленого своїми руками, необхідно детально продумати електронну частину. Умовно вона складається з наступних компонентів:

блок живлення. Необхідний для подачі електроенергії на крокові електродвигуни та мікросхему контролера. Найчастіше використовують модель 12в 3А;
контролер. Він призначений для подачі команд на електродвигуни. Для роботи міні-фрезерного верстата ЧПУ, виготовленого власноруч, досить простий схеми контролю функціонування трьох двигунів;
драйвер. Також є елементом регулювання роботи рухомої частини конструкції.

Перевагою цього комплексу є можливість імпортування файлів найпоширеніших форматів. За допомогою спеціального додатка можна скласти тривимірне креслення деталі для попереднього аналізу. Крокові двигуни працюватимуть із певною частотою ходу. Але для цього слід внести технічні параметри до програми керування.

Вибір комплектуючих для фрезерного верстата з ЧПУ

Наступним етапом є вибір компонентів для збирання саморобного обладнання. Оптимальним варіантом є використання підручних засобів. Як основа для настільних моделей 3D верстата можна використовувати дерево, алюміній або оргскло.

Для правильної роботивсього комплексу необхідно розробити конструкцію супортів. Під час їхнього руху не повинно виникати вагань, це може призвести до неточного фрезерування. Тому перед складання всі компоненти перевіряються на сумісність один з одним.

напрямні. Використовуються сталеві шліфовані дротики діаметром 12 мм. Довжина для осі x становить 200 мм, для y - 90 мм;
супорт. Оптимальним варіантом є текстоліт. Звичайний розмір майданчика - 25 * 100 * 45 мм;
крокові двигуни Фахівці рекомендують використовувати моделі принтера 24в, 5А. На відміну приводів дисковода вони мають велику потужність;
блок фіксації фрез. Його також можна зробити із текстоліту. Конфігурація залежить від наявного інструменту.

Блок живлення найкраще зібрати заводський. При самостійному виготовленні можливі помилки, які згодом позначаться на роботі обладнання.

Порядок виготовлення фрезерного верстата з ЧПУ

Після вибору всіх компонентів можна зробити настільний фрезерний міні самостійно своїми руками. Попередньо ще раз перевіряються всі елементи, виконується контроль їх розмірів та якості.

Для фіксації елементів обладнання необхідно використовувати спеціальні кріпильні деталі. Їх конфігурація та форма залежать від обраної схеми.

Порядок дій зі збирання настільного міні обладнання з ЧПУ по дереву з функцією 3D обробки.

Монтаж напрямних супорта, їх фіксація на бічних частинах конструкції. Ці блоки ще не встановлюються на основу.
Притирання супортів. Їх необхідно рухати напрямними до тих пір, поки не вийде плавний хід.
Затягування болтів для фіксації супортів.
Кріплення компонентів на основі обладнання.
Монтаж ходових гвинтів разом із муфтами.
Установлення ходових двигунів. Вони кріпляться до гвинтів муфт.

Електронна частина знаходиться в окремому блоці. Це сприяє зменшенню ймовірності збою у роботі під час функціонування фрезера. Також важливим моментом є вибір робочої поверхні для встановлення обладнання. Вона повинна бути рівною, тому що в конструкції не передбачені болти регулювання рівня.

Після цього можна приступати до пробних випробувань. Спочатку рекомендується встановити нескладну програму фрезерування по дереву. Під час роботи необхідно звіряти кожен прохід фрези – глибину та ширину обробки, особливо це стосується 3D режиму.

У відеоматеріалі показаний приклад як зібрати великий фрезерний верстат з ЧПУ, виготовлений своїми руками:

Приклади креслень та саморобних конструкцій

В наш час все більш частим стає виробництво дрібних деталей з деревини для тих чи інших конструкцій. Також у магазинах можна зустріти різноманітність красивих об'ємних картин, виконаних на дерев'яному полотні. Такі операції здійснюються за допомогою фрезерних верстатів з числовим програмним управлінням. Точність деталей або картин з дерева досягається за рахунок керування з комп'ютера спеціалізованою програмою.

Фрезерний верстат з обробки деревини з числовим управлінням є високопрофесійною машиною, створеною по останньому словутехніки.

Вся робота полягає в обробці спеціальною фрезою по дереву, якою можна зробити роботу з вирізування дрібних деталей з деревного матеріалу, створення прекрасних малюнків. Робота здійснюється рахунок подачі сигналів на крокові двигуни, які, своєю чергою, рухають фрезер за трьома осями.

За рахунок чого відбувається високоточна обробка. Як правило, вручну такі роботи зробити неможливо так якісно. Тому фрезерні верстати з дерева з ЧПУ є великою знахідкою для столярів.

Призначення

Здавна, фрезерування призначалося для стругальних робіт з деревиною. Але двигун прогресу рухається суворо вперед і в наш час до таких верстатів створили числове програмне управління. На цьому етапі фрезерувальний верстат може виконувати різноманітні дії, що стосуються обробки дерева:

Вирізання різних деталей із масиву деревини.
Відрізання зайвих частин заготовки.
Можливість робити пази та отвори різних діаметрів.
Малювання складних орнаментів за допомогою фрези.
3D Тривимірні зображенняна масиві дерева.
Повноцінне меблеве виробництво та багато іншого.

Яке б не було поставлене завдання, воно буде виконано з високою точністю та акуратністю.

Порада: Під час роботи на саморобному з ЧПУ оснащенням необхідно плавно знімати товщину деревини, інакше ваша деталь буде зіпсована або спалена фрезою!

Різновид

У сучасному технологічному світі розрізняють наступні видифрезерувальних верстатів по дереву з числовим керуванням:

Стаціонарні

Ці машини розмішаються на виробництвах, оскільки мають величезні розміри та вагу. Проте таке обладнання здатне виготовляти продукцію у великих обсягах.

Ручні

Це саморобні пристроїабо пристрої із готових наборів. Ці верстати можна сміливо встановлювати у вашому гаражі чи власній майстерні. До таких належать такі підвиди:

Устаткування з використанням порталу, з числовим керуванням

Саме фрезер здатний пересуватися по двох декартових осях X і Z. У такого типу верстата висока жорсткість при обробці на вигини. Конструкція портального фрезерного верстата з числовим керуванням досить проста у своєму виконанні. Багато столяр починають пізнання верстатів з ЧПУ саме з такого підтипу. Однак у даному випадкуРозмір заготівлі буде обмежений розміром самого порталу.

З числовим керуванням та пересувним порталом

Конструкція цього підтипу трохи ускладнена.

Пересувний портал

Саме цей тип пересуває фрезер по всіх трьох декартових осях, по X, Z і Y. У даному випадку необхідно буде використовувати міцну напрямну для осі X, так як все велике навантаження буде прямувати саме на неї.

З пересувним порталом дуже зручний для створення друкованих плат. По осі Y можна обробляти довгі деталі.

Фреза рухається осі Z.

Верстат, на якому фрезерувальна деталь здатна пересуватися у вертикальному напрямку

Цей підтип зазвичай використовують при доопрацюванні виробничих зразків або при переробці свердлувального обладнання гравірувально - фрезерне.

Робоче поле, тобто сама стільниця має розміри 15х15 сантиметрів, що унеможливлює обробку великих деталей.

Такий тип не дуже зручний в експлуатації.

Безпортальний з числовим керуванням

Цей тип верстата дуже складний у своїй конструкції, проте є найпродуктивнішим та зручнішим.

Заготовки можна обробляти довжиною до п'яти метрів, навіть якщо вісь X становить 20 сантиметрів.

Такий підтип вкрай не підходить для першого досвіду, оскільки потребує навичок на цьому устаткуванні.

Нижче ми розглянемо конструкцію власноручного фрезерного верстата з ЧПУ, розберемо принципи його роботи. Дізнаємось, як зробитице дітище і як налагоджується таке обладнання.

Пристрій та принцип роботи

Основними деталями пристрою фрезерування є такі деталі:

Станіна

Безпосередньо сама конструкція верстата, на якій розташовуються всі інші деталі.

Супорта

Вузол, який є кріпленням для підтримки пересування автоматичного інструменту.

Робочий стіл

Область, де проводиться вся необхідна робота.

Вал шпинделя або фрезер

Інструмент, який виконує роботи фрезерування.

Фреза для обробки деревини

Інструмент, а точніше пристрій для фрезера, різних величинта форм, за допомогою яких проводиться обробка деревини.

ЧПУ

Скажімо так мозок та серце всієї конструкції. Програмне забезпечення виконує точний контроль усієї роботи.

Робота полягає у програмному управлінні. На комп'ютері встановлена спеціалізована програма, саме вона перетворює завантажені до неї схеми спеціальні коди, які програма розподіляє на контролер, а потім на крокові двигуни. Крокові двигуни, у свою чергу, пересувають фрезер по координатних осях Z, Y, X, за рахунок чого відбувається обробка дерев'яної заготовки.

Вибір комплектуючих

Основним етапом у винаході саморобногоФрезерний верстат є вибір комплектуючих деталей. Адже вибравши поганий матеріал, може піти що-небудь не так у

Приклад збирання з алюмінієвої рами.

самій роботі. Зазвичай використовують прості матеріали, такі як: алюміній, деревина (масив, МДФ), оргскло. Для правильної та точної роботи всієї конструкції важливо розробити всю конструкцію супортів.

Порада: Перед збиранням своїми руками, необхідно перевірити всі вже підготовлені деталі на сумісність.

Перевірити, чи немає десь загвоздки, яка заважатиме. А головне, щоб не допустити різного родуколивань, оскільки це безпосередньо призведе до неякісного фрезерування.

Існують деякі призначення з підбору робочих елементів, які допоможуть у створенні, а саме:

Напрямні

Схема направляючих ПП для фрезера.

Для них використовують прути діаметром 12 міліметрів. Для осі X, довжина прута становить 200 міліметрів, а для осі Y довжина становить 90 міліметрів.

Використання напрямних дозволить виконати високоточну установку рушійних деталей

Супорта

Супорт фрезерного ЧПУверстата.

Супорт у збиранні.

Для цих комплектуючих можна використати текстолітовий матеріал. Досить міцний матеріал у своєму роді. Як правило, розмір текстолітового майданчика становить 25х100х45 мілі.

Блок фіксації фрезера

Приклад каркаса фіксації фрезера.

Можна також використовувати текстолітовий каркас. Розміри безпосередньо залежать від інструменту, що є у вас.

Крокові двигуни або серводвигуни

Блок живлення

Контролер

Електронна плата, яка розподіляє електрику на крокові двигуни, щоб переміщувати їх осями.

Порада: При паянні плати необхідно використовувати конденсатори та резистори у спеціальних SMD корпусах (для виготовлення корпусів таких деталей використовують алюміній, кераміка, пластик). Це зменшить габарити плати, а також внутрішній простіру конструкції буде оптимізовано.

Складання

Схема саморобного верстата з числовим програмним керуванням

Складання не займе у вас занадто багато часу. Єдине, що процес налаштування буде найдовшим у всьому процесі виготовлення.

Для початку

Необхідно розробити схему та креслення майбутнього верстата з числовим управлінням.

Якщо вам не хочеться цього робити, можна скачати креслення з інтернету. По всім розмірампідготувати усі необхідні деталі.

Виконати всі необхідні отвори

Призначені для підшипників та напрямних. Головне дотримуватися всіх необхідні розміри, інакше роботу верстата буде порушено. Представлена схема з описом розташування механізмів. Вона дозволить вам отримати загальне уявлення, особливо якщо ви збираєте його вперше.

Коли всі елементи та деталі механізму у вас готові, можна сміливо приступати до складання. Насамперед збирається станина обладнання.

Каркас

Має бути геометрично правильно зібраним. Всі кути повинні бути рівними та рівнозначними. Коли каркас готовий, можна монтувати напрямні осі, робочий стіл, супорт. Коли ці елементи встановлені, можна встановити фрезер або шпиндель.

Залишається останній крок – електроніка. Установка електроніки є основним етапом у збиранні. До встановлених на верстаті крокових двигунів підключається контролер, який і відповідатиме за їхню роботу.

Далі контролер підключається до комп'ютера, на якому вже має бути встановлена спеціальна програмадля керування. Широко застосовується торгова марка Arduino, яка виробляє та постачає апаратне обладнання.

Коли все підключено та знаходиться в режимі готовності, саме час запустити пробну заготовку. Для цього підійде будь-яка деревина, яка не виходитиме за межі робочого столу. Якщо ваша заготівля пройшла обробку і все гаразд, можна приступати до повноцінного виготовлення того чи іншого продукту фрезерування.

Техніка безпеки

Безпека із фрезерувальним обладнанням є основою основ. Якщо не берегти себе, можна потрапити до лікарні із серйозними травмами. Всі правила безпеки однакові, проте нижче будуть перераховані основні:

Необхідно заземлити ваше обладнання, щоб уникнути ударів струмом.
Не допускати дітей до верстата.
Не їсти і не пити на робочому столі.
Одяг слід підбирати відповідний.
Чи не обробляти громіздкі деталі, які перевищують розміри робочого столу, верстатного обладнання.
Не кидати різні інструменти на робочу областьверстата.
Не використовувати матеріал (метал, пластик і т.д.).

Відео огляди

Відео огляд деталей до верстата та де їх взяти:

Відео огляд роботи фрезерного верстата по дереву:

Відео огляд електроніки

Докладно описав весь процес створення верстата з ЧПУ для роботи з дерева та інших матеріалів, починаючи з проектування.

1. Проектування

Перед будівництвом верстата потрібно як мінімум намалювати ескіз від руки, а краще виконати точніший тривимірний малюнок за допомогою програми САПР. Автор проекту використовував google sketchup, досить просту (безкоштовну для 30-денного використання) програму. Для більш складного проекту можна вибрати Autocad.

Головна мета малюнка - з'ясувати необхідні розміри деталей, для замовлення їх по інтернету, і переконатися, що всі частини верстата, що рухаються, підійдуть один до одного.

Як бачите, детальних креслень з розміченими отворами під кріплення автор не використовував, намічав отвори в процесі будівництва верстата, але такого вихідного дизайну виявилося достатньо.

Габаритні розміри верстата: 1050 х 840 х 400 мм.

Переміщення по осях: X 730 мм, Y 650 мм, Z 150 мм

Довжина напрямних та кульково-гвинтової передачі залежить від розміру задуманого вами верстата.

Коли йде проектування верстата з ЧПУ, є кілька питань, від відповіді на які залежить кінцевий результат.

Який тип верстата з ЧПУ ви хочете обрати?

З рухомим столом чи з рухомим порталом? Конструкції з рухомим столом часто використовуються для верстатів невеликого розміру, до 30х30 см. Їх легше побудувати, їх можна зробити жорсткішими, ніж машини з порталом, що рухається. Недолік переміщення столу полягає в тому, що при однаковій зоні різання загальна площа верстата виходить в два рази більше, ніж при використанні конструкції з рухомим порталом. У цьому проекті зона обробки близько 65x65 см, тому було обрано рухомий портал.

Що ви хочете обробляти за допомогою верстата з ЧПУ?

У цьому проекті верстат призначався в основному для фанери, листяних порід дерева та пластмас, а також для алюмінію.

З чого будуватиметься верстат?

Це в основному залежить від матеріалу, який оброблятиметься на верстаті. В ідеалі матеріал, який використовується для виготовлення верстата, повинен бути міцнішим за матеріал, який оброблятиметься на верстаті або, як мінімум, не менш міцним. Тому, якщо ви хочете різати алюміній, верстат повинен бути зібраний із алюмінію або сталі.

Яка довжина осей вам потрібна?

За первісним задумом верстат з ЧПУ повинен був обробляти фанеру та МДФ, які в Нідерландах випускають розміром 62 х 121 см. Тому для Y відстань проходу має бути не менше 620 мм. Довжина ходу по осі Х дорівнює 730 мм, тому що інакше верстат зайняв би весь простір кімнати. Тому вісь X коротше, ніж довжина листа фанери (1210 мм), але можна обробити половину, потім зрушити лист вперед і обробити частину, що залишилася. За допомогою такого прийому виходить обробляти на верстаті шматки куди більші, ніж довжина осі Х. Для осі Z вибрано 150 мм, щоб у майбутньому використовувати четверту вісь.

Який тип лінійного руху ви використовуватимете?

Існує безліч варіантів системи лінійного переміщення, від її вибору багато в чому залежить якість роботи. Тому є сенс витратитися на найкращу системуВи можете собі дозволити. Автор проекту вирішив, що лінійні рейки були найкращим варіантом із тих, на які йому вистачало грошей. Якщо ви будуєте 3-осьовий фрезерний верстат з ЧПУ, вам потрібно купити комплект, що складається з трьох наборів лінійних напрямних та двох лінійних підшипників на кожну напрямну.

Яку систему приводу подач ви використовуватимете для кожної осі?

Основні варіанти приводу подачі: зубчасті ремені, механізми рейкової передачі та передача гвинт-гайка. Для саморобних верстатів з ЧПУ найчастіше використовують передачу гвинт-гайка з використанням кулько-гвинтової пари. Гайка кріпиться до рухомої частини машини, гвинт закріплений з обох кінців. Гвинт кріпиться до двигуна. Якщо двигуни обертається, гайка з прикріпленою до неї частиною машини, що рухається, буде рухатися вздовж гвинта і приводити машину в рух.

ШВП в даному верстаті використовується для приводу осей X і Y. Шарико-гвинтові підшипники забезпечують дуже плавний хід, відсутня люфт, підвищується якість і швидкість різання.

Для осі Z використаний стрижень M10 із високоякісної нержавіючої сталііз саморобною гайкою із делрину.

Тип двигуна та контролера

Зазвичай у саморобних верстатах із ЧПУ застосовуються крокові двигуни. Сервоприводи в основному використовуються для потужних промислових верстатів з ЧПУ, вони дорожчі і вимагають дорожчих контролерів. Тут використано крокові двигуни 3Nm.

Тип шпинделя

У проекті використовується стандартний Kress, має хороший 43-мм затискний фланець, а також вбудований регулятор швидкості (але остання функція є у більшості шпинделів).

Якщо ви збираєтеся виконувати дійсно складне різання, варто звернути увагу на шпинделі з водяним охолодженням - вони дорожчі за стандартні, зате шумлять набагато менше, можуть працювати на низьких оборотах без перегріву і з різними матеріалами.

Витрати

На цей верстат із ЧПУ пішло приблизно 1500 євро. Готовий фрезерний верстат з ЧПУ подібних характеристик коштує набагато дорожче, тому ви можете заощадити, створивши верстат самостійно.

2. Комплектуючі для створення верстата з ЧПУ

Електроустаткування та електроніка:

3 крокові двигуни 3 Nm Nema 23;
3 драйвери крокових двигунів DM556 Leadshine;
блок живлення 36 для верстатів з ЧПУ;
інтерфейсна плата 5 Axis CNC Breakout Board для керування кроковими драйверами;
джерело живлення 5 для інтерфейсної плати;
двопозиційний вимикач On/Off;
багатожильний кабель Shielded 4 Conductor 18 AWG;
3 сенсорних кінцевих вимикача;
Шпіндель: Kress FME 800 (підійдуть також Bosch Colt або Dewalt Compact Router).

За бажанням:

шафка/корпус для електроустаткування;
рухомий пластиковий кабель-канал;
4-контактні кабельні вилки.

Механічні частини:

лінійні напрямні: для X - SBR 20 для Y і Z - SBR 16;
кулько-гвинтова пара (ШВП) для X та Y — діаметром 16 мм, крок 5 мм4
як передавальний гвинт для осі Z: сталевий штир з різьбленням M10 з саморобною гайкою з делрину;
алюмінієвий профіль: 30х60 мм, нарізаний на шматки завдовжки 100 мм;
алюмінієва пластина 15 мм завтовшки;
потужні антивібраційні вирівнюючі ніжки.

Програми:

CAD/CAM-програма CamBam;
програма для керування верстатом з ЧПУ Mach3

Верстат в основному побудований з алюмінієвих пластин товщиною 15 мм та алюмінієвих профілів 30x60 мм. Роботи виконувались із застосуванням свердлильного та токарного верстатів. Пластини та профілі замовлялися нарізаними за розміром.

3. Вісь Х

Базова рама зроблена з 4 відрізків алюмінієвого профілюперетином 30х60 мм та двох бічних панелей товщиною 15 мм. В кінці профілів є по два отвори діаметром 6,8 мм, за допомогою мітчика всередині отворів виконано різьблення М8.

Нарізка різьблення в торцях алюмінієвого профілю

Щоб отвори на кінцевих панелях збігалися, при свердлінні обидві пластини затискалися разом. Посередині кожної пластини просвердлено по 4 отвори, щоб встановити підшипникові опори, і чотири додаткові отвори в одній з бічних пластин для кріплення двигуна.

Їх шматочків алюмінію (50х50х20) зроблено 4 блоки, щоб прикріпити ніжки, що вирівнюють. Блоки прикручені до зовнішніх профілів чотирма болтами М5 із меблевими t-гайками.

Лінійні напрямні підходять безпосередньо до алюмінієвих профілів. Для осі X використовувалися рейки діаметром 20 мм. Попередньо просвердлені в основі лінійних напрямних отвори точно збігаються з пазами в алюмінієвих профілях. Для встановлення використані болти М5 та меблеві t-гайки.

4. Бічні пластини порталу

Бічні пластини порталу майже однакові, але в одній з них просвердлені чотири додаткові отвори для кріплення двигуна. Весь портал виготовлений із алюмінієвих пластин товщиною 15 мм. Щоб отвори опинилися точно в потрібному місці, у ретельно зазначених місцях слюсарним кернером були пробиті поглиблення, і за цими мітками просвердлені отвори на свердлильному верстатіспочатку свердлом меншого діаметру, потім - потрібного.

Через те, як спроектований портал, довелося свердлити отвори в торцях бічних пластин і робити в отворах різьблення М8.

5. Складання порталу

Портал зібрано та встановлено

Решта порталу виконана так само, як і бічні частини. Найскладнішим було правильно вирівняти лінійні рейки, які мали збігтися з краєм пластини. При маркуванні точного розташування отворів автор притиснув два шматки алюмінієвих профілів до боків пластини, щоб вирівняти напрямні. У просвердлених отворахнарізане різьблення М5. При кріпленні напрямних до порталу необхідно переконатися, що відстань між напрямними по всій довжині однакова, що направляють повинні бути паралельними.

Лінійні підшипники прикріплені до бічної стінки порталу.

Декілька кутових скоб надають додаткову жорсткість конструкції.

У пластині на нижній частині порталу просвердлено 6 отворів, щоб прикріпити її до бокових пластин. У середині довелося просвердлити два отвори для кріплення утримувача гайки.

6. Каретка осі Y

Каретка осі Y складається із однієї пластини, до якої прикріплені лінійні підшипники. Свердлити отвори було досить просто, але була потрібна висока точність. До цієї пластини прикріплені підшипники як осі Y, так осі Z. Оскільки лінійні підшипники розташовані близько друг до друга, навіть найменше зміщення викликає їх заїдання. Каретка повинна легко ковзати з одного боку на інший. Рейки та підшипники необхідно відрегулювати. Для вирівнювання використовувалися високоточні цифрові прилади. Коли було зроблено кріплення гайки приводу для осі Y, потрібно просвердлити два додаткові отвори в пластині, щоб прикріпити її.

7. Вісь Z

Лінійні напрямні (рейки) осі Z прикріплюються до рухомої частини вузла осі Z. Рейки потрібно було змістити кілька міліметрів від краю пластини. Для їх вирівнювання два шматки пластику потрібної товщинивикористовувалися як прокладки. Було точно відомо, що краї алюмінієвої пластини паралельні, тому між алюмінієвими бортами, прикріпленими до краю пластини, і рейками автор вставив шматки пластику, відсунувши рейки на потрібну однакову відстань, потім намітив місця отворів, просвердлив їх і нарізав внутрішню резьбу.

Щоб встановити верхню пластину на вузол осі Z, просвердлено три отвори в кінці монтажної пластини. Не вдалося прикріпити кроковий двигун безпосередньо до пластини, так що довелося зробити окреме кріплення для двигуна із пластику (див. пункт 12).

З того ж пластику зроблено два блоки корпусів підшипників. Привідний гвинт є сталевим стрижнем з різьбленням M10. Шків для зубчастого ременя просвердлений, нарізаний різьблення М10, і він просто прикручений до верхньої частини приводного гвинта. Він утримується на місці трьома гвинтами. Привідна гайка із делрину кріпиться до каретки осі Y.

Привідна гайка із делрину кріпиться до каретки осі Y.

Кріплення шпинделя було замовлено заздалегідь, воно має затискне кільце 43 мм, яке підходить до проекту Kress.

Якщо ви хочете використовувати шпиндель з водяним охолодженням, то його комплектація часто входить готове кріплення. Ви також можете придбати кріплення окремо, якщо хочете використовувати Dewalt або Bosch з циліндричним корпусом, або надрукувати їх на 3D-принтері.

8. Зубчасті ремені та шківи

Часто двигуни кріпляться на зовнішній стороні верстата або окремій стійці. У такому випадку двигуни можна з'єднати безпосередньо із ШВП за допомогою гнучкої муфти. Але, оскільки верстат розміщується в маленькому приміщенні, Винесені назовні двигуни заважали б.

Ось чому двигуни розміщені всередині машини. Безпосередньо з'єднати двигуни з ШВП було не можна, тому довелося використовувати зубчасті ремені HTD5m шириною 9 мм і шківи.

При використанні ремінної передачі, для підключення двигуна до приводного гвинта ви можете використовувати знижувальну передачу, що дозволить використовувати менші двигуни і при цьому отримувати той же момент, що крутить, але меншу швидкість. Оскільки двигуни були обрані досить великі, не потрібно зниження передачі для отримання більшої потужності.

9. Кріплення двигуна

Опори двигуна виготовлені зі шматків алюмінієвих трубок квадратного перерізу, нарізаних на замовлення до потрібної довжини. Також можна взяти сталеву трубкута нарізати квадратні шматочки з неї. Кріплення двигуна для осей X і Y повинні мати можливість висуватися та засуватися, щоб натягнути зубчасті ремені. На токарному верстаті були зроблені прорізи та просвердлено великий отвірна одній стороні кріплення, але ви також можете зробити це на свердлильному верстаті.

Великий отвір з одного боку кріплення випиляно кінцевою пилкою. Це дозволяє двигуну сидіти на одному рівні з поверхнею, а також забезпечує центрування валу. Мотор кріпиться болтами М5. На іншому боці кріплення зроблено чотири слоти, щоб двигун міг ковзати взад і вперед.

10. Підшипникові опорні блоки

Опорні блоки для осей X і Y виготовлені з 50-міліметрового алюмінієвого дроту. круглого перерізу— від нього відрізано чотири шматочки завтовшки 15 мм кожен. Після маркування та свердління чотирьох монтажних отворів висвердлено великий отвір у центрі заготовки. Потім було зроблено порожнину для підшипників. Підшипники мають бути запресовані, а блоки закріплені болтами на торцевих та бічних пластинах.

11. Опора для приводної гайки по осі Z

Замість ШВП для осі Z використовувався стрижень з різьбленням M10 та саморобна гайказі шматочка делрину. Поліформальдегід делрин добре підходить для цієї мети, тому що він змащується і не зношується з часом. Якщо використовувати для різьблення мітчик хорошої якості, люфт буде мінімальним.

12. Опори для приводних гайок по осях X та Y

Для осей X та Y зроблено кріплення приводу з алюмінію. Гайки кулько-гвинтової передачі мають два невеликі фланці з трьома отворами на кожній стороні. По одному отвору з кожного боку використано для кріплення гайки до утримувача. Утримувач оброблений на токарному верстаті з великою точністю. Після того, як ви прикріпили гайки до порталу та каретки осі Y, ви можете спробувати перемістити ці деталі з одного боку на іншу, повертаючи ШВП вручну. Якщо розміри утримувачів неправильні, гайку заклинить.

Кріплення осі Y.

13. Кріплення двигуна осі Z

Кріплення двигуна осі Z відрізняється від інших. Воно вирізане з 12-міліметрового акрилу. Натяг ременя можна відрегулювати, послабивши два болти зверху і зрушивши весь вузол кріплення двигуна. На даний момент акрилове кріпленнячудово працює, але в майбутньому є думка замінити його на алюмінієве, тому що при натягу ременя акрилова пластина трохи згинається.

14. Робоча поверхня

Найкраще підійшов би алюмінієвий стіл із Т-подібними пазами, але це дорого. Автор проекту вирішив використовувати перфоровану стільницю, тому що вона вкладається в бюджет і дає багато варіантів затискання деталі, що обробляється.

Стіл зроблений зі шматка березової фанери товщиною 18 мм і прикріплений за допомогою болтів М5 і гайок з Т-подібними пазами до алюмінієвих профілів. Було куплено 150 шестигранних гайок М8. За допомогою програми CAD була намальована сітка із шестикутними вирізами під ці гайки. Потім верстат із ЧПУ вирізав усі ці отвори для гайок.

Поверх шматка березової фанери було встановлено шматок МДФ товщиною 25 мм. Це поверхня, що замінюється. Щоб прорізати отвори в обох частинах, використовувалася велика фасонна фреза. Отвори МДФ вирівняні точно з центром шестикутних отворів, вирізаних раніше. Потім шматок МДФ було знято і всі гайки встановлені в отвори фанери. Отвори були трохи меншими за гайки, тому гайки забивалися в них молотком. Після завершення МДФ повернулася назад на місце.

Поверхня столу паралельна осям X та Y і абсолютно плоска.

15. Електроніка

Використані такі компоненти:

Основне джерело живлення з вихідним напруга 48V DC та вихідним струмом 6,6 A;
3 драйвери крокового двигуна Leadshine M542 V2.0;
3 крокові двигуни 3Nm hybrid Nema 23;
інтерфейсна плата;
реле - 4-32V DC, 25A/230V AC;
головний вимикач;
блок живлення для інтерфейсної плати 5V DC;
блок живлення для вентиляторів охолодження 12V DC;
2 вентилятори Cooler Master Sleeve Bearing 80mm;
2 розетки - для шпинделя та пилососа;
кнопка аварійного відключення та кінцеві вимикачі (досі не встановлені).

Якщо ви не хочете витрачати багато грошей на покупку обладнання нарізно, можна купити одразу комплектом. Перед замовленням слід подумати, якого розміру крокові двигуни вам потрібні. Якщо ви будуєте невелику машину для різання дерева та пластику, то крокові двигуни Nema 23, 1.9Nm дадуть достатньо потужності. Тут вибрано двигуни 3Nm, тому що сама машина досить велика і важка, і планувалося також обробка матеріалів типу алюмінію.

Для невеликих двигунів можна брати плату на три двигуни, але краще використовувати окремі драйвери. Індивідуальні драйвери Leadshine мають мікрокроковий режим, так досягається максимальна плавність руху та знижується вібрація крокового двигуна. Драйвери у цьому проекті можуть витримувати максимум 4,2 А та до 125 мікрокроків.

Джерело постійної напруги 5 В підключений до основного входу живлення. Для вентиляторів встановлена електрична розетка всередині шафки, так що для живлення використовується стандартний 12-вольтовий настінний адаптер. Основне живлення включається та вимикається великим вимикачем.

Реле на 25А управляється комп'ютером через переривник. Вхідні клеми реле підключені до вихідних клем переривника. Реле підключено до двох електричним розеткам, які живлять Kress та пилосос для всмоктування стружки. Коли G-код закінчується командою M05, автоматично вимикаються і пилосос, і шпиндель. Щоб увімкнути їх, ви можете натиснути F5 або використовувати G-код M03.

16. Шафка для електроніки

Для електроустаткування потрібна гарна шафка. Автор намалював приблизні розміри та місця для всіх компонентів на аркуші паперу, намагаючись розташувати їх так, щоб легко діставатися всіх клем при підключенні проводів. Також важливо, щоб через шафку йшов достатній потік повітря, оскільки крокові контролери можуть сильно нагріватися.

За задумом, всі кабелі мали підключатися в задній частині корпусу. Використовувалися спеціальні 4-провідні роз'єми, щоб була можливість від'єднати електроніку від машини, не від'єднуючи жодної з клем дроту. Передбачалися дві розетки для подачі живлення на шпиндель та пилосос. Розетки живлення підключені до реле для автоматичного увімкнення та вимкнення шпинделя за командами Mach3. На передній частині шафки мав стояти великий вимикач.

Деталі для шафи вирізані на верстаті з ЧПУ

Далі після приблизної розкладки деталей у програмі CAD були спроектовані частини корпусу. Потім, на самому верстаті, вже зібраному, вирізані всі боки та основа. Зверху шафки кришка, з шматком оргскла посередині. Після збирання всередину були встановлені всі компоненти.

17. Програмне забезпечення

Mach3

Для керування верстатом з ЧПУ необхідно три типи програмного забезпечення.

Програма САПР до створення креслень.
CAM-програма для створення траєкторій інструменту та виведення G-коду.
І програма контролера, яка читає G-код та керує маршрутизатором.

У цьому проекті використовується проста програма CamBam. Вона має базові функції САПР та придатна для більшості DIY-проектів. Одночасно це CAM-програма. Перш ніж CamBam зможе створити траєкторії, потрібно встановити кілька параметрів. Приклади параметрів: діаметр інструменту, що використовується, глибина різання, глибина за один прохід, швидкість різання і т. п. Після створення траєкторії ви можете вивести G-код, який повідомляє машині що робити.

Малюнок, створений у CamBam

Для програмного забезпечення контролера використовується Mach3. Mach3 передає сигнали через паралельний порт комп'ютера на інтерфейсну плату. Команди Mach3 обнулюють ріжучий інструментта запускають програми різання. Ви також можете використовувати її для керування швидкістю шпинделя та швидкістю різання. Mach3 має кілька вбудованих майстрів, які можна використовувати для виведення простих файлівз G-кодами.

Траєкторія для інструменту, створена CamBam

18. Використання верстата

Першими були виготовлені кілька затискачів для кріплення матеріалів до робочого столу. А першим «великим» проектом стала шафка для електроніки (пункт 15).

Як перші зразки було зроблено кілька різних типів шестерень, коробочки для гітарних медіаторів.

Пилоуловлювач

З'ясувалося, що верстат із ЧПУ виробляє купу пилу та сильно шумить. Для вирішення проблеми з пилом зроблено пиловловлювач, до якого можна прикріпити пилосос.

3-х осьовий фрезерний верстат з ЧПУ

Верстат користувача SörenS7.

Без фрезера з ЧПУ багато проектів так і залишаться нереалізованими. Автор дійшов висновку, що всі верстати дешевші за 2000 євро не можуть дати той розмір робочої поверхні і ту точність, які йому потрібні.

Що потрібно:

робоча область 900 x 400 x 120 мм;
відносно тихий шпиндель, що гарантує високу потужністьна низьких оборотах;
жорсткість, якнайбільше (для обробки алюмінієвих деталей);
високий рівень точності;
інтерфейс USB;
вартість менше ніж 2000 євро.

Ці вимоги було враховано під час тривимірного проектування. Основна увага приділялася тому, щоб усі частини підходили одна до одної.

В результаті було прийнято рішення побудувати фрезер з рамою з алюмінієвого профілю, 15-міліметровими кулько-гвинтовими передачами та кроковими двигунами NEMA 23 з робочим струмом 3А, які відмінно підходять до готової системи кріплення.

Всі частини ідеально поєднуються і немає потреби виготовляти додатково спеціальні деталі.

1. Виготовлення рами

Вісь Х була зібрана за лічені хвилини.

Лінійні напрямні серії HRC дуже якісні, і відразу після установки зрозуміло, що вони будуть працювати відмінно.

Потім виникла перша проблема: приводні гвинтине входять до підшипникових опор. Тому вирішено було охолодити гвинти сухим льодом, щоби розміри зменшилися.

2. Встановлення приводних гвинтів

Після того, як кінці гвинтів охолодили за допомогою льоду, вони ідеально вписалися у тримачі.

3: Електрика

Складання механічної частини закінчено, тепер черга за електричними складовими.

Оскільки автор добре знав Arduino і хотів забезпечити повне керування через USB, вибір упав на Arduino Uno з розширювальною платою CNC Shield та драйвери крокового двигуна DRV8825. Установка пройшла дуже неважко, і після налаштування параметрів верстат почала керуватися з ПК.

Але так як DRV8825 працює в основному при 1,9 А і 36 (і сильно нагрівається), відбувається пропуск кроку через занадто малої потужності. Тривале фрезерування за великої температури навряд чи пішло б добре.

Наступними були найдешевші драйвери Tb6560, підключені до плати розширення. Номінальна напруга виявилася не надто придатною для цієї плати. Була спроба використати джерело живлення на 36 ст.

В результаті два драйвери працюють нормально, третій не витримує більше високої напругита крутить ротор крокового двигуна тільки в одному напрямку.

Знову довелося міняти драйвер.

Добре підійшов tbV6600. Він майже повністю закритий алюмінієвим радіаторомі простий у налаштуванні. Тепер крокові двигуни по осях X та Y працюють зі струмом 2,2 А, а по осі Z з 2,7А.

Потрібно було захистити блок живлення крокових двигунів і перетворювач частоти від дрібної алюмінієвої стружки. Існує безліч рішень, коли перетворювач виноситься досить далеко від верстата фрезерного. Основна проблема в тому, що ці пристрої виділяють багато тепла та вимагають активного охолодження. Було знайдено оригінальне рішення: використовувати шматочки від колготок довжиною по 30 см як захисний рукав, дешево та сердито, та забезпечує достатній потік повітря.

4. Шпіндель

Вибрати відповідний шпиндель непросто. Спочатку була ідея використовувати стандартний шпиндель Kress1050, але у нього всього 1050 Вт на швидкості 21000 об/хв, так що не доводилося очікувати великої потужності на нижчих швидкостях.

Для сухого фрезерування алюмінію та сталевих деталей потрібно 6000-12000 об/хв. Було куплено трикіловатний шпиндель VFD з інвертором, з доставкою з Китаю він коштував 335 євро.

Це досить потужний і простий у встановленні шпиндель. Він важкий - вага 9 кг, але міцна рама витримує його важкість.

5. Складання завершено

Верстат добре справляється з роботою, довелося повозитися з драйверами крокових двигунів, але загалом результат задовільний. Витрачено 1500 євро, і збудований верстат, який точно відповідає потребам творця.

Першим фрезерним проектом було фігурне вилучення, вирізане в поліформальдегіді POM.

6: Доробка для фрезерування алюмінію

Вже при обробці POM було видно, що момент, що крутить, на Y-опорі завеликий, і верстат згинається при високих навантаженнях по осі Y, тому автор придбав другу напрямну і відповідно модернізував портал.

Після цього все нормалізувалося. Доробка коштувала 120 євро.

Тепер можна і фрезерувати алюміній. Зі сплаву AlMg4,5Mn виходили дуже гідні результати без будь-якого охолодження.

7. Висновки

Щоб створити власний верстат із ЧПУ, не потрібно бути семи п'ядей на лобі, все в наших руках.

Якщо все добре сплановано, не обов'язково мати купу обладнання та ідеальні умови для роботи, потрібно лише кілька грошей, викрутка, захоплення та свердлильний верстат.

Місяць пішов на розробку дизайну за допомогою програми САПР та на замовлення та купівлю комплектуючих, чотири місяці на складання. Створення другого верстата зайняло б набагато менше часу, тому що автор не мав досвіду в галузі верстатобудування, і йому довелося багато дізнаватись про механіку та електроніку.

8. Комплектуючі

Електрика:

Усі електричні частини куплені на ebay.

Arduino GRBL + CNC Shield: приблизно 20 євро
Драйвер крокового двигуна: 12 євро на штуку.
Джерело живлення: 40 євро
Крокові двигуни: приблизно по 20 євро за штуку
Шпіндель+інвертор: 335 євро

Механіка:

Лінійні підшипники ARC 15 FN