Самодельный настольный чпу станок с подвижным столом. Фрезерный станок с ЧПУ в домашних (гаражных) условиях. Практичные полки для инструментов своими руками

В настоящее время можно приобрести готовые станки, для оснащения собственной мастерской, но все это обойдется достаточно дорого. Самодельные станки помогут мастеру в его практической работе , при этом не обременят его бюджет. Зачем покупать то, что можно сделать своими руками, да еще применительно к конкретным условиям.

Оснащение собственной мастерской каждый владелец выбирает сам. Оно зависит от особенностей хобби , т.е. вида работ и площади помещения. Минимальная площадь домашней мастерской, в которой есть смысл размещать оборудование составляет 3-4 м² .

Оно может располагаться в небольшой комнатке или на балконе квартиры, отдельной постройке на собственном участке или в гараже. Идеальный вариант – это уединенное помещение, в котором можно шуметь, не мешая другим людям.

По своему назначению домашняя мастерская может быть универсальной , т.е. для проведения любых работ, неожиданно возникших в быту, или иметь конкретное направление , связанное с увлечением мастера. Чаще всего, оборудуются мастерские для работы с деревом, т.е. для столярных работ . Достаточно часто появляется потребность в обработке металла (слесарные работы ) и ремонте автомобиля .

В целом, обустройство домашней мастерской включает такие элементы:

• конструкции для размещения инструмента и материалов (стеллажи, полки, шкафы);
• оборудование для проведения работ (верстаки, рабочие столы);
• станки для обработки материалов;
• приспособления для механизации работ, облегчения труда, подготовки инструмента и т.п.

Размещать оборудование нужно так, чтобы к нему был свободный подход , соблюдалась техника безопасности и противопожарные нормы , обеспечивался минимальный комфорт.

Полки для инструмента и материалов

Обустройство домашней мастерской начинается с установки практичных полок для инструмента своими руками. Они могут изготавливаться из металла или дерева, а также иметь комбинированную конструкцию – металлический каркас с полками из дерева, фанеры, ДСП, пластика и т.д.

Выделяются такие основные конструкции :

1. Стеллажи в виде каркаса и полок, расположенных на разной высоте.
2. Полки, закрепленные на стене. Они могут устанавливаться на кронштейнах или крепиться дюбелями непосредственно к стеновой поверхности.
3. Подвесные полки с потолочным креплением.

Практичные полки-щиты имеют такую конструкцию. Основу составляет щиток, вырезанный из фанеры толщиной 8-12 мм.

На нем монтируются крепления 3-х типов:

• рейка с прорезями для размещения инструмента с ручкой в вертикальном положении (молоток, отвертки, стамески и т.п.);
• полки с бортиком для установки коробочек с мелким инструментом (сверла, метчики, плашки и т.п.);
• крючки для подвешивания небольшого инструмента (нож, ножницы, измерительный инструмент и т.д.).

Такая полка-щит закрепляется на стене с помощью дюбелей.

Столярный верстак

Столярный верстак – это прочный стол с рабочей поверхностью, на которой закрепляются столярные тиски (2 штуки), фиксаторы для закрепления заготовки при строгании рубанком, предусматриваются места для установки фрезера и иных ручных станков .

Важно. Размеры верстака выбираются, исходя из практических соображений.

Высота должна обеспечивать удобство проведения работ с учетом фактического роста мастера. Длина должна составлять не менее 1 м (обычно 1,7-2 м), а ширина – 70-80 см .

Инструкция по изготовлению столярного верстака:

1. Рабочая поверхность изготавливается в виде щита с плотно подогнанными досками толщиной не менее 55 мм. Лучше всего подходит бук, дуб, граб. Предварительно их следует пропитать олифой. Упрочнение достигается брусом размером 4-5 см, который крепится по всему периметру щита.
2. Вертикальные опоры стола можно сделать из сосны или липы. Обычно используется брус размером 12х12 или 15х15 см длиной порядка 120-135 см. Опорные элементы соединяются горизонтальными перемычками из широкой доски, закрепляемой на высоте 20-30 см от пола.
3. Хранение инструмента и приспособлений производится на полках, которые располагаются под крышкой. Лучше их изготавливать в виде тумбы с дверцей. Щиты-полки можно расположить на стене над верстаком.
4. На рабочей поверхности крепится пара самодельных или заводских столярных тисков.

Справка . Верстак может быть мобильным (передвижным), складным (разборным) или стационарным. В последнем случае рекомендуется опоры заглубить в землю на 15-20 см.

Тиски

Для самодельных тисков потребуется длинный винтовой стержень диаметром не менее 20 мм с длиной резьбовой части не менее 14-16 см, металлические шпильки и деревянные бруски.

Изготовление осуществляется в следующем порядке:

1. Вырезается деревянный брусок (можно из сосны) размером порядка 20х30 см и толщиной не менее 5 см, в котором сверлится по центру отверстие для винта, а внизу 2 отверстия для направляющих шпилек. Эта первая губка тисков стационарно закрепляется на рабочей поверхности.
2. Вторая губка выпиливается из аналогичной доски и имеет размеры 20х18 см. Это будет передвижной элемент.
3. Через губки пропускается винтовой штырь. Для исключения смещения элементов закрепляются шпильки диаметром порядка 8-10 мм. На винтовой стержень устанавливается ручка.

Как сделать слесарный верстак из металла своими руками?

Для проведения слесарных работ потребуется металлический верстак. Стандартный его размер: длина 1,8-2,1 м, ширина – 0,7-0,8 м, высота – 0,9-1,2 м. Изготовление включает такие этапы:

1. Сборка каркаса верстака с приданием продольной жесткости.
2. Сборка и закрепление 2-х тумб в виде каркаса, обшитого металлическим листом.
3. Установка рабочей поверхности – деревянный щит, обшитый сверху металлическим листом.
4. Монтаж стеллажа для инструмента, который закрепляется с задней стороны верстака и дополнительно упрочняет его.

• стоечные балки – профильная труба со стенкой не менее 2 мм размером 4х6 см. Нужно – 4 шт.;
• балки размером 5х4 см для горизонтальной связки стоек, обеспечивающие продольную жесткость. Количество – 3 шт.;
• профилированная труба (9 шт) для изготовления каркаса тумб размером порядка 4х3 см с толщиной стенок не менее 1 мм.;
• уголок 5х5 см для вертикальных стоек стеллажа высотой 1,5-2 м. Для горизонтальной увязки можно применить уголок 4х4 см.;
• доска для столешницы толщиной не менее 5 см.;
• металлический лист для рабочей поверхности толщиной не менее 6-8 мм.

Особенности создания токарного станка по дереву

Самодельный токарный станок для работы с деревянными заготовками включает следующие элементы:

1. Станина . Она должна обладать достаточной прочностью. Ее лучше изготовить из металлического профиля (труба, уголок), но можно и из деревянного бруса. Важно надежно закрепить каркас на полу мастерской и утяжелить конструкцию в нижней части.
2. Передняя бабка или зажимной шпиндель . В качестве этого элемента станка можно использовать головку от дрели повышенной мощности.
3. Задняя бабка . Для того, чтобы обеспечить продольную подачу заготовки, лучше использовать стандартный фабричный шпиндель с 3-4 кулачками.
4. Суппорт или упор для резцов . Он должен обеспечивать надежное закрепление и возможность перемещения в сторону заготовки, что обеспечивается винтовым стержнем.
5. Стол для инструмента . На станине следует сформировать рабочую поверхность, на которую можно разложить резцы и другой инструмент.
6. Привод . Для создания вращающего момента используется электродвигатель со скоростью вращения 1500 об/минуту мощностью 250-400 Вт. Можно применить двигатель от стиральной машины. В качестве трансмиссии используется ременная передача, для чего на валах устанавливаются шкивы нужного размера.

Резцы

Даже в самодельном токарном станке лучше использовать заводские резцы , которые обеспечат повышенное качество. Однако при желании можно обойтись и в этом вопросе своими силами. Самодельные резцы по дереву можно изготовить из следующих материалов:

1. Стальная арматура . Наилучший вариант – квадратное сечение с размером, близким к размеру заводского инструмента.
2. Напильники . Подбирается изношенный инструмент, но без значительных дефектов.
3. Автомобильная рессора прямоугольного (квадратного) сечения.

Подготовленные заготовки резцов подвергаются заточке . Для черновых работ используются полукруглая режущая кромки, а при чистовой обработке нужен резец с прямым лезвием. Кроме того, могут потребоваться фасонные и проходные резцы со специфической заточкой. Далее, режущая часть требует закалки . Для этого она нагревается, а затем опускается в машинное масло.

Инструкция по созданию стационарной циркулярной пилы

Важнейший элемент стационарной циркулярной пилы – надежный стол с рабочей поверхностью . Для нее наиболее подходит металлический лист, упрочненный ребрами жесткости из стального уголка. На рабочей столешнице располагаются такие детали: режущий диск, направляющие, упорные и регулирующие элементы.

Привод обеспечивается электродвигателем мощностью порядка 0,8 кВт с минимальной скоростью 1700 об/мин. Трансмиссия – ременная передача.

Изготовить циркулярную пилу можно из болгарки в следующем порядке :

1. Монтаж каркаса и изготовление рабочей поверхности. Прорезание места для установки диска.
2. Закрепление параллельных упоров из деревянного бруса.
3. Установка шкалы для регулировки процесса резания.
4. Установка струбцин для фиксации направляющих и заготовки.
5. Закрепление болгарки снизу столешницы с направлением диска в прорезь.

Сборка самодельного сверлильного станка

Порядок сборки самодельного сверлильного станка показан на видео ниже . Основу его составляет электродрель, которая закрепляется на станине с возможность вертикального перемещения.

1. Электродрель.
2. Металлическое основание с фиксаторами для заготовки (струбцины).
3. Стойка для крепления дрели. Ее можно изготовить из ДСП толщиной 2-2,5 см. Хороший вариант — основание от старого фотоувеличителя.
4. Механизм подачи режущего инструмента. На стойке устанавливаются направляющие рейки, обеспечивающие строго вертикальное перемещение дрели. Самый простой способ подачи инструмента – рычаг для ручного нажатия и пружины . Для контроля глубины монтируются регулируемые упоры.

Фрезерные станки с ЧПУ для дерева и по металлу

При фрезеровании деревянных деталей программное обеспечение позволяет значительно расширить возможности станка и качество обработки. Для его формирования устанавливаются такие элементы, как порт LPT и блок ЧПУ . Для изготовления копировального блока можно использовать каретки старого матричного принтера.

Сборка фрезера для дерева осуществляется в следующем порядке:

1. Столешница изготавливается из ДСП или фанеры толщиной не менее 15 мм.
2. Делается вырез для фрезы и ее установка.
3. Закрепляется привод, трансмиссия и шпиндель станка.
4. Устанавливаются упоры и ограничители.

Сборка фрезера по металлу требует более прочного основания для станка:

1. Монтаж колонны и станины в форме буквы «П». Элементы делаются из стального швеллера. В П-образной конструкции перемычку образует основание самого инструмента.
2. Направляющие элементы выполняются из стального уголка и на болтах устанавливаются на колонну.
3. Направляющие консоли выполняются из прямоугольной трубы. В них вставляется винтовой штырь. Движение консоли обеспечивается с помощью автомобильного домкрата на высоту до 12-15 см.
4. Рабочая столешница изготавливается из ДСП или фанеры.
5. На столешнице закрепляются тиски, направляющие из металлического уголка, штыревые фиксаторы.
6. Вращающаяся часть устанавливается так, чтобы вал располагался вертикально.

Рейсмусовый станок

Самодельный рейсмусовый станок по дереву включает такие элементы:

1. Станина . Изготавливается из 2-х рам, сваренных из уголка 40х40 или 50х50 мм. Рамы соединяются шпильками.
2. Протяжка . Хорошо подходят выжимные валики из резины от стиральной машины. Они одеваются на подшипники, а вращаются вручную с помощью ручки.
3. Рабочая поверхность, столешница . Используется широкая доска, пропитанная олифой, которая закрепляется на станине болтами.
4. Привод . Нужен трехфазный электродвигатель мощностью 5-6 кВт со скоростью вращения не менее 3000 об/мин.
5. Кожух . Для защиты вращающихся частей устанавливается кожух их стального листа толщиной 4-5 мм, закрепленного на каркасе из стального уголка 20х20 мм.

Обратите внимание

В качестве рабочего органа можно использовать электрорубанок .

Он фиксируется струбцинами на рабочей поверхности с формированием необходимого зазора. Этот зазор должен регулироваться с помощью прокладок и выставляться с учетом толщины заготовки.

Создание шлифовального станка по дереву

Самодельный шлифовальный станок имеет барабанную конструкцию , т.е. вращающийся цилиндр с надетой на него наждачной (шлифовальной) шкуркой . Его можно изготавливать таких разновидностей:

• плоскошлифовальный тип, обеспечивающий шлифование только в одной плоскости;
• планетарный тип, способный обрабатывать деталь в разных направлениях, создавая ровную плоскость на ней;
• круглошлифовальный тип для обработки заготовок цилиндрической формы.

При закреплении абразивного полотна следует учитывать такие рекомендации:

1. Ширина ленты выбирается порядка 20-25 см.
2. Соединение полос производится встык, без зазора.
3. Для упрочнения стыковочного шва под него укладывается плотная лента.
4. Использовать необходимо только высококачественный клей.
5. Вал для наждачной полосы имеет по краям бортик, выступающий на 2,5-4 мм.
6. В качестве подложки под абразивный элемент рекомендуется использовать тонкую резину (например, велосипедная камера).

Правила эксплуатации фуговального станка по дереву

Самодельный фуговальный станок поможет при ремонте мебели и квартиры. При его эксплуатации следует соблюдать такие правила:

1. Настройка фуганка производится так, чтобы обеспечивались такие максимальные погрешности – по вертикали (перпендикуляр) – не более 0,11 мм на каждый 1 см; в плоскости – не более 0,16 мм на каждый 1 м.
2. При обработке заготовок размером менее 3,5х35 см следует использовать толкатели для их удержания.
3. На износ режущего элемента указывают подпалины и мшистость на поверхности детали.
4. Неровная поверхность после обработки указывает на неточное расположение режущих кромок.

Самодельные приспособления для гаража

В условиях домашней мастерской, оборудованной в гараже, можно обеспечить ремонт своего автомобиля своими руками. В частности, интерес представляют следующие самодельные приспособления и станки.

Пресс из домкрата гидравлического типа

Он поможет при извлечении и опрессовке сайлентблоков автомобиля. С его помощью обеспечивается нагрузка в несколько сотен кг.

Конструкция состоит из рамы и гидравлического домкрата. Рама сваривается из прямоугольной трубы высокой прочности.

После подъема машины именно она становится стационарной, надежной опорой для автомобиля.

Это позволяет смело выпрессовывать заклинившую деталь с применением внутренних обойм от подшипника.

Съемник шаровых опор

Его можно изготовить разным способом:

1. Рычажной тип . Это 2 рычага, соединенных в центре. С одной стороны на них устанавливается стяжной болт. При воздействии на опору он выкручивается, сближая концы рычагов. При этом один конец заводится между опорой и проушиной, второй – под палец.
2. Вариант «клин» . Из металлической пластины вырезается заготовка в виде клина. Со стороны верхнего угла делается строго вертикальный прорез на 70% высоты. Такой клин устанавливается между шаровой опорой и проушиной. Далее он забивается до тех пор, пока палец не выйдет из гнезда.

Сложен в изготовлении, кроме технических составляющих, он имеет электронное устройство, установить которое в состоянии только специалист. Вопреки этому мнению, возможность собрать ЧПУ станок своими руками велика, если заранее подготовить необходимые чертежи, схемы и комплектующие материалы.

Проведение подготовительных работ

При проектировании ЧПУ своими руками в домашних условиях необходимо определиться, по какой схеме он будет работать.

Часто в качестве основы будущего аппарата берут использованный .

Сверлильный станок может быть использован как основа для ЧПУ станка

В нем потребуется замена рабочей головки на фрезерную.

Наибольшее затруднение при проектировании ЧПУ станка своими руками вызывает создание устройства, при помощи которого рабочий инструмент перемещается в трех плоскостях.

Частично решить задачу помогут каретки, взятые из обычного принтера. Инструмент сможет двигаться в обеих плоскостях. Выбирать каретки для ЧПУ станка лучше из того принтера, который имеет большие габариты.

Подобная схема позволяет в дальнейшем подключать к станку управление. Минус в том, что фрезерный станок с ЧПУ работает только с деревянными, пластиковыми изделиями, изделиями из тонкого металла. Это связано с тем, что каретки принтера не имеют нужной жесткости.

Внимание необходимо уделить двигателю будущего агрегата. Его роль сводится к передвижению рабочего инструмента. От этого зависит качество работы и возможность выполнения фрезерных операций.

Удачным вариантом для самодельного ЧПУ фрезера является шаговый двигатель.

Альтернативой такому двигателю является электромотор, предварительно усовершенствованный и подогнанный под стандарты аппарата.

Любой , использующий шаговый двигатель, позволяет не использовать винтовую передачу, это никак не влияет на возможности такого ЧПУ по дереву. Рекомендуется использовать для фрезерования на таком агрегате ремни зубчатого типа. В отличие от стандартных ремней они не проскальзывают на шкивах.

Требуется правильно спроектировать фрезер будущего станка, для этого понадобятся подробные чертежи.

Материалы и инструменты, необходимые для сборки

Общий набор материалов для станка с ЧПУ включает в себя:

• кабель длиной 14–19 м;
• , обрабатывающие дерево;
• патрон для фрезы;
• преобразователь частот, имеющий одинаковую мощность со шпинделем;
• подшипники;
• плата для управления;
• водяная помпа;
• охлаждающий шланг;
• три двигателя шагового типа для трех осей перемещения конструкции;
• болты;
• защитный кабель;
• шурупы;
• фанера, ДСП, плита из дерева или металлическая конструкция на выбор в качестве корпуса будущего аппарата;
• муфта мягкого типа.

Рекомендуется при изготовлении своими руками использовать шпиндель с охлаждающей жидкостью. Это позволит не отключать его каждые 10 минут для остужения. Для работы подойдет самодельный станок с ЧПУ, мощность его составляет не меньше 1,2 кВт. Оптимальным вариантом станет устройство мощностью 2 кВт.

Набор инструментов, требующийся для изготовления агрегата, включает в себя:

• молотки;
• изоленту;
• сборочные ключи;
• клей;
• отвертку;
• паяльник, герметик;
• болгарку, ее часто заменяют на ножовку;
• пассатижи, агрегат для сварки, ножницы, плоскогубцы.

Простой ЧПУ станок своими руками

Порядок действий при сборке станка

Самодельный ЧПУ фрезерный станок собирается по схеме:

• изготовление чертежей и схем устройства с указанием системы электрооборудования;
• покупка материалов, содержащих в себе будущий самодельный ЧПУ станок;
• установка станины, на ней будут крепиться двигатели, рабочая поверхность, портал, шпиндель;
• установка портала;
• установка оси Z;
• фиксация рабочей поверхности;
• установка шпинделя;
• установка водоохлаждающей системы;
• установка электросистемы;
• подключение платы, с ее помощью осуществляется управление аппаратом;
• настройка программного обеспечения;
• стартовый пуск агрегата.

В качестве основы для станины берется материал, сделанный из алюминия.

Станину нужно делать с алюминия

Профили из этого металла выбирают с сечением 41*81 мм с толщиной пластин 11 мм. Сам корпус станины соединяют при помощи алюминиевых уголков.

От установки портала будет зависеть, какой толщины изделие сможет обработать станок ЧПУ. Особенно если он, сделанный своими руками. Чем выше портал, тем более толстое изделие он сможет обработать. Важно не установить его слишком высоко, так как такая конструкция будет менее прочной и надежной. Портал движется по оси Х и несет шпиндель на себе.

В качестве материала для рабочей поверхности агрегата применяют профиль из алюминия. Часто берут профиль, имеющий Т-пазы. Для домашнего использования принимают , ее толщина составляет не менее 17 мм.

После того как каркас устройства будет готов, приступают к установке шпинделя. Важно устанавливать его вертикально, так как в дальнейшем потребуется его регулировка, это проводится для фиксации требуемого угла.

Для установки электросистемы необходимо присутствие таких компонентов:

• блок питания;
• компьютер;
• шаговый двигатель;
• плата;
• кнопка остановки;
• драйверы двигателя.

Для работы системы требуется порт LPT. Помимо этого, устанавливается , управляющая работой аппарата и позволяющая отвечать на вопрос, как сделать ту или иную операцию. Управление подключается через двигатели к самому фрезерному станку.

После того как электроника будет установлена на станок, потребуется загрузка драйверов и необходимых для работы программ.

Распространенные ошибки при сборке

Часто встречающейся ошибкой при сборке станка с числовым программным управлением является отсутствие чертежа, но по нему и проводится сборка. В результате этого возникают упущения в проектировании и установке конструкций аппарата.

Часто неправильная работа станка связана с неверно подобранными частотником и шпинделем.

Для корректной работы станка необходимо правильно подбирать шпиндель

Во многих случаях шаговые двигатели не получают должного питания, поэтому для них необходимо выбирать специальный отдельный блок питания.

Необходимо учитывать то, что правильно установленная электросхема и программное обеспечение позволяет выполнять на устройстве многочисленные операции разного уровня сложности. Станок ЧПУ своими руками выполнить под силу мастеру среднего звена, конструкция агрегата имеет ряд особенностей, но с помощью чертежей собрать детали несложно.

С ЧПУ, своими руками составленным, работать легко, необходимо изучить информативную базу, провести ряд тренировочных работ и проанализировать состояние агрегата и детали. Не стоит торопиться, дергать движущиеся детали или вскрывать ЧПУ.

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:

1. Вырезание различных деталей из массива древесины.
2. Отрезание лишних частей заготовки.
3. Возможность делать пазы и отверстия различных диаметров.
4. Рисование сложных орнаментов, посредством фрезы.
5. 3D Трёхмерные изображения на массиве дерева.
6. 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:

1. Необходимо заземлить ваше оборудование, во избежание ударов током.
2. Не допускать детей к станку.
3. Ни есть и не пить на рабочем столе.
4. Одежду следует подбирать соответствующую.
5. Не обрабатывать громоздкие детали, которые превышают размеры рабочего стола, станочного оборудования.
6. Не бросать различные инструменты на рабочую область станка.
7. 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

Подробно описал весь процесс создания станка с ЧПУ для работы по дереву и другим материалам, начиная с проектирования.

1. Проектирование

Перед постройкой станка нужно как минимум нарисовать эскиз от руки, а лучше выполнить более точный трехмерный рисунок с помощью программы САПР. Автор проекта использовал google sketchup , довольно простую (бесплатную для 30-дневного использования) программу. Для более сложного проекта вы можете выбрать Autocad.

Главная цель рисунка — выяснить необходимые размеры деталей, для заказа их по интернету, и убедиться, что все движущиеся части станка подойдут друг к другу.

Как видите, детальных чертежей с размеченными отверстиями под крепления автор не использовал, намечал отверстия в процессе постройки станка, но такого исходного дизайна оказалось достаточно.

Габаритные размеры станка: 1050 х 840 х 400 мм.

Перемещение по осям: X 730 мм, Y 650 мм, Z 150 мм

Длина направляющих и шариково-винтовой передачи зависит от размера задуманного вами станка.

Когда идет проектирование станка с ЧПУ, есть несколько вопросов, от ответа на которые зависит конечный результат.

Какой тип станка с ЧПУ вы хотите выбрать?

С подвижным столом или с подвижным порталом? Конструкции с подвижным столом часто используются для станков небольшого размера, до 30х30 см. Их легче построить, их можно сделать более жесткими, чем машины с движущимся порталом. Недостаток перемещения стола заключается в том, что при одинаковой зоне резки общая площадь станка получается раза в два больше, чем при использовании конструкции с подвижным порталом. В этом проекте зона обработки около 65x65 см, поэтому был выбран подвижный портал.

Что вы хотите обрабатывать с помощью станка с ЧПУ?

В данном проекте станок предназначался в основном для фанеры, лиственных пород дерева и пластмасс, а также для алюминия.

Из чего будет строиться станок?

Это в основном зависит от материала, который будет на станке обрабатываться. В идеале материал, который используется для изготовления станка, должен быть прочнее материала, который будет обрабатываться на станке или, как минимум, не менее прочным. Поэтому, если вы хотите резать алюминий, станок должен быть собран из алюминия или стали.

Какая длина осей вам нужна?

По первоначальному замыслу станок с ЧПУ должен был обрабатывать фанеру и МДФ, которые в Нидерландах выпускают размером 62 х 121 см. Поэтому для Y расстояние прохода должно быть не менее 620 мм. Длина хода по оси Х равна 730 мм, потому что иначе станок занял бы все пространство комнаты. Поэтому ось X короче, чем длина листа фанеры (1210 мм), но можно обработать половину, затем сдвинуть лист вперед и обработать оставшуюся часть. С помощью такой уловки получается обрабатывать на станке куски куда большие, чем длина оси Х. Для оси Z выбрано 150 мм, чтобы в будущем использовать четвертую ось.

Какой тип линейного движения вы будете использовать?

Существует множество вариантов системы линейного перемещения, от ее выбора во многом зависит качество работы. Поэтому есть смысл потратиться на лучшую систему, которую вы можете себе позволить. Автор проекта решил, что линейные рельсы были лучшим вариантом из тех, на которые ему хватало денег. Если вы строите 3-осевой фрезерный станок с ЧПУ, вам нужно купить комплект, состоящий из трех наборов линейных направляющих и двух линейных подшипников на каждую направляющую.

Какую систему привода подач вы будете использовать для каждой оси?

Основные варианты привода подачи: зубчатые ремни, механизмы реечной передачи и передача винт-гайка. Для самодельных станков с ЧПУ чаще всего используют передачу винт-гайка с использованием шарико-винтовой пары. Гайка крепится к подвижной части машины, винт закреплен с обоих концов. Винт крепится к двигателю. Если двигатели вращается, гайка с прикрепленной к ней движущейся частью машины будет двигаться вдоль винта и приводить машину в движение.

ШВП в данном станке используется для привода осей X и Y. Шарико-винтовые подшипники обеспечивают очень плавный ход, люфт отсутствует, повышается качество и скорость резки.

Для оси Z использован стержень M10 из высококачественной нержавеющей стали с самодельной гайкой из делрина.

Тип двигателя и контроллера

Обычно в самодельных станках с ЧПУ применяются шаговые двигатели. Сервоприводы в основном используются для мощных промышленных станков с ЧПУ, они дороже и требуют более дорогих контроллеров. Здесь использованы шаговые двигатели 3Nm.

Тип шпинделя

В проекте используется стандартный Kress, он имеет хороший 43-мм зажимной фланец, а также встроенный регулятор скорости (но последняя функция есть у большинства шпинделей).

Если вы собираетесь выполнять действительно сложную резку, стоит обратить внимание на шпиндели с водяным охлаждением — они дороже стандартных, зато шумят гораздо меньше, могут работать на низких оборотах без перегрева и с самыми разными материалами.

Затраты

На данный станок с ЧПУ ушло примерно 1500 евро. Готовый фрезерный станок с ЧПУ сходных характеристик стоит намного дороже, так что вы можете сэкономить, создав станок самостоятельно.

2. Комплектующие для создания станка с ЧПУ

Электрооборудование и электроника:

• 3 шаговых двигателя 3 Nm Nema 23;
• 3 драйвера шаговых двигателей DM556 Leadshine;
• блок питания 36 В для станков с ЧПУ;
• интерфейсная плата 5 Axis CNC Breakout Board для управления шаговыми драйверами;
• источник питания 5 В для интерфейсной платы;
• двухпозиционный выключатель On/Off;
• многожильный кабель Shielded 4 Conductor 18 AWG;
• 3 сенсорных концевых выключателя;
• Шпиндель: Kress FME 800 (подойдут также Bosch Colt или Dewalt Compact Router).

По желанию:

• шкафчик/корпус для электрооборудования;
• подвижный пластиковый кабель-канал;
• 4-контактные кабельные вилки.

Механические части:

• линейные направляющие: для X — SBR 20 для Y и Z — SBR 16;
• шарико-винтовая пара (ШВП) для X и Y — диаметром 16 мм, шаг 5 мм4
• в качестве передаточного винта для оси Z: стальной штырь с резьбой M10 с самодельной гайкой из делрина;
• алюминиевый профиль: 30х60 мм, нарезанный на куски длиной 100 мм;
• алюминиевая пластина 15 мм толщиной;
• мощные антивибрационные выравнивающие ножки.

Программы:

• CAD/CAM-программа CamBam;
• программа для управления станком с ЧПУ Mach3

Станок в основном построен из алюминиевых пластин толщиной 15 мм и алюминиевых профилей 30x60 мм. Работы выполнялись с применением сверлильного и токарного станков. Пластины и профили заказывались нарезанными по размеру.

3. Ось Х

Базовая рама сделана из 4 отрезков алюминиевого профиля сечением 30х60 мм и двух боковых панелей толщиной 15 мм. В конце профилей есть по два отверстия диаметром 6,8 мм, с помощью метчика внутри отверстий выполнена резьба М8.

Нарезка резьбы в торцах алюминиевого профиля

Чтобы отверстия на концевых панелях совпадали, при сверлении обе пластины зажимались вместе. Посередине каждой пластины просверлено по 4 отверстия, чтобы установить подшипниковые опоры, и четыре дополнительных отверстия в одной из боковых пластин для крепления двигателя.

Их кусочков алюминия (50х50х20) сделаны 4 блока, чтобы прикрепить выравнивающие ножки. Блоки прикручены к наружным профилям четырьмя болтами М5 с мебельными t-гайками.

Линейные направляющие подходят непосредственно к алюминиевым профилям. Для оси X использовались рельсы диаметром 20 мм. Предварительно просверленные в основании линейных направляющих отверстия точно совпадают с пазами в алюминиевых профилях. Для установки использованы болты М5 и мебельные t-гайки.

4. Боковые пластины портала

Боковые пластины портала почти одинаковы, но в одной из них просверлены четыре дополнительных отверстия для крепления мотора. Весь портал изготовлен из алюминиевых пластин толщиной 15 мм. Чтобы отверстия оказались точно в нужном месте, в тщательно отмеченных местах слесарным кернером были пробиты углубления, и по этим меткам просверлены отверстия на сверлильном станке, сначала сверлом меньшего диаметра, затем — нужного.

Из-за того, как спроектирован портал, пришлось сверлить отверстия в торцах боковых пластин и делать в отверстиях резьбу М8.

5. Сборка портала

Портал собран и установлен

Остальная часть портала выполнена так же, как и боковые части. Самым сложным было правильно выровнять линейные рельсы, которые должны были совпасть с краем пластины. При маркировке точного расположения отверстий автор прижал два куска алюминиевых профилей к боковым сторонам пластины, чтобы выровнять направляющие. В просверленных отверстиях нарезана резьба М5. При креплении направляющих к порталу необходимо убедиться, что расстояние между направляющими по всей длине одинаково, направляющие должны быть параллельны.

Линейные подшипники прикреплены к боковой стенке портала.

Несколько угловых скоб придают дополнительную жесткость конструкции.

В пластине на нижней части портала просверлено 6 отверстий, чтобы прикрепить ее к боковым пластинам. В середине пришлось просверлить два отверстия для крепления держателя гайки.

6. Каретка оси Y

Каретка оси Y состоит из одной пластины, к которой прикреплены линейные подшипники. Сверлить отверстия было довольно просто, но требовалась высокая точность. К этой пластине прикреплены подшипники как для оси Y, так и для оси Z. Поскольку линейные подшипники расположены близко друг к другу, даже малейшее смещение вызывает их заедание. Каретка должна легко скользить с одной стороны на другую. Рельсы и подшипники необходимо отрегулировать. Для выравнивания применялись высокоточные цифровые приборы. Когда было сделано крепление гайки привода для оси Y, потребовалось просверлить два дополнительных отверстия в пластине, чтобы прикрепить ее.

7. Ось Z

Линейные направляющие (рельсы) оси Z прикрепляются к подвижной части узла оси Z. Рельсы нужно было сместить на несколько миллиметров от края пластины. Для их выравнивания два куска пластика нужной толщины использовались в качестве прокладок. Было точно известно, что края алюминиевой пластины параллельны, поэтому между алюминиевыми бортиками, прикрепленными к краю пластины, и рельсами автор вставил куски пластика, отодвинув рельсы на нужное одинаковое расстояние, затем наметил места отверстий, просверлил их и нарезал внутреннюю резьбу.

Чтобы установить верхнюю пластину на узел оси Z, просверлены три отверстия в конце монтажной пластины. Не получилось прикрепить шаговый двигатель непосредственно к пластине, так что пришлось сделать отдельное крепление для двигателя из пластика (см. пункт 12).

Из того же пластика сделаны два блока корпусов подшипников. Приводной винт представляет собой стальной стержень с резьбой M10. Шкив для зубчатого ремня просверлен, нарезана резьба М10, и он просто прикручен к верхней части приводного винта. Он удерживается на месте тремя установочными винтами. Приводная гайка из делрина крепится к каретке оси Y.

Приводная гайка из делрина крепится к каретке оси Y.

Крепление шпинделя было заказано заранее, оно имеет зажимное кольцо 43 мм, которое подходит к используемому в проекте Kress.

Если вы хотите использовать шпиндель с водяным охлаждением, то в его комплектацию часто входит готовое крепление. Вы также можете приобрести крепления отдельно, если хотите использовать Dewalt или Bosch с цилиндрическим корпусом, или напечатать их на 3D-принтере.

8. Зубчатые ремни и шкивы

Часто двигатели крепятся на внешней стороне станка или на отдельной стойке. В таком случае двигатели можно соединить непосредственно с ШВП с помощью гибкой муфты. Но, поскольку станок размещается в маленьком помещении, вынесенные наружу двигатели мешали бы.

Вот почему моторы размещены внутри машины. Напрямую соединить двигатели с ШВП было нельзя, так что пришлось использовать зубчатые ремни HTD5m шириной 9 мм и шкивы.

При использовании ременной передачи, для подключения двигателя к приводному винту вы можете использовать понижающую передачу, что позволит использовать меньшие двигатели и при этом получать тот же крутящий момент, но меньшую скорость. Поскольку моторы были выбраны довольно большие, не требовалось снижения передачи ради получения большей мощности.

9. Крепления двигателя

Опоры двигателя изготовлены из кусков алюминиевых трубок квадратного сечения, нарезанных по заказу до нужной длины. Также можно взять стальную трубку и нарезать квадратные кусочки из нее. Крепления двигателя для осей X и Y должны иметь возможность выдвигаться и задвигаться, чтобы натянуть зубчатые ремни. На токарном станке были сделаны прорези и просверлено большое отверстие на одной стороне крепления, но вы также можете сделать это на сверлильном станке.

Большое отверстие с одной стороны крепления выпилено концевой пилой. Это позволяет двигателю сидеть на одном уровне с поверхностью, а также обеспечивает центрирование вала. Мотор крепится болтами М5. На другой стороне крепления сделаны четыре слота, чтобы двигатель мог скользить взад и вперед.

10. Подшипниковые опорные блоки

Опорные блоки для осей X и Y изготовлены из 50-миллиметрового алюминиевого прутка круглого сечения — от него отрезаны четыре кусочка толщиной 15 мм каждый. После маркировки и сверления четырех монтажных отверстий, высверлено большое отверстие в центре заготовки. Затем была сделана полость для подшипников. Подшипники должны быть запрессованы, а блоки закреплены болтами на торцевых и боковых пластинах.

11. Опора для приводной гайки по оси Z

Вместо ШВП для оси Z использовался стержень с резьбой M10 и самодельная гайка из кусочка делрина. Полиформальдегид делрин хорошо подходит для этой цели, потому что он самосмазывающийся и не изнашивается со временем. Если использовать для резьбы метчик хорошего качества, люфт будет минимальным.

12. Опоры для приводных гаек по осям X и Y

Для осей X и Y сделано крепление привода из алюминия. Гайки шарико-винтовой передачи имеют два небольших фланца с тремя отверстиями на каждой стороне. По одному отверстию с каждой стороны использовано для крепления гайки к держателю. Держатель обработан на токарном станке с большой точностью. После того, как вы прикрепили гайки к порталу и каретке оси Y, вы сможете попробовать переместить эти детали с одной стороны на другую, поворачивая ШВП вручную. Если размеры держателей неправильные, гайку заклинит.

Крепление оси Y.

13. Крепление двигателя оси Z

Крепление двигателя оси Z отличается от остальных. Оно вырезано из 12-миллиметрового акрила. Натяжение ремня можно отрегулировать, ослабив два болта сверху и сдвинув весь узел крепления двигателя. На данный момент акриловое крепление прекрасно работает, но в будущем есть мысль заменить его на алюминиевое, потому что при натяжении ремня акриловая пластина слегка сгибается.

14. Рабочая поверхность

Лучше всего подошел бы алюминиевый стол с Т-образными пазами, но это дорого. Автор проекта решил использовать перфорированную столешницу, потому что она укладывается в бюджет и дает много вариантов зажима обрабатываемой детали.

Стол сделан из куска березовой фанеры толщиной 18 мм и прикреплен, с помощью болтов М5 и гаек с Т-образными пазами, к алюминиевым профилям. Было куплено 150 шестигранных гаек М8. С помощью программы CAD была нарисована сетка с шестиугольными вырезами под эти гайки. Затем станок с ЧПУ вырезал все эти отверстия для гаек.

Поверх куска березовой фанеры был установлен кусок МДФ толщиной 25 мм. Это заменяемая поверхность. Чтобы прорезать отверстия в обеих частях использовалась большая фасонная фреза. Отверстия в МДФ выровнены точно с центром шестиугольных отверстий, вырезанных ранее. Затем кусок МДФ был снят и все гайки установлены в отверстия фанеры. Отверстия были немного меньше гаек, поэтому гайки забивались в них молотком. По завершении МДФ вернулась обратно на место.

Поверхность стола параллельна осям X и Y и совершенно плоская.

15. Электроника

Использованы следующие компоненты:

• Основной источник питания с выходным напряжение 48V DC и выходным током 6,6 A;
• 3 драйвера шагового двигателя Leadshine M542 V2.0;
• 3 шаговых двигателя 3Nm hybrid Nema 23;
• интерфейсная плата;
• реле — 4-32V DC, 25A/230 V AC;
• главный выключатель;
• блок питания для интерфейсной платы 5V DC;
• блок питания для вентиляторов охлаждения 12V DC;
• 2 вентилятора Cooler Master Sleeve Bearing 80mm;
• 2 розетки — для шпинделя и пылесоса;
• кнопка аварийного отключения и концевые выключатели (до сих пор не установлены).

Если вы не хотите тратить много денег на покупку оборудования порознь, можно купить сразу комплектом. Перед заказом следует подумать о том, какого размера шаговые двигатели вам нужны. Если вы строите небольшую машину для резки дерева и пластика, то шаговые двигатели Nema 23, 1.9Nm дадут достаточно мощности. Здесь выбраны двигатели 3Nm, потому что сама машина довольно большая и тяжелая, и планировалась также обработка материалов типа алюминия.

Для небольших двигателей можно брать плату на три двигателя, но лучше использовать отдельные драйверы. Индивидуальные драйверы Leadshine имеют микрошаговый режим, так достигается максимальная плавность движения и снижается вибрация шагового двигателя. Драйверы в этом проекте могут выдерживать максимум 4,2 А и до 125 микрошагов.

Источник постоянного напряжения 5 В подключен к основному входу питания. Для вентиляторов установлена электрическая розетка внутри шкафчика, так что для их питания используется стандартный 12-вольтовый настенный адаптер. Основное питание включается и выключается большим выключателем.

Реле на 25А управляется компьютером через прерыватель. Входные клеммы реле подключены к выходным клеммам прерывателя. Реле подключено к двум электрическим розеткам, которые питают Kress и пылесос для всасывания стружки. Когда G-код заканчивается командой M05, автоматически выключаются и пылесос, и шпиндель. Чтобы включить их, вы можете нажать F5 или использовать команду G-кода M03.

16. Шкафчик для электроники

Для электрооборудования нужен хороший шкафчик. Автор нарисовал приблизительные размеры и места для всех компонентов на листе бумаги, пытаясь расположить их так, чтобы легко добираться до всех клемм при подключении проводов. Также важно, чтобы через шкафчик шел достаточный поток воздуха, поскольку шаговые контроллеры могут сильно нагреваться.

По замыслу, все кабели должны были подключаться в задней части корпуса. Использовались специальные 4-х проводные разъемы, чтобы была возможность отсоединить электронику от машины, не отсоединяя ни одной из клемм провода. Предусматривались две розетки для подачи питания на шпиндель и пылесос. Розетки питания подключены к реле для автоматического включения и выключения шпинделя по командам Mach3. На передней части шкафчика должен был стоять большой выключатель.

Детали для шкафа вырезаны на самом станке с ЧПУ

Далее, после приблизительной раскладки деталей, в программе CAD были спроектированы части корпуса. Затем, на самом станке, уже собранном, вырезаны все стороны и основание. Сверху шкафчика крышка, с куском оргстекла посередине. После сборки внутрь были установлены все компоненты.

17. Программное обеспечение

Mach3

Для управления станком с ЧПУ необходимо три типа программного обеспечения.

• Программа САПР для создания чертежей.
• CAM-программа для создания траекторий инструмента и вывода G-кода.
• И программа контроллера, которая читает G-код и управляет маршрутизатором.

В данном проекте используется простая программа CamBam. Она имеет базовые функции САПР и пригодна для большинства DIY-проектов. Одновременно это CAM-программа. Прежде, чем CamBam сможет создать траектории, нужно установить несколько параметров. Примеры параметров: диаметр используемого инструмента, глубина резания, глубина за один проход, скорость резания и т. п. После создания траектории вы можете вывести G-код, который сообщает машине что делать.

Рисунок, созданный в CamBam

Для программного обеспечения контроллера используется Mach3. Mach3 передает сигналы через параллельный порт компьютера на интерфейсную плату. Команды Mach3 обнуляют режущий инструмент и запускают программы резки. Вы также можете использовать ее для управления скоростью шпинделя и скоростью резания. Mach3 имеет несколько встроенных мастеров, которые вы можете использовать для вывода простых файлов с G-кодами.

Траектория для инструмента, созданная CamBam

18. Использование станка

Первыми были изготовлены несколько зажимов для крепления обрабатываемых материалов к рабочему столу. А первым «большим» проектом стал шкафчик для электроники (пункт 15).

В качестве первых образцов были сделаны несколько различных типов шестеренок, коробочки для гитарных медиаторов.

Пылеуловитель

Выяснилось, что станок с ЧПУ производит кучу пыли и сильно шумит. Для решения проблемы с пылью сделан пылеуловитель, к которому можно прикрепить пылесос.

3-х осевой фрезерный станок с ЧПУ

Станок пользователя SörenS7 .

Без фрезера с ЧПУ многие проекты так и останутся нереализованными. Автор пришел к выводу, что все станки дешевле 2000 евро не могут дать тот размер рабочей поверхности и ту точность, которые ему нужны.

Что требовалось:

• рабочая область 900 x 400 x 120 мм;
• относительно негромкий шпиндель, гарантирующий высокую мощность на низких оборотах;
• жесткость, как можно больше (для обработки алюминиевых деталей);
• высокая степень точности;
• интерфейс USB;
• стоимость менее 2000 евро.

Эти требования были учтены при трехмерном проектировании. Основное внимание уделялось тому, чтобы все части подходили одна к другой.

В результате было принято решение построить фрезер с рамой из алюминиевого профиля, 15-миллиметровыми шарико-винтовыми передачами и шаговыми двигателями NEMA 23, с рабочим током 3А, которые отлично подходят к готовой системе крепления.

Все части идеально сочетаются, и нет нужды изготавливать дополнительно специальные детали.

1. Изготовление рамы

Ось Х была собрана за считанные минуты.

Линейные направляющие серии HRC — очень качественные, и сразу после установки понятно, что они будут работать отлично.

Затем возникла первая проблема: приводные винты не входят в подшипниковые опоры. Поэтому решено было охладить винты сухим льдом, чтобы размеры уменьшились.

2. Установка приводных винтов

После того, как концы винтов охладили с помощью льда, они идеально вписались в держатели.

3: Электрика

Сборка механической части закончена, теперь очередь за электрическими составляющими.

Поскольку автор хорошо знал Arduino и хотел обеспечить полное управление через USB, выбор пал на Arduino Uno с расширительное платой CNC Shield и драйверы шагового двигателя DRV8825. Установка прошла совсем нетрудно, и после настройки параметров станок стала управляться с ПК.

Но так как DRV8825 работает в основном при 1,9 А и 36 В (и сильно нагревается), происходит пропуск шага из-за слишком малой мощности. Длительное фрезерование при большой температуре вряд ли пошло бы хорошо.

Следующими были дешевые драйверы Tb6560, подключенные к плате расширения. Номинальное напряжение оказались не слишком подходящим для этой платы. Была попытка использовать источник питания на 36 В.

В результате два драйвера работают нормально, третий не выдерживает более высокого напряжения и крутит ротор шагового двигателя только в одном направлении.

Снова пришлось менять драйвер.

Хорошо подошел tbV6600. Он почти целиком закрыт алюминиевым радиатором и прост в настройке. Теперь шаговые двигатели по осям X и Y работают с током 2,2 А, а по оси Z с 2,7А.

Требовалось защитить блок питания шаговых двигателей и преобразователь частоты от мелкой алюминиевой стружки. Существует множество решений, когда преобразователь выносится довольно далеко от фрезерного станка. Основная проблема в том, что эти устройства выделяют много тепла и требуют активного охлаждения. Было найдено оригинальное решение: использовать кусочки от колготок длиной по 30 см качестве защитного рукава, дешево и сердито, и обеспечивает достаточный поток воздуха.

4. Шпиндель

Выбрать подходящий шпиндель непросто. Сначала была идея использовать стандартный шпиндель Kress1050, но у него всего 1050 Вт на скорости 21000 об/мин, так что не приходилось ожидать большой мощности на более низких скоростях.

Для сухого фрезерования алюминия и стальных деталей требуется 6000-12000 об/мин. Был куплен трехкиловатный шпиндель VFD с инвертором, с доставкой из Китая он обошелся в 335 евро.

Это довольно мощный и простой в установке шпиндель. Он тяжелый — вес 9 кг, но крепкая рама выдерживает его тяжесть.

5. Сборка завершена

Станок хорошо справляется с работой, пришлось повозиться с драйверами шаговых двигателей, но в целом результат удовлетворительный. Потрачено 1500 евро, и построен станок, который точно отвечает потребностям создателя.

Первым фрезерным проектом была фигурная выемка, вырезанная в полиформальдегиде POM.

6: Доработка для фрезерования алюминия

Уже при обработке POM было видно, что крутящий момент на Y-опоре великоват, и станок изгибается при высоких нагрузках по оси Y, поэтому автор приобрел вторую направляющую и соответственно модернизировал портал.

После этого все нормализовалось. Доработка обошлась в 120 евро.

Теперь можно и алюминий фрезеровать. Из сплава AlMg4,5Mn получались очень достойные результаты без какого-либо охлаждения.

7. Выводы

Чтобы создать собственный станок с ЧПУ, не требуется быть семи пядей во лбу, все в наших руках.

Если все хорошо спланировано, не обязательно иметь кучу оборудования и идеальные условия для работы, потребуется лишь некоторое количество денег, отвертка, захват и сверлильный станок.

Месяц ушел на разработку дизайна с помощью программы САПР и на заказ и покупку комплектующих, четыре месяца на сборку. Создание второго станка заняло бы гораздо меньше времени, потому что автор не имел опыта в области станкостроения, и ему пришлось много узнавать о механике и электронике.

8. Комплектующие

Электрика:

Все электрические части куплены на ebay.

• Arduino GRBL + CNC Shield: примерно 20 евро
• Драйвер шагового двигателя: 12 евро за штуку.
• Источник питания: 40 евро
• Шаговые двигатели: примерно по 20 евро за штуку
• Шпиндель+инвертор: 335 евро

Механика:

Линейные подшипники ARC 15 FN

Фото: www.dold-mechatronik.de

Линейные направляющие AR/HR 15 - ZUSCHNITT

Фото: www.dold-mechatronik.de

Шарико-винтовые пары SFU1605-DM:

• 2x 1052mm
• 1x 600mm
• 1x 250mm

Фото: www.dold-mechatronik.de

Подшипниковый держатель винта ШВП FLB20-3200, включая держатель мотора NEMA23:

Фото: www.dold-mechatronik.de

Опора винта ШВП LLB20

Фото: www.dold-mechatronik.de

Соединительные муфты шаговый двигатель-шпиндель: из Китая по 2,5 евро за штуку.

Рама:

Профили основания 160x16 I-Typ Nut 8

Фото: www.dold-mechatronik.de

Профили для оси Х 30x60 B-Typ Nut 8

Фото: www.dold-mechatronik.de

Профили крепления шагового двигателя оси Y 30x60 B-Typ Nut 8

Фото: www.dold-mechatronik.de

Портал:

Профиль 30x60 B-Typ Nut 8 на линейный подшипник оси Х 100 мм

Задняя пластина: алюминиевая пластина толщиной 5мм, 600x200.

Профиль 30x60x60 B-Typ Nut 8 для Y: 2 шт.

Фото: www.dold-mechatronik.de

Профиль 30x30 B-Typ Nut 8

для Z:

Монтажная пластина — алюминиевая пластина толщиной 5 мм, размеры 250x160

Скользящая пластина для монтажа шпинделя — алюминиевая пластина толщиной 5 мм, размеры 200x160

9. Программа

После долгих поисков программного решения, была выбрана удобная программа Estlcam, со стоимостью лицензии 50 евро. Пробная версия программы обладает всеми возможностями лицензионной, но работает медленнее.

Это ПО способно перепрограммировать Arduino и имеет множество функций, в том числе — способно управлять шаговыми двигателями напрямую.

Пример: Для поиска края детали необходимо подключить провода к контактам микрокомпьютера Ардуино и к заготовке. Если заготовка не проводит ток, можно создать временное проводящее покрытие с помощью фольги.

После этого программа подводит инструмент к детали с разных сторон и определяет ее границы в момент контакта.

10. Апгрейд

На осях Y и Z были установлены временные пластиковые кронштейны. Пластик был достаточно прочный, но скобы все же могли сломаться. Поэтому автор фрезеровал алюминиевые кронштейны для замены. Результат показан на фото.

11. Станок в работе

После некоторой практики станок дает уже очень неплохие, для самоделки, результаты.

На этих снимках показана деталь из сплава AlMg4,5Mn. Она полностью фрезерованная. На втором фото — результат работы станка, без дальнейшей обработки другими средствами.

Применялась концевая фреза VHM 6 мм с 3 зубьями. При использовании фрез на 4 и 6 мм станком достигаются вполне достойные результаты. Для своего класса оборудования, конечно.

ЧПУ-стол

На десерт — не станок, но полезная и интересная самоделка для станка, а именно — прочная и вместительная станина с полками. Если у вас еще нет станка с ЧПУ, вы можете построить ее раньше и использовать как рабочий верстак.

Эван и Кейтлин, владельцы сайта EvanAndKatelyn.com , обновили свой стол для станка с ЧПУ, добавив функциональности и вместительности.

Изделие собиралось полностью на винтовых соединениях, без применения клея, чтобы сохранить возможность легкой переделки и апгрейда.

Использованные инструменты и комплектующие:

• Кнопка остановки;
• Фиксатор роликов;
• Зенковка и биты;
• Дрель;
• Электрическая отвертка;
• Пила;
• Станок X-Carve;
• Четвертьдюймовая концевая фреза с твердосплавным покрытием;
• Четвертьдюймовая твердосплавная 4-канальная фреза с шариковым наконечником;
• Средства защиты органов слуха.

Шаг 1: подготовка

Шаг первый — удалить все со старого стола, начиная со станка и заканчивая кучей других вещей, лежащих там, и частично разобрать его. Было полностью разобрано все, кроме двух больших полок 120 х 120 см, которые укрепили, сделав основой нового стола.

Шаг 2: укрепление полок

Были использованы угловые скобки на четырех внутренних углах и L-образные скобки вдоль поперечной балки, проходящей вдоль нижней стороны.

На фото ниже: сравнение усиленной полки с недоделанной.

Шаг 3: отрезать лишнее

Первоначально было 4 стойки, поднимающиеся над верхней частью стола, потому что планировалась дополнительная полка над станком. Эту идею забраковали, решив оставить две стойки из четырех.

Их укрепили угловыми скобами.

На них поместили полку и укрепили ее еще большим количеством скобок.

Тест на прочность.

Шаг 4: пегборд — панель для инструментов

В обновленный предмет мебели стоило добавить как можно больше места для хранения, и одной из расширяющих его возможности деталей стала перфорированная панель, в отверстиях которой закрепляются держатели для инструментов. На панели вырезали углы электролобзиком.

Шаг 5: нижние полки

Для хранения в нижней части надо было оставить как можно больше места, т.к. там хранится настольная пила и барабанный шлифовальный станок. Для хранения материалов тоже было нужно много места, так что решено было добавить полку, но сделать ее легко удаляемой. Пригодились заготовленные для ножек деревянные бруски и лист фанеры.

Ножки прикрепили к фанерному листу угловыми скобами, получившуюся полку вставили в нижнюю часть. Ее легко снять, когда снова понадобится хранилище полной высоты.

Шаг 6: верхние полки

В старой станине была верхняя полка для компьютера, работающего со станком, и для разных мелких вещей. Там оставалось еще место, и под этой полкой решили сделать еще одну. Это также помогло прикрыть розетки и проводку для станка.

Верхнюю полку положили на торцы стоек и прикрутили.

Во второй полке лобзиком вырезали углы под ножки.

И также закрепили ее уголками.

Шаг 7: последние штрихи

На торец прикрутили табличку с надписью “Назови меня”, которая впоследствии будет заменена именем, придуманным подписчиками на YouTube.

Наконец, в стол вернули все, что лежало в его предшественнике.

Существует множество впечатляющих проектов самодельных станков, зачастую авторы поражают своими навыками и остроумными решениями. Как увлечение, самостоятельная сборка станка с ЧПУ или 3D-принтера превосходит многие другие хобби — как по полезности получаемого результата, ведь на станке можно делать много замечательных вещей, так и по пользе от самого процесса — это не только увлекательное, но и познавательное занятие, помогающее развить инженерные навыки.

Мы не приводим отдельные модели, так как их множество, а под любые цели, задачи и имеющиеся условия установки и эксплуатации оборудование необходимо подбирать индивидуально, с чем вам помогут специалисты . Обращайтесь!