Создание фрезерного станка с чпу по металлу своими руками

Изготовление

В качестве основы предлагается взять дешевый фрезерный станок с числовым программным управлением.

Для конструирования устройства шпинделя потребуется:

• электродвигатель (можно применить марку NTM серия 50-50, 5800 об/мин и мощностью 2 кВт);
• конусообразный вал;
• контроллер для электродвигателя;
• 2 подшипника;
• зажим в виде цанги;
• прибор для определения работоспособности, в том числе вычисления скоростных характеристик при вращении, углов наклона, шагов. Это устройство называется сервотестер.

Последний можно приобрести по низкой цене, важно лишь при выборе принять во внимание удобство крепления. https://www.youtube.com/embed/Khnh7IIz6Tw

Технология изготовления:

1. В конструктивном исполнении двигателя имеются два подшипника качения. На вал тоже следует установить два подшипника при помощи держателей. На удлиненном  вале устанавливается цанговый зажим для закрепления фрезы. Такое приспособление отлично решает вопрос возникающих боковых нагрузок, которые могут возникнуть не только во время фрезерования металла, но и обработке дерева.
2. Установка контроллера на самодельном устройстве способствует стабилизации крутящих моментов в случаях изменения нагрузки. Это необходимо при производстве чистовых операций.

Стабильность работы самодельного шпинделя можно регулировать за счет сервотестера.

Система охлаждения

Не важно, самодельный шпиндель или приобретенный, в конструкции обязательно должна быть предусмотрена система охлаждения. Разновидности:

Разновидности:

1. Водяная. В корпусе имеются отверстия, специально предусмотренные для прохода воды. От нагрева металла выделяется тепло, которое принимает вода. Теплая жидкость выливается в емкость. Последняя зачатую мешает при обслуживании и ремонтах станка, поэтому наиболее распространен иной вид охлаждения.
2. Воздушная. Воздухозаборники способствуют обдуванию подвергаемых нагреву элементов. Но недостаток существует и у этого устройства – фильтры быстро загрязняются, и их следует постоянно чистить. Но шпиндели, установленные на фрезерном станке при данной системе охлаждения, прослужат намного дольше.

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 фанеру, 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.

Драйвер шагового двигателя

Для работы системы требуется порт LPT. Помимо этого, устанавливается программа, 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.

Важные моменты

Собрать нужный комплект всех деталей станет главной задачей, которая окажется под силу многим. Мини машина с системой ЧПУ может пригодиться в обработке некоторых материалов. Основными задачами для данного оборудования можно назвать:

• обработка дерева и металла;
• заключение жесткости в корпусе;
• отличная надежность элементов;
• тонкости технологической обработки элементов.

Но можно использовать насадку, которая предоставит возможность использовать станок для лазерного выжигания древесины. Еще одним важным моментом в создании данного агрегата является создание необходимых чертежей, прорисовывая основные тонкости электропроводки.

Уменьшение количества ошибок увеличит шанс качественного исполняемой работы на фрезерном станке. Можно остановиться на примере схемы фрезерного станка и разобраться с размерами рабочей поверхности довольно легко.

После данных расчетов передач можно приступить к моделированию в системе CAD. Сам процесс превращения электронного варианта в металлический аппарат очень интересен. На каждую деталь фрезерного станка нужно составить соответствующую программу изготовления.

Нарезать заготовки стоит нужной формы, так как сборка является ответственной частью, несмотря на то, что все собирается на одном дыхании. Финальная механическая сборка, пайка электроники и первый запуск станка станут заключительным этапом сборки.

Работы подготовительного этапа

Чтобы самостоятельно создать фрезерный ЧПУ станок, для этого существует два варианта изготовления. Можно рассмотреть один из вариантов сборки фрезерной машины и выбрать его, как самый достойный.

Нужно взять готовый ходовой набор деталей, состоящий из подобранных узлов, и именно из данного набора собирается оборудование. Так же стоит обзавестись всеми комплектующими и приступить к сборке машины, которая будет отвечать требованиям. Важнее всего определиться с предназначением оборудования, его размерами и дизайном, раздобыть схемы изготовления станка, приобрести некоторые нужные детали и прикупить ходовые винты.

Но существуют некоторый выбор вариантов. Большим просом у самодельных машин пользуется станок из МДФ, но некоторые умельцы пользуются фанерой для самодельного рабочего стола и некоторых деталей, а для направляющих приобретается нержавеющая труба. Основной схемой фрезерного агрегата с ЧПУ станет старый сверлильный станок, в котором рабочую сверлильную головку меняют на фрезерную головку.

При этом конструируется механизм с подшипником, который отвечает за трехплоскостное перемещение инструмента. Обычным вариантом сборки становится база кареток из принтера. После этого можно подключать к устройству ПУ. При этом из — за недостаточной жесткости кареток стоит освоиться в производстве печатных плат, которые справятся с обработкой всего лишь:

• пластиковых заготовок
• древесины
• тонкого листового металла.

Для полноценного станка с системой ЧПУ и его фрезерных операций потребуется:

• отличная электроника;
• мощный двигатель;
• печатная плата.

Для решения создать своими руками достойную машину, но обойтись без готовых наборов нужных комплектующих, потребуется схема, благодаря которой будет работать собранный агрегат. В обычных случаях изначально моделируются нужные детали машины, изготавливаются тех чертежи, а потом и сам фрезерный станок собирается самостоятельно, который изготавливается из фанерных и алюминиевых комплектующих. Рабочий стол очень часто выполняется в фанерном исполнении.

В любом случае не помешает просмотр видео — ролика, который станет своеобразной инструкцией по обучению. Можно начать с подготовки к покупке всего самого нужного, разобраться с чертежами. Все это станет правильным решением для самостоятельной сборки оборудования, так как ее подготовка является самым важным моментом.

Станок с ЧПУ своими руками

Функциональная схема станка с ЧПУ.

Итак, как сделать данное устройство? Чтобы изготовить станок ЧПУ своими руками, необходимо потратить время на разработку проекта, а также ознакомиться с существующими заводскими моделями. Следуя этим первым и самым простым правилам, удастся избежать самых распространенных ошибок.

Стоит отметить, что фрезеровочный ЧПУ станок – технически сложное устройство с электронными элементами. Из-за этого многие люди полагают, что его невозможно сделать вручную.

Конечно же, данное мнение ошибочно. Однако необходимо иметь в виду, что для сборки понадобится не только чертеж, но и определенный комплект инструментов и деталей. Например, понадобится шаговый двигатель, который можно взять из принтера и т.д.

Следует также учитывать необходимость определенных финансовых и временных затрат. Если подобные проблемы не страшны, тогда изготовить доступный по стоимости и эффективный агрегат с координатным позиционированием режущего инструмента для обработки металла или дерева не составит труда.

Схема

Наиболее трудным этапом изготовления станка ЧПУ по металлу и дереву является выбор оптимальной схемы оборудования. Тут все определяется размерами заготовки и степени ее обработки.

Одним из вариантов может быть конструкция, состоящая из двух кареток, которые будут перемещаться в плоскости. Стальные шлифовальные прутки отлично подойдут в качестве основания. На них крепятся каретки.

Также понадобятся ШД и винты с подшипниками качения, чтобы обеспечить трансмиссию. Управление фрезера самодельного станка с ЧПУ будет осуществляться с помощью программы.

Подготовка

Для автоматизации самодельного фрезерного станка с ЧПУ необходимо максимально продумать электронную часть.

Чертеж самодельного станка.

Ее можно разделить на несколько элементов:

• блок питания, обеспечивающий подачу электроэнергии на ШД и контроллер;
• контроллер;
• драйвер, регулирующий работу подвижных частей конструкции.

Затем, чтобы построить самому станок, необходимо подобрать сборочные детали. Лучше всего использовать подручные материалы. Это поможет максимально уменьшить расходы на инструменты, которые вам понадобятся.

Вот некоторые советы по выбору деталей:

• в качестве направляющих подойдут прутки диаметром до 12 мм;
• лучшим вариантом для суппорта будет текстолит;
• ШД обычно берут от принтеров;
• блок фиксации фрезы также делается из текстолита.

Инструкция по сборке

После подготовки и выбора деталей можно приступать к сборке фрезеровального агрегата для обработки дерева и металла.

В первую очередь следует еще раз проверить все комплектующие и удостовериться в правильности их размеров.

Схема устройства ЧПУ.

Порядок выполнения действий при сборке выглядит приблизительно следующим образом:

• установка направляющих суппорта, их крепление к боковым поверхностям конструкции;
• притирка суппортов в результате их перемещения до тех пор, пока не удастся добиться плавного хода;
• затяжка болтов;
• установка компонентов на основании устройства;
• закрепление ходовых винтов с муфтами;
• крепление к винтам муфт шаговых двигателей.

Всю электронную составляющую следует расположить в отдельном блоке. Таким образом, вероятность сбоя во время работы будет сведена к минимуму. Подобный вариант размещения электроники можно назвать лучшей конструкцией.

Особенности работы

После того, как самодельный станок с ЧПУ был собран своими руками, можно приступать к испытаниям.

Кинематическая схема работы устройства.

В ПО должны содержаться все необходимые драйверы для контроллеров.

Начинать следует с несложных программ. При первых запусках необходимо следить за каждым проходом фрезы, чтобы убедиться в правильности обработке по ширине и глубине

Особенно важно проконтролировать трехмерные варианты подобных устройств

Использование старых ШД

Конструкциям станков с ЧПУ не обойтись без ШД, обеспечивающих движение инструмента в 3D. Иногда в их изготовлении используют электромоторы из матричного принтера. Большая часть устаревших моделей была оснащена мощными электродвигателями. Со старого принтера извлекают стержни из стали с высокой прочностью, которые будут использованы в конструируемых станках.

Для изготовления фрезерного программируемого станка, работающего с металлом, нужен не один шаговый двигатель, а целых три. Из матричного принтера мы снимем два, поэтому будет разобрано еще одно старое печатное устройство.

Совет: Выполняя сборку, важно проследить за процессом скольжения каретки относительно всех направляющих. Когда не достигнута плавность, а это наблюдается в случае неграмотной сборки, реально в момент запуска сломать станок или же испортить заготовку

Желательно, чтобы у двигателя было пять проводов управления, это расширит функционал мини-агрегата. Изучаются параметры ШД: какой угол выполнения одношагового поворота, определяется величина таких показателей, как напряжение питания и сопротивление обмоток. Подключая каждый из двигателей, их нужно обеспечить индивидуальными контроллерами.

Несложно и с приводом, его собирают из шпильки и гайки нужных размеров. Чтобы вал движка зафиксировать, и он был присоединен к шпильке, можно взять резиновую обмотку от электрокабеля достаточной толщины. Фиксатор лучше сделать в виде винта, его вставляют во втулку из нейлона. Изготовляя эти несложные элементы конструкции, можно воспользоваться наборов напильников и применить в работе дрель.

Разновидности устройств

Шпиндели для фрезерного станка с ЧПУ и их особенности, учитываемые перед выбором:

Выбор шпинделя зависит от обрабатываемого материала и количества заготовок, подлежащих обработке.