Фрезерный станок по металлу своими руками: чертежи, видео, фото

Как сделать самодельный фрезерный станок по металлу

Многие любители делать всё своими руками мечтают заполучить в свой арсенал самые различные инструменты и приспособления и в особенности самодельный фрезерный станок для обработки металла. Такое многофункциональное оборудование даёт возможность заниматься не только обработкой металлических изделий, а и дерева. В промышленной сфере такие агрегаты используются уже очень давно.

Естественно, промышленные станки – изделия сложные и многофункциональные, но и самодельное фрезерное устройство позволяет выполнять множество манипуляций по обработке металла и древесины. При наличии всего необходимого инструмента и расходных материалов такое устройство возможно смастерить своими руками, причём достаточно быстро. Самым простым агрегатом считается вертикальный фрезерный станок, собранный из подручных и, главное, недорогих материалов.

Копировальное кольцо

В некоторых случаях копировальную втулку устанавливают одним движением, центровка в таком случае не требуется.

Есть и другие дополнительные приспособления, но о них позже. Сейчас же расскажем о копировальном кольце — одном из обязательных атрибутов ручного фрезера, почти всегда входящим в комплект поставки. Приспособление очень простое, но удобное в работе и полезное.

Как правило, это штампованная стальная пластина с выступающим кольцевым бортиком вокруг центрального отверстия, который и служит упором, отслеживающим копировальный шаблон. Втулку подбирают под конкретную фрезу. В идеале она должна проходить сквозь центральное отверстие с небольшим зазором. Иными словами, не стоит полагаться на то единственное кольцо, что прилагается к инструменту.

Чаще всего втулка нуждается в центрировании специальным конусом. Его вставляют в цангу (до упора в копировальное кольцо), тем самым выравнивая положение, и лишь затем окончательно затягивают крепежные винты. Иногда вместо последних используют быстрозажимные фиксаторы, тогда ничего центрировать не нужно.

Принцип действия оснастки прост — выступающий кольцевой бортик в центре ведут вдоль шаблона. При этом фреза повторяет изгибы на заготовке. Главный «минус» у такой «приспособы» один — невозможно получить точную копию — она всегда будет больше оригинала.

Подобный метод удобен в серийном производстве (естественно, речь о бытовых масштабах) или когда заготовка достаточно ценная и ради ее обработки стоит изготовить шаблон.

Для точной и удобной работы фрезер должен иметь гладкую подошву. Когда копировальная втулка не используется, паз, предназначенный для нее, закрывают кольцом.

Для точной и удобной работы фрезер должен иметь гладкую подошву. Когда копировальная втулка не используется, паз, предназначенный для нее, закрывают кольцом.

Подобная втулка с нужным диаметром опорного кольца, ее привинчивают, но крепежные винты не затягивают.

Для точного позиционирования втулки устанавливают центрирующий корпус. Его, как обычную фрезу, зажимают в цангу (с той лишь разницей, что опорная подошва при этом прижата к корпусу).

После установки конуса стопор механизма опускания освобождают, и подошва под действием подъемных пружин прижимает конус ко втулке, тем самым точно центрируя ее. Вновь зафиксировав стопор, винты крепления втулки надежно затягивают.

Рекомендуется подбирать кольцо с наименьшим из возможных диаметром центрального отверстия, не забывая о том, что рабочая часть фрезы должна свободно проходить сквозь него.

Если шаблон дает надежную опору только одной из сторон платформы, с другой выдвигают и фиксируют стопорным винтом дополнительную «подпорку». Если этого не сделать, велик риск проиграть в точности.

Руководство

Это руководство нацелено на то, чтобы не дать вам совершить те же ошибки, на которые я потратил свое драгоценное время и деньги.

Мы рассмотрим все компоненты вплоть до болтов, глядя на преимущества и недостатки каждого типа каждой детали. Я расскажу о каждом аспекте проектирования и покажу, как создать ЧПУ фрезерный станок своими руками. Проведу вас через механику к программному обеспечению и всему промежуточному.

ДАВАЙТЕ НАЧНЕМ

ШАГ 1: Ключевые конструктивные решения

В первую очередь необходимо рассмотреть следующие вопросы:

1. Определение подходящей конструкции конкретно для вас (например, если будете делать станок по дереву своими руками).
2. Требуемая площадь обработки.
3. Доступность рабочего пространства.
4. Материалы.
5. Допуски.
6. Методы конструирования.
7. Доступные инструменты.
8. Бюджет.

ШАГ 2: Основание и ось X-оси

Тут рассматриваются следующие вопросы:

1. Проектирование и построение основной базы или основания оси X.
2. Разбивка различных конструкций на элементы.
3. Жестко закрепленные детали.
4. Частично закрепленные детали и др.

ШАГ 3: Проектирование козловой оси Y

В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:

1. Проектирование и строительство портальной оси Y.
2. Разбивка различных конструкций на элементы.
3. Силы и моменты на портале и др.

ШАГ 4: Схема сборки оси Z

Здесь рассматриваются следующие вопросы:

1. Проектирование и сборка сборки оси Z.
2. Силы и моменты на оси Z.
3. Линейные рельсы / направляющие и расстояние между подшипниками.
4. Выбор кабель-канала.

ШАГ 5: Линейная система движения

В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:

1. Подробное изучение систем линейного движения.
2. Выбор правильной системы конкретно для вашего станка.
3. Проектирование и строительство собственных направляющих при малом бюджете.
4. Линейный вал и втулки или рельсы и блоки?

ШАГ 6: Компоненты механического привода

В этом пункте рассматриваются следующие аспекты:

1. Детальный обзор частей привода.
2. Выбор подходящих компонентов для вашего типа станка.
3. Шаговые или серводвигатели.
4. Винты и шарико-винтовые пары.
5. Приводные гайки.
6. Радиальные и упорные подшипники.
7. Муфта и крепление двигателя.
8. Прямой привод или редуктор.
9. Стойки и шестерни.
10. Калибровка винтов относительно двигателей.

ШАГ 7: Выбор двигателей

В этом шаге необходимо рассмотреть:

1. Подробный обзор двигателей с ЧПУ.
2. Типы двигателей с ЧПУ.
3. Как работают шаговые двигатели.
4. Типы шаговых двигателей.
5. Как работают сервомоторы.
6. Типы серводвигателей.
7. Стандарты NEMA.
8. Выбор правильного типа двигателя для вашего проекта.
9. Измерение параметров мотора.

ШАГ 8: Конструкция режущего стола

В этом шаге рассматриваются следующие вопросы:

1. Проектирование и строительство собственных столов при малом бюджете.
2. Перфорированный режущий слой.
3. Вакуумный стол.
4. Обзор конструкций режущего стола.
5. Стол можно вырезать при помощи фрезерного станка с ЧПУ по дереву.

ШАГ 9: Параметры шпинделя

В этом шаге рассматриваются следующие вопросы:

1. Обзор шпинделей с ЧПУ.
2. Типы и функции.
3. Ценообразование и затраты.
4. Варианты монтажа и охлаждения.
5. Системы охлаждения.
6. Создание собственного шпинделя.
7. Расчет нагрузки стружки и силы резания.
8. Нахождение оптимальной скорости подачи.

ШАГ 10: Электроника

В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:

1. Панель управления.
2. Электропроводка и предохранители.
3. Кнопки и переключатели.
4. Круги MPG и Jog.
5. Источники питания.

ШАГ 11: Параметры контроллера Программного Управления

В этом шаге рассматриваются следующие вопросы:

1. Обзор контроллера ЧПУ.
2. Выбор контроллера.
3. Доступные опции.
4. Системы с замкнутым контуром и разомкнутым контуром.
5. Контроллеры по доступной цене.
6. Создание собственного контроллера с нуля.

ШАГ 12. Выбор программного обеспечения

В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:

1. Обзор программного обеспечения, связанного с ЧПУ.
2. Подбор программного обеспечения.
3. Программное обеспечение CAM.
4. Программное обеспечение САПР.
5. Програмное обеспечение NC Controller.

——————————————————————————————————————————————————–

Как сделать станок по металлу?

При фрезеровке металла возникают большие напряжения и вибрация. Деревянная станина их не выдержит. Необходимо использовать чугунную плиту и металлопрофиль из низкоуглеродистой стали.

Вариант №1

Станок состоит:

• основание;
• стойка;
• салазки с направляющими поперечного перемещения;
• рабочий стол, передвигающийся в продольном направлении;
• шпиндельная головка;
• стойка с вертикальными направляющими;
• электродвигатель.

https://youtube.com/watch?v=u2rbbCkZZnA

Чугунное основание выравнивается по плоскости. В нем прорезается поперечный паз «ласточкин хвост». В задней части крепится стойка под каретку шпинделя. Салазки заводятся в продольный паз. Они перемещаются в поперечном направлении за счет вращения винта. Подойдут готовые с токарного станка. Сверху устанавливается стол. Он перемещается по фигурным направляющим салазок. Вертикально инструмент движется вместе с кареткой по направляющим стойки. На массивной плите впереди устанавливается шпиндельная головка, сбоку крепится двигатель. Оба узла соединены ременной передачей.

Вариант №2

Используя в качестве фрезерной головки электродрель, можно создать простую и легкую модель вертикально-фрезерного станка.

1. Сделать основание в виде рамки из профильной трубы.
2. На нем поместить салазки с винтом для продольного перемещения.
3. Сверху устанавливается резцедержка с токарного станка с поперечным винтом и тиски.
4. К основанию прикреплены 2 стойки. Они для жесткости соединены 3 поперечинами. Нижняя у основания. 2 верхние служат опорой для каретки шпинделя.

Вертикально дрель перемещается по направляющим каретки. Для изготовления станка используется прямоугольный металлопрофиль. Все соединения выполнены болтами. За счет 2 стоек, конструкция устойчивая и прочная.

Фреза с опорным подшипником

Самым элементарным и компактным устройством, задающим положение машины, становится сама фреза, если она дополнена миниатюрным шариковым подшипником. Он располагается под или над режущими ножами и соответственно опирается на верхний или на нижний край кромки. С помощью такой оснастки получают фасонные кромки или нарезают пазы под соединение, окантовку, уплотнитель и т. д.

К достоинствам метода отнесем необременительность подготовительных операций (нужно настроить только вертикальное положение) и возможность точной обработки скругленных и криволинейных кромок (типичный пример — столешница). Недостатки вытекают из достоинств — сделать кривое ровным не удастся.

Как изготовить токарный станок по дереву своими руками: чертежи и технология

Самый простой способ собственноручно изготовить инструмент в домашних условиях – сконструировать токарный станок или фрезер из дрели или электрического мотора, снятого с другого инструмента. Этот процесс не так уж и сложен, поэтому каждый мастер способен справиться с его выполнением. Для этого потребуется электрический двигатель, мощность которого не превышает 500 Вт, и подручные материалы. В качестве привода может использоваться и дрель. Конечно, для изготовления токарного станка потребуются некоторые навыки.

Устройство задней бабки самодельного токарного станка по дереву

Для строительства станка необходимы следующие элементы:

• металлическая станина;
• электромотор;
• подручник;
• задняя бабка.

Не помешает обзавестись чертежом, который поможет сориентироваться в размерах и правильно изготовить все элементы конструкции для последующей ее сборки.

Как изготовить самодельный сверлильный станок своими руками с мотором

Для начала нужно подготовить вал электромотора. Для этого на него устанавливается планшайба, подойдет и стальной центр с резьбой. Монтаж второго центра осуществляется в трубку задней бабки. Для изготовления станины потребуется пара уголков размером 5х3 см, их длина – 15 см. К станине с помощью болтового соединения крепится мотор.

Пример самодельного сверлильного станка

На следующем этапе изготовления самодельного станка своими руками выполняется сборка бабки. Этот элемент формируется из пары горизонтальных и пары вертикальных уголков. К ней крепится труба, предназначенная для шпинделя. В нее нужно вставить болт, диаметр которого составляет 1,2 см. Предварительно его головка затачивается под прямым углом. Таким образом, обозначается центральная часть шпинделя. После этого бабка устанавливается на станине. На верхней стойке, которая соединяется с горизонтальными уголками, необходимо закрепить методом сварки трубку.

Для изготовления подручника нужно взять стальной стержень с фаской. Также этот элемент должен иметь отверстие, которое будет использоваться для закрепления опорной линейки. Необходимо вертикально приварить трубку со стопорным винтом к длинному уголку. Затем в нее вставляется стержень подручника.

В качестве шпинделя передней бабки будет использоваться ротор мотора, на котором закреплена планшайба. В ней нужно выполнить несколько отверстий. В центральной части будет вставляться вилка. Отверстия по краям предназначены для фиксации детали с помощью шурупов.

Даже с помощью простых инструментов можно создать интересные деревянные изделия, для этого необходимо изучить технологию работы с инструментом и практиковаться

Как изготовить своими руками из дрели токарный станок по дереву

Имея под рукой верстак с прочной и ровной рабочей поверхностью, можно соорудить токарный станок, не прибегая к строительству станины. Электрическая дрель в этом случае будет выполнять функцию вращательного привода и передней бабки. Согласно простейшему чертежу станка этот инструмент достаточно закрепить на поверхности верстака через шейку. Для фиксации подойдут струбцины и хомут.

Далее нужно изготовить упор, который будет выступать в роли задней бабки.

Этот элемент монтируется напротив дрели. Для его создания можно взять два бруска из дерева и регулировочный винт, заточенный с одного конца под конус. Если предполагается использование станка для обработки массивных деревянных заготовок, то желательно зафиксировать упор на столе с помощью струбцин.

Для изготовления инструмента своими руками достаточно недорогих материалов. Токарный станок на основе дрели можно использовать для вытачивания различных деталей:

• дверные ручки;
• конструкционные детали лестницы;
• декоративные изделия и т. п.

С помощью верстака с прочной и ровной рабочей поверхностью, можно сделать токарный станок из дрели своими руками

Чтобы расширить функциональные возможности инструмента, его конструкцию можно дополнить насадками и прочими приспособлениями, способными улучшить качество работы.

К таким усовершенствованиям можно отнести:

• выполнение намотки на трансформаторах;
• нанесение красящего состава поверх вращающейся детали для создания узоров;
• нанесение спиральных насечек на заготовку и т. п.

Установка специальной приставки в виде копира позволит использовать станок для создания целой серии одинаковых деталей или изделий по шаблону.

Пример многофункционального самодельного деревообрабатывающего станка из дрели

Это интересно: Бур для перфоратора — выбор ударно-режущей насадки, ее назначение

Резка алюминия и как получить хорошие результаты

Баланс: Фрезерный станок по металлу с высокой скоростью подачи и очень малой глубиной за проход позволяет хорошо охлаждать фрезу. Она будет проходить по заготовке из алюминиевого сплава достаточно быстро, чтобы охладить себя, но, если инструмент задержится слишком долго (медленная подача и глубокая глубина за проход) в одном и том же месте, он будет нагреваться и плавить место реза на заготовке из-за трения. Следует учитывать, что фрезерные станки с ЧПУ практически любого типа могут успешно разрезать алюминий.

Рассмотрим такую аналогию: взрослый может выкопать яму довольно быстро и набирать большое количество песка в лопату за раз. Ребенок может копать песок тоже, но только царапать поверхность раз за разом, а не набирать полную лопату. Ребенок, в конце концов, достигнет такой же глубины, что и взрослый, но это займет немного больше времени.

Проблема: ребенок не использует лопату наиболее эффективно, потому что острый кончик лопаты будет затупляться быстрее, чем верхняя часть лопаты, тогда как взрослый будет равномерно работать всей лопатой. Так обстоит дело и с торцевыми фрезами. Чем глубже вы сможете пройти по заготовке фрезой, тем более равномерно она будет изнашиваться, продлевая свой срок службы.

Итак, какие же параметры должны быть соблюдены? Это важный вопрос, потому что результат может вылиться в копеечку. У нас есть хороший пример. Как уже было написано выше, используется компактный фрезерный станок по металлу с ЧПУ и вихревая система для продувки фрезы воздухом с температурой -50 градусов

Разрезаемый материал марки 6061, который является структурным сортом алюминия, а его толщина составляет 5 мм, но не важно, так как резка производится с большим количеством проходов. Чем толще материал, тем дольше потребуется времени на обработку, впрочем, это и так ясно

Для резки используется китайский шпиндель со скоростью 13 000 оборотов в минуту. Скорость подачи (скорость, с которой концевая фреза проходит через разрез) устанавливается между 300 и 430 мм/мин. Глубина за проход – это важный параметр, который следует тщательно подбирать. Компания Onsrud, имеющая большой опыт в производстве торцевых фрез, рекомендует, чтобы глубина за проход составляла 1/2 диаметра режущей части фрезы. Для 3 мм концевой фрезы — это около 1,5 мм, но для чистовой обработки все же лучше брать глубину, равную четверти диаметра режущего инструмента.

При резке металла вибрация заготовки является основной проблемой, которую необходимо устранить. В домашних условиях можно использовать самые различные способы фиксации, начиная от струбцин и заканчивая специальным вакуумным столом. Независимо от того, какой метод зажима или закрепления используется, убедитесь, что он вообще не будет двигаться и что зажим (винты, хомут) находится как можно ближе к месту реза.

Подведем итоги

Исходя из вышесказанного, можно выделить такие пункты, запомнив которые фрезеровать металл станет гораздо проще:

1. Не торопитесь. Лучше потратить больше времени на обработку, чем убить гору недешевого инструмента и испортить не одну заготовку.
2. Используйте твердосплавные фрезы. Именно они будут служить очень долго при правильно подобранных режимах резания. И желательно покупать фрезы проверенных производителей и в специализированных магазинах.
3. Используйте фрезы меньшего диаметра. Лучше сделать больше проходов и получить красивое место реза, чем снять килограмм алюминия за один рез, выбросить «сгоревший» инструмент и увидеть оборванные края заготовки.
4. Не параноить по поводу чистки мест реза. Не нужно стоять со щеткой или пылесосом над заготовкой, которую обрабатываете, достаточно в конце просто смести все отходы или собрать их магнитом (если это ферромагнитный материал).
5. Смазывать рабочий инструмент туманом из охлаждающей жидкости. Эффект «тумана» достигается при использовании специального штуцера на подающем жидкость патрубке.
6. Не замедляйте подачу слишком сильно. При слишком медленной подаче фреза вместо того, чтобы резать материал, начинает тереться о него и очень сильно греться, что приводит к перегреву инструмента и оплавлению места реза (если заготовка из легкоплавкого материала).
7. Если ваши станки по металлу не имеют достаточно быстрой подачи, используйте меньшее количество проходов и увеличьте диаметр фрезы.

Необходимые инструменты

Для изготовления станины применяется очень плотный кусок чугуна или нержавеющей стали. К суппорту сверху присоединён особый вал. Его верхняя зона возвышается над столом через отверстие. Во всех таких станках можно настраивать высоту подъёма вала.

Сверху монтирован шпиндель, оснащённый инструментом для резки. В промышленных моделях используется солидный режущий арсенал. Ключевыми типами оснастки служат: диск, нож и фрезы разной формы.

Для осуществления резки строго по прямому вектору задействуется специальная направляющая планка. За счёт особого крепёжного узла она перемещается на нужную длину. Качество обработки значительно возрастает, если динамика вращения шпинделя высока.

Принцип работы фрезерных станков по дереву

Оборудование этой категории предназначено для создания изделий из дерева. Технология напоминает работу скульптора, отсекающего лишние части бесформенной заготовки. В данном случае основные функции выполняет фреза. Этот инструмент с острыми гранями вращается на большой скорости, что ускоряет выполнение рабочих операций. Его приводят в действие электрическим двигателем. Для обеспечения необходимой точности движения применяют специализированные механические устройства.

Принципиальная схема и кинематика

На чертеже изображена конструкция станка профессиональной категории. Этот пример подойдёт для изучения типовых функциональных компонентов:

1. Чтобы ручное перемещение заготовок было точным, применяют специальные линейки (1, 5) и многопозиционный сектор (2) с зубцами. Эти детали закреплены на столе (17).
2. Ограничитель (4) предотвращает попадание в рабочую зону посторонних предметов.
3. На расстоянии удобного доступа помещают пульт (6). Сюда выносят аварийный выключатель питания, другие элементы управления.
4. Фреза (3) установлена на шпинделе (12). Он укреплён дополнительной верхней опорой (7), которая вставлена в кронштейн (8). Для подъёма этого узла есть специальный маховик (9).
5. Рукояткой (10) с винтовым приводом регулируют натяжение ременной передачи.
6. Электромотор (11) размещён в нижней части. Массивная станина обеспечивает устойчивость во всех рабочих режимах.
7. Отдельным маховиком (13) изменяют высоту шпинделя. Переключателем (15) устанавливают его частоту вращения.
8. На боковой стенке установлен главный выключатель (16).

Такая конструкция рассчитана на сильные нагрузки. Она подходит для создания металлообрабатывающего оборудования. В данной публикации речь идёт о фрезерных станках по дереву, поэтому допустимо применение менее прочного силового каркаса, электроприводов сравнительно небольшой мощности.

Фреза установлена в шпиндель по направлению вверх, привод – в нижней части корпуса

Такая конструкция с широким и прочным столом хорошо подойдёт для торцевой обработки крупных заготовок. Рабочие операции выполняются вручную, поэтому пригодятся линейки и другие ограничители.

Фрезерный станок вертикальный по дереву (фабричная модель)

В этом варианте обеспечивается более высокая точность обработки с помощью жёсткой фиксации заготовки и встроенных механизмов плавного перемещения.

Фрезеровальный станок по дереву с числовым программным управлением (ЧПУ)

Это наиболее дорогостоящее оборудование с улучшенными техническими характеристиками. Здесь шпиндель для фрезерного станка по дереву перемещается вместе с инструментом по заданной траектории очень точно с применением шаговых двигателей без вмешательства и тщательного контроля со стороны пользователя. Обеспечивается высокая скорость обработки без ущерба качеству. Дополнительным преимуществом является возможность многократного повторения одинаковых технологических процессов.

Копировальный горизонтальный фрезерный станок по дереву

В этой конструкции рабочий узел жёстко соединён с контрольным щупом, который ограничивает его перемещения с учётом формы образца. С применением этого неслишком сложного приспособления можно создавать качественные копии в домашней мастерской.

К сведению! При необходимости можно найти инструкции по созданию токарно-фрезерных самодельных станков по дереву, других модификаций. В любом случае необходимо заранее определить характеристики будущих технологических операций для уточнения параметров подходящего оборудования.

Самодельный фрезер: вариант №1

Фактически эта модель представляет собой сочетание токарного и сверлильного станка. От первого будет использована станина. На направляющие устанавливается координатный стол, который будет передвигаться по одной оси. На место передней бабки монтируется опорная колонна для установки фрезерной головки.

Электродвигатель монтируется отдельно, чтобы его вибрация не влияла на точность выполнения операций. В верхней части фрезерной головки необходим натяжитель. С его помощью выполняется регулировка ременного привода.

Особенности самостоятельного изготовления фрезерного станка:

• смещение рабочей головки в вертикальной плоскости происходит с помощью червячной передачи;
• плита для установки заготовок с пазами крепления;
• монтаж осветительного прибора для повышения точности выполняемых работ.

С помощью этого фрезерного станка можно делать основные операции по обработке металлических заготовок. Недостаток конструкции – отсутствие поворотного механизма на рабочей головке.