В этой статье я попытаюсь рассказать, как можно в домашних условиях, из подручных материалов построить небольшой ЧПУ станок. Оговорюсь сразу - в процессе постройки этого станка я не делал фотографий. Снимал уже готовое изделие, поэтому некоторые нюансы не видны. Если будут вопросы, задавайте.
Рабочее поле: X-450мм, Y-350мм, Z-50мм.
Главное требование к строителю - не совсем кривые руки. Главное требование к станку - максимально возможная жёсткость конструкции, от этого зависит точность обработки.
Основанием послужила дверца от мебели из ДСП. К ней с помощью саморезов крепятся два алюминиевых уголка 50Х20мм. Между ними расположены направляющие по оси Х, взятые из старого принтера А3. Их диаметр 12мм, длина 560мм. Вообще, чем больше их диаметр, тем лучше, но я нашёл такие. В торцах нарезана резьба М5 для крепления к уголкам. Они должны быть строго параллельны.Для уменьшения вероятности прогиба при такой длине в середине я их просверлил на половину диаметра, нарезал резьбу М3 и сделал такие опоры:
По этим валам двигаются каретки, сделанные из уголков и подшипников 10Х3. Четыре подшипника сверху и два снизу. Всё должно быть подогнано плотно, без люфтов и в то же время легко кататься по валу. Длина каретки 80 мм. Можно было применить втулки скольжения, но у меня их не было.
Каретки крепятся к поперечине из алюминиевого профиля 40Х20. Из него же сделаны стойки портала, но со смещением, как видно на фото. Стойки крепятся к кареткам сбоку. К поперечине крепятся ходовые гайки по оси Х, их две.
Между стойками, аналогично валам оси Х крепятся два вала оси Y. По ним на бронзовых втулках скользит держатель оси Z из того же профиля 40Х20. Валы и втулки тоже от какого-то принтера, сейчас не помню.
Аналогично сделана и ось Z, только из пластины. Её валы тоньше - 8мм. К этой пластине крепится шпиндель. На фото первый вариант - не совсем удачный. Позже шпиндель я заменил. Новый шпиндель куплен на Ebay, но вообще их много, где продают, в России тоже. На нём цанга 3,175мм. Он питается от 12 до 48 вольт постоянного тока. У меня примерно 24 в. Ходовые винты - это обычные шпильки из магазина - М8 по Х и Y, и М6 по Z. Причём для исключения перекоса портала по оси Х я поставил два винта, соединённых между собой зубчатым ремнём, тоже взятом из какого-то принтера. Мотор соединён только с одним из валов.
Ходовые гайки сначала были латунные, позже выточил из капролона. Люфты уменьшились и станок стал работать гораздо мягче и тише. Все ходовые винты вращаются на подшипниках. Концы винтов проточены под нужный диаметр подшипника. У меня это 4 и 5 мм. В профилях отверстия, в которые плотно посажены подшипники. Снаружи закрыты крышечками на винтиках М3. Короче, нужно сделать так, чтобы не было осевого люфта винта.
Шаговые двигатели взяты из принтеров А3, но те, что на фото - самые мощные из всех, что попадались. Так что ищите такие же или подобные. На двигателе Z установлен небольшой радиатор с кулером от старого компьютера. Так как этот мотор чаще стоит в режиме удержания, греется он сильнее остальных. На винт оси Z, вращение передаётся через зубчатый ремень - мне так показалось эстетичнее. Но можно и напрямую, как на других осях. Да и сам ходовой винт Z лучше сделать тоже, как и остальные 8мм.
Сверху любым удобным способом крепится стол, на котором и происходит резка материала. Если держатели валов Х сделать из швеллера, крепить стол будет гораздо удобнее. У меня стол из МДФ. Она ровная и гладкая. Фанерные, бальзовые и текстолитовые заготовки я закрепляю на столе при помощи кусочков вспененного двустороннего скотча. Если фанера кривая, дополнительно прижимаю маленькими саморезами.
А вот так я храню станок в кладовке (она же мастерская). Когда нужно поработать - снимаю со стены. Потом обратно на стену вешаю.
Электрическая часть станка - это контроллер, тоже самодельный, хотя можно купить и готовый на три оси или четыре. У меня самодельный контроллер на четыре оси, так, как иногда я к нему подключаю ЧПУ пенорезку для резки крыльев из пенопласта, там как раз четыре шаговых двигателя.
Контроллер подключается к компьютеру принтерным LPT кабелем.
Станок управляется программой Mach3. Управляющие программы, впрочем и сами чертежи я готовлю в ArtCam.
Пенорезка представляет собой два портала. Между ними натянута нихромовая проволока. Каждый портал имеет две оси перемещения. Кусок пенопласта закрепляется между порталов, и нагретая нихромовая проволока вырезает крыло. Параметры крыла (длину, профиль, хорду корневую, концевую, стреловидность, крутку) задаются в программе, которая и управляет пенорезкой.
Вот небольшое видео работы станочка. Сверление стеклотекстолита.
Вот резка 4мм фанеры за два прохода. Так надёжнее. Но можно и за один проход резать.
Скорость конечно не очень большая, но мне спешить некуда))).
Небольшой пример работы пенорезки.
С помощью этого станочка уже немало моделей построено. Работает безотказно.
Ну вот и всё вроде бы. Будут вопросы - спрашивайте, постараюсь всем ответить.
Рабочее поле: X-450мм, Y-350мм, Z-50мм.
Главное требование к строителю - не совсем кривые руки. Главное требование к станку - максимально возможная жёсткость конструкции, от этого зависит точность обработки.
Основанием послужила дверца от мебели из ДСП. К ней с помощью саморезов крепятся два алюминиевых уголка 50Х20мм. Между ними расположены направляющие по оси Х, взятые из старого принтера А3. Их диаметр 12мм, длина 560мм. Вообще, чем больше их диаметр, тем лучше, но я нашёл такие. В торцах нарезана резьба М5 для крепления к уголкам. Они должны быть строго параллельны.Для уменьшения вероятности прогиба при такой длине в середине я их просверлил на половину диаметра, нарезал резьбу М3 и сделал такие опоры:
По этим валам двигаются каретки, сделанные из уголков и подшипников 10Х3. Четыре подшипника сверху и два снизу. Всё должно быть подогнано плотно, без люфтов и в то же время легко кататься по валу. Длина каретки 80 мм. Можно было применить втулки скольжения, но у меня их не было.
Каретки крепятся к поперечине из алюминиевого профиля 40Х20. Из него же сделаны стойки портала, но со смещением, как видно на фото. Стойки крепятся к кареткам сбоку. К поперечине крепятся ходовые гайки по оси Х, их две.
Между стойками, аналогично валам оси Х крепятся два вала оси Y. По ним на бронзовых втулках скользит держатель оси Z из того же профиля 40Х20. Валы и втулки тоже от какого-то принтера, сейчас не помню.
Аналогично сделана и ось Z, только из пластины. Её валы тоньше - 8мм. К этой пластине крепится шпиндель. На фото первый вариант - не совсем удачный. Позже шпиндель я заменил. Новый шпиндель куплен на Ebay, но вообще их много, где продают, в России тоже. На нём цанга 3,175мм. Он питается от 12 до 48 вольт постоянного тока. У меня примерно 24 в. Ходовые винты - это обычные шпильки из магазина - М8 по Х и Y, и М6 по Z. Причём для исключения перекоса портала по оси Х я поставил два винта, соединённых между собой зубчатым ремнём, тоже взятом из какого-то принтера. Мотор соединён только с одним из валов.
Ходовые гайки сначала были латунные, позже выточил из капролона. Люфты уменьшились и станок стал работать гораздо мягче и тише. Все ходовые винты вращаются на подшипниках. Концы винтов проточены под нужный диаметр подшипника. У меня это 4 и 5 мм. В профилях отверстия, в которые плотно посажены подшипники. Снаружи закрыты крышечками на винтиках М3. Короче, нужно сделать так, чтобы не было осевого люфта винта.
Шаговые двигатели взяты из принтеров А3, но те, что на фото - самые мощные из всех, что попадались. Так что ищите такие же или подобные. На двигателе Z установлен небольшой радиатор с кулером от старого компьютера. Так как этот мотор чаще стоит в режиме удержания, греется он сильнее остальных. На винт оси Z, вращение передаётся через зубчатый ремень - мне так показалось эстетичнее. Но можно и напрямую, как на других осях. Да и сам ходовой винт Z лучше сделать тоже, как и остальные 8мм.
Сверху любым удобным способом крепится стол, на котором и происходит резка материала. Если держатели валов Х сделать из швеллера, крепить стол будет гораздо удобнее. У меня стол из МДФ. Она ровная и гладкая. Фанерные, бальзовые и текстолитовые заготовки я закрепляю на столе при помощи кусочков вспененного двустороннего скотча. Если фанера кривая, дополнительно прижимаю маленькими саморезами.
А вот так я храню станок в кладовке (она же мастерская). Когда нужно поработать - снимаю со стены. Потом обратно на стену вешаю.
Электрическая часть станка - это контроллер, тоже самодельный, хотя можно купить и готовый на три оси или четыре. У меня самодельный контроллер на четыре оси, так, как иногда я к нему подключаю ЧПУ пенорезку для резки крыльев из пенопласта, там как раз четыре шаговых двигателя.
Контроллер подключается к компьютеру принтерным LPT кабелем.
Станок управляется программой Mach3. Управляющие программы, впрочем и сами чертежи я готовлю в ArtCam.
Пенорезка представляет собой два портала. Между ними натянута нихромовая проволока. Каждый портал имеет две оси перемещения. Кусок пенопласта закрепляется между порталов, и нагретая нихромовая проволока вырезает крыло. Параметры крыла (длину, профиль, хорду корневую, концевую, стреловидность, крутку) задаются в программе, которая и управляет пенорезкой.
Вот небольшое видео работы станочка. Сверление стеклотекстолита.
Вот резка 4мм фанеры за два прохода. Так надёжнее. Но можно и за один проход резать.
Скорость конечно не очень большая, но мне спешить некуда))).
Небольшой пример работы пенорезки.
С помощью этого станочка уже немало моделей построено. Работает безотказно.
Ну вот и всё вроде бы. Будут вопросы - спрашивайте, постараюсь всем ответить.
Итак, нам понадобится купить:
1. 3 (три) шаговых двигателя, управление к ним с блоком питания. Кабели, провода, разъемы и выключатель питания.
2. Детали для линейных перемещений. Самый дешевый вариант цилиндрические направляющие, линейные подшипники к ним и модули крепления самих направляющих. Но все-таки предпочтительнее вариант с рельсовыми направляющими, - хотя бы цилиндрическими. Соответственно рельсовые перемещения обеспечат более высокую жесткость станка, но они и дороже.
3. Узлы подачи осей станка. Обычно используют трапецевидные винты с гайками или шарико-винтовые передачи. ШВП лучше, но они дороже. Строительные шпильки не лучший вариант, но самый дешевый. Также не забываем о подшипниковых узлах для крепления концов винтов.
4. Материал для изготовления корпусных деталей станка. Металл, аллюминий, пластик, фанера и т.д. Короче то, из чего вы будете строить сам станок.
5. Фрезер с цангами и фрезы к нему.
6. Муфты для соединения ШД с винтами.
7. Метизы.
Вот и все. Остальное зависит от Вас. Как Вы построите чертежи, где будете изготавливать элементы станка, как тщательно все соберете и отъюстируете, и т.д. и т.п.
1. строительные шпильки - можно, но НЕ нужно. Прямую шпильку купить - это лотерея, кривая обеспечит получение вместо фрезера вибростенда. ШВП - жутко недешево, но в конечном итоге проще и удобнее. Тем, кто их купит - не скручивайте ходовую гайку с винта, а если свербит - делайте это над широкой белой тряпкой или там ведром каким, ибо шарики оттуда выпадут обязательно. Втыкать их обратно в гайку и наворачивать ее на винт - удовольствие сомнительное.
2. рельсы цилиндрические - вещь да, хорошая, и для жесткости полезно. Учитывая однако, что линейные подшипники для них разрезные, необходимо творчески подходить к конструкции кареток, ибо разрез - потенциально слабое место такого линейного подшипника. Если есть возможность, лучше не поскупиться, и рельсовые направляющие типа HIWIN купить - удобство несколько компенсирует потери в кошельке.
3. если решились делать на цилиндрических направляющих, не экономьте, и покупайте их диаметром максимально большим, насколько позволит кошелек.
4. не гонитесь за большим рабочим полем. Чем поле больше, тем жесткость меньше, сложнее юстировка.
5. имеет некоторый смысл сначала прикинуть, какие комплектующие вы сможете купить, а затем уже проектировать станок под них. Например, если все же решились купить ШВП, то, не угадав с длиной оси, либо будете ось переделывать, либо гоняться за слесарем, который сможет укоротить винт и обработать его конец, а такой слесарь нонче мало где водится.
6. Не покупайте шаговые двигатели с малым моментом, к добру не приведет. Либо потеряете в скорости перемещений кареток, либо каретки вообще не сдвинутся с места. Покупайте их с запасом по крутящему моменту, и только после выбора шаговиков покупайте контроллер, который сможет с ними работать.
7. Запаситесь терпением. При родильных муках можете помянуть Чью-то Маму, вспомнить предков до седьмого колена, но НЕ ТОРОПИТЕСЬ.
8. Желательно, как уже сказано, почитать форумы. Не желательно изобретать велосипед.
Во-первых: Цена на автомобильные запчасти задрана в 4-5 раз от их реальной стоимости (что поделаешь - такова политика в этой области). Розничная цена на комплектующие к ЧПУ станкам не намного выше оптовых, если их покупать у производителя, а не у перекупщика, - и такая возможность есть.
Во-вторых: Качество недорогих станков, которые изготавливаются в Китае, не выдерживает ни какой критики и изготовлены они из самых дешевых и не всегда качественных комплектующих. Собираются такие станки не на заводах, а в небольших мастерских.
Цена же на нормальный заводской станок любого бренда с небольшим полем обработки сравнима с ценой хорошего автомобиля.
В-третьих: Станки изготавливаемые в России, так же изготавливаются небольшими фирмами и делаются из тех же комлектующих, которые можно и самому приобрести у производителя этих комплектующих в Поднебесной практически за оптовую цену. Но ведь нашему производителю нужно заработать, поэтому цена на такой станок будет выше раза в 3 - 4, чем стоимость комплектующих, из которых он изготовлен.
В-четвертых: Собирая станок самостоятельно, вы собираете его под свои нужды и потребности. Здесь Вам предоставлен полный простор творчеству. Станок Вы собираете под-себя, варьируя размерами рабочего поля, конфигурацией и т.д. По аналогии с изготовлением не серийного, а единичного автомобиля по спецзаказу. Но с существенной при этом разницей, - комплектующие при этом Вы используете серийные.
И в-пятых: Собрать хороший по всем параметрам станок, имея желание, кое-какие знания и навыки, не очень-то и сложно.
Вот поэтому в основном все и строят станки с ЧПУ самостоятельно. И стоить такой станок будет гораздо дешевле аналогичного по всем характеристикам серийного станка.
У меня вопрос по контроллеру, полностью собран из подручных схем на 4 оси (хотелось бы подробнее знать что именно нужно и насколько выходит) или покупался новый? Так же хотелось бы знать подробнее по драйверам, из каких схем спаяли?
интересует схемма и печатка=))
Или можно чуть информации.
По поводу подобных самодельных ЧПУ станков многих отпугивает цена комплектующих, в первую очередь шаговики и контроллеры под них. Поизучив тематику все применяют именно шаговики. Не было ли у Вас хотя бы в мыслях заменить шаговики например сервами? Ресурс конечно у них поменьше будет, но немногие планируют применять станок для серийного производства , а стоимость при этом сервопривода в несколько раз меньше.
А драйвера спаял сам, найдя в сети подходящую схему. Покупать пришлось только несколько микросхем. Если кому надо, поделюсь схемой, она простая.