Фрезерный станок с чпу по металлу своими руками чертежи: Фрезерный станок с ЧПУ своими руками: чертежи, видео, фото
alexxlab | 12.07.2023 | 0 | Фрезерный
Фрезерный станок с ЧПУ своими руками: чертежи, видео, фото
- Инструкция по сборке самодельного фрезерного станка с ЧПУ
- Подготовительные работы
- Чертежи фрезерного станка с ЧПУ
- Приступаем к сборке оборудования
- Шаговые двигатели
- Электронная начинка оборудования
Зная о том, что фрезерный станок с ЧПУ является сложным техническим и электронным устройством, многие умельцы думают, что его просто невозможно изготовить своими руками. Однако такое мнение ошибочно: самостоятельно сделать подобное оборудование можно, но для этого нужно иметь не только его подробный чертеж, но и набор необходимых инструментов и соответствующих комплектующих.
Обработка дюралевой заготовки на самодельном настольном фрезерном станке
Решившись на изготовление самодельного фрезерного станка с ЧПУ, имейте в виду, что на это может уйти значительное количество времени. Кроме того, потребуются определенные финансовые затраты.
Однако не побоявшись таких трудностей и правильно подойдя к решению всех вопросов, можно стать обладателем доступного по стоимости, эффективного и производительного оборудования, позволяющего выполнять обработку заготовок из различных материалов с высокой степенью точности.
Чтобы сделать фрезерный станок, оснащенный системой ЧПУ, можно воспользоваться двумя вариантами: купить готовый набор, из специально подобранных элементов которого и собирается такое оборудование, либо найти все комплектующие и своими руками собрать устройство, полностью удовлетворяющее всем вашим требованиям.
Инструкция по сборке самодельного фрезерного станка с ЧПУ
Ниже на фото можно увидеть сделанный собственными руками фрезерный станок с ЧПУ, к которому прилагается подробная инструкция по изготовлению и сборке с указанием используемых материалов и комплектующих, точными «выкройками» деталей станка и приблизительными затратами.
Скачать бесплатно инструкцию по изготовлению станка: Самодельный фрезерный станок с ЧПУ
Фрезерный станок с ЧПУ собран и готов к работе. Ниже несколько иллюстраций из инструкции по сборке данного станка
- «Выкройки» деталей станка (уменьшенный вид)
- Начало сборки станка
- Промежуточный этап
- Заключительный этап сборки
Подготовительные работы
Если вы решили, что будете конструировать станок с ЧПУ своими руками, не используя готового набора, то первое, что вам необходимо будет сделать, — это остановить свой выбор на принципиальной схеме, по которой будет работать такое мини-оборудование.
Схема фрезерного станка с ЧПУ
За основу фрезерного оборудования с ЧПУ можно взять старый сверлильный станок, в котором рабочая головка со сверлом заменяется на фрезерную.
Самое сложное, что придется конструировать в таком оборудовании, — это механизм, обеспечивающий передвижение инструмента в трех независимых плоскостях. Этот механизм можно собрать на основе кареток от неработающего принтера, он обеспечит перемещение инструмента в двух плоскостях.
К устройству, собранному по такой принципиальной схеме, легко подключить программное управление. Однако его основной недостаток заключается в том, что обрабатывать на таком станке с ЧПУ можно будет только заготовки из пластика, древесины и тонкого листового металла. Объясняется это тем, что каретки от старого принтера, которые будут обеспечивать перемещение режущего инструмента, не обладают достаточной степенью жесткости.
Облегченный вариант фрезерного станка с ЧПУ для работы с мягкими материалами
Чтобы ваш самодельный станок с ЧПУ был способен выполнять полноценные фрезерные операции с заготовками из различных материалов, за перемещение рабочего инструмента должен отвечать достаточно мощный шаговый двигатель.
Совершенно не обязательно искать двигатель именно шагового типа, его можно изготовить из обычного электромотора, подвергнув последний небольшой доработке.
Применение шагового двигателя в вашем фрезерном станке даст возможность избежать использования винтовой передачи, а функциональные возможности и характеристики самодельного оборудования от этого не станут хуже. Если же вы все-таки решите использовать для своего мини-станка каретки от принтера, то желательно подобрать их от более крупногабаритной модели печатного устройства. Для передачи усилия на вал фрезерного оборудования лучше применять не обычные, а зубчатые ремни, которые не будут проскальзывать на шкивах.
Узел ременной передачи
Одним из наиболее важных узлов любого подобного станка является механизм фрезера. Именно его изготовлению необходимо уделить особое внимание. Чтобы правильно сделать такой механизм, вам потребуются подробные чертежи, которым необходимо будет строго следовать.
Чертежи фрезерного станка с ЧПУ
Чертеж №1 (вид сбоку)
Чертеж №2 (вид сзади)
Чертеж №3 (вид сверху)
Приступаем к сборке оборудования
Основой самодельного фрезерного оборудования с ЧПУ может стать балка прямоугольного сечения, которую надо надежно зафиксировать на направляющих.
Несущая конструкция станка должна обладать высокой жесткостью, при ее монтаже лучше не использовать сварных соединений, а соединять все элементы нужно только при помощи винтов.
Узел скрепления деталей рамы станка посредством болтового соединения
Объясняется это требование тем, что сварные швы очень плохо переносят вибрационные нагрузки, которым в обязательном порядке будет подвергаться несущая конструкция оборудования. Такие нагрузки в итоге приведут к тому, что рама станка начнет разрушаться со временем, и в ней произойдут изменения в геометрических размерах, что скажется на точности настройки оборудования и его работоспособности.
Сварные швы при монтаже рамы самодельного фрезерного станка часто провоцируют развитие люфта в его узлах, а также прогиб направляющих, образующийся при серьезных нагрузках.
Установка вертикальных стоек
Лучше всего использовать для этого винтовую передачу, вращение на которую будет передаваться при помощи зубчатого ремня.
Важная деталь фрезерного станка – его вертикальная ось, которую для самодельного устройства можно изготовить из алюминиевой плиты. Очень важно, чтобы размеры этой оси были точно подогнаны под габариты собираемого устройства. Если в вашем распоряжении есть муфельная печь, то изготовить вертикальную ось станка можно своими руками, отлив ее из алюминия по размерам, указанным в готовом чертеже.
Узел верхней каретки, размещенный на поперечных направляющих
После того как все комплектующие вашего самодельного фрезерного станка подготовлены, можно приступать к его сборке. Начинается данный процесс с монтажа двух шаговых электродвигателей, которые крепятся на корпус оборудования за его вертикальной осью. Один из таких электродвигателей будет отвечать за перемещение фрезерной головки в горизонтальной плоскости, а второй — за перемещение головки, соответственно, в вертикальной.
Финальная стадия сборки станка
Вращение на все узлы самодельного оборудования с ЧПУ должно передаваться только посредством ременных передач. Прежде чем подключать к собранному станку систему программного управления, следует проверить его работоспособность в ручном режиме и сразу устранить все выявленные недостатки в его работе.
Посмотреть процесс сборки фрезерного станка своими руками можно на видео, которое несложно найти в интернете.
Шаговые двигатели
В конструкции любого фрезерного станка, оснащенного ЧПУ, обязательно присутствуют шаговые двигатели, которые обеспечивают перемещение инструмента в трех плоскостях: 3D. При конструировании самодельного станка для этой цели можно использовать электромоторы, установленные в матричном принтере.
Большинство старых моделей матричных печатных устройств оснащались электродвигателями, обладающими достаточно высокой мощностью. Кроме шаговых электродвигателей из старого принтера стоит взять прочные стальные стержни, которые также можно использовать в конструкции вашего самодельного станка.
Закрепление шагового двигателя на верхней каретке
Чтобы своими руками сделать фрезерный станок с ЧПУ, вам потребуются три шаговых двигателя. Поскольку в матричном принтере их всего два, необходимо будет найти и разобрать еще одно старое печатное устройство.
Окажется большим плюсом, если найденные вами двигатели будут иметь пять проводов управления: это позволит значительно увеличить функциональность вашего будущего мини-станка. Важно также выяснить следующие параметры найденных вами шаговых электродвигателей: на сколько градусов осуществляется поворот за один шаг, каково напряжение питания, а также значение сопротивления обмотки.
Для подключения каждого шагового двигателя понадобится отдельный контроллер
Конструкция привода самодельного фрезерного станка с ЧПУ собирается из гайки и шпильки, размеры которых следует предварительно подобрать по чертежу вашего оборудования.
Электронная начинка оборудования
Управлять вашим станком с ЧПУ, сделанным своими руками, будет программное обеспечение, а его необходимо правильно подобрать. Выбирая такое обеспечение (его можно написать и самостоятельно), важно обращать внимание на то, чтобы оно было работоспособным и позволяло станку реализовывать все свои функциональные возможности. Такое ПО должно содержать драйверы для контроллеров, которые будут установлены на ваш фрезерный мини-станок.
В самодельном станке с ЧПУ обязательным является порт LPT, через который электронная система управления и подключается к станку. Очень важно, чтобы такое подключение осуществлялось через установленные шаговые электродвигатели.
Схема подключения униполярных шаговых электродвигателей для 3-х координатного станка с ЧПУ (нажмите для увеличения)
Выбирая электронные комплектующие для своего станка, сделанного своими руками, важно обращать внимание на их качество, так как именно от этого будет зависеть точность технологических операций, которые на нем будут выполняться. После установки и подключения всех электронных компонентов системы ЧПУ нужно выполнить загрузку необходимого программного обеспечения и драйверов. Только после этого следуют пробный запуск станка, проверка правильности его работы под управлением загруженных программ, выявление недостатков и их оперативное устранение.
Все вышеописанные действия и перечисленные комплектующие подходят для изготовления своими руками фрезерного станка не только координатно-расточной группы, но и ряда других типов.
На таком оборудовании можно выполнять обработку деталей со сложной конфигурацией, так как рабочий орган станка может перемещаться в трех плоскостях: 3d.
Ваше желание своими руками собрать такой станок, управляемый системой ЧПУ, должно быть подкреплено наличием определенных навыков и подробных чертежей. Очень желательно также посмотреть ряд тематических обучающих видео, некоторые из которых представлены в данной статье.
Тяжелый фрезер своими руками
Все привыкли к тому, что самодельный фрезеры с ЧПУ легкие и представляют собой механизмы для обработки дерева, в крайнем случае – для гравировки металла.
Но в этой статье речь пойдет об изготовлении ЧПУ станков для обработки стали.
Посмотрите на картинку выше, впечатляет, не правда ли? Вот об изготовлении таких красавцев мы и будем вести речь ниже.
Всякое изготовление самодельных станков, как ЧПУ, так и обычных начинается с проектирования.
Программы можно использовать любые, благо сейчас есть выбор, от SketchUp до Autodesk Fusion 360 и другого ПО. Практически ко всем ним можно найти библиотеки готовых деталей и материалов. И вам не придется отрисовывать тот же профиль, рельсы или крепеж для шагового двигателя.
Многие программы 3D моделирования позволяют создать связи механизмов между собой и посмотреть – как будет работать готовое устройство.
Если кто то думает, что сделать самодельный ЧПУ фрезер для обработки металла – это бюджетное решение, то стоит вас разочаровать! Да, тяжелый фрезер выйдет дешевле, чем его продающаяся в магазине версия, но, все равно придется вложиться финансами и не мало, так как при изготовлении используются массивные заготовки из стали.
Тяжесть – это хорошо, тяжесть – это надежно! (с) Именно так! Для станкостроения массивность деталей имеет решающее значение, а все потому, что чем массивнее деталь и толще металл в заготовке, тем меньше будет влияние изгибающей нагрузки передающейся от фрезы при работе станка.
Рама самодельного фрезера изготавливается из профильной трубы, оцените размеры профтрубы – такие используются при строительстве многоэтажных домов!
Соединение заготовок рамы производится с помощью сварки. Если решите повторить – то помните, сначала прихватываем со всех сторон, проверяем и павим геометрию, а уже затем провариваем.
Это делается таким образом потому, что, если начать проваритваь сразу, то шты будут изгибать конструкцию, геометрия & quot;поплывет” и на восстановление параллельности и перпендикулярности уйдет много времени и сил. А в некоторых случаях и вовсе – проще выбросить поведенную сварочными швами конструкцию и сделать заново.
Сваривать основание лучше полуавтоматом, но можно и обычной электродной сваркой.
Когда основание готово, можно заняться изготовлением осей. На мощную пластину наносится разметка отверстий, засверливается, нарезается резьба и устанавливаются рельсовые направляющие.
Стоит отметить, плоские рельсовые направляющие наиболее предпочтительны для изготовления мощного ЧПУ фрезера, так как они меньше подвержены деформации во время работы.
При установке необходимо добиться параллельности направляющих, иначе при движении осей они будут подклинивать, а это грозит быстрым износом и искажениями в готовых деталях обрабатываемых на станке.
Проще всего проверять параллельность с помощью часового индикатора – катаем его по одной оси и подправляем вторую ось добиваясь четкого нуля на индикаторе при движении по всему ходу оси.
Как я уже писал выше – тяжесть это хорошо! Но для сборки придется воспользоваться лебедкой или закрепленным на стреле блоком уменьшающим усилие по подъему тяжести.
Электронику управления ЧПУ станком лучше всего собрать на небольшом самодельном щитке. Можно использовать и готовый из магазина, но в самодельном тоже нет ничего сложного – кусок фанеры и динрейки.
Преимущество щитка в том, что все провода будут аккуратно распределены между собой, не создавая хаоса в виде спагетти. если возникнет какая либо проблема с электроникой ее легко будет локализовать.
Где разместить ПК для управления самодельным фрезером по металлу – вопрос удобства. Как вариант – можно сделать небольшую передвижную стойку с монитором, полочкой под мышку и клавиатуру и тумбочкой под сам ПК.
Теперь о самом главном – шпинделе для мощного фрезерного станка по металлу.
Для того что бы хорошо и бвстро обрабатывать металл необходим мощный мотор и это не обсуждается.
Он должен и нагрузки выдерживать и мощности иметь достаточно, что бы не завязла фреза при обработке стали. Да и для уменьшения погрешностей необходимо использовать не патрон, а фрезы с конусом Морзе.
А вот крепеж шпинделя – самодельный.
Режется, варится, красится и крепится на ось Z.
Как говорится – мощному фрезеру и шпиндель мощный! Если планируются долговременные работы на фрезерном станке, то необходимо озадачится и организацией охлаждения шпинделя.
Активное охлаждение не только позволит увеличить срок службы фрезерного шпинделя, но и позволит увеличить скорость работы станка за счет его непрерывной работы.
Шпиндель закреплен, можно начинать проверку станка.
Если станок собран без косяков и вся электроника настроена, то точность его работы превзойдет самые смелые ожидания.
Посмотрите видео работы станка и его сборку.
Согласитесь, такой самодельный фрезер с ЧПУ оправдывает вложения на его сборку! Времени и материалов(причем совсем небюджетных) потребуется немало,но и результат получается достойным!
Конечно, при желании кое какие детали можно и удешевить, не все детали испытывают нагрузку, а значит и не везде нужна сталь, в иных местах можно использовать и пластик, при этом, часть деталей сложной формы можно напечатать на 3D принтере.
Этот фрезерный станок с ЧПУ сделан с использованием деталей напечатанных на 3D принтере, на его работе – точности и скорости обработки заготовок, это никак не сказывается.
Вы можете выбрать любой путь построения своего ЧПУ фрезера для гаража или мастерской – сделать полностью стального монстра или разбавить сталь пластиком.
Самодельный ЧПУ станок
Рама фрезерного станка с ЧПУ [Полное руководство по сборке]
[ Детали фрезерного станка с ЧПУ Начало ]
Рама фрезерного станка с ЧПУ поддерживает станок и обеспечивает жесткость для сопротивления силам резания. Как правило, это база с разъемной колонной. Вот несколько различных рам, чтобы дать представление:
Рама фрезерного станка Tormach
Джон Гримсмо принимает доставку на своем Tormach PCNC 1100… база.
Основание более светлое. Под ней подставка.
Полноразмерная рама Hurco VMC
Для сравнения, вот полноразмерная рама VMC:
Она мало чем отличается от Tormach, просто она значительно мощнее. У нас все еще есть L-образная форма с колонной, прикрепленной болтами к основанию.
Что насчет коленных мельниц?
Практически каждый машинист знает о коленных фрезах. Знаменитая мельница Бриджпорта является неотъемлемой частью многих магазинов.
Была эпоха, когда правили CNC Knee Mills, но она прошла. Две конструкции рамы, показанные выше, похожи, и это не коленные мельницы. Вместо этого они называются «Bed Mills». Чтобы узнать больше о том, почему коленные фрезы менее подходят для ЧПУ (хотя вы все еще можете купить множество новых коленных фрез с ЧПУ), прочитайте нашу статью о коленных фрезах Bridgeport.
Материалы для рам фрезерных станков с ЧПУ
Рамы станков с ЧПУ своими руками чаще всего изготавливаются из чугуна. Другие возможности включают алюминий или сварные конструкции с эпоксидно-гранитной заливкой.
Два основных параметра рамы машины:
- Жесткость или жесткость: рама должна сопротивляться деформации при воздействии на нее режущих и других сил.
- Демпфирование: рама должна быстро гасить любые вибрации, чтобы не было вибрации или, по крайней мере, плохого качества поверхности при работе машины.
Чугун обладает отличной амортизацией и жесткостью. Сталь, с другой стороны, довольно жесткая, но ее демпфирование плохое, поэтому она используется редко. Исключением будет случай, когда есть какой-то другой механизм демпфирования, кроме самой массы и материала. Прекрасным примером могут служить стальные сварные детали, заполненные эпоксидной смолой.
Эпоксидный гранит представляет собой смесь эпоксидной смолы и камней различного размера, от песка до мелкой гальки. Что происходит с вибрацией, так это трение на поверхности между смолой и камнями. Различные размеры в разной степени сопротивляются разным частотам вибрации. Эпоксидный гранит является прекрасным демпфером, но у него мало прочности, поэтому мы используем сварной стальной контейнер для эпоксидного гранита, чтобы обеспечить прочность.
Вот эскиз, который я сделал для возможной сварной стальной рамы и эпоксидно-гранитной рамы для фрезерного станка с ЧПУ:
Сварная сталь и стол с эпоксидно-гранитным заполнением…
поговорим об алюминиевых профилях, таких как профиль 8020, а также об алюминиевых пластинах. Он более предпочтителен, чем сталь, с точки зрения демпфирования, а также обладает желательным свойством, заключающимся в том, что его не нужно снимать с напряжения. Сталь и чугун имеют внутренние напряжения, которые могут привести к деформации материала при механической обработке. С алюминием таких проблем не будет.
Основание фрезерного станка RF-45 заполнено эпоксидно-гранитным материалом для демпфирования…
Эпоксидно-гранитные заливки очаровательны. Я сделал заливку на своем оригинальном фрезерном станке с ЧПУ RF-45, и это заметно улучшило производительность. Подробнее о том, как это сделать, читайте в моей статье об эпоксидно-гранитных заливках.
Влияние рамы на производительность станка
Жесткость и демпфирование важны для работы с ЧПУ.
Если рама станка слишком сильно изгибается при приложении усилий резания, это вызывает много проблем:
- Низкая стойкость инструмента (аналогично отклонению инструмента)
- Низкая точность: трудно выполнить точную резку, когда резак перемещается от того места, где он должен быть.
- Плохая отделка поверхности
На фотографиях выше вы можете увидеть, насколько мощными являются промышленные рамы VMC. Самодельные рамы почти никогда не достигают таких уровней жесткости и демпфирования, так насколько хорошо работают эти машины?
Оказывается, мы можем смоделировать их производительность, взглянув на массу рамы в сравнении с рабочим объемом машины и мощностью шпинделя. Рабочая зона — это общий объем, который может достичь резак. Относительно легкая рама может быть чрезвычайно точной, если ей приходится иметь дело только с небольшой рабочей зоной. В качестве альтернативы, если мощность шпинделя достаточно низкая, он не сможет так сильно искажать кадр.
Эти переменные компенсируются.
Вот очаровательный маленький станок, который не стоил много денег и очень точен:
У меня есть целая статья об этом, и если все, что вас интересует, это гравировка бродяг по пятицентовым монетам, это будет много веселья. С другой стороны, большинству из нас нужен больший объем работы для наших проектов.
Так в чем компромисс?
Я провел следующий анализ зависимости мощности шпинделя от веса машины коммерческих VMC:
После дальнейших исследований я смог разработать функцию для нашего калькулятора G-Wizard, которая автоматически снижает мощность вашего шпинделя (при необходимости) до максимум, который может выдержать рама вашей машины, и при этом оставаться на нижнем уровне жесткости VMC. Это довольно гладко и было особенно полезно для людей с машинами, у которых есть проблемы с жесткостью. У меня были клиенты, которые говорили мне, что их машины в основном превратились из безумно непоследовательных в ручные, чтобы внезапно стать простыми в использовании.
Калькулятор также может оказаться полезным для определения того, сколько рамы вам нужно, или, наоборот, насколько мощный шпиндель вы можете установить на раму, прежде чем он станет слишком большим.
Источники для самодельных станков с ЧПУ
Самодельному станку с ЧПУ сложно создать с нуля жесткую и хорошо демпфированную раму. Думаю об этом. Вы в состоянии создавать тяжелые чугунные рамы? Есть ли у вас доступ к литейному цеху, где можно разлить расплавленный чугун? Можете ли вы весить год или около того, пока ваши кастинги приносят сезон и снимают внутреннее напряжение?
Большинство скажут, что не могут с этим справиться. Это оставляет несколько других доступных подходов — они могут попробовать метод изготовления, который будет работать, или они могут разобрать раму донорского ручного фрезерного станка. Последний, безусловно, является наиболее распространенным подходом, хотя мы видим, что люди используют алюминий. Я еще не видел, чтобы кто-то пробовал сварку стали и эпоксидно-гранитный подход, но лично я думаю, что это тот, кто, скорее всего, создаст высокопроизводительный станок с ЧПУ с нуля.
Создание такой рамы немного выходит за рамки нашей компетенции, поэтому давайте вместо этого сосредоточимся на донорах ручных фрезерных станков. Обратите внимание, что это совсем другая история для фрезерных станков с ЧПУ и плазменных столов. Их рамы почти изготовлены ЧПУ DIY. Мы поговорим об этих методах подробнее в другой статье, а сейчас просто учтите, что эти подходы обычно просто недостаточно хороши для приличного фрезерного станка с ЧПУ.
Ручной фрезерный станок Доноры
Вероятно, кто-то где-то переоборудовал все распространенные виды ручного фрезерования в ЧПУ. Если у вас уже есть ручная мельница, выйдите и погуглите, чтобы найти идеи от других о том, как ее преобразовать.
Но если вы еще не получили его, просто знайте, что они не все равны. Есть плюсы и минусы, которые следует учитывать. Хорошей новостью является то, что у меня есть полная статья о том, как выбрать лучшую донорскую мельницу для вашего проекта с ЧПУ. Обязательно проверьте это!
Является ли ручная обработка быстрее, чем ЧПУ для простых деталей?
Cnc Milling – Etsy.
