Фрезерный чпу – Фрезерный станок с ЧПУ в домашних (гаражных) условиях

alexxlab | 13.08.2019 | 0 | Фрезерные станки

Содержание

Фрезерный станок с ЧПУ в домашних (гаражных) условиях

Набор, с помощью которого можно собрать свой фрезерный станок с ЧПУ.
В Китае продаются готовые станки, обзор одного из них на Муське уже публиковался. Мы же с Вами соберем станок сами. Добро пожаловать…
UPD: ссылки на файлы

Я все-таки приведу ссылку на обзор готового станка mysku.ru/blog/aliexpress/27259.html от AndyBig. Я же не буду повторяться, не буду цитировать его текст, напишем все с нуля. В заголовке указан только набор с двигателями и драйвером, будут еще части, постараюсь дать ссылки на всё.
И это… Заранее извиняюсь перед читателями, фотографии в процессе специально не делал, т.к. в тот момент делать обзор не собирался, но подниму максимум фоток процесса и постараюсь дать подробное описание всех узлов.

Цель обзора — не столько похвастаться, сколько показать возможность сделать для себя помощника самому. Надеюсь этим обзором подать кому-то идею, и возможно не только повторить, но и сделать еще лучше. Поехали…

Как родилась идея:

Так получилось, что с чертежами я связан давно. Т.е. моя профессиональная деятельность с ними тесно связана. Но одно дело, когда ты делаешь чертеж, а после уже совсем другие люди воплощают объект проектирования в жизнь, и совсем другое, когда ты воплощаешь объект проектирования в жизнь сам. И если со строительными вещами у меня вроде как нормально получается, то с моделизмом и другим прикладным искусством не особо.
Так вот давно была мечта из нарисованного в автокаде изображения, сделать вжжик — и оно вот в натуре перед тобой, можно пользоваться. Идея эта время от времени проскакивала, но во что-то конкретное оформиться никак не могла, пока…

Пока я не увидел года три-четыре назад REP-RAP. Ну что ж 3Д принтер это была очень интересная вещь, и идея собрать себе долго оформлялась, я собирал информацию о разных моделях, о плюсах и минусах разных вариантов. В один момент перейдя по одной из ссылок я попал на форум, где сидели люди и обсуждали не 3Д принтеры, а фрезерные станки с ЧПУ управлением. И отсюда, пожалуй, увлечение и начинает свой путь.

Вместо теории

В двух словах о фрезерных станках с ЧПУ (пишу своими словами намеренно, не копируя статьи, учебники и пособия).

Фрезерный станок работает прямо противоположно 3Д принтеру. В принтере шаг за шагом, слой за слоем модель наращивается за счет наплавления полимеров, во фрезерном станке, с помощью фрезы из заготовки убирается «все лишнее» и получается требуемая модель.

Для работы такого станка нужен необходимый минимум.
1. База (корпус) с линейными направляющими и передающий механизм (может быть винт или ремень)
2. Шпиндель (я вижу кто-то улыбнулся, но так он называется) — собственно двигатель с цангой, в которую устанавливается рабочий инструмент — фреза.
3. Шаговые двигатели — двигатели, позволяющие производить контролируемые угловые перемещения.

4. Контроллер — плата управления, передающая напряжения на двигатели в соответствии с сигналами, полученными от управляющей программы.
5. Компьютер, с установленной управляющей программой.
6. Базовые навыки черчения, терпение, желание и хорошее настроение. ))

По пунктам:
1. База.
по конфигурации:

разделю на 2 типа, существуют более экзотические варианты, но основных 2:

С подвижным порталом:
Собственно, выбранная мной конструкция, в ней есть основа на которой закреплены направляющие по оси X. По направляющим оси Х передвигается портал, на котором размещены направляющие оси Y, и перемещающийся по нему узел оси Z.

Со статическим порталом
Такая конструкция представляет и себя корпус он же и является порталом, на котором размещены направляющие оси Y, и перемещающийся по нему узел оси Z, а ось Х уже перемещается относительно портала.

по материалу:
корпус может быть изготовлен из разных материалов, самые распространенные:
— дюраль — обладает хорошим соотношением массы, жесткости, но цена (именно для хоббийной самоделки) все-таки удручает, хотя если на станок имеются виды по серьезному зарабатыванию денег, то без вариантов.
— фанера — неплохая жесткость при достаточной толщине, небольшой вес, возможность обрабатывать чем угодно :), ну и собственно цена, лист фанеры 17 сейчас совсем недорог.
— сталь — часто применяют на станках большой площади обработки. Такой станок конечно должен быть статичным (не мобильным) и тяжелым.
— МФД, оргстекло и монолитный поликарбонат, даже ДСП — тоже видел такие варианты.

Как видите — сама конструкция станка весьма схожа и с 3д принтером и с лазерными граверами.
Я намеренно не пишу про конструкции 4, 5 и 6 -осевых фрезерных станков, т.к. на повестке дня стоит самодельный хоббийный станок.

2. Шпиндель.

Собственно, шпиндели бывают с воздушным и водяным охлаждением.
С воздушным охлаждением в итоге стоят дешевле, т.к. для них не надо городить дополнительный водяной контур, работают чуть громче нежели водяные. Охлаждение обеспечивается установленной на тыльной стороне крыльчаткой, которая на высоких оборотах создает ощутимый поток воздуха, охлаждающий корпус двигателя. Чем мощнее двигатель, тем серьезнее охлаждение и тем больше воздушный поток, который вполне может раздувать во все стороны
пыль (стружку, опилки) обрабатываемого изделия.

С водяным охлаждением. Такой шпиндель работает почти беззвучно, но в итоге все-равно разницу между ними в процессе работу не услышать, поскольку звук обрабатываемого материала фрезой перекроет. Сквозняка от крыльчатки, в данном случае конечно нет, зато есть дополнительный гидравлический контур. В таком контуре должны быть и трубопроводы, и помпа прокачивающая жидкость, а также место охлаждения (радиатор с обдувом). В этот контур обычно заливают не воду, а либо ТОСОЛ, либо Этиленгликоль.

Также шпиндели есть различных мощностей, и если маломощные можно подключить напрямую к плате управления, то двигатели мощностью от 1кВт уже необходимо подключать через блок управления, но это уже не про нас. ))

Да, еще частенько в самодельных станках устанавливают прямые шлифмашины, либо фрезеры со съемной базой. Такое решение может быть оправдано, особенно при выполнении работ недолгой продолжительности.

В моем случае был выбран шпиндель с воздушным охлаждением мощностью 300Вт.

3. Шаговые двигатели.
Наибольшее распространение получили двигатели 3 типоразмеров
NEMA17, NEMA23, NEMA 32
отличаются они размерами, мощностью и рабочим моментом
NEMA17 обычно применяются в 3д принтерах, для фрезерного станка они маловаты, т.к. приходится таскать тяжелый портал, к которому дополнительно прикладывается боковая нагрузка при обработке.
NEMA32 для такой поделки излишни, к тому же пришлось бы брать другую плату управления.

мой выбор пал на NEMA23 с максимальной мощностью для этой платы — 3А.

Также люди используют шаговики от принтеров, но т.к. у меня и их не было и все равно приходилось покупать выбрал всё в комплекте.

4. Контроллер
Плата управления, получающая сигналы от компьютера и передающая напряжение на шаговые двигатели, перемещающие оси станка.

5. Компьютер
Нужен комп отдельный (возможно весьма старый) и причин тому, пожалуй, две:
1. Вряд ли Вы решитесь располагать фрезерный станок рядом с тем местом, где привыкли читать интернетики, играть в игрушки, вести бухгалтерию и т.д. Просто потому, что фрезерный станок — это громко и пыльно. Обычно станок либо в мастерской, либо в гараже (лучше отапливаемом). У меня станок стоит в гараже, зимой преимущественно простаивает, т.к. нет отопления.
2. По экономическим соображениям обычно применяются компьютеры уже не актуальные для домашней жизни — сильно б/у 🙂

Требования к машине по большому счету ни о чем:
— от Pentium 4
— наличие дискретной видеокарты
— RAM от 512MB
— наличие разъема LPT (по поводу USB не скажу, за имением драйвера, работающего по LPT, новинки пока не изучал)
такой компьютер либо достается из кладовки, либо как в моем случае покупается за бесценок.
В силу малой мощности машины стараемся не ставить дополнительный софт, т.е. только ось и управляющая программа.

дальше два варианта:
— ставим windows XP (комп то слабенький, помним да?) и управляющую программу MATCh4 (есть другие, но это самая популярная)
— ставим никсы и Linux CNC (говорят, что тоже очень неплохо все, но я никсы не осилил)

Добавлю, пожалуй, чтоб не обидеть излишне обеспеченных людей, что вполне можно поставить и не пенёк четвертый, а и какой-нибудь ай7 — пожалуйста, если это Вам нравится и можете себе это позволить.

6. Базовые навыки черчения, терпение, желание и хорошее настроение.
Тут в двух словах.
Для работы станка нужна управляющая программа (по сути текстовый файл содержащий координаты перемещений, скорость перемещений и ускорения), которая в свою очередь готовится в CAM приложении — обычно это ArtCam, в этом приложении готовиться сама модель, задаются ее размеры, выбирается режущий инструмент.
Я обычно поступаю несколько более долгим путем, делаю чертеж, а AutoCad потом, сохранив его *.dxf подгружаю в ArtCam и уже там готовлю УП.

Далее начинаем курить форумы и собирать информацию, приведу пару полезных ссылок:
www.cncmasterkit.ru/viewtopic.php?f=18&t=2730
forumcnc.ru/forumdisplay.php?2-%CE%E1%F9%E8%E5-%E2%EE%EF%F0%EE%F1%FB
www.cnczone.ru/forums/index.php?s=9d56244c6c291357dcdde8a4f369a711&showforum=2

Ну и приступаем к процессу создания своего.

Перед проектированием станка принимаем за отправные точки несколько моментов:

— Валы осей будут сделаны из шпильки строительной с резьбой М10. Конечно, бесспорно существуют более технологичные варианты: вал с трапециевидной резьбой, шарико-винтовая передача(ШВП), но необходимо понимать, что цена вопроса оставляет желать лучшего, а для хоббийного станка цена получается вообще космос. Тем не менее со временем я собираюсь провести апгрейд и заменить шпильку на трапецию.
— Материал корпуса станка – фанера 16мм. Почему фанера? Доступно, дешево, сердито. Вариантов на самом деле много, кто-то делает из дюрали, кто-то из оргстекла. Мне проще из фанеры.

Делаем 3Д модель:

Развертку:

Далее я поступил так, снимка не осталось, но думаю понятно будет. Распечатал развертку на прозрачных листах, вырезал их и наклеил на лист фанеры.
Выпилил части и просверлил отверстия. Из инструментов — электролобзик и шуруповерт.

Есть еще одна маленькая хитрость, которая облегчит жизнь в будущем: все парные детали перед сверлением отверстий сжать струбциной и сверлить насквозь, таким образом Вы получите отверстия, одинаково расположенные на каждой части. Даже если при сверлении получится небольшое отклонение, то внутренние части соединенных деталей будут совпадать, а отверстие можно немного рассверлить.

Параллельно делаем спецификацию и начинаем все заказывать.
что получилось у меня:
1. Набор, указанный в данном обзоре, включает в себя: плата управления шаговыми двигателями (драйвер), шаговые двигатели NEMA23 – 3 шт., блок питания 12V, шнур LPTи кулер.
aliexpress.com/item/3Axis-kit-3PCS-NEMA23-CNC-stepper-motor-81mm-308-oz-in-3A-3-axis-High-speed/719006867.html
2. Шпиндель (это самый простой, но тем не менее работу свою выполняет), крепеж и блок питания 12V.
aliexpress.com/item/DC-12-48-CNC-300W-Spindle-Motor-Mount-Bracket-24V-36V-For-Engraving-Carving/679287021.html
3. Б/у компьютер Pentium 4, самое главное на материнке есть LPT и дискретная видеокарта + ЭЛТ монитор. Взял на Авито за 1000р.
4. Вал стальной: ф20мм – L=500мм – 2шт., ф16мм – L=500мм – 2шт., ф12мм – L=300мм – 2шт.
Брал тут, на тот момент в Питере брать получалось дороже. Пришло в течении 2 недель.
duxe.ru/index.php?cPath=37_67_68
5. Подшипники линейные: ф20 – 4шт., ф16 – 4шт., ф12 – 4 шт.
20
aliexpress.com/item/4pcs-SC20UU-Linear-Ball-Bearing-XYZ-Table-CNC-Router/1214529466.html
16
aliexpress.com/item/AE-4pcs-SC16UU-Linear-Ball-Bearing-XYZ-Table-CNC-Router/1214431787.html
12
aliexpress.com/item/4pcs-SC12UU-Linear-Ball-Bearing-XYZ-Table-CNC-Router/1297700376.html
6. Крепления для валов: ф20 – 4шт., ф16 – 4шт., ф12 — 2шт.
20
aliexpress.com/item/4pcs-SHF20-20mm-Linear-Rail-Shaft-Support-XYZ-Table-CNC/1221841376.html
16
aliexpress.com/item/4pcs-SHF16-16mm-Linear-Rail-Shaft-Support-XYZ-Table-CNC/1221839349.html
12
aliexpress.com/item/4pcs-SHF12-12mm-Linear-Rail-Shaft-Support-XYZ-Table-CNC/1221612308.html
7. Гайки капролоновые с резьбой М10 – 3шт.
Брал вместе с валами на duxe.ru
8. Подшипники вращения, закрытые – 6шт.
Там же, но у китайцев их тоже полно
9. Провод ПВС 4х2,5
это оффлайн
10. Винтики, шпунтики, гаечки, хомутики – кучка.
Это тоже в оффлайне, в метизах.
11. Так же был куплен набор фрез
aliexpress.com/item/10pcs-3-175-1-5-8mm-PCB-Carbide-Cutting-Tools-PCB-End-Milling-Tools-In-Mini/922596359.html

Итак, заказываем, ждем, выпиливаем и собираем.

Изначально драйвер и блок питания для него установил в корпус с компом вместе.

Позже было принято решение разместить драйвер в отдельном корпусе, он как раз появился.

Ну и старенький монитор как-то сам поменялся на более современный.

как я говорил вначале, никак не думал, что буду писать обзор, поэтому прилагаю фотографии узлов, и постараюсь дать пояснения по процессу сборки.

Сначала собираем три оси без винтов, для того чтобы максимально точно выставить валы.
Берем переднюю и заднюю стенки корпуса, крепим фланцы для валов. Нанизываем на оси Х по 2 линейных подшипника и вставляем их во фланцы.

Крепим дно портала к линейным подшипникам, пытаемся покатать основание портала туда-сюда. Убеждаемся в кривизне своих рук, все разбираем и немного рассверливаем отверстия.
Таким образом мы получаем некоторую свободу перемещения валов. Теперь наживляем фланцы, вставляем валы в них и перемещаем основание портала вперед-назад добиваемся плавного скольжения. Затягиваем фланцы.
На этом этапе необходимо проверить горизонтальность валов, а также их соосность по оси Z (короче, чтобы расстояние от сборочного стола до валов была одинаковой) чтобы потом не завалить будущую рабочую плоскость.
С осью Х разобрались.
Крепим стойки портала к основанию, я для этого использовал мебельные бочонки.

Крепим фланцы для оси Y к стойкам, на этот раз снаружи:

Вставляем валы с линейными подшипниками.
Крепим заднюю стенку оси Z.
Повторяем процесс настройки параллельности валов и закрепляем фланцы.
Повторяем аналогично процесс с осью Z.
Получаем достаточно забавную конструкцию, которую можно перемещать одной рукой по трем координатам.
Важный момент: все оси должны двигаться легко, т.е. немного наклонив конструкцию портал должен сам свободно, без всяких скрипов и сопротивления переместиться.

Далее крепим ходовые винты.
Отрезаем строительную шпильку М10 необходимой длины, накручиваем капролоновую гайку примерно на середину, и по 2 гайки М10 с каждой стороны. Удобно для этого, немного накрутив гайки, зажать шпильку в шуруповерт и удерживая гайки накрутить.
Вставляем в гнезда подшипники и просовываем в них изнутри шпильки. После этого фиксируем шпильки к подшипнику гайками с каждой стороны и контрим вторыми чтобы не разболталось.
Крепим капролоновую гайку к основанию оси.
Зажимаем конец шпильки в шуруповерт и пробуем переместить ось от начала до конца и вернуть.
Здесь нас поджидает еще пара радостей:
1. Расстояние от оси гайки до основания в центре (а скорее всего в момент сборки основание будет посередине) может не совпасть с расстоянием в крайних положениях, т.к. валы под весом конструкции могут прогибаться. Мне пришлось по оси Х подкладывать картонку.
2. Ход вала может быть очень тугим. Если Вы исключили все перекосы, то может сыграть роль натяжение, тут необходимо поймать момент натяга фиксации гайками к установленному подшипнику.
Разобравшись с проблемами и получив свободное вращение от начала до конца переходим к установке остальных винтов.

Присоединяем к винтам шаговые двигатели:
Вообще при применении специальных винтов, будь то трапеция или ШВП на них делается обработка концов и тогда подключение к двигателю очень удобно делается специальной муфтой.

Но мы имеем строительную шпильку и пришлось подумать, как крепить. В этот момент мне попался в руки отрез газовой трубы, ее и применил. На шпильку она прямо «накручивается» на двигатель заходит в притирку, затянул хомутами — держит весьма неплохо.

Для закрепления двигателей взял алюминиевую трубку, нарезал. Регулировал шайбами.
Для подключения двигателей взял вот такие коннекторы:

~~Извините, не помню как называются, надеюсь кто-нибудь в комментариях подскажет.~~
Разъем GX16-4 (спасибо Jager). Просил коллегу купить в магазине электроники, он просто рядом живет, а мне получалось очень неудобно добираться. Очень ими доволен: надежно держат, рассчитаны на бОльший ток, всегда можно отсоединить.
Ставим рабочее поле, он же жертвенный стол.
Присоединяем все двигатели к управляющей плате из обзора, подключаем ее к 12В БП, коннектим к компьютеру кабелем LPT.

Устанавливаем на ПК MACh4, производим настройки и пробуем!
Про настройку отдельно, пожалуй, писать не буду. Это можно еще пару страниц накатать.

У меня целая радость, сохранился ролик первого запуска станка:

Да, когда в этом видео производилось перемещение по оси Х был жуткий дребезг, я к сожалению, не помню уже точно, но в итоге нашел то ли шайбу болтающуюся, то ли еще что-то, в общем это было решено без проблем.

Далее необходимо поставить шпиндель, при этом обеспечив его перпендикулярность (одновременно по Х и по Y) рабочей плоскости. Суть процедуры такая, к шпинделю изолентой крепим карандаш, таким образом получается отступ от оси. При плавном опускании карандаша он начинает рисовать окружность на доске. Если шпиндель завален, то получается не круг, а дуга. Соответственно необходимо выравниванием добиться рисования круга. Сохранилась фотка от процесса, карандаш не в фокусе, да и ракурс не тот, но думаю суть понятна:

Находим готовую модель (в моем случае герб РФ) подготавливаем УП, скармливаем ее MACHу и вперед!
Работа станка:

фото в процессе:

Ну и естественно проходим посвящение ))
Ситуация как забавная, так и в целом понятная. Мы мечтаем построить станок и сразу выпилить что-то суперкрутое, а в итоге понимаем, что на это время уйдет просто уйма времени.

В двух словах:
При 2Д обработке (просто выпиливании) задается контур, который за несколько проходов вырезается.
При 3Д обработке (тут можно погрузиться в холивар, некоторые утверждают, что это не 3Д а 2.5Д, т.к. заготовка обрабатывается только сверху) задается сложная поверхность. И чем выше точность необходимого результата, тем тоньше применяется фреза, тем больше проходов этой фрезы необходимо.
Для ускорения процесса применяют черновую обработку. Т.е. сначала производится выборка основного объема крупной фрезой, потом запускается чистовая обработка тонкой фрезой.

Далее, пробуем, настраиваем экспериментируем т.д. Правило 10000 часов работает и здесь 😉
Пожалуй, я не буду больше утомлять рассказом о постройке, настройке и др. Пора показать результаты использования станка — изделия.

Как видите в основном это выпиленные контуры или 2Д обработка. На обработку объемных фигур уходит много времени, станок стоит в гараже, и я туда заезжаю ненадолго.
Тут мне справедливо заметят — а на… строить такую бандуру, если можно выпилить фигуру U-образным лобзиком или электролобзиком?
Можно, но это не наш метод. Как помните в начале текста я писал, что именно идея сделать чертеж на компьютере и превратить этот чертеж в изделие и послужили толчком к созданию данного зверя.

Написание обзора меня наконец подтолкнуло произвести апгрейд станка. Т.е. апгрейд был запланирован ранее, но «руки все не доходили». Последним изменением до этого была организация домика для станка:

Таким образом в гараже при работе станка стало намного тише и намного меньше пыли летает.

Последним же апгрейдом стала установка нового шпинделя, точнее теперь у меня есть две сменные базы:
1. С китайским шпинделем 300Вт для мелкой работы:

2. С отечественным, но от того не менее китайским фрезером «Энкор»…

С новым фрезером появились новые возможности.
Быстрее обработка, больше пыли.
Вот результат использования полукруглой пазовой фрезы:

Ну и специально для MYSKU
Простая прямая пазовая фреза:

Видео процесса:

На этом я буду сворачиваться, но по правилам надо бы подвести итоги.

Минусы:
— Дорого.
— Долго.
— Время от времени приходится решать новые проблемы (отключили свет, наводки, раскрутилось что-то и др.)

Плюсы:
— Сам процесс создания. Только это уже оправдывает создание станка. Поиск решений возникающих проблем и реализация, и является тем, ради чего вместо сидения на попе ровно ты встаешь и идешь делать что-либо.
— Радость в момент дарения подарков, сделанных своими руками. Тут нужно добавить, что станок не делает всю работу сам 🙂 помимо фрезерования необходимо это все еще обработать, пошкурить покрасить и др.

Большое Вам спасибо, если Вы еще читаете. Надеюсь, что мой пост пусть хоть и не подобьет Вас к созданию такого (или другого) станка, но сколько-то расширит кругозор и даст пищу к размышлениям. Также спасибо хочу сказать тем, кто меня уговорил написать сей опус, без него у меня и апгрейда не произошло видимо, так что все в плюсе.

Приношу извинения за неточности в формулировках и всякие лирические отступления. Многое пришлось сократить, иначе текст бы получился просто необъятный. Уточнения и дополнения естественно возможны, пишите в комментариях — постараюсь всем ответить.

Удачи Вам в Ваших начинаниях!

Update:

Обещанные ссылки на файлы:
yadi.sk/d/B5auVp9lt239P — чертеж станка,
yadi.sk/d/TNRUyj55t23JT — развертка,
формат — dxf. Это значит, что Вы сможете открыть файл любым векторным редактором.
3Д модель детализирована процентов на 85-90, многие вещи делал, либо в момент подготовки развертки, либо по месту. Прошу «понять и простить». )

mysku.ru

чертежи, конструкция, самостоятельная сборка, советы

Станки с числовым программным управлением стали прорывом в механической обработке материалов. Благодаря компьютерному управлению токарный станок или фрезер ЧПУ способны выполнять геометрически сложные детали с высокой точностью и повторяемостью. Развитие техники постепенно сделало такие станки доступными не только для промышленных предприятий, но и для домашнего использования. Сегодня, любой умелец может приобрести или изготовить своими руками фрезер с ЧПУ и использовать его в различных проектах.

Область применения

Фрезерные станки применяются для сложной обработки деталей по трем координатам. Среди простейших видов фрезеровки: процесс гравировки и вырезание деталей из листовых материалов. Исходное сырье – фанера, текстолит, пластмасса. Результатом становятся плоские детали, которые в дальнейшем собираются в какие-то конструкции. Это могут быть коробки, шкатулки, корпуса электроаппаратуры, каркасы объемных изделий. Используется двумерная обработка и при создании художественных изделий.

Более сложный вид обработки – объемная или трехмерная. Из массивных заготовок она позволяет вырезать изделия со сложной поверхностью. Например, резьба по дереву, выполненная на станке, зачастую превосходит рукотворные изделия. Установка на станке дополнительной поворотной оси еще больше расширяет его возможности. Четырехосевое точение позволяет выполнять цилиндрические детали или трехмерные изделия с высокой сложностью рельефа. Примером могут ступать скульптуры или изогнутые мебельные фасады. Возможно создание станков и с еще большим числом степеней свободы, но сегодня это остается уделом профессионалов.

Кроме классического фрезерования, фрезер с ЧПУ может использоваться для выполнения других типов работ. Вместо фрезерной головки легко монтируются плоттерные ножи, лазеры или экструдеры 3D принтеров. В некоторых случаях устанавливается плазмотроны для резки металла. Все эти инструменты не изменяют конструкцию оборудования и методы управления.

Особенности выбора конструкции фрезера

Возможности современного оборудования с ЧПУ огромны. Но, ни один станок не является универсальным. Каждая модель имеет свои особенности и предпочтительную область применения. Перед выбором конкретной конструкции, следует четко определить, для чего будет использоваться станок. Попытка совместить все в одном, приведет к большим материальным и физическим затратам, без гарантии результата.

Сегодня выделяют два направления конструирования настольных фрезеров. Первое, самое простое, ориентировано на обработку дерева, пластмассы и других мягких заготовок. Такие станки не предъявляют высоких требований к конструкционным материалам, отличаются простотой и низкой стоимостью. Они доступны для самостоятельного изготовления, без применения дополнительного оборудования. Металлические изделия на таких устройствах обычно не фрезеруются. В редких случаях точатся только мягкие цветные металлы с небольшой подачей.

Второе направление фрезеров ориентировано работу с металлическими заготовками. Эти станки обладают значительной массой и состоят из деталей, выполнить которые можно только с использованием серьезного станочного парка.

Самостоятельно браться за такую конструкцию рекомендуется только при наличии серьезного опыта и доступа к заводскому металлообрабатывающему оборудованию.

Вторым по важности, параметром станка выступают размеры обрабатываемых деталей. Новичкам сразу хочется крупногабаритное поле, на котором они смогут делать все, что захотят. Но чем больше станок, тем больше технических проблем придется решать при его конструировании. Да и стоимость его будет не самой оптимальной. Если нет конкретных задач для большого станка, то рекомендуется в первом проекте ограничиться полем обработки размером в стандартный бумажный лист А4. Максимум можно выбрать А3.

Конструкция станка

Общая конструкция фрезерного станка состоит из трех независимых линейных осей, обеспечивающих продольное, поперечное и вертикальное движения рабочего инструмента. Распространены два варианта реализации их взаимного расположения. В простых станках большую популярность, приобрела портальная конструкция. Ее особенность в том, что поперечная и вертикальная оси закреплены на подвижном портале продольной оси. Вариант обеспечивает небольшие габариты, но существенно проигрывает в жесткости.

Другой подход подразумевает две оси, жестко закрепленные к основанию. Общее название таких механизмов – станки с подвижным столом. Именно такие модели наиболее часто применяются в промышленном оборудовании, так как в них проще обеспечить высокую жесткость. Простота и собираемость конструкции оказывается выше, чем у портальных вариантов. Жертвовать приходится размерами обрабатываемой детали.

В процессе строительства фрезера с ЧПУ решаются задачи выбора комплектующих, сборки механической части устройства, оснащения проекта электроприводами и системой управления.

Станина

В основе механической части лежит станина станка. Несмотря на кажущуюся простоту, от качества выполнения этого элемента будут зависеть многие характеристики работы готового изделия. Классические, литые из чугуна, станины в небольших станках популярностью не пользуются. Высокая сложность изготовления, необходимость дополнительной обработки и большая масса заставляет конструкторов искать альтернативные подходы. Самыми распространенными стали станины, собранные из плоских алюминиевых деталей или стандартного станочного профиля.

Наличие алюминиевых листов толщиной от 10 мм, позволяет вырезать из них детали необходимой формы, а затем собрать с помощью винтов. Высокое качество исходного сырья, при некоторой аккуратности, обеспечивает конструкцию, не требующую дополнительной механической обработки. Тем не менее, рекомендуется для резки и сверления отверстий использовать заводское оборудование. Готовое основание алюминиевое основание характеризуется небольшой массой и жесткостью, достаточной для обработки мягких материалов.

Станочный алюминиевый профиль стал использоваться относительно недавно. Выбор этого решения позволяет изготовить самодельный фрезерный станок с ЧПУ вообще без тяжелого оборудования. Все что необходимо – отрезать детали в размер.

Дальнейший монтаж выполняется с использованием пазов на профиле и готовых узлов крепления. Сам процесс больше напоминает сборку поделок из детского конструктора. Простота, высокая скорость сборки и неплохие результаты позволяют рекомендовать алюминиевый профиль начинающим самодельщикам для сборки станков самого разного назначения.

Линейные перемещения

Реализация подвижных осей требует наличия направляющих и механических передач. В любительском станкостроении наибольшее распространение получили цилиндрические оси, благодаря их относительно низкой стоимости и простоте использования. Диаметр таких направляющих должен быть значительным, что бы обеспечить отсутствие прогиба в процессе обработки. Использовать распространенные варианты диаметром 8 мм допустимо только при поле обработки в несколько сантиметров или в конструкциях с небольшими нагрузками.

На больших длинах они будут прогибаться и нарушат точность фрезерования. Наряду с цилиндрическими, встречаются рельсовые направляющие. Они имеют более высокую стоимость, но обеспечивают гораздо лучшие характеристики по точности, жесткости и долговечности. При наличии достаточных средств рекомендуется оснастить самодельный ЧПУ фрезер именно рельсами.

Привод подвижных узлов выполняется через передачу винт-гайка. В самом простом варианте используется резьбовая шпилька и обычная метрическая гайка. Единственным достоинством такого варианта является низкая стоимость. Комплекс остальных характеристик ограничивает использования область такого решения демонстрационными макетами оборудования. Для обеспечения приемлемой точности и долговечности передачи рекомендуется применять шарико-винтовые пары. Несмотря на высокую стоимость, они имеют множество преимуществ по сравнению с другими типами винтов. Альтернативой винтам выступают ременные передачи и передачи типа рейка-шестерня. Несмотря на активное использование в разнообразном оборудовании, особых преимуществ в небольших они станках не имеют.

Электрооборудование и электроника

Фрезер с ЧПУ оснащается специализированным комплектом электрооборудования, обеспечивающего согласованное перемещение по координатам, необходимые блокировки и защиты. В его состав обычно входят двигатели подач, преобразователи для двигателей, датчики и блок управления. Простейшим вариантом построения становится использование готовых комплектов шаговых двигателей с драйверами. Такие двигатели не требуют тщательного подбора и настройки, просты и относительно дешевы.

Альтернативным вариантом может стать использование сервопривода на основе моторов переменного тока. Это отличное решение для любого типа оборудования имеет только один существенный недостаток – высокую стоимость.

Блок управления миниатюрным станком обычно выполняется на основе персонального компьютера. Все необходимые расчеты возложены на специализированное программное обеспечение. Преобразование сигналов ПК в управляющие сигналы драйверов двигателей производится через дополнительную плату – преобразователь. К этой же плате подключаются датчики, ограничивающие перемещения, органы управления шпинделем и другое оборудование.

Шпиндель

Важную роль в работе станка играет шпиндель. В небольших станках нашли применение электрические гравировальные машины. Их мощности достаточно для работы с небольшими фрезами при гравировке и вырезании деталей из фанеры. В крупных станках, применяются так называемые, прямо-шлифовальные машины или небольшие фрезеры. С их помощью можно выполнять большое число работ на высоких скоростях. Профессиональные фрезерные головы и специализированные шпиндели применяются в основном при большом поле обработки или в промышленном оборудовании.

Совет: самодельный фрезерный ЧПУ станок выйдет вам в разы дешевле, нежели покупка нового!

vseochpu.ru

ЧПУ фрезерный станок по дереву своими руками: сборка, чертежи

Изготовление фрезерного ЧПУ станка по дереву своими руками требует немало усилий для идеального создания в домашних условиях. Необходимо заметить, что лучше всего использовать прочный материал, не подвергающийся коррозии и другим реакциям.

Сбор станка

Для того чтобы собрать станок самостоятельно, нужно иметь нужные детали и конструктивные чертежи, помогающие понять всю структуру и механизм фрезерного станка.

Основными материалами для сборки станка являются:

дерево, как основание станка;
металлические гвозди, шурупы и другие соединяющие детали из металла;
металлические пластины и листы из любого прочного металла.

Дерево обычно используют из сосны, дуба или бука, потому что они обладают устойчивостью к вредителям и к гниению. Металл чаще всего выбирают тот, который сможет противостоять или хотя бы устоять от коррозионных процессов. Обычно это алюминий, сталь или чугун. Но наиболее выгодным материалом будет являться алюминий. Единственным недостатком алюминия является его невысокие прочные способности. Именно поэтому используют сплав алюминия с цинком или железом.

1 шаг

Первым шагом в сборе фрезерного станка является схема, по которой будут производиться данные работы. Если нет досок, то основанием можно взять какой-либо старый станок или другое оборудование, не имеющее использование в настоящем. Будет легче, если будет уже готовое основание из старых машин, чтобы сразу подключить к нему остальные детали и проверить работоспособность.

Желательно, чтобы в старом станке имелось сверло, головку которого можно будет сменить на фрезерную. Если взять сверлящее устройство из нерабочего принтера, то использовать такой станок придется только на тонкий металлический материал и на легкую древесину.

Если взять сверло из достаточно тяжелой нерабочей машины, то использовать можно практически все материалы.

2 шаг

Подразумевает собой приготовление двигателя с мощным шагом. Размер его будет зависеть от основания станка. Чтобы подсоединить двигатель, следует придержаться чертежным планам конструкции.

3 шаг

Включает в себя фиксацию основания фрезерного станка ЧПУ. Это необходимо для того, чтобы станок имел достаточную жесткость, так как материал может быть любой величины и толщины. Поэтому также нужно воспользоваться газовой сваркой и приварить основание к фиксирующим металлическим деталям.

4 шаг

Следует приобрести ремни и винтовой механизм, чтобы работа происходила так же, как и у стационарного станка.

5 шаг

Включает в себя выполнение и соединение самой главной детали во всей конструкции механизма. Это вертикальная ось, которая должна быть изготовлена из металла (желательно). После приварки оси необходимо присоединять электродвигатели и другие детали, работающие от электричества или по гравитационной силе.

Материал для работы

Материалом для создания фрезерного станка ЧПУ в домашних условиях будет служить однозначно алюминий, потому что его легко можно найти на металлургических предприятиях. Следует использовать также алюминиевые листы и плиты для вертикальных поддерживающих осей.

Если нет возможности приобрести металлические детали, то можно использовать и деревянные, но работа тогда будет происходить не для всего материала.

Также разрешено в использовании чугунные и стальные стали. Для изготовления фрезерного станка ЧПУ можно использовать стали группы специальные, которые предназначены для специализированных деталей и обладают жаростойкими и кислотоупорными свойствами. Помимо стали используют также чугун, который имеет высокие литейные свойства, которые помогут соорудить деталь нужной формы.

Характеристика и размеры фрезерного станка

Главным достоинством фрезерного станка считается его вертикальная ось, то есть основание и двигатель, который обладает высокими мощностями и низким потреблением топлива и электричества в час. Его характеристики:

Долгое использование и работа без колебаний частоты.
Огромный выбор различных программ и насадок для работы фрезерного станка.
Высокая степень жесткости.
Высокая частота работоспособности.

Более того, современные фрезерные станки обладают эксплуатационными свойствами и возможностью перемещаться на расстояния без какого-либо труда для человека.

В состав фрезерного станка входят:

устройство, которое защищает станок от попадания в двигатель металлической или деревянной стружки;
устройство, равномерно подающее силу действия;
электромагнитные муфты;
перегрузочная муфта;
устройства, для настраивания зазоров в аппарате.

Благодаря наличию всех этих преимуществ и полного состава фрезерного станка ЧПУ, он способен обрабатывать такой материал, как стальные и алюминиевые пластины, дерево и пластмасса.

Схемы и чертежи деталей станка

Основные архитектурно-строительные схемы данного проекта это: обычные чертежи, в которых показана схема сборки фрезерного станка, его размерность для данных деталей и общая характеристика по механизму работы. Соблюдая все технологические принципы по сборке станка, можно изготовить полностью рабочий фрезерный станок ЧПУ в домашних условиях.

Чертеж или схема должны содержать название каждой детали, размеры деталей и основного корпуса, размер вертикальной оси, а также двигателя, электродвигателей, количественную характеристику мощности двигателя и потребление электричества в час, то есть производительность фрезерного станка ЧПУ.

Приложение в случае поломки станка

Любая машина со временем претерпевает какие-либо поломки или заводские браки, а также разнообразные неисправности. Существует несколько причин, по которым могут возникнуть дальнейшие поломки с фрезерным станком ЧПУ:

Недостаточная сила зажима у стола материала. Это говорит о том, что стол, на котором установлен материал с работой фрезерного станка ЧПУ, имеет очень низкую прочность и в любой нежеланный момент сможет подвести работающего человека. Следует перед работой со станком проверять стол, на котором будет происходить работа с материалом, а также стол, на котором стоит сам станок.

Круглые детали не вращаются. Это связано с тем, что напряжение в сети недостаточно высокое или не такое, которое необходимо для нормальной работы. Если вовремя не предотвратить эту проблему, можно полностью сломать станок, восстановление которого потребует больших затрат.
Медленная работа круглых деталей. Эта проблема чаще всего связана также с подачей напряжения в сети. Для того, чтобы избавиться от этой проблемы, нужно проверить источник питания и если надо, заменить необходимые провода.

Вышеописанные причины появления разных поломок являются самыми распространенными. Поэтому мастера по исправлению проблем всегда найдут способ починить даже фрезерные станки. Конечно, если фрезерный станок изготовлен самостоятельно в домашних условиях, то необходимо также самому провести анализ машины и произвести починку.

Примечание

Из данного содержания текста можно вынести вывод о том, что самодельный фрезерный станок ЧПУ имеет свою классификацию, ряд особенностей по изготовлению деталей для станка и его сборка. Чертежи помогут разобраться в размерах деталей, их функциях и сборочных инструкциях. Поэтому, для того, чтобы самодельный фрезерный станок не поломался, необходимо использовать достаточно прочный материал.

vseochpu.ru

основные виды и цена оборудования

Фрезерный станок с ЧПУ по дереву и металлу – это незаменимый помощник на производствах, занимающихся изготовлением различных деталей и механизмов. Если еще относительно недавно фрезерный станок эксплуатировался только в ручном режиме, после в автоматизированном, то сегодня всеобщая компьютеризация оборудования дала возможность перевести это оборудование в категорию станков с возможностью использования ЧПУ.

Статья подготовлена при поддержке экспертов компании Multicut https://www.multicut.ru/catalog/frezery/ — фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ от производителя.

Что такое фрезерный станок с ЧПУ?

На фрезерных станках с числовым программным управлением с помощью торцевых и концевых фрез производится обработка плоских и пространственных поверхностей сложных конструкций, штампов, пресс-форм, кулачков и т. д. Также эти станки по металлу или дереву позволяют выполнять сверлильные и разверточные работы с помощью дополнительного оборудования, которое устанавливается на специальные рабочие насадки.

По конструкции фрезер с ЧПУ практически ничем не отличается от обычных устройств для фрезерования. Но в то же время установка на станок программного управления значительно повышает его точность выполнения операций, надежность и производительность на высокой скорости срезания, а также точность установки фрез и других режущих элементов.

Станки с ЧПУ классифицируются по таким признакам:

число координатных перемещений бабки оборудования или ее рабочей поверхности;
способ подачи деталей для порезки – ручной или автоматический;
по количеству инструментов – одно- или многоинструментальные;
месторасположение шпиндельного узла – по горизонтали или вертикали.

Помимо этого, фрезеры по металлу делят на различные категории с учетом их компоновки. В этом плане станок с ЧПУ может изготавливаться вертикально-фрезерным, консольно- или продольно-фрезерным, широкоуниверсальным. В первом варианте устройство в непременно порядке имеет крестовой стол.

Системы ЧПУ могут быть:

замкнутыми – эти агрегаты оборудованы датчиками, которые при эксплуатации станка контролируют процесс обрабатывающих работ, а также привод, перемещающий рабочие элементы по непрерывной схеме;
разомкнутыми – шаговый электродвигатель четко контролирует процесс перемещения рабочих узлов агрегата, в этом случае нет необходимости в использовании датчиков обратной связи.

Основное перемещение узлов на современных фрезерных станках с ЧПУ обеспечивается электрическими двигателями постоянного тока и асинхронными силовыми агрегатами, направляющие вращение шпинделя с помощью специального редукторного механизма, ременной передачи или прямого привода.

На установках горизонтального типа, как правило, происходит обработка крупногабаритных и корпусных изделий. На производствах они используются не так часто, как вертикальные, которые признаются значительно эффективней и считаются более универсальными.

Основные узлы фрезерных станков

Станина может быть литой или сварной. Сварной она изготавливается тогда, когда необходимо собрать сложный по форме станок для обработки дерева или металла. В других случаях лучше подходит литая станина, которая отличается низкой ценой, высокой жесткостью и демпфирующим потенциалом.

Направляющие скольжения – это обязательный атрибут любого фрезерного многоуниверсального станка. Они перемещаются за счет трения скольжения, что снижает скорость движения их рабочих элементов и точность интерполяции. Но в то же время они имеют высокую жесткость. Линейные направляющие отличаются высокой точностью передвижения, так как работают за счет трения качения, но характеризуются низкой жесткостью.

Шпиндель фрезерных станков с ЧПУ, где происходит обработка изделий, бывает двух видов:

механизм, который связан с ременной передачей или приводом муфты;
электродвигатель с ротором, который служит для установки фрез и других режущих устройств.

Второй вид шпинделя дает возможность создавать скорость вращения более 100 тысячи об/мин. Потому его ставят на аппараты, работающие со сложными штампами и пресс-формами. У первого вида меньшая скорость (обычно не больше 15 тысяч об/мин). По цене они гораздо дешевле, что и обуславливает их такую широкую популярность. Также нужно добавить, что современный фрезер с ЧПУ может оборудоваться шпиндельным механизмом с обычными, аэродинамическими и гидростатическими подшипниками качения.

К остальным важным узлам относят:

электрический двигатель;
систему ЧПУ;
магазин для инструментов.

Особенности и технология обработки заготовок на фрезерах с ЧПУ

Правильная настройка системы ЧПУ на станках по обработке дерева или металла позволяет перемещать фрезы и других режущие устройства по любой траектории в пределах рабочей зоны. Благодаря этому можно обрабатывать множество различных поверхностей детали за одно ее крепление. Почти любой современный фрезер с ЧПУ дает возможность проводить такие работы:

точение цилиндров на поверхности;
фрезеровка цилиндрических, криволинейных плоскостей и поверхностей;
сверление, зенкерование, развертывание отверстий.

Эти работы происходят на любых станках по трем координатам оси. При наличии дополнительных осей может происходить и более сложная обработка изделий, но и по цене это оборудование гораздо дороже.

Так, фрезер с пятью координатами – это станок, который позволяет разворачивать изделие вокруг какой-то заданной оси в дополнение к основному перемещению инструмента относительно заготовки. Как правило, роль пятой координаты играет угол наклона оси шпинделя. Если во время работы его меняют (установив необходимую программу в ЧПУ), то за одно крепление детали на станке может происходить обработка малых по размеру галтелей – так на термине профессионалов называю переходные плоскости. Эта операция происходит с помощью конических концевых фрез, имеющих определенное закругление в форме сферы.

Усовершенствовать 3-х координатный станок в 4-х или 5-ти координатный можно очень легко. Достаточно установить добавочную поворотную поверхность на основную рабочую часть. Но в этом случае нужно понимать, что рабочая зона станка уменьшается.

Настройка современных фрезерных станков с ЧПУ не вызывает у специалистов сложностей. Нужно только учесть несколько общих особенностей, которые характеризуют фрезерную обработку деталей, среди них такие:

форма детали;
характер режущих операций;
использование станка с набором разных лезвий;
количество координат;
показатель шероховатости изделия после ее выполнения работ.

Разновидности и преимущество использования настольных фрезерных станков с ЧПУ

В отличие от стационарного автоматического фрезерного станка по дереву и металлу, настольный станок с ЧПУ имеет ряд преимуществ. Среди которых оперативное изготовление изделий со сверхточными контурами. Причем не требуется наличие профессиональных работников, достаточно одного оператора, который поставит задачу на обработку детали при помощи компьютерной программы.

При этом использование настольного станка с ЧПУ возможно как в промышленной сфере, так и для бытовых задач, когда индивидуальный пользователь может самостоятельно задать оборудованию конкретную задачу. Но, естественно, цена этого оборудования с ЧПУ будет выше, в отличие от непрограммируемого.

Сегодня есть такие виды настольных фрезерных станков с ЧПУ:

фрезерно-гравировальный;
станок по дереву;
станок по металлу.

Настольное оборудование по металлу, используют для обработки деталей изготовленных из различных видов стали. С учетом сложности конструкции и цена на эти станки сильно колеблется. Причем эту категорию фрезеров, еще делят на пять групп:

фрезерно-обрабатывающая;
настольно-фрезерная;
фрезерно-токарная;
широкоуниверсальная;
сверлильно-фрезерная.

Произвести фрезеровку деревянных изделий дают возможность настольные фрезерные станки по дереву. Свою область применение они нашли в производственной и мебельной сферах, в которых необходима обработка акрила, алюминия, пластика и прочих мягких материалов.

Гравировальный напольный станок с ЧПУ используют для гравировки и фрезеровки бетонных изделий и различного вида камней. Он нашел большое применение при создании статуэток, декоративных колонн и в реализации всевозможных дизайнерских решений.

Гравировальный станок дает возможность добиться необходимой рельефности узоров на заготовках из разных материалов. К примеру, при помощи его делаются полиграфические штампы. В ювелирной сфере он незаменим при изготовлении медалей, при инкрустации и создании форм для литья.

Сверлильно-фрезерные аппараты, по большому счету, могут заменить два устройства с узкоспециализированной обработкой. За счет этого данное оборудование не требует много места в мастерской и дает возможность сэкономить на покупке, потому что цена двух объединенных устройств в одном намного ниже.

Сверлильно-фрезерные устройства дают возможность качественно сверлить отверстия необходимых диаметров, нарезать резьбу, осуществлять зенкерование, выполнять торцевую и горизонтальную фрезеровку деталей.

Кроме массовых производств, сверлильно-фрезерное оборудование пользуется популярностью в сфере малого бизнеса, предоставляющих услуги по обработке и фрезеровке металла. Доступная цена также позволяет выбрать эти устройства и для бытовых нужд. Причем цена не всегда является главным фактором, которым нужно руководствоваться при покупке. Главная задача — оценить качество оборудования, определиться с требуемой мощностью, купить установку с нужной скоростью обработки металла.

Можно ли сделать настольный фрезерный станок своими руками?

Имея все необходимые комплектующие части, настольную установку можно собрать и самостоятельно. Но чтобы воспроизвести аналог станка с ЧПУ, недостаточно одного опыта, необходимо купить некоторое дорогостоящее дополнительное оборудование.

Именно поэтому некоторые мастера не могут себе позволить сделать фрезерное устройство. Даже если нужное оборудование есть, то перед тем, как начинать сборку оборудования, необходимо определиться, с какой целью оно будет использоваться. В дальнейшем, с учетом этого, можно приступить к выбору материалов конструкции, необходимых элементов электрической схемы управления и т. д.

Причем не нужно забывать о жесткости конструкции. Так как если настольный станок для фрезеровки с программным управлением используется для обработки металла, то к нему предъявляются более жесткие требования, в отличие от фрезера по дереву.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

stanok.guru

Фрезерный станок по дереву с ЧПУ своими руками

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.

Общие понятия

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:

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

Портальный.

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.

Безпортальный.

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

Профессионалы рекомендуют применять модели двигателей от принтера с характеристиками в 24 ватта и 5-ю амперами. Они имеют хорошую мощность.

Блок питания

Рекомендуется собирать заводской блок, во избежание неправильной работы всего оборудования.

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 схема с 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:

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

stanki-info.ru

Фрезерный – Все о ЧПУ

Вопрос-Ответ

Какой принцип работы станков с ЧПУ ?

Принцип работы станка с ЧПУ – система использования станочного оборудования с числовым программным управлением с целью высокоточной обработки деталей.

Токарный

Характеристика токарного станка 16К20Ф3 с ЧПУ

Универсальный и надежный токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 позволяет обрабатывать поверхность тел вращения (внешнюю и внутреннюю) длиной до 1000 миллиметров, выполняя множество операций.

Лазерный

Изготовление ЧПУ станка из CD-ROM своими руками

Изготовить собственноручно ЧПУ из CD-ROM – вполне реально. Достаточно иметь необходимый багаж знаний, набор комплектующих, немного старания и терпения. И самодельный станок послужит своему конструктору не один год.

Фрезерный

Идеи для поделок на ЧПУ фрезере

Супер поделки из дерева при помощи фрезеровочного станка с числовым программным управлением. Особенности использования и инструкция по изготовлению.

Фрезерный

Строим самодельный фрезерный ЧПУ станок

Самодельный ЧПУ фрезерный станок: подробности процесса сборки, обзор нужных комплектов и наборов, личный опыт. Откроем секреты сборки станка своими руками.

vseochpu.ru

Фрезерные станки с ЧПУ – точность, эффективность, экономия

Фрезерное оборудование с программным обеспечением – это лучшее решение для каждого мастера, занимающегося деревообработкой. В первую очередь станок ценится за точность и скорость работы. Главная задача – правильный подбор ключевых элементов и установка специальной программы.

Сам процесс фрезерования заключается в том, что станок обрабатывает древесину, при этом движение осуществляется по трем осям и более. Каждая деталь проходит по строгому алгоритму в соответствии с заданными параметрами. Современный станок с ЧПУ по дереву использует в работе от 4-х направляющих, которые предоставляют больше возможностей. Примером такого оборудования являются фрезерные станки с ЧПУ по дереву от отечественного производителя MULTICUT. Вся продукция и ее характеристики представлены на странице https://www.multicut.ru/catalog/frezery/filter/material-is-wood/apply/ их интернет-магазина.

Практически каждое крупное и мелкосерийное производство не обходится без фрезерного станка, поскольку с его помощью можно легко выточить даже самую сложную деталь.

Технические особенности

Чаще всего рабочая часть станка основана на станине. Конструкция установки сформирована из плиты стола, суппорта и консоли. Предусмотрены шпиндельные головки и различные инструменты для деревообработки. Высокая точность достигается за счет увеличенного числа осей, используемых в работе.

Большинство современных моделей оснащены планкой со специальной разметкой. Это необходимо для контроля обработки. Также к оборудованию прилагаются удобные пылесосы, удаляющие сор и пыль.

Обратите внимание! Ключевым элементом при работе является анализатор, который оборудован контроллером.

Нередко станки по дереву с ЧПУ используются для изготовления фресок, фигурных рамок, мебельной фурнитуры и многого другого. Также большим спросом пользуются шахматы, трости, фигурки и прочее. Быстрота и точность процесса позволяет значительно снизить стоимость работы, чего не сказать о ручной обработке.

Дополнительные элементы

Сегодня большинство производителей стараются полностью автоматизировать процесс. Например, благодаря системе АТС легко заменяются режущие детали, при этом не потребуется участия оператора.

Также широко распространены устройства для защиты направляющих, автоматизирована раздача смазывающей жидкости и охлаждения.

Особенности работы

Основной рабочей частью является вращающийся вал. Он оснащается сменными фрезами, в зависимости от требований. Резцы способны передвигаться и вращаться вокруг заготовки, а также отклоняться под заданным градусом. Для быстрого и удобного перемещения предусмотрена каретка.

Консоль применяется для надежного закрепления детали на рабочей поверхности. С помощью подвижной фрезы она обрабатывается на всех этапах. Если консоль подвижна, то шпиндель остается на месте. Модели, оснащенные подвижными шпинделями, не имеют консоли. Для перемещения стола предусмотрено два строгих типа осей – вертикальная и горизонтальная.

Технические параметры

Удобство работы, объемы и скорость напрямую зависят от определенных параметров оборудования, в число которых входят следующие:

Вид шпинделя. Для современного оборудования применяются разные типы шпинделей. При 3D обработке используются определенные головки с охлаждением за счет СОЖ.
Конструкция рабочей поверхности. Она должна быть крепкой. Требуется, чтобы стол выдерживал вибрации разной силы и был изготовлен из цельного металла.
Электродвигатель. Более качественный результат получается при использовании сервоприводов и контроллеров. Намного ниже показатели у устройств с шаговым мотором.
Режущая часть. Чем больше вариантов обработки с помощью определенного реза, тем выше производительность и возможности.
Диапазон размеров и форм деталей, которые сможет обработать фрезерный станок. Слишком крупные заготовки потребуют постоянной подстройки и перемещения. Это ухудшит результат и может негативно повлиять на качество работы станка.

Самые распространенные виды станков

Существуют разные типы фрезерных станков с ЧПУ. Одни модели могут выполнять больше операций, другие рассчитаны на определенную обработку.

Универсальный

Такой фрезерный станок с ЧПУ по дереву применяется в основном на крупных производствах, которые профессионально занимаются деревообработкой и изготавливают сложные конструкции. Универсальные станки имеют широкий функционал и подходят для торцевой и концевой обработки.

Также с их помощью можно легко выполнить расточку, сверление, зенкование и многое другое. Помимо дерева такие модели способны работать с металлическими, каменными и прочими заготовками.

Портальный

Портальные модели отлично подходят для обработки металла. Конструкция оборудования оснащена подвижными поверхностями и поворотными фрезами, позволяющими наклонить их по отношению к заготовке под любым углом. Благодаря этому можно фрезеровать уступы, изготовить аккуратные пазы и многое другое.

Оборудование имеет специальный автоматический модуль для определения габаритов заготовки на всех этапах. Также предусмотрена регулировка позиционирования подвижных деталей и контроль износа фрезы.

Вертикально-фрезерный

С помощью таких моделей можно выполнять самые простые действия. Например, сверление, зенкерование или расточить деталь из дерева. Чаще всего устройства используются для изготовления разноразмерных пазов, штампов, карнизов и других элементов.

Обратите внимания! Вертикально-фрезерные станки подходят для производства деталей в промышленных масштабах и часто применяются в мебельной сфере.

Токарно-фрезерный

Такие станки работают с заготовками в горизонтальной плоскости. Обработка со всех сторон возможна при столешнице с поворотной конструкцией.

Фрезерный станок 3D

С каждым днем 3D технологии становятся все востребованней. Благодаря им можно изготовить объемные конструкции любых форм и сложности. Перед работой над основным проектом необходимо создание мини-3D детали. И только после этого можно приступать к исполнению проекта в реальных размерах.

При возникновении недочетов оператор может легко скорректировать задачу. Чаще всего станки функционируют в нескольких координатах.

Фрезерно-расточной

Главное отличие фрезерно-расточного станка от других – это ход по множеству координат. Оборудование решает большинство задач в автоматическом режиме. Например, перемещение шпинделей, изменение скорости, зажим и разжимание, а также охлаждение с помощью СОЖ.

Мини-фрезерный

Мини-станки имеют куда меньшие размеры конструкции, чем обычные стационарные. Для их размещения достаточно пространства стола. При этом не стоит подвергать устройство большой нагрузке, поскольку станок не рассчитан на обработку в промышленных масштабах.

Сверлильно-фрезерный

Данная модель способна выступать в роли замены многих других деревообрабатывающих станков. С ее помощью можно легко создать нарезку резьб, выполнить обработку торцов, шлифование или высверлить различные отверстия на детали.

Фрезерно-гравировальный

Такие модели являются самыми сложными и предназначены для работ, которые требуют высокой точности исполнения. Например, гравирование печатных плат, изготовление изделий из металла, пластика, камня и прочих материалов. Габариты оборудования небольшие и не подходят для крупных заготовок.

Особенности эксплуатации станков

Прежде чем приступить к работе, стоит ознакомиться со всеми инструкциями, которые прилагаются к оборудованию с ЧПУ. Также существуют определенные правила, необходимые к соблюдению. Сборка устройства осуществляется в соответствии с рекомендациями производителя. Как только оборудование подготовлено, потребуется пробный запуск без использования заготовок. Это необходимо во избежание порчи материалов, если конструкция собрана неправильно.

Стоимость фрезерного станка по дереву с ЧПУ

Сегодня на рынке предлагаются различные виды станков, подходящих под любые требования. Главный нюанс только в том, какими средствами вы располагаете. Если нужно купить многофункциональный фрезерный станок, то модели дешевле 150 тысяч найти практически невозможно. Стоимость напрямую зависит от возможностей и качества оборудования.

Видео Фрезеровка на станке MULTICUT 3000 серии с ЧПУ

Выбор режима работы
Материал	Режим работы	Тип фрезы и параметры	Частота, об/мин	Подача (XY), мм/сек	Подача (Z), мм/сек	Примечание
Акрил	Гравировка V-гравером	V-образный гравер D1=32 мм., a=90, 60 град., D2=0.2 мм	Max18000	5	1-2	Один проход 5 мм
Акрил	Раскрой Фрезеровка	1-зубая фреза D1=3 или 6 мм	Max 18000	15	5-6	Фрезерование встречное. Один проход не более 3мм. Использование СОЖ
ПВХ до 10 мм	Раскрой Фрезеровка	1-зубая фреза D1=3 или 6 мм	18000-24000	10-20	5-6	Встречное фрезерование.
2-слойный пластик	Гравировка	Плоский гравер	18000-24000	15-20	5-6	0,3-0,5 мм за 1 проход. Max шаг 50% от диаметра режущий части.
Композит	Раскрой Фрезеровка	1-зубая фреза D1=3 или 6 мм	15000-18000	10-12	1-2	Встречное фрезерование
Дерево ДСП	Раскрой Фрезеровка	1-зубая фреза D1=3 или 6 мм	18000-22000	10-15	2-3	Встречное фрезерование. 5 мм за проход.
	Раскрой Фрезеровка	2-зубая компрессионная фреза D1=6 мм	20000-21000	15-17	3-4	Max 10 мм за проход.
	Гравировка	2-зубая сферическая фреза D1=3 мм	Max 15000	10	2-3	Max 5 мм за проход.
	Гравировка	Плоский гравер D1=3 или 6 мм	18000-24000	15-20	5-6	Max 5 мм за проход в зависимости от материала Max Шаг не более 50% диаметра режущий части.
	V-гравировка	V-образный гравер D1=32 мм., a=90, 60 град., D2=0.2 мм	Max 15000	10-12	2-3	Max 3 мм за проход.
МДФ	Раскрой Фрезеровка	1-зубая фреза с удалением стружки вниз d=6 мм	20000-21000	15-17	3-4	Max 10 мм за проход. При выборке шаг не более 45% от диаметра режущий части.
МДФ	Раскрой Фрезеровка	2-зубая компрессионная фреза D1=6 мм	20000-21000	18-20	4-5	Max 10 мм за проход.
Латунь ЛС 59 Л-63 Бронза БрАЖ	Раскрой Фрезеровка	2-зубая фреза D1=2 мм	15000	12	1-2	Max 0.5 мм за проход. Желательно использовать СОЖ.
Латунь ЛС 59 Л-63 Бронза БрАЖ	Гравировка	Гравер a=90, 60, 45, 30 град.	24000	4	1-2	По 0.3 мм за проход. Max шаг не более 50% от диаметра режущей части. Желательно использовать СОЖ.
Дюралюминий, Д16, АД31	Раскрой Фрезеровка	Фреза 1 зубая d=3 или 6 мм	15000-18000	12-20	1-2	По 0.2-0.5 мм за проход. Желательно использовать СОЖ.
Магний	Гравировка	Гравер A=90, 60, 45, 30 град.	12000-15000	12	2-3	По 0.5 мм за проход. Шаг не более 50% от диаметра режущий части.

Отличия обычных станков от оборудованных системой ЧПУ

Сравнение традиционных и фрезерных автоматов с ЧПУ выглядит следующим образом:

Обычные фрезерные станки отличаются по креплению инструмента от машин с ЧПУ.
Микрофрезерный станок поставляется с отдельным блок питания.
Движение оси в фрезере осуществляется системой ЧПУ. В то время, как при обычном фрезеровании, ось управляется вручную или автоматически.
Все оси фрезерного CNC могут быть объединены с одной системой, при том что в обычном фрезерном станке автоматическая комбинация осей невозможна.
При фрезеровании на станке с ЧПУ может быть оказана большая нагрузка, что в обычных условиях практически исключается.
Устройства для работы оснащены гидравлической или пневматической системой в ЧПУ, а в обычном станке эта система отсутствует.
Обратная связь с осями доступна при фрезеровании на автомате, и отсутствует в обычном.
Предохранительные устройства (концевые выключатели) предусмотрены в фрезерном станке с ЧПУ, а в обычном их нет.
Точность и высокое качество готовой поверхности присутствуют при обработке с системой ЧПУ, чего сложно добиться от обычного фрезерного автомата, особенно при работе с такими хрупкими материалами, как стекло и камень.
Массовое производство с большей точностью является основным преимуществом станка с ПУ, по сравнению с традиционными машинами.

Рекомендации по выбору фрез
Какая фреза для какого материала	1-заходная		2-заходная		3-заходная
	грубо	чисто	грубо	чисто	грубо	чисто
Древесные материалы
Мягкая древесина (сосна)	++	0	+(+)	0	0	–
Твердая (дуб,бук), фанера, МДФ	+(+)	0	++	0	+(-)	–
Пластмассы
ПВХ, Полистирол, Тефлон, Пены	++	+	+	0	–	—
Дюропласт, Материалы с бакелитом (ДСП)	+	+	++	+	+	–
Плексиглас налитой	++	+	+(+)	–	0	–
Металлы
Мягкий алюминий (Alucobond)	++	+	+	0	–	—
Жесткий алюминий (Floxal)	0	+	+	++	0	+
Латунь,бронза, медные сплавы	—	–	0	+(-)	+	++
Конструкционная сталь	—	—	–	+	–	++
Высококачественная сталь	—	—	—	–	—	+
	++ Очень хорошо + Хорошо 0 Удовлетворительно			– Плохо — Не подходит

wood-prom.ru