Это руководство покажет вам, как я создал свой самодельный фрезерный станок с ЧПУ. Я знаю, что у многих людей нет знаний или инструментов для создания цельнометаллического станка. Я все еще думаю и надеюсь, что это руководство вдохновит вас на создание собственной машины. Я включаю все необходимые шаги, которые я прошел при проектировании и сборке этого фрезерного станка с ЧПУ.

Шаг 1: Дизайн и CAD-модель

Все начинается с продуманного дизайна. Он поможет вам понять процесс создания машины с использованием параметрического CAD-моделирования.

В начале проекта необходимо создать несколько эскизов, чтобы понять размеры и форму машины. После этого появляется модель САПР, которая может быть создана в SolidWorks. Это позволяет вам создавать модель машины с множеством деталей, которые должны точно соответствовать друг другу.

Samodelnyj-frezernyj-stanok-s-chpu-osnovnye-razmeryСкачать

После того, как все детали были смоделированы, необходимо создать технические чертежи. Эти чертежи позволяют обработать все нестандартные детали на ручном токарном и фрезерном станке.

Важным аспектом проектирования машины является упрощение технического обслуживания и возможности регулировки станка. Для этого можно интегрировать подшипники в машину, но лучше разместить их в отдельных подшипниковых блоках, чтобы при необходимости их можно было заменить.

Кроме того, поддержание машины в чистоте является очень важным аспектом. Для обеспечения этого все направляющие должны быть доступны. Например, если вам нужно освободить ось X, вы можете отсоединить некоторые защитные пластины.

Надеемся, что наше руководство поможет вам создать лучшую машину и обеспечить ее долговечность и производительность.

Шаг 2: Рама

Самодельный фрезерный станок должен иметь жесткую основу, созданную из рамы, которая обеспечивает не только удобное размещение в мастерской, но и эффективную работу. Для крепления портала к раме используются направляющие, которые затем устанавливаются на рабочую поверхность. В раме также находятся шаговый двигатель и шпиндель для оси X.

Zadnyaya-torcevaya-plastinaСкачать

Krepezhnye-elementy-vnutrennej-ramkiСкачать

Osnovnoj-profil-80h50-mmСкачать

Pylezashhitnyj-profilСкачать

T-obraznaya-gajkaСкачать

Torcevoj-profil-vnutrennej-ramki-40h50-mmСкачать

Torcevye-zashhitnye-nakladkiСкачать

Frontalnaya-torcevaya-platinaСкачать

Рама была построена из двух профилей Maytec размером 40×80 мм, двух торцевых пластин толщиной 10 мм из алюминия, 4 уголков и квадратных элементов конструкции. Все профили были распилены под прямым углом и точно фрезерованы. С помощью болтов тяжелая рама, состоящая из угловых частей, была скреплена на месте. Квадратная рама, сделанная из меньших профилей, была смонтирована на внутренней стороне профилей Maytec с помощью 4 фрезерованных блоков из алюминия.

Поскольку рама находится под рабочей поверхностью, пыль может попасть на направляющие. Чтобы избежать этого, были созданы пылезащитные кожухи и установлены вокруг направляющих. Угловой профиль крепится к раме Maytec с помощью латунных Т-образных гаек, а алюминиевые пластины толщиной 2 мм устанавливаются в фрезерованные карманы на торцевых пластинах.

На обеих концевых плитах установлены подшипниковые блоки для шпинделя. Они были вручную фрезерованы и обточены с правильными допусками. На передней торцевой пластине были профрезерованы пазы для установки шагового двигателя.

Blok-podshipnikovСкачать

Bokovoj-profil-vnutrennej-ramki-40h50-mmСкачать

Шаг 3: Портал

Портальный фрезерный станок представляет собой устройство, которое соединяет направляющие оси X и поддерживает фрезерный двигатель над заготовкой. Чем выше расположен портал, тем толще может быть заготовка. Однако, при использовании высокого портала есть недостаток — он работает как рычаг на направляющих, и боковые пластины имеют тенденцию легче изгибаться, что делает их длиннее.

Большая часть работы, которую я планировал выполнить на ЧПУ, включала фрезерование алюминиевых деталей. Средняя высота тисков для станка составляет 60 мм. Так как самые толстые алюминиевые блоки, которые я могу использовать, имеют высоту 60 мм, я выбрал расстояние между рабочей поверхностью и заготовкой, равное 125 мм. Это дало мне отправную точку для расположения боковых пластин под углом. Центр концевой фрезы должен быть над центром каретки (если смотреть со стороны станка), поэтому мне пришлось расположить боковые пластины под углом. Solidworks помог мне преобразовать все измерения в окончательные детали. Из-за всех сложных размеров я решил фрезеровать эти детали на промышленном фрезерном станке с ЧПУ, что также дало мне возможность скруглить все углы (было бы очень сложно фрезеровать на ручном фрезерном станке).

Часть, поддерживающая направляющие оси Y, изготовлена из U-образного профиля толщиной 5 мм. Он монтируется между боковой пластиной с помощью двух простых монтажных блоков. Внутри U-образного профиля находится шпиндель оси Y, который также поддерживается блоками подшипников, используемых для поддержки оси X. Эти блоки крепятся с внешней стороны боковых пластин.

Под основной рамой на нижней стороне боковых пластин портала была установлена пластина, которая обеспечивает точку крепления гайки шпинделя по оси Х.

U-obraznyj-verhnij-profil-portalaСкачать

Bokovye-stojki-portalaСкачать

Koepleniya-dlya-U-obraznogo-profilyaСкачать

Nizhnyaya-poperechnaya-plastina-portala-s-krepleniem-privodnoj-gajkiСкачать

Kreplenie-dvigatelya-osi-YСкачать

Шаг 4: Корпус шагового двигателя по оси Z

Для шагового двигателя по оси Z был изготовлен корпус, состоящий из передней пластины, двух усилительных пластин, опоры двигателя и задней пластины. На передней пластине установлены две линейные направляющие для оси Z, на которые закреплена монтажная плита для фрезерного двигателя с каретками.

Для крепления двигателя был использован подшипник для шпинделя оси Z, поэтому блок подшипников для этого шпинделя не был использован. Нижний конец шпинделя поддерживается монтажной пластиной для фрезерного двигателя. Гайка шпинделя для оси Z прикручена непосредственно к монтажной плите фрезерного двигателя.

Задняя пластина обеспечивает место для установки гайки шпинделя оси Y, которая монтируется внутри. Все необходимые крепления были установлены на кастомных механизмах, которые были изготовлены. ЧПУ было собрано с направляющими, шпинделями и множеством крепежных элементов.

Lozhement-frezernogo-shpindelyaСкачать

Nizhnyaya-i-srednyaya-plastiny-osi-ZСкачать

Plastina-dlya-krepleniya-frezernogo-shpindelya-na-osi-ZСкачать

Plastinna-dlya-krepleniya-gajki-peremeshheniya-po-osi-YСкачать

Perednyaya-plastina-osi-Z-dlya-krepleniya-linejnyh-napravlyajushhihСкачать

Verhnyaya-plastina-osi-Z-dlya-krpeleniya-shagovogo-dvigatelyaСкачать

Zadnyaya-plastina-osi-ZСкачать

Шаг 5: Направляющие

Чтобы обеспечить движение концевых фрез в трех направлениях, направляющие станка используются для направления их движения. Эти направляющие обеспечивают жесткость машины во всех направлениях. Желательно, чтобы они позволяли машине двигаться только в предпочтительном направлении, так как любой люфт в других направлениях может привести к неточности обработки заготовок.

Для своего станка я выбрал направляющие, которые опираются на всю длину рельса, чтобы снизить риск прогиба на более длинных осях. Я считаю, что некоторые направляющие для кухонных ящиков предпочтительнее, чем стержни из закаленной стали, которые поддерживаются только на концах и могут прогибаться. Поскольку концевые фрезы постоянно борются с силами против материала заготовки, требуется большая поддержка.

Я выбрал самый дорогой вариант — профилированные линейные направляющие с каретками, предназначенные для приема сил во всех направлениях. На третьем фото можно увидеть шарики петель, они расположены по обеим сторонам профиля и установлены под углом 45 градусов друг к другу, чтобы обеспечить высокую нагрузку.

Чтобы все направляющие были перпендикулярны и параллельны друг другу, все они были выровнены с помощью циферблатного индикатора с максимальной разницей в 0,01 мм. Если вы потратите время на эту часть, ваша машина будет работать очень точно!

Шаг 6: Шпиндели и шкивы

Шаговые двигатели преобразуют вращательное движение в линейное движение шпинделей. Выбрав одну из трех различных версий при сборке машины — ходовые или шариковые винты в метрической или имперской конфигурации, вы сможете определить точность и трение механизма. Ходовые винты часто имеют большое трение и меньшую точность, в отличие от шариковых винтов, которые гарантируют отсутствие люфта и высокую точность. Тем не менее, они довольно дороги.

Для идеальной подгонки концов осей X и Y к подшипникам, шкивам и зажимным гайкам, необходимо их повернуть до нужного размера. Ось Z шпинделя поддерживается только с одной стороны и имеет подшипник, что позволяет ей вращаться только с одной стороны.

Шкивы обрабатываются до размера точеного вала (8 мм в моем случае) и имеют установочный винт M4, расположенный перпендикулярно отверстию вала.

Hodovoj-vint-osi-XСкачать

Hodovoj-vint-osi-YСкачать

Hodovoj-vint-osi-ZСкачать

Шаг 7: Рабочая поверхность

Местом, где вы будете закреплять заготовки, является рабочая поверхность. Некоторые профессиональные машины оснащены станиной с Т-образными пазами, позволяющими использовать Т-образные гайки и болты для закрепления материалов или тисков. Я предпочел использовать квадратный лист березовой фанеры толщиной 18 мм, который можно легко заменить, когда потребуется. Это недорогой вариант рабочей поверхности! Вы также можете использовать МДФ с анкерными гайками и болтами, но старайтесь избегать шурупов и гвоздей, так как они не так хорошо сцепляются с МДФ, как с фанерной плитой.

После того, как вы закончите работу на рабочей поверхности, ее можно отфрезеровать самой машиной. Это ваш первый проект, так что не бойтесь экспериментировать.

Шаг 8: Электрическая система

Основными элементами электрической системы для управления шаговыми двигателями являются:

1. Шаговые двигатели — это электромеханические устройства, которые преобразуют электрический сигнал в механическое вращение. Шаговые двигатели широко используются в автоматических системах управления, таких как ЧПУ и 3D-принтеры.
2. Шаговые драйверы — это устройства, которые управляют шаговыми двигателями, обеспечивая необходимую скорость и точность вращения. Шаговые драйверы могут управлять несколькими шаговыми двигателями и обеспечивать различные режимы работы.
3. Блок питания — это устройство, которое обеспечивает электрическую энергию для работы шаговых двигателей и драйверов. Блок питания должен иметь достаточную мощность и напряжение для поддержки всех компонентов системы.
4. Основание, которое используется для подключения всех компонентов системы. Оно обеспечивает крепление между шаговыми двигателями, драйверами, блоком питания и другими компонентами системы.
5. Компьютер — это устройство, которое используется для управления системой. Компьютер должен иметь соответствующий интерфейс для подключения к шаговым драйверам, например, USB или параллельный порт.
6. Безопасность — это важный аспект в любой электрической системе. В системе управления шаговыми двигателями необходимо предусмотреть аварийную остановку, которая будет работать при возникновении аварийной ситуации.

Важно выбирать компоненты совместимые и соответствующие потребностям конкретной системы управления.

Elektricheskaya-shemaСкачать

Шаг 9: Шпиндель

Для для использования режущих инструментов на станке необходимо использовать шпиндель, который может работать как на низких, так и на высоких скоростях. Для этой цели часто используют концевые фрезы. Выбор подходящего фрезерного двигателя может зависеть от мощности и скорости, которые вам необходимы. Например, для начинающих пользователей удобен фрезерный двигатель Dremeltool, а для более продвинутых — высокочастотный шпиндель мощностью в несколько кВт.

Если вы рассматриваете улучшение своего станка, то можно обратить внимание на надежный шпиндель Hf. Важно учитывать бюджет, который вы готовы потратить на это обновление.

Для того, чтобы использовать на станке различные размеры режущих насадок, стоит обратить внимание на наличие цанг разного размера. Это позволит использовать различные фрезы, что повысит функциональность вашего станка.

Шаг 10: Программное обеспечение ЧПУ

В теме управления станком с ЧПУ я рассмотрю не только программное обеспечение для управления станком, но и ПО, которое создает код, понятный станку.

Когда мы создаем деталь на компьютере, будь то плоская или объемная модель в CAD (система автоматизированного проектирования), необходимо преобразовать ее в формат, который понимает станок. С помощью CAM (автоматизированной обработки) мы можем считывать векторы и 3D-модели, создавая выходные данные в формате G-кода для ПО управления станком. Я использую пердпочитаю профессиональное программное обеспечение, Такое как SolidWorks, PowerMill, NX и т.д.

ПО управления станком представляет собой интерпретатор G-кода. Если вы используете USB-концентратор, как описано в разделе «Электросистема», то устройство будет иметь свое собственное ПО. Если вы используете параллельный порт принтера на старом компьютере, то можете выбрать свое ПО. Я решил использовать Mach4, так как он широко используется любителями. Больше информации можно найти на форумах и в поисковых системах. Mach4 имеет множество опций и функций, которые можно изучить и опробовать самостоятельно.

Шаг 11: Запуск станка

На этом этапе вы подключили все правильно и ваша машина работает! Обработку лучше начать с кусков дерева или пенопласта, и теперь вы можете наслаждаться скоростью и характеристиками вашей машины.

Важно искать подходящие запчасти и не спешить. Хотя вы можете сделать самодельный фрезерный станок за месяц, возможно лучше потратить время на подбор нужных и более дешевых деталейд. Это снизит ваши затраты, и вы сможете собрать станок менее чем за 500-800 евро.

Я уверен, что ваша история станет вдохновением для многих людей, которые хотят создать свой собственный фрезерный станок с ЧПУ. Если у вас есть какие-либо вопросы или замечания, не стесняйтесь обращаться ко мне или оставлять комментарии. Желаю вам успехов в вашем творческом процессе!

MadVac CNC — самодельный прецизионный портальный фрезерный станок с ЧПУ размером 4×8 футов

Цели проектирования для MadVac CNC:
• 4-осевой производственный станок общего назначения (две оси Z), способный 2D и 3D маршрутизации материала в пределах 7″ x 52″ x 99″ конверт
• Фрезерование дерева, фанеры, пластика, всех марок алюминия и более мягких металлы
• Изготовление 3D-форм
• Повторяемость и точность движения до 0,0005″ и выше
• Тяжелая, относительно жесткая конструкция
• Легкодоступный открытый стол
• Маленькое основание
• Модульная конструкция для разборки, перемещения и повторной сборки
• Повторяемая и точная сборка
• Возможность модернизации до серводвигателей
• Компактный Y-портал с осями Z и W, обе из которых могут работать в 52″ x 99-дюймовый конверт
• Мобильная консоль контроллера, которая может перемещаться в любую точку вокруг машина
• Полная механическая, электронная и программная система стоимостью менее 16 000 долларов США.

     Несколько случайные мысли и размышления о проекте:

Исследование, дизайн и планирование каждого компонента, материалов и аспектов на эту машину ушло около одного полного года и само строительство началось в январе 2004 г. и было завершено на 95 % в июле 2004 г. Практически все идеи и информация о “чпу” поступила из разных источников в интернете таких как онлайн-каталоги производителей, дискуссионные группы и индивидуальные веб-страница. Можно с полным основанием спросить, почему можно быть таким сумасшедшим, пытаясь построить большой станок с ЧПУ вместо того, чтобы просто купить его. Инициатива построить эту штуку пришло в основном из осознания того, что я закончу с многоцелевой машиной, которая открыла бы двери всех видов возможность и возможность массового производства вещей в ближайшем будущем что мне нужно/хотелось для моей работы (уже был длинный список предметов, которые можно использовать обработку с ЧПУ).

Одно можно сказать наверняка, это прыжок веры, чтобы «увидеть» все закончилось, пока ты на первом шаге из ста тысяч шагов процесс. У вас есть некоторое представление о рабочем процессе в голове, но вы на самом деле не «знаю» каждый шаг во всех деталях. Вы просто знаете раньше времени появятся какие-то идеи, которые превратятся в пустую трату времени тупики (так типичны для проектов в первый раз), так что вам придется найти альтернативы, о которых вы, возможно, еще не думали, и вы молитесь что эти препятствия не остановят вас как вкопанный (ну, по крайней мере, не за тысячи дополнительных $$$). Примерно на половине пути вы осознайте, что на самом деле вы предпринимаете эквивалент «Железного Человек» гонка на выносливость в машиностроении и пути назад нет уже тысячи долларов сгорели, а осталось еще очень мало показать за ваши усилия. Почему? Дело в

Во всяком случае, вдохновившись любителями-любителями, которые строили эти машинки (правда поменьше – размером примерно с мою ось y) я сел, нарисовал сделал несколько первоначальных 3D-эскизов в САПР и начал исследовать компоненты необходимо для начала. Первое, с чем сталкиваешься при проектировании таких машина с нуля — это внезапная, почти парализующая лавина «куриных или яйцо» решения, которые должны быть приняты, чтобы идти вперед, решения от стратегические концепции «общей картины» до последнего винта и шайбы размер. Оглядываясь назад, я мог бы написать большую толстую книгу о процессе выбор винтов, штифтов, метчиков, разверток, сверл, зенковок, измерение и инструменты для выравнивания, смазка для подшипников, шариковые подшипники, шариковые винты, линейные каретки, шаговые двигатели, муфты, приводы, кабелепроводы, блоки питания, профили из конструкционной стали, алюминиевые пластины, эпоксидные и металлические порошки, электронные компоненты, компьютер, экранированные кабели, переключатели, программное обеспечение ЧПУ и CAM и этот список можно продолжать и продолжать, становясь все более мельчайшими, с каждым тщательно изучены отдельные компоненты, найдены поставщики и оценены чтобы получить его по разумной цене.

Итак, электроника была моим самым слабым звеном, пришлось собрать контроллер во-первых, чтобы убедиться, что я могу даже оторваться от земли. Как только степпер крутились моторы (первый эврический момент в машиностроении опыта), я занялся определением размеров шарико-винтовых пар и линейных направляющих. доработал и заказал. Самое последнее дело принесло много сотен фунтов стальных квадратных труб и литой алюминиевой пластины MIC в магазин, чистка, удаление ржавчины и удаление заусенцев со всего и резка как можно точнее как мог в разделы машины. Тогда удовольствие от строительства началось.

Домашний ЧПУ с ARDUINO II – Механика

Последний модифицированный 2 года

Содержание

Введение