3д фрезерний верстат із чпу своїми руками. Створення чпу верстата своїми руками

Знаючи про те, що є складним технічним та електронним пристроєм, багато умільців думають, що його просто неможливо виготовити своїми руками. Однак така думка помилкова: самостійно зробити подібне обладнання можна, але для цього потрібно мати не лише його докладний креслення, а й набір необхідних інструментів та відповідних комплектуючих.

Обробка алюмінієвої заготовки на саморобному настільному фрезерному верстаті.

Зважившись на виготовлення саморобного з ЧПУ, майте на увазі, що на це може піти значна кількість часу. Крім того, будуть потрібні певні фінансові витрати. Однак не побоявшись таких труднощів і правильно підійшовши до вирішення всіх питань, можна стати власником доступного за вартістю, ефективного та продуктивного обладнання, що дозволяє виконувати обробку заготовок з різних матеріалівз високим ступенемточності.

Щоб зробити фрезерний верстат, Обладнаний системою ЧПУ, можна скористатися двома варіантами: купити готовий набір, зі спеціально підібраних елементів якого і збирається таке обладнання, або знайти всі комплектуючі і своїми руками зібрати пристрій, що повністю задовольняє ваші вимоги.

Інструкція зі збирання саморобного фрезерного верстата з ЧПУ

Нижче на фото можна побачити зроблений власними руками, до якого додається докладна інструкціяз виготовлення та збирання із зазначенням використовуваних матеріалів та комплектуючих, точними «викрійками» деталей верстата та приблизними витратами. Єдиний мінус - інструкція на англійськоюАле розібратися в докладних кресленнях цілком можна і без знання мови.

Завантажити безкоштовно інструкцію з виготовлення верстата:

Фрезерний верстат з ЧПУ зібраний та готовий до роботи. Нижче кілька ілюстрацій з інструкції зі збирання даного верстата

«Викройки» деталей верстата (зменшений вигляд) Початок складання верстата Проміжний етап Заключний етап складання

Підготовчі роботи

Якщо ви вирішили, що конструюватимете верстат з ЧПУ своїми руками, не використовуючи готового набору, то перше, що вам необхідно буде зробити, - це зупинити свій вибір на принциповій схемі, за якою працюватиме таке міні-обладнання.

За основу фрезерного обладнання з ЧПУ можна взяти старий свердлильний верстат, в якому робоча головка зі свердлом замінюється на фрезерну. Найскладніше, що доведеться конструювати в такому устаткуванні, - це механізм, що забезпечує пересування інструменту у трьох незалежних площинах. Цей механізм можна зібрати на основі кареток від принтера, що не працює, він забезпечить переміщення інструменту в двох площинах.

До пристрою, зібраного за такою принциповою схемою, легко підключити програмне керування. Однак його основний недолік полягає в тому, що обробляти на такому верстаті з ЧПУ можна буде лише заготовки із пластику, деревини та тонкого. листового металу. Пояснюється це тим, що каретки від старого принтера, які забезпечуватимуть переміщення ріжучого інструменту, не мають достатнього ступеня жорсткості.

Щоб ваш саморобний верстат з ЧПУ був здатний виконувати повноцінні фрезерні операції із заготовками з різних матеріалів, за переміщення робочого інструменту має відповідати достатньо потужний кроковий двигун. Зовсім не обов'язково шукати двигун саме крокового типу, його можна виготовити із звичайного електромотора, піддавши останній невеликій доробці.

Застосування крокового двигуна у вашому дасть можливість уникнути використання гвинтової передачі, а функціональні можливостіта характеристики саморобного обладнаннявід цього не стануть гіршими. Якщо ж ви все-таки вирішите використовувати для свого міні-верстата каретки від принтера, то бажано підібрати їх від великогабаритної моделі друкарського пристрою. Для передачі зусилля на вал фрезерного обладнання краще застосовувати не звичайні, а зубчасті ремені, які не будуть прослизати на шківах.

Одним з найважливіших вузлів будь-якого подібного верстата є механізм фрезера. Саме його виготовлення необхідно приділити особливу увагу. Щоб правильно зробити такий механізм, вам знадобляться докладні креслення, яким необхідно буде суворо дотримуватися.

Креслення фрезерного верстата з ЧПУ

Приступаємо до збирання обладнання

Основою саморобного фрезерного обладнання з ЧПУ може стати балка прямокутного перерізу, яку треба надійно зафіксувати на напрямних.

Несуча конструкція верстата повинна мати високу жорсткість, при її монтажі краще не використовувати зварні з'єднання, а з'єднувати всі елементи потрібно тільки за допомогою гвинтів.

Пояснюється ця вимога тим, що зварні шви дуже погано переносять вібраційні навантаження, яким обов'язково піддаватиметься несуча конструкціяобладнання. Такі навантаження в результаті призведуть до того, що рама верстата почне руйнуватися з часом, і в ній відбудуться зміни в геометричних розмірах, що позначиться на точності налаштування обладнання та його працездатності.

Зварні шви при монтажі рами саморобного фрезерного верстата часто провокують розвиток люфту в його вузлах, а також прогин напрямних, що утворюється при серйозних навантаженнях.

У фрезерному верстаті, який ви збиратимете своїми руками, повинен бути передбачений механізм, що забезпечує переміщення робочого інструменту у вертикальному напрямку. Найкраще використовувати для цього гвинтову передачу, обертання на яку передаватиметься за допомогою зубчастого ременя.

Важлива деталь фрезерного верстата – вертикальна вісь, яку для саморобного пристрою можна виготовити з алюмінієвої плити. Дуже важливо, щоб розміри цієї осі були точно підігнані під габарити пристрою, що збирається. Якщо у вашому розпорядженні є муфельна піч, виготовити вертикальну вісь верстата можна своїми руками, відливши її з алюмінію за розмірами, зазначеними в готовому кресленні.

Після того, як усі комплектуючі вашого саморобного фрезерного верстата підготовлені, можна приступати до його збирання. Починається цей процес із монтажу двох крокових електродвигунів, які кріпляться на корпус обладнання за його вертикальною віссю. Один з таких електродвигунів відповідатиме за переміщення фрезерної головки у горизонтальній площині, а другий – за переміщення головки, відповідно, у вертикальній. Після цього монтуються інші вузли та агрегати саморобного обладнання.

Обертання на всі вузли саморобного обладнання з ЧПУ має передаватися лише за допомогою ременних передач. Перш ніж підключати до зібраному верстатусистему програмного управління, слід перевірити його працездатність у ручному режимі та відразу усунути всі виявлені недоліки в його роботі.

Подивитися процес збирання можна на відео, яке нескладно знайти в інтернеті.

Крокові двигуни

У конструкції будь-якого фрезерного верстата, оснащеного ЧПУ, обов'язково присутні крокові двигуни, які забезпечують переміщення інструмента у трьох площинах: 3D. При конструюванні саморобного верстатаДля цього можна використовувати електромотори, встановлені в матричному принтері. Більшість старих моделей матричних друкарських пристроїв оснащувалися електродвигунами, що мають досить високу потужність. Окрім крокових електродвигунів із старого принтера варто взяти міцні сталеві стрижні, які також можна використовувати у конструкції вашого саморобного верстата.

Щоб своїми руками зробити фрезерний верстат з ЧПУ, вам знадобляться три крокові двигуни. Оскільки в матричному принтері їх всього два, необхідно буде знайти та розібрати ще один старий друкарський пристрій.

Виявиться великим плюсом, якщо знайдені вами двигуни матимуть п'ять дротів управління: це дозволить значно збільшити функціональність вашого майбутнього міні-верстата. Важливо також з'ясувати наступні параметри знайдених вами крокових електродвигунів: на скільки градусів здійснюється поворот за один крок, напруга живлення, а також значення опору обмотки.

Конструкція приводу саморобного фрезерного верстата з ЧПУ збирається з гайки та шпильки, розміри яких слід попередньо підібрати за кресленням вашого обладнання. Для фіксації валу електродвигуна та для його приєднання до шпильки зручно використовувати товсту гумову обмотку від електричного кабелю. Такі елементи верстата з ЧПУ, як фіксатори, можна виготовити у вигляді нейлонової втулки, в яку вставлений гвинт. Для того, щоб зробити такі нескладні конструктивні елементиВам знадобляться звичайний напилок і дриль.

Електронна начинка обладнання

Керувати вашим верстатом з ЧПУ, зробленим своїми руками, програмне забезпечення, а його необхідно правильно підібрати. Вибираючи таке забезпечення (його можна написати і самостійно), важливо звертати увагу на те, щоб воно було працездатним та дозволяло верстату реалізовувати всі свої функціональні можливості. Таке програмне забезпечення має містити драйвери для контролерів, які будуть встановлені на ваш фрезерний міні-верстат.

У саморобному верстаті з ЧПУ є обов'язковим порт LPT, через який електронна системауправління та підключається до верстата. Дуже важливо, щоб таке підключення здійснювалося через встановлені крокові електродвигуни.

Вибираючи електронні комплектуючі для свого верстата, зробленого своїми руками, важливо звертати увагу на їхню якість, оскільки саме від цього залежатиме точність технологічних операцій, які на ньому виконуватимуться. Після встановлення та підключення всіх електронних компонентів системи ЧПУ потрібно виконати завантаження необхідного програмного забезпечення та драйверів. Тільки після цього слідують пробний запуск верстата, перевірка правильності роботи під управлінням завантажених програм, виявлення недоліків та його оперативне усунення.

Верстати, оснащені числовим програмним забезпеченням(ЧПУ) представлені у вигляді сучасного обладнаннядля різання, точення, свердління чи шліфування металу, фанери, дерева пінопласту та інших матеріалів.

Вбудована електроніка на базі друкованих плат Arduino забезпечує максимальну автоматизацію робіт.

1 Що являє собою верстат з ЧПУ?

Верстати ЧПУ на базі друкованих плат «Ардуїно» здатні в автоматичному режимі безступінчасто змінювати частоту обертання шпинделів, а також швидкість подачі супортів, столів та інших механізмів. Допоміжні елементиверстата ЧПУ автоматично приймає потрібне положення,і можуть використовуватися для різання фанери або алюмінієвого профілю.

У пристроях на основі друкованих плат Arduino ріжучий інструмент(попередньо налаштований) також змінюється в автоматичному режимі.

У пристроях ЧПУ на базі друкованих плат "Ардуїно" всі команди подаються через контролер.

Контролер отримує сигнали від програмноносія. Для такого обладнання для різання фанери, металевого профіліабо пінопласту програмоносіями є кулачки, упори чи копіри.

Сигнал, що надійшов з програмоносія, через контролер подає команду на автомат, напівавтомат або копіювальний верстат. Якщо необхідно змінити лист фанери або пінопласту для різання, кулачки або копіри замінюються іншими елементами.

Агрегати з програмним управліннямна базі плат "Ардуїно" як програмоносій використовують перфострічки, перфокарти або магнітні стрічки в яких міститься вся необхідна інформація. Із застосуванням плат Arduino весь процес різання фанери, пінопласту або іншого матеріалу повністю автоматизується, сто мінімізує витрати праці.

Варто зазначити, що зібрати верстат ЧПУ для різання фанери або пінопласту на базі плат Arduino своїми руками можна без особливих складнощів.Управління в агрегатах ЧПУ на основі Ардуїно здійснює контролер, який передає як технологічну, так і розмірну інформацію.

Застосовуючи плазморізи з ЧПУ на базі плат «Ардуїно» можна звільнити велику кількість універсального обладнання та водночас збільшити продуктивність праці.Основні переваги верстатів на базі «Ардуїно», зібраних своїми руками, виражаються в:

• високою (порівняно з ручними верстатами) продуктивністю;
• гнучкості універсального обладнання у поєднанні з точністю;
• зниження потреби у залученні кваліфікованих фахівців до роботи;
• можливості виготовлення взаємозамінних деталей за однією програмою;
• скорочених термінів підготовки під час виготовлення нових деталей;
• можливості зробити верстат своїми руками.

1.1 Процес роботи фрезерного верстата з ЧПУ (відео)

1.2 Різновиди ЧПУ верстатів

Представлені агрегати для різання фанери або пінопласту, що використовують для роботи плати Arduino, діляться на класи по:

• технологічним можливостям;
• принцип зміни інструмента;
• способу зміни заготівлі.

Будь-який клас такого обладнання можна зробити власноруч, а електроніка «Arduino» забезпечить максимальну автоматизацію робочого процесу.Поряд із класами, верстати можуть бути:

• токарними;
• свердлильно-розточувальними;
• фрезерними;
• шліфувальними;
• верстати електрофізичного ряду;
• багатоцільові.

Токарні агрегати на базі «Arduino» можуть обробляти зовнішні і внутрішні поверхні різних деталей.

Обертання заготовок може проводитися як у прямолінійних, так і в криволінійних контурах. Пристрій також призначається для різання зовнішнього та внутрішнього різьблення. Фрезерні агрегати на базі Arduino призначаються для фрезерування простих і складних деталей корпусного типу.

Крім того вони можуть проводити свердління та розточування. Шліфувальні верстати, які також можна зробити своїми руками можуть застосовуватися для фінішної обробкидеталей.

Залежно від виду оброблюваних поверхонь агрегати можуть бути:

• плоскошліфувальними;
• внутрішньошліфувальними;
• шліцешліфувальними.

Багатоцільові агрегати можуть застосовуватися для різанняфанери або пінопласту, виконувати свердління, фрезерування, розточування та токарну обробку деталей. Перед тим, як зробити верстат з ЧПУ своїми руками, важливо враховувати, що поділ обладнання здійснюється за способом зміни інструменту. Заміна може проводитися:

• вручну;
• автоматично у револьверній головці;
• автоматично у магазині.

Якщо електроніка (контролер) може забезпечувати автоматичну зміну заготовок з використанням спеціальних накопичувачів, апарат може довгий часпрацювати без участі оператора.

Для того щоб зробити представлений агрегат для різання фанери або пінопласту своїми руками, необхідно підготувати вихідне обладнання. Для цього може бути придатний вживаний.

У ньому робочий орган замінюється на фрезу. Крім того, зробити механізм своїми руками можна з кареток старого принтера.

Це дозволить рухатися робочій фрезі у напрямку двох площин. Далі до конструкції підключається електроніка, ключовим елементомякою є контролер та плати «Arduino».

Схема збирання дозволяє зробити своїми руками саморобний агрегатЧПУ автоматичним. Таке обладнання може бути призначене для різання пластику, пінопласту, фанери або тонкого металу. Для того, щоб пристрій зміг виконувати більше складні видиробіт, необхідний як контролер, а й кроковий двигун.

Він повинен мати високі потужнісні показники – не менше 40-50 ватів. Рекомендується використовувати звичайний електродвигун, тому що з його застосуванням відпаде необхідність у створенні гвинтової передачі, а контролер забезпечуватиме своєчасну подачу команд.

Потрібне зусилля на вал передачі в саморобному пристрої має передаватися за допомогою зубчастих ременів.Якщо для пересування робочої фрези саморобний верстат з ЧПУ використовувати каретки від принтерів, то для цієї мети необхідно вибрати деталі від принтерів великих розмірів.

Основою майбутнього агрегату може бути прямокутна балка, яка повинна бути міцно закріплена на напрямних. Каркас повинен відрізнятись високим ступенем жорсткості, але використовувати зварювання не рекомендується. Краще застосовувати болтове з'єднання.

Зварювальні шви будуть піддаватися деформації через постійні навантаження під час роботи верстата. Елементи кріплення при цьому руйнуються, що призведе до збою налаштувань, а контролер працюватиме некоректно.

2.1 Про крокові двигуни супорти та напрямні

Агрегат із ЧПУ, зібраний самостійно, має бути оснащений кроковими електродвигунами. Як вже згадувалося вище, для збирання агрегату найкраще використовувати двигуни від старих матричних принтерів.

Для ефективного функціонування пристрою знадобиться три окремих двигуникрокового типу. Рекомендується використовувати двигуни з п'ятьма окремими проводами управління. Це дозволить збільшити функціональність саморобного апаратуу кілька разів.

При підборі двигунів для майбутнього верстата потрібно знати число градусів на один крок, показник робочої напруги та опір обмотки. Згодом це допоможе зробити коректне налаштування всього програмного забезпечення.

Кріплення валу кульового двигуна проводиться із застосуванням гумового кабелю, покритого товстою обмоткою. Крім того, за допомогою такого кабелю можна приєднати двигун до ходової шпильки. Станину можна виготовити із пластмаси з товщиною в 10-12 мм.

Поряд із пластиком можливе застосування алюмінію або органічного скла.

Провідні деталі каркаса кріпляться за допомогою шурупів, а при використанні деревини можна кріпити елементи клеєм ПВА. Напрямні являють собою сталеві прути з перетином 12 мм і довжиною 20 мм. На кожну вісь припадає по 2 прути.

Супорт виготовляють із текстоліту, його розміри повинні становити 30×100х40 см. Напрямні частини текстоліту скріплюються гвинтами марки М6, а супорти «Х» і «У» у верху повинні мати 4 різьбові отвори для закріплення станини. Крокові електродвигуни встановлюються за допомогою кріплень.

Кріплення можна зробити з використанням сталілистового типу. Товщина листа має становити 2-3 мм. Далі гвинт з'єднується з віссю крокового двигуна за допомогою гнучкого валу. З цією метою можна використовувати звичайний гумовий шланг.

В наш час все більш частим стає виробництво дрібних деталей з деревини для тих чи інших конструкцій. Також у магазинах можна зустріти різноманітність красивих об'ємних картин, виконаних на дерев'яному полотні. Такі операції здійснюються за допомогою фрезерних верстатів з числовим програмним управлінням. Точність деталей або картин з дерева досягається за рахунок керування з комп'ютера спеціалізованою програмою.

Фрезерний верстат з обробки деревини з числовим управлінням є високопрофесійною машиною, створеною за останнім словом техніки.

Вся робота полягає в обробці спеціальною фрезою по дереву, якою можна здійснити роботу з вирізування дрібних деталей з деревного матеріалу. красивих малюнків. Робота здійснюється рахунок подачі сигналів на крокові двигуни, які, своєю чергою, рухають фрезер за трьома осями.

За рахунок чого відбувається високоточна обробка. Як правило, вручну такі роботи зробити неможливо так якісно. Тому фрезерні верстати з дерева з ЧПУ є великою знахідкою для столярів.

Призначення

Здавна, фрезерування призначалося для стругальних робіт з деревиною. Але двигун прогресу рухається суворо вперед і в наш час до таких верстатів створили числове програмне управління. На цьому етапі фрезерувальний верстат може виконувати різноманітні дії, що стосуються обробки дерева:

1. Вирізання різних деталей із масиву деревини.
2. Відрізання зайвих частин заготовки.
3. Можливість робити пази та отвори різних діаметрів.
4. Малювання складних орнаментів за допомогою фрези.
5. 3D тривимірні зображення на масиві дерева.
6. Повноцінне меблеве виробництвоі багато іншого.

Яке б не було поставлене завдання, воно буде виконано з високою точністю та акуратністю.

Порада: Під час роботи на саморобному з ЧПУ оснащенням необхідно плавно знімати товщину деревини, інакше ваша деталь буде зіпсована або спалена фрезою!

Різновид

У сучасному технологічному світі розрізняють такі види верстатів фрезерування по дереву з числовим управлінням:

Стаціонарні

Ці машини розмішаються на виробництвах, оскільки мають величезні розміри та вагу. Проте таке обладнання здатне виготовляти продукцію у великих обсягах.

Ручні

Це саморобні пристроїабо пристрої із готових наборів. Ці верстати можна сміливо встановлювати у вашому гаражі чи власній майстерні. До таких належать такі підвиди:

Устаткування з використанням порталу, з числовим керуванням

Саме фрезер здатний пересуватися по двох декартових осях X і Z. У такого типу верстата висока жорсткість при обробці на вигини. Конструкція портального фрезерного верстата з числовим керуванням досить проста у своєму виконанні. Багато столяр починають пізнання верстатів з ЧПУ саме з такого підтипу. Однак у даному випадкуРозмір заготівлі буде обмежений розміром самого порталу.

З числовим керуванням та пересувним порталом

Конструкція цього підтипу трохи ускладнена.

Пересувний портал

Саме цей тип пересуває фрезер по всіх трьох декартових осях, по X, Z і Y. У даному випадку необхідно буде використовувати міцну напрямну для осі X, так як все велике навантаження буде прямувати саме на неї.

З пересувним порталом дуже зручний для створення друкованих плат. По осі Y можна обробляти довгі деталі.

Фреза рухається осі Z.

Верстат, на якому фрезерувальна деталь здатна пересуватися у вертикальному напрямку

Цей підтип зазвичай використовують при доопрацюванні виробничих зразків або при переробці свердлильного обладнання гравірувально - фрезерне.

Робоче поле, тобто сама стільниця має розміри 15х15 сантиметрів, що унеможливлює обробку великих деталей.

Такий тип не дуже зручний в експлуатації.

Безпортальний з числовим керуванням

Цей тип верстата дуже складний у своїй конструкції, проте є найпродуктивнішим та зручнішим.

Заготовки можна обробляти довжиною до п'яти метрів, навіть якщо вісь X становить 20 сантиметрів.

Такий підтип вкрай не підходить для першого досвіду, оскільки потребує навичок на цьому устаткуванні.

Нижче ми розглянемо конструкцію власноручного фрезерного верстата з дерева з ЧПУ, розберемо принципи його роботи. Дізнаємось, як зробитице дітище і як налагоджується таке обладнання.

Пристрій та принцип роботи

Основними деталями пристрою фрезерування є такі деталі:

Станіна

Безпосередньо сама конструкція верстата, на якій розташовуються всі інші деталі.

Супорта

Вузол, який є кріпленням для підтримки пересування автоматичного інструменту.

Робочий стіл

Область, де проводиться вся необхідна робота.

Вал шпинделя або фрезер

Інструмент, який виконує роботи фрезерування.

Фреза для обробки деревини

Інструмент, а точніше пристосуваннядля фрезера, різних величин та форм, за допомогою яких проводиться обробка деревини.

ЧПУ

Скажімо так мозок та серце всієї конструкції. Програмне забезпечення виконує точний контроль усієї роботи.

Робота полягає у програмному управлінні. На комп'ютері встановлена ​​спеціалізована програма, саме вона перетворює завантажені в неї схеми спеціальні коди, які програма розподіляє на контролер, а потім на крокові двигуни. Крокові двигуни, у свою чергу, пересувають фрезер по координатних осях Z, Y, X, за рахунок чого відбувається обробка дерев'яної заготовки.

Вибір комплектуючих

Основним етапом у винаході саморобногоФрезерний верстат є вибір комплектуючих деталей. Адже вибравши поганий матеріал, може піти що-небудь не так у

Приклад збирання з алюмінієвої рами.

самій роботі. Зазвичай використовують прості матеріали, такі як: алюміній, деревина (масив, МДФ), оргскло. Для правильної та точної роботи всієї конструкції важливо розробити всю конструкцію супортів.

Порада: Перед збиранням своїми руками, необхідно перевірити всі вже підготовлені деталі на сумісність.

Перевірити, чи немає десь загвоздки, яка заважатиме. А головне, щоб не допустити різного роду коливань, оскільки це призведе до неякісного фрезерування.

Існують деякі призначення з підбору робочих елементів, які допоможуть у створенні, а саме:

Напрямні

Схема направляючих ПП для фрезера.

Для них використовують прути діаметром 12 міліметрів. Для осі X, довжина прута становить 200 міліметрів, а для осі Y довжина становить 90 міліметрів.

Використання напрямних дозволить виконати високоточну установку рушійних деталей

Супорта

Супорт фрезерного ЧПУверстата.

Супорт у збиранні.

Для цих комплектуючих можна використати текстолітовий матеріал. Досить міцний матеріалв своєму роді. Як правило, розмір текстолітового майданчика становить 25х100х45 мілі.

Блок фіксації фрезера

Приклад каркаса фіксації фрезера.

Можна також використовувати текстолітовий каркас. Розміри безпосередньо залежать від інструменту, що є у вас.

Крокові двигуни або серводвигуни

Блок живлення

Контролер

Електронна плата, яка розподіляє електрику на крокові двигуни, щоб переміщувати їх осями.

Порада: При паянні плати необхідно використовувати конденсатори та резистори у спеціальних SMD корпусах (для виготовлення корпусів таких деталей використовують алюміній, кераміка, пластик). Це зменшить габарити плати, а також внутрішній простіру конструкції буде оптимізовано.

Складання

Схема саморобного верстата з числовим програмним керуванням

Складання не займе у вас занадто багато часу. Єдине, що процес налаштування буде найдовшим у всьому процесі виготовлення.

Для початку

Необхідно розробити схему та креслення майбутнього верстата з числовим управлінням.

Якщо вам не хочеться цього робити, можна скачати креслення з інтернету. По всім розмірампідготувати усі необхідні деталі.

Виконати всі необхідні отвори

Призначені для підшипників та напрямних. Головне дотримуватися всіх необхідні розміри, інакше роботу верстата буде порушено. Представлена ​​схема з описом розташування механізмів. Вона дозволить вам отримати загальне уявлення, особливо якщо ви збираєте його вперше.

Коли всі елементи та деталі механізму у вас готові, можна сміливо приступати до складання. Насамперед збирається станина обладнання.

Каркас

Має бути геометрично правильно зібраний. Всі кути повинні бути рівними та рівнозначними. Коли каркас готовий, можна монтувати напрямні осі, робочий стіл, супорт. Коли ці елементи встановлені, можна встановити фрезер або шпиндель.

Залишається останній крок – електроніка. Установка електроніки є основним етапом у збиранні. До встановлених на верстаті крокових двигунів підключається контролер, який і відповідатиме за їхню роботу.

Далі контролер підключається до комп'ютера, на якому вже має бути встановлена ​​спеціальна програма для керування. Широко застосовується торгова марка Arduino, яка виробляє та постачає апаратне обладнання.

Коли все підключено та знаходиться в режимі готовності, саме час запустити пробну заготовку. Для цього підійде будь-яка деревина, яка не виходитиме за межі робочого столу. Якщо ваша заготівля пройшла обробку і все гаразд, можна приступати до повноцінного виготовлення того чи іншого продукту фрезерування.

Техніка безпеки

Безпека з фрезеруванням є основою основ. Якщо не берегти себе, можна потрапити до лікарні із серйозними травмами. Всі правила безпеки однакові, проте нижче будуть перераховані основні:

1. Необхідно заземлити ваше обладнання, щоб уникнути ударів струмом.
2. Не допускати дітей до верстата.
3. Не їсти і не пити на робочому столі.
4. Одяг слід підбирати відповідний.
5. Чи не обробляти громіздкі деталі, які перевищують розміри робочого столу, верстатного обладнання.
6. Не кидати різні інструментина робочу область верстата.
7. Не використовувати матеріал (метал, пластик і т.д.).

Відео огляди

Відео огляд деталей до верстата та де їх взяти:

Відео огляд роботи фрезерного верстата по дереву:

Відео огляд електроніки

Умовою виконання професійних робітпо дереву є наявність. Дороги, що є у продажу, і не всім «по кишені». Тому багато хто виготовляє їх своїми руками, заощаджуючи гроші та отримуючи від творчого процесу задоволення.

Є два варіанти виготовлення міні верстатів для:

• придбання набору деталей та його виготовлення (набори Моделіст вартістю від 40 до 110 тисяч рублів);
• зробити його власноруч.

Розглянемо виготовлення фрезерних міні верстатів із ЧПУ своїми руками.

Вибір конструктивних особливостей

Перелік дій при розробці, виготовленні міні-пристрою для фрезерування по дереву наступний:

1. Спочатку потрібно визначитися про які роботи йдеться. Це підкаже, які габарити та товщини деталей можна буде на ньому обробляти.
2. Зробити компонування та передбачуваний перелік деталей на саморобний настільний верстат для виготовлення своїми руками.
3. Вибрати програмне забезпечення для приведення його в робочий стан, щоб він працював за заданою програмою.
4. Купити необхідні компоненти, деталі, вироби.
5. Маючи креслення, зробити своїми руками елементи, що бракують, зібрати і налагодити готовий виріб.

Конструкція

Саморобний верстат складається з наступних основних частин:

• станини з розміщеним на ній столом;
• супортів, що мають можливість переміщення різальної фрези у трьох координатах;
• шпинделя із фрезою;
• направляючих по переміщенню супортів та порталу;
• блок живлення, що забезпечує електроенергією двигуни, контролер або плату комутації з використанням мікросхем;
• драйвери для стабілізації роботи;
• пилососа для збору тирси.

На станині встановлюють напрямні для переміщення порталу по осі Y. На порталі розміщені напрямні для переміщення супорта по осі X. Шпиндель з фрезою кріпиться на супорт. Він рухається своїми напрямними (вісь Z).

Контролер та драйвера забезпечують автоматизацію роботи верстата з ЧПУ за рахунок передачі команд на електродвигуни. Використання програмного комплексу Kcam дозволяє використовувати будь-який контролер і забезпечує управління двигунами відповідно до внесених до програми креслень деталі.

Конструкцію треба зробити жорсткою, щоб протистояти робочим зусиллям, що виникають при роботі, і не приводити до вібрацій. Вібрації призведуть до зниження якості виробу, поломки інструменту. Тому розміри кріпильних елементів мають забезпечувати монолітність конструкції.

Саморобний фрезерний верстат з ЧПУ використовують для отримання об'ємного 3D зображення на дерев'яні деталі. Вона кріпиться на столі пристрою. Його можна використовувати і як гравірувальний. Конструкція забезпечує переміщення робочого органу - шпинделя із встановленою фрезою відповідно до заданої програми дій. Переміщення супорта по осях Х і Y відбувається по шліфованим напрямним із застосуванням крокових електродвигунів.

Переміщення шпинделя по вертикальній осі Z дозволяє змінювати глибину обробки на малюнку, що створюється по дереву. Для отримання рельєфного малюнка 3D необхідно зробити креслення. Бажано використовувати різні видифрез, які дозволять отримати найкращі параметривідображення малюнка.

Підбір комплектуючих

Для напрямних застосовують прутки із сталі D = 12 мм. Для кращого переміщення кареток вони шліфуються. Довжина залежить від розміру столу. Можна використовувати загартовані стрижні зі сталі від матричного принтера.

Крокові двигуни можна використовувати звідти. Їхні параметри: 24 В, 5 А.

Фіксацію фрез бажано забезпечити цангою.

На саморобний фрезерний міні-верстат краще використовувати блок живлення заводського виготовлення, так як від нього залежить працездатність.

У контролері потрібно використовувати конденсатори та резистори в корпусах SMD для поверхневого монтажу.

Складання

Щоб зібрати саморобний верстат для фрезерування 3D деталі по дереву своїми руками потрібно зробити креслення, підготувати необхідний інструмент, комплектуючі, виготовити деталі, що відсутні. Після цього можна приступати до збирання.

Черговість складання своїми руками міні верстата з ЧПУ з обробкою 3D складається з:

1. напрямні супортів встановлюють у боковини разом з кареткою (без гвинта).
2. каретки переміщають направляючими до тих пір, поки їх хід не стане плавним. Тим самим проводиться притирання отворів у супорті.
3. затяжки болтів на супортах.
4. кріплення складальних одиниць на верстаті та встановлення гвинтів.
5. установки крокових двигунів та з'єднання їх з гвинтами за допомогою муфт.
6. контролер виділено окремий блок зменшення впливу нього працюючих механізмів.

Саморобний верстат з ЧПУ після збирання обов'язково має бути випробуваний! Тестування 3D обробки проводиться за допомогою щадних режимів для виявлення всіх несправностей та їх усунення.

Робота в автоматичному режимі забезпечується програмним забезпеченням. Просунуті користувачі комп'ютерів можуть використовувати блоки живлення та драйвери до контролерів, крокових двигунів. Блок живлення перетворює змінний, що надходить (220 В, 50 Гц) в постійний струмнеобхідний для живлення контролера та крокових двигунів. Їх управління верстатом з персонального комп'ютера проходить через порт LPT. Робочими програмами є Turbo CNC та VRI-CNC. Для підготовки необхідних втілення в дерево малюнків використовують програми графічних редакторів CorelDRAW і ArtCAM.

Підсумки

Саморобний міні фрезерний верстат з ЧПУ для отримання 3D деталей простий в управлінні, забезпечує точність та якість обробки. При необхідності зробити складніші роботи потрібно використовувати крокові електродвигуни більшої потужності (наприклад: 57BYGH-401A). В цьому випадку для переміщення супортів потрібно для обертання гвинтів використовувати зубчасті ремені, а не муфту.

Встановлення блоку живлення (S-250-24), плати комутації, драйверів можна зробити в старому корпусі від комп'ютера, доопрацювавши його. На ньому можна встановити червону кнопку «стоп» для аварійного відключенняобладнання.

На питання, як зробити верстат із ЧПУ, можна відповісти коротко. Знаючи про те, що саморобний фрезерний верстат з ЧПУ загалом – непростий пристрій, що має складну структуру, конструктору бажано:

• обзавестися кресленнями;
• придбати надійні комплектуючі та кріпильні деталі;
• підготувати добрий інструмент;
• мати під рукою токарний та свердлильний верстатиз ЧПУ, щоб швидко виготовити.

Не завадить переглянути відео – своєрідну інструкцію, яка навчає – з чого почати. А почну з підготовки, куплю все необхідне, розберуся з кресленням – ось правильне рішенняпочатківця конструктора. Тому підготовчий етап, Попередній збірці, - дуже важливий.

Роботи підготовчого етапу

Щоб зробити саморобний ЧПУдля фрезерування, є два варіанти:

1. Берете готовий ходовий набір деталей (спеціально підібрані вузли), з якого збираємо обладнання самостійно.
2. Знайти (виготовити) всі комплектуючі та приступити до складання ЧПУ верстата своїми руками, який би відповідав усім вимогам.

Важливо визначитися з призначенням, розмірами та дизайном (як обійтися без малюнка саморобного верстата ЧПУ), підшукати схеми для його виготовлення, придбати або виготовити деякі деталі, які для цього потрібні, придбати ходові гвинти.

Якщо прийнято рішення створити верстат ЧПУ своїми руками та обійтися без готових наборів вузлів та механізмів, кріпильних деталей, потрібна та схема, зібраний за якою верстат працюватиме.

Зазвичай знайшовши принципову схемупристрої, спочатку моделюють всі деталі верстата, готують технічні креслення, а потім по них на токарному та фрезерному верстатах (іноді треба використовувати і свердлильний) виготовляють комплектуючі з фанери або алюмінію. Найчастіше робочі поверхні (називають ще робочим столом) – фанерні з товщиною 18 мм.

Складання деяких важливих вузлів верстата

У верстаті, який ви почали збирати власноруч, треба передбачити низку відповідальних вузлів, що забезпечують вертикальне переміщення робочого інструменту. У цьому переліку:

• гвинтова передача – обертання передається, використовуючи зубчастий ремінь. Він хороший тим, що не прослизають на шківах, поступово передаючи зусилля на вал фрезерного обладнання;
• якщо використовують кроковий двигун (ШД) для міні-верстата, бажано брати каретку від габаритнішої моделі принтера – потужніше; старі матричні друкарські пристрої мали досить сильні електродвигуни;

• для трьохкоординатного пристрою, знадобиться три ШД. Добре, якщо в кожному знайдеться 5 проводів управління, функціонал міні-верстата зросте. Варто оцінити величину параметрів: напруги живлення, опору обмотки та кута повороту ШД за один крок. Для підключення кожного ШД потрібен окремий контролер;
• за допомогою гвинтів, обертальний рух від ШД перетворюється на лінійне. Для досягнення високої точностіБагато хто вважає за потрібне мати кулько-гвинтові пари (ШВП), але це комплектуюча не з дешевих. Підбираючи для монтажу блоків набір гайок та кріпильних гвинтів, вибирають їх із вставками із пластику, це зменшує тертя та виключає люфти;

• замість двигуна крокового типу, можна взяти звичайний електромотор після невеликої доробки;
• вертикальна вісь, яка забезпечує переміщення інструмента в 3D, охоплюючи весь координатний стіл. Її виготовляють із алюмінієвої плити. Важливо, щоб розміри осі були підігнані до габаритів пристрою. За наявності муфельної печі вісь можна відлити за розмірами креслень.

Нижче – креслення, зроблене у трьох проекціях: вид збоку, ззаду, і згори.

Максимум уваги – станині

Необхідна жорсткість верстата забезпечується рахунок станини. На неї встановлюють рухомий портал, систему рейкових направляючих, ШД, робочу поверхню, вісь Z та шпиндель.

Наприклад, один із творців саморобного верстата ЧПУ, несучу раму зробив з алюмінієвого профілю Maytec – дві деталі (перетин 40х80 мм) та дві торцеві пластини товщиною 10 мм із цього ж матеріалу, з'єднавши елементи алюмінієвими куточками. Конструкція посилена, всередині рами зроблено рамку з менших профілів розмірів у формі квадрата.

Станіна монтується без використання з'єднань зварного типу (зварним швам погано вдається переносити вібронавантаження). Як кріплення краще використовувати Т-подібні гайки. На торцевих пластинах передбачено встановлення блоку підшипників для встановлення ходового гвинта. Знадобиться підшипник ковзання та шпиндельний підшипник.

Основним завданням зробленого своїми руками верстата з ЧПУ умілець визначив виготовлення деталей з алюмінію. Оскільки йому підходили заготівлі з максимальною товщиною 60 мм, він зробив просвіт порталу 125 мм (це відстань від верхньої поперечної балки до робочої поверхні).

Цей непростий процес монтажу

Зібрати саморобні ЧПУ верстати, після підготовки комплектуючих, краще за кресленням, щоб вони працювали. Процес складання, застосовуючи ходові гвинти, варто виконувати у такій послідовності:

• обізнаний умілець починає з кріплення на корпусі перших двох ШД – за вертикальною віссю обладнання. Один відповідає за горизонтальне переміщення фрезерної головки (рейкові напрямні), а другий за переміщення у вертикальній площині;
• рухомий портал, що переміщається по осі X, несе фрезерний шпиндель та супорт (вісь z). Чим вищим буде портал, тим більшу заготівку вдасться обробити. Але у високого порталу, в процесі обробки, - знижується стійкість до навантажень, що виникають;

• для кріплення ШД осі Z, лінійних напрямних використовують передню, задню, верхню, середню та нижню пластини. Там же зробіть ложемент фрезерного шпинделя;
• привід збирають із ретельно підібраних гайки та шпильки. Щоб зафіксувати вал електродвигуна та приєднати до шпильки, використовують гумову обмотку товстого електрокабелю. Як фіксатор можуть бути гвинти, вставлені в нейлонову втулку.

Потім починається складання інших вузлів та агрегатів саморобки.

Монтуємо електронну начинку верстата

Щоб зробити своїми руками ЧПУ верстат і керувати ним, треба оперувати правильно підібраним числовим програмним управлінням, якісним друкованими платамита електронними комплектуючими (особливо якщо вони китайські), що дозволить на верстаті з ЧПУ реалізувати всі функціональні можливості, обробляючи деталь складної конфігурації.

Для того, щоб не було проблем в управлінні, саморобні верстати з ЧПУ, серед вузлів, мають обов'язкові:

• крокові двигуни, деякі зупинилися наприклад Nema;
• порт LPT, через який блок керування ЧПУ можна підключити до верстата;
• драйвери для контролерів, їх встановлюють на фрезерний міні-верстат, підключаючи відповідно до схеми;

• плати комутації (контролери);
• блок електроживлення на 36В з понижувальним трансформатором, що перетворює на 5В для живлення керуючого ланцюга;
• ноутбук чи ПК;
• кнопка, що відповідає за аварійну зупинку.

Тільки після цього верстати з ЧПУ проходять перевірку (при цьому умілець зробить його пробний запуск, завантаживши всі програми), виявляються та усуваються недоліки.

Замість ув'язнення

Як бачите, зробити ЧПУ, яке не поступиться китайським моделям – реально. Зробивши комплект запчастин з потрібним розміром, Маючи якісні підшипники та достатньо кріплення для складання, це завдання – під силу тим, хто зацікавлений у програмній техніці. Прикладу довго шукати не доведеться.

На фото внизу – деякі зразки верстатів, які мають числове керування, зроблені такими ж умільцями, не професіоналами. Жодна деталь не робилася поспішно, довільним розміром, а відповідна до блоку з великою точністю, з ретельним вивіренням осей, застосуванням якісних ходових гвинтівта з надійними підшипниками. Вірне твердження: як збереш, так і працюватимеш.

На ЧПУ виконується обробка алюмінієвої заготівлі. Таким верстатом, який зібрав умілець, можна виконати багато фрезерних робіт.