Как изготовить фрезерный станок своими руками. В размещенной здесь статье-инструкции предлагаю ознакомится с пошаговым процессом сборки фрезерного станка с ЧПУ собственными руками с предоставлением необходимых чертежей и советов. Между прочим, таким же образом можно собрать и сверлильный станок.
В этой статье будет достаточно много чертежей, примечания к ним сделаны на английском языке, но я уверен, что настоящий технарь все поймет без лишних слов. Для удобства восприятия, я разобью повествование на «шаги».
- Предисловие от автора
- Шаг 1: Дизайн и CAD модель фрезерного станка собранного своими руками
- Файлы для скачивания «Шаг 1»:
- Шаг 2: Станина
- Файлы для скачивания «Шаг 2»
- Фрезерный станок ЧПУ своими руками — чертежи основных элементов станины
- Шаг 3: Портал
- Файлы для скачивания «Шаг 3»
- Шаг 4: Суппорт оси Z
- Файлы для скачивания «Шаг 4»
- Шаг 5: Направляющие
- Шаг 6: Винты и шкивы
- Файлы для скачивания «Шаг 6»
- Шаг 7: Рабочая поверхность
- Шаг 8: Электрическая схема фрезерного станка ЧПУ собранного своими руками
- Шаг 9: Фрезерный шпиндель
- Шаг 10: Программное обеспечение
- Шаг 11: Он ожил! Испытания
Предисловие от автора
Уже в 12 лет я мечтал построить машину, которая будет способна создавать различные вещи. Машину, которая даст мне возможность изготовить любой предмет домашнего обихода. Спустя два года я наткнулся на словосочетание ЧПУ или если говорить точнее, то на фразу «Фрезерный станок ЧПУ своими руками». После того как я узнал, что есть люди способные сделать такой станок самостоятельно для своих нужд, в своем собственном гараже, я понял, что тоже смогу это сделать. Я должен это сделать! В течение трех месяцев я пытался собрать подходящие детали, но не сдвинулся с места. Поэтому моя одержимость постепенно угасла.
В августе 2013 идея построить Фрезерный станок своими руками вновь захватила меня. Я только что окончил бакалавриат университета промышленного дизайна, так что я был вполне уверен в своих возможностях. Теперь я четко понимал разницу между мной сегодняшним и мной пятилетней давности. Я научился работать с металлом, освоил техники работы на ручных металлообрабатывающих станках, но самое главное я научился применять инструменты для разработки. Я надеюсь, что эта инструкция вдохновит вас на создание своего станка с ЧПУ!
Шаг 1: Дизайн и CAD модель фрезерного станка собранного своими руками
Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: токарном и фрезерном.
Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.
Файлы для скачивания «Шаг 1»:
Габаритные размеры
| Ноименование | |
|---|---|
| DIY_CNC_основные размеры.pdf: |  |
Шаг 2: Станина
Станина обеспечивает станку необходимую жесткость. На нее будет установлен подвижной портал, шаговые двигатели, ось Z и шпиндель, а позднее и рабочая поверхность. Для создания несущей рамы я использовал два алюминиевых профиля Maytec сечением 40х80 мм и две торцевые пластины из алюминия толщиной 10 мм. Все элементы я соединил между собой на алюминиевые уголки. Для усиления конструкции внутри основной рамы я сделал дополнительную квадратную рамку из профилей меньшего сечения.
Для того, чтобы в дальнейшем избежать попадания пыли на направляющие, я установил защитные уголки из алюминия. Уголок смонтирован с использованием Т-образных гаек, которые установлены в один из пазов профиля.
На обоих торцевых пластинах установлены блоки подшипников для установки приводного винта.
↑ Несущая рама в сборе
↑ Уголки для защиты направляющих
Файлы для скачивания «Шаг 2»
Фрезерный станок ЧПУ своими руками — чертежи основных элементов станины
| Ноименование | |
|---|---|
| Блок подшипников.pdf: | |
| Т-образная гайка.pdf: | |
| Боковой профиль внутренней рамки 40х40 мм.pdf: | |
| Крепежные элементы внутренней рамки.pdf: | |
| Основной профиль 80х40 мм.pdf: | |
| Задняя торцевая пластина.pdf: | |
| Пылезащитный профиль.pdf: | |
| Торцевой профиль внутренней рамки 40х40 мм.pdf: | |
| Торцевые защитные накладки.pdf: | |
| Фронтальная торцевая платина.pdf: | |
Шаг 3: Портал
Подвижной портал — исполнительный орган вашего станка, он перемещается по оси X и несет на себе фрезерный шпиндель и суппорт оси Z. Чем выше портал, тем толще заготовка, которую вы можете обработать. Однако, высокий портал менее устойчив к нагрузкам которые возникают в процессе обработки. Высокие боковые стойки портала выполняют роль рычагов относительно линейных подшипников качения.
Основная задача, которую я планировал решать на своем фрезерном станке с ЧПУ — это обработка алюминиевых деталей. Поскольку максимальная толщина подходящих мне алюминиевых заготовок 60 мм, я решил сделать просвет портала (расстояние от рабочей поверхности до верхней поперечной балки) равным 125 мм. В SolidWorks все свои измерения я преобразовал в модель и технические чертежи. В связи со сложностью деталей, я обработал их на промышленном обрабатывающем центре с ЧПУ, это дополнительно мне позволило обработать фаски, что было бы весьма затруднительно сделать на ручном фрезерном станке по металлу.
Файлы для скачивания «Шаг 3»
| Ноименование | |
|---|---|
| Нижняя поперечная пластина портала с креплением приводной гайки.pdf: | |
| Крепления для U-образного профиля.pdf: | |
| Боковые стойки портала.pdf: | |
| U-образный верхний профиль портала.pdf: | |
| Крепление двигателя оси Y.pdf: | |
Шаг 4: Суппорт оси Z
В конструкции оси Z я использовал переднюю панель, которая крепится к подшипникам перемещения по оси Y, две пластины для усиления узла, пластину для крепления шагового двигателя и панель для установки фрезерного шпинделя. На передней панели я установил две профильные направляющие по которым будет происходить перемещение шпинделя по оси Z. Обратите внимание на то, что винт оси Z не имеет контропоры внизу.
Файлы для скачивания «Шаг 4»
| Ноименование | |
|---|---|
| Верхняя пластина оси Z для крепления шагового двигателя.pdf: | |
| Задняя пластина оси Z.pdf: | |
| Ложемент фрезерного шпинделя.pdf: | |
| Нижняя и средняя пластины оси Z.pdf: | |
| Пластина для крепления фрезерного шпинделя на оси Z.pdf: | |
| Пластина для крепления гайки перемещения по оси Y.pdf: | |
| Передняя пластина оси Z для крепления линейных направляющих.pdf: | |
Шаг 5: Направляющие
Направляющие обеспечивают возможность перемещения во всех направлениях, обеспечивают плавность и точность движений. Любой люфт в одном из направлений может стать причиной неточности в обработке ваших изделий. Я выбрал самый дорогой вариант — профилированные закаленные стальные рельсы. Это позволит конструкции выдерживать высокие нагрузки и обеспечит необходимую мне точность позиционирования. Чтобы обеспечить параллельность направляющих, я использовал специальный индикатор во время их установки. Максимальное отклонение относительно друг друга составило не более 0,01 мм.
Шаг 6: Винты и шкивы
Винты преобразуют вращательное движение от шаговых двигателей в линейное. При проектировании своего станка вы можете выбрать несколько вариантов этого узла: Пара винт-гайка или шарико-винтовая пара (ШВП). Винт-гайка, как правило, больше подвергается силам трения при работе, а также менее точна относительно ШВП. Если вам необходима повышенная точность, то однозначно необходимо остановить свой выбор на ШВП. Но вы должны знать, что ШВП достаточно дорогое удовольствие.
Я все же решил использовать винт-гайку для своего станка. Я выбрал гайки со специальными пластиковыми вставками которые уменьшают трение и исключают люфты.
Необходимо обработать концы винтов в соответствии с чертежами. На концы винтов устанавливаются шкивы
Файлы для скачивания «Шаг 6»
| Ноименование | |
|---|---|
| Винт оси X.pdf: | |
| Винт оси Y.pdf: | |
| Винт оси Z.pdf: | |
Шаг 7: Рабочая поверхность
Рабочая поверхность — это место на котором вы будете закреплять заготовки для последующей обработки. На профессиональных станках часто используется стол из алюминиевого профиля с Т-пазами. Я решил использовать лист обычной березовой фанеры толщиной 18 мм.
Шаг 8: Электрическая схема фрезерного станка ЧПУ собранного своими руками
Основными компонентами электрической схемы являются:
- Шаговые двигатели
- Драйверы шаговых двигателей
- Блок питания
- Интерфейсная плата
- Персональный компьютер или ноутбук
- Кнопка аварийного останова
Я решил купить готовый набор из 3-х двигателей Nema, 3-х подходящих драйверов, платы коммутации и блока питания на 36 вольт. Также я использовал понижающий трансформатор для преобразования 36 вольт в 5 для питания управляющей цепи. Вы можете использовать любой другой готовый набор или собрать его самостоятельно. Так как мне хотелось быстрее запустить станок, я временно собрал все элементы на доске. Нормальный корпус для системы управления сейчас находится в разработке )).
Электрическая схема станка
| Ноименование | |
|---|---|
| Электрическая схема.pdf: | |
Шаг 9: Фрезерный шпиндель
Для своего проекта я использовал фрезерный шпиндель Kress. Если есть необходимость, средства и желание, то вы вполне можете поставить высокочастотный промышленный шпиндель с водяным или воздушным охлаждением. При этом потребуется незначительно изменить электрическую схему и добавить несколько дополнительных компонентов, таких как частотный преобразователь.
Шаг 10: Программное обеспечение
В качестве управляющей системы для своего детища я выбрал MACH3. Это одна из самых популярных программ для фрезерных станков с ЧПУ. Поэтому про ее настройку и эксплуатацию я не буду говорить, вы можете самостоятельно найти огромное количество информации на эту тему в интернете.
Шаг 11: Он ожил! Испытания
Если вы все сделали правильно, то включив станок вы увидите, что он просто работает!
Я уверен, моя история вдохновит вас на создание собственного фрезерного станка с ЧПУ.
Источник: stankoff.ru