Самодельный фрезерный станок с ЧПУ своими руками. Чертежи и схемы

Самодельный фрезерный станок своими руками

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Mach3, так как он широко используется любителями. Больше информации можно найти на форумах и в поисковых системах. Mach3 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!

Вам может также понравиться...

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Срок проверки reCAPTCHA истек. Перезагрузите страницу.