Станок ЧПУ своими руками – схема и чертежи для сборки дома

Я давно хотел разместить серию постов по теме самодельных станков с ЧПУ. Но всегда останавливал тот факт, что Станкофф – станкоторговая компания. Дескать, как же так, мы же должны продавать станки, а не учить людей делать их самостоятельно. Но уви…

Чертежи

На начальном этапе рабочего процесса делают чертежи. Чертежи могут отличаться друг от друга в зависимости от того, какой тип оборудования с программным управлением был выбран, какое рабочее поле предусмотрено. Создавая чертёж будущему станку, заостряют внимание на следующих факторах:

  • какие детали нужно будет сделать самостоятельно, а какие купить в готовом виде;
  • какой толщины потребуется фанера;
  • каким образом будут фиксироваться детали.

Элементы простой формы делают самостоятельно. К таким деталям относят: станину, столешницу, держатели, кожух, суппорт и некоторые другие. Элементы посложнее покупают готовыми. Люди, не имеющие опыта в создании чертежей, могут отыскать готовые чертежи, их можно найти в разных источниках, к примеру, в интернете. Там же есть чертежи мебели и схемы прочих фанерных изделий.

чертеж рабочего стола чпу станка с фанеры

рабочий стол

макет самодельного станка с фанеры

макет станка

Возможно, меня уволят за это!

Я давно хотел разместить серию постов по теме самодельных станков с ЧПУ. Но всегда останавливал тот факт, что Станкофф – станкоторговая компания. Дескать, как же так, мы же должны продавать станки, а не учить людей делать их самостоятельно. Но увидев этот проект я решил плюнуть на все условности и поделиться им с вами.

И так, в рамках этой статьи-инструкции я хочу, что бы вы вместе с автором проекта, 21 летним механиком и дизайнером, изготовили свой собственный настольный фрезерный станок с ЧПУ. Повествование будет вестись от первого лица, но знайте, что к большому своему сожалению, я делюсь не своим опытом, а лишь вольно пересказываю автора сего проекта. 

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».

Чертежи фанерного ЧПУ станка для сборки своими руками

Чертежи ЧПУ станка из фанеры

Исходники чертежей этого ЧПУ станка из фанеры растут из не безизвестного “ЧПУ станка Графа”, на нашем сайте можно прочитать об этом станке и скачать его чертежи в статье Самодельный ЧПУ станок моделиста.

Но, данные чертежи весьма сильно переработанны в сторону упрощения изготвления станка и увеличения его поперечной прочности. Факически от Графовских чертежей не осталось ни одной детали.

Фанера, как исходный материал для сборки ЧПУ станка была выбрана потому, что она весьма бюджетна и имеет достаточно высокую прочность, особенно если ее располагать с умом.

Чертежи прочного ЧПУ станка из фанеры

Да и изготовить такой самодельный ЧПУ фрезер можно с помощью лобзика и клея Момент-Столяр. Конечно, для нарезки лучше использовать другой ЧПУ – например заказать резку комплекта для сборки на стороне, но, если такой возможности нет, то детали вырезанные обычным лобзиком будут не хуже, да изготовление заготовок для сборки займет гораздо больше времени, но детали от этого хуже не станут.

Сборка фанерных деталей ведется на клею используя соделинение шип-паз. Это позволяет придать деталям большую прочность, чем сборка при помощи фурнитуры или на шурупах.

Чертежи простого ЧПУ станка из фанеры

Как можно заметить из общих видов сборки и фотографий, нагруженные элементы конструкции ЧПУ станка собираются из 2-3 слоев фанеры и имеют дублирование дополнительной деталью-копией располагающейся рядом. 

Чертежи самодельного ЧПУ станка из фанеры

Такое расположение элементов конструкции самодельного ЧПУ станка позволет хорошо противостоять изгибающим нагрузкам.

Чертежи фанерного ЧПУ станка

Время сборки ЧПУ фрезера – около недели, если рабтать неспешно вечерами по паре часов. Основная задержка – ожидание полимеризации клея.

Подготовка материала и инструментов

Мебельные станки из фанеры с ЧПУ подходят только для работы в домашних условиях.  Для начала готовят фанерный лист любого сорта, разной толщины. Столы, станины и суппорты изготавливают из фанерного листа толщиной 10мм, для станков, на которых планируется изготавливать крупные заготовки, берется фанера толщиной 20 мм. Кожухи, стопоры и прочие элементы выпиливают из фанеры толщиной 6 мм. Кроме материала, потребуются следующие инструменты и детали:

  • подшипники и фиксаторы;
  • валы;
  • винты;
  • шкивы;
  • дрель или сверло;
  • ремни передачи вращения;
  • кабели;
  • алюминиевый уголок;
  • направляющие;
  • острый нож;
  • контроллер;
  • лобзик или натяжная пила;
  • наждачка.

Также, следует приготовить клей. Для работы с фанерой подойдет обычный ПВА. Для установки на корпус металлических деталей используют эпоксидную смолу. В качестве дополнительного оборудования приобретается шаговый мотор, вместо него может использоваться мотор от отработавшего сканера или принтера.

В процессе работы для соединения отдельных элементов используют шипы и пазы, которые предварительно смазывают клеем. При нанесении ПВА используют ватную палочку. Важно, чтобы в местах соединения не было щелей. Гвозди и саморезы для соединения элементов не годятся.

Шаг 1: Дизайн и CAD модель

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.

HKEYqjyke63pgfTxr7JNKFV5PdtBvbVETNOtYgSo.jpg
CeEaIDo10Skhe9TjbgZ9R4UhLmMgYf1qU3WFUaY7.jpg
6nkSf0Lp5uHAIONw1ikdAMGH40EhOipYVJJQIopR.jpg

Файлы для скачивания «Шаг 1»

Габаритные размеры

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.

6gh4gd6eaQ4fByTONww5I2zBbACCL2CGuQOSfYfG.jpg
EaVnoXrRok2VLtEH68pQajFhfSwaPgdSH89bZr12.jpg

Несущая рама в сборе

MZwKYHkEHnCMpcdC4mT16I1m0dO41RBKBnoeTJtX.jpg
velkY0722S0qs9LlmWkfDqzprIBIihrZISWFE9Y5.jpg

Уголки для защиты направляющих

Файлы для скачивания «Шаг 2»

Чертежи основных элементов станины

Детали, которые необходимо купить

Для изготовления станка с ЧПУ, кроме деталей, которые будут сделаны из фанеры, необходимо будет приобрести следующие элементы:

  • валы и подшипники;
  • направляющие для перемещения подвижных частей;
  • соединительные элементы (болты, гайки, шпильки и т. д.);
  • контроллер;
  • силовые и контрольные кабеля;
  • ремни для передачи вращения от двигателя к инструменту;
  • шкивы, если они не будут выполнены из фанеры;
  • различные датчики и конечные выключатели.

Еще понадобиться компьютер для программирования контроллера. Кроме того, если в компьютере не реализована возможность управление агрегатом, понадобиться пульт, на котором будут выведены кнопки запуска и остановки.

Сборка

На этой стадии тонкостей минимум:

  • Клей ПВА наносится на поверхность соединяемых деталей ватной палочкой или кисточкой (в зависимости от площади склеивания), после чего детали совмещаются и прижимаются друг к другу с максимальным безопасным для их целостности усилием. Желательно зафиксировать их под давлением до полного высыхания клея (около суток);
  • Использовать эпоксидный клей нужно аналогичным образом . Уделите особое внимание его тщательному перемешиванию с отвердителем и соотношению отвердителя и смолы. В общем случае лучше добавить немного больше рекомендованного количества отвердителя: это сделает полимеризацию смолы более быстрой.

Следы выдавившегося клея лучше удалить с поверхности деталей сразу: после его высыхания сделать окрестности шва гладкими будет неизмеримо труднее.

Чертеж чпу станка из фанеры

На фото — собранный станок.

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.

yNYFw6Y7q4bxLA30S5TtBU3os6p7SL4kjQ4O6QYB.jpg
92pkozSGqGXQ5FDwnWydlx3tVQfp7lH7anhOi0B8.jpg
9BjkgzVmwOFVPaYCVs7tykWePViI7z16UigxJQak.jpg
MURkMuPFopDFbNphHQNt37lNxt7XAMvpu0J5VqP5.jpg

Файлы для скачивания «Шаг 4»

Из подручных средств ЧПУ

Разнообразие техники и руки растущие откуда нужно могут послужить для импровизации народным умельцам. Сегодня в сети можно встретить что фрезерно гравировальные ЧПУ станки изготавливают:

  • Из CD ROM и СД дисков можно получить хороший мини станочек. Видео ниже;

  • Из принтера и его запчастей, видео ниже;

Сборка деталей

Когда все детали будут готовы, их собирают наподобие конструктора. Сборка осуществляется с большой осторожностью, поскольку фанера представляет собой хрупкий материал, при неосторожном подходе она может растрескаться. В процессе сборки пазо-шипового соединения на фанерном полотне по всей длине проходятся клеем ПВА.

Болтовые соединения дополняют шайбами и граверами, чтобы они не разболтались и не раскрутились в ходе работы на станках. Все кабели размещают в ПВХ гофре. Станину и стол нужно устанавливать по уровню. Контроллер должен находиться отдельно, его помещают в шкаф. Сборку деталей можно осуществлять, глядя на фото, также в данном случае поможет схема.

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.

qFfDUVthO0PtqPMDwVC8eAtkfWAzVlFb609RFtlC.jpg
8Uym97qONu8Wpl7rIGxVJgDDngwoYfBRx33x1Z2J.jpg

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

xCC7QjhTmeuLv3HLDKuiPK6WaqnAZkTTRqERUlI5.jpg
Sy9ZTiM5MJVodwzLD8AgQIdffALwlPW4hQFzidh6.jpg
84qEFkMAznLgiJ4XGNRTsFieQjS03Kf1SR4NcZpt.jpg
605XLh7Il6ZNz6PZKIvw2uU1SLmtMpDCqIhlbd0u.jpg

Файлы для скачивания «Шаг 6»

Ошибки и недочеты с которыми можно столкнуться

В процессе сборки машины можно столкнуться с рядом проблем, поэтому рекомендую прежде чем приступать к заказу и понимать что нужно искать, определиться с габаритами станка, габаритами изделий которые вы будете обрабатывать. Итак ошибка номер один — не создается чертеж станка с мельчайшими деталями, от каждого винтика, до каждого провода.

Следующей ошибкой является неправильная подборка шпинделя и частотника, поэтому будьте внимательны.

Еще одна частая ошибка — шаговый двигатель имеет часто не очень распространенное питание, и для него просто необходимо подбирать индивидуальный блок питания. Поэтому сравнивайте имеющееся у вас питание с напряжением для шагового двигателя.

Ну и конечно ошибки возникающие по причине недостатка опыта, тут можно посоветовать тщательней продумывать чертеж и руководствоваться пословицей «Дорогу осилит идущий».

Не забывайте делиться статьями в социальных сетях. Удачи и до новых встреч, с вами был Андрей Ноак!

Этот блог читают

3875

специалистов своего дела.

Читай и ты!

Шаг 8: Электрическая схема

Основными  компонентами электрической схемы являются:

  1. Шаговые двигатели
  2. Драйверы шаговых двигателей
  3. Блок питания
  4. Интерфейсная плата
  5. Персональный компьютер или ноутбук
  6. 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 )).

APg1rst4amK3XBXSWC7Q1tL5LrHNaVDcu1d9eU3R.jpg
qQTxkkWTWEWMgBoxcFzIL7V2Cjkzp3QQ4Txdvvkn.jpg

Электрическая схема станка

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.

aK0HYQs1tMJ17O9taFDXa4YGJMfOwrWEx2K032lB.jpg
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...