Чпу своїми руками

Верстат з ЧПУ: особливості конструкції і складання агрегату

Верстати, оснащені числовим програмним забезпеченням (ЧПУ) представлені у вигляді сучасного обладнання для різання, точіння, свердління або шліфування металу, фанери, дерева пінопласту та інших матеріалів.

Чпу своїми руками

Фрезерний верстат з ЧПУ

Вбудована електроніка на базі друкованих плат «Arduino9raquo; забезпечує максимальну автоматизацію робіт.

1 Що собою являє верстат з ЧПУ?

Верстати ЧПУ на базі друкованих плат «Ардуіно9raquo; здатні в автоматичному режимі безступінчатий змінювати частоту обертання шпинделів, а також швидкість подачі супортів, столів і інших механізмів. Допоміжні елементи станка ЧПУ автоматично приймає потрібне положення, і можуть використовуватися для різання фанери або алюмінієвого профілю.

У пристроях на основі друкованих плат «Arduino9raquo; ріжучий інструмент (попередньо налаштований) також змінюється в автоматичному режимі.

У пристроях ЧПУ на базі друкованих плат «Ардуіно9raquo; всі команди подаються через контролер.

Контролер отримує сигнали від программоносителя. Для такого обладнання для різання фанери, металевого профілі або пінопласту программоносітель є кулачки, упори або копіри.

Чпу своїми руками

Саморобний верстат на базі плат Ардуіно

Поступив з программоносителя сигнал через контролер подає команду на автомат, напівавтомат або копіювальний верстат. Якщо необхідно змінити лист фанери або пінопласту для різання, то кулачки або копіри замінюються іншими елементами.

Агрегати з програмним управлінням на базі плат «Ардуіно» в якості программоносителя використовують перфострічки, перфокарти або магнітні стрічки в яких міститься вся необхідна інформація. Із застосуванням плат «Arduino9raquo; 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 «Ардуіно9raquo; здійснює контролер, який передає як технологічну, так і розмірну інформацію.

Чпу своїми руками

Саморобний гравірувальний верстат з ЧПУ на базі управління Ардуіно

Застосовуючи плазморізи з ЧПУ на базі плат «Ардуіно9raquo; можна вивільнити велику кількість універсального обладнання і поряд з цим збільшити продуктивність праці. Основні переваги верстатів на базі «Ардуіно9raquo ;, зібраних своїми руками, виражаються в:

  • високою (у порівнянні з ручними верстатами) продуктивністю;
  • гнучкості універсального обладнання в поєднанні з точністю;
  • зниженні потреби в залученні кваліфікованих фахівців до роботи;
  • можливості виготовлення взаємозамінних деталей по одній програмі;
  • скорочені строки підготовки при виготовленні 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 «Arduino9raquo ;, діляться на класи по:

  • технологічних можливостей;
  • принципом зміни інструменту;
  • способу зміни заготовки.

Будь-клас такого обладнання можна зробити своїми руками, а електроніка «Arduino9raquo; забезпечить максимальну автоматизацію робочого процесу. Поряд з класами, верстати можуть бути:

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

Токарні агрегати на базі «Arduino9raquo; можуть піддавати обробці зовнішні і внутрішні поверхні всіляких деталей.

Чпу своїми руками

Верстат з ЧПУ тривимірної різання під керуванням Ардуіно

Обертання заготовок може проводитися як в прямолінійних, так і в криволінійних контурах. Пристрій також призначається для різання зовнішньої і внутрішньої різьби. Фрезерні агрегати на базі «Arduino9raquo; призначаються для фрезерування простих і складних деталей корпусного типу.

Крім того вони можуть виробляти свердління і розточування. Шліфувальні верстати, які також можна зробити своїми руками можуть застосовуватися для фінішної обробки деталей.

Залежно від виду оброблюваних поверхонь агрегати можуть бути:

Багатоцільові агрегати можуть застосовуватися для різання фанери або пінопласту, виконувати свердління, фрезерування, розточування і токарної обробки деталей. Перед тим, як зробити верстат з ЧПУ своїми руками, важливо враховувати, що розподіл обладнання проводиться і за способом зміни інструменту. Заміна може здійснюватися:

  • вручну;
  • автоматично в револьверної голівці;
  • автоматично в магазині.

Якщо електроніка (контролер) може забезпечувати автоматичну зміну заготовок з використанням спеціальних накопичувачів, то апарат може тривалий час працювати без участі оператора.

2 Рекомендації по збірці верстата з ЧПУ

Для того, щоб зробити представлений агрегат для різання фанери або пінопласту своїми руками, необхідно підготувати вихідне обладнання. Для цього може бути придатний був у вжитку свердлильний верстат для друкованих плат.

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

Це дозволить рухатися робочої фрези в напрямку двох площин. Далі до конструкції підключається електроніка, ключовим елементом якої є контролер і плати «Arduino9raquo ;.

Схема збірки дозволяє зробити своїми руками саморобний агрегат ЧПУ автоматичним. Таке обладнання може бути призначене для різання пластику, пінопласту, фанери або тонкого металу. Для того, щоб пристрій змогло виконувати більш складні види робіт, необхідний не тільки контролер, але і кроковий двигун.

Чпу своїми руками

Саморобний верстат з ЧПУ

Він повинен володіти високими характеристиками потужності показниками — не менше 40-50 ват. Рекомендується використовувати звичайний електродвигун, так як з його застосуванням відпаде необхідність в створенні гвинтової передачі, а контролер буде забезпечувати 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 буде використовувати каретки від принтерів, то для цієї мети необхідно вибрати деталі від принтерів великих розмірів.

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

Зварювальні шви будуть піддаватися деформації через постійні навантажень при роботі верстата. Елементи кріплення при цьому руйнуються, що призведе до збою налаштувань, а контролер буде працювати некоректно.

2.1 Про крокових двигунах супортах і напрямних

Агрегат з ЧПУ, зібраний самостійно, повинен бути оснащений кроковими електродвигунами. Як уже згадувалося вище, для складання агрегату найкраще використовувати двигуни від старих матричних принтерів.

Для ефективного функціонування пристрою знадобиться три окремих двигуна крокової типу. Рекомендується застосовувати двигуни з п’ятьма окремими проводами управління. Це дозволить збільшити функціональність саморобного апарату в кілька разів.

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

Чпу своїми руками

Дерев’яний верстат з ЧПУ зібраний своїми руками

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

Поряд з 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 в 12 мм і довжиною в 20 мм. На кожну вісь припадає по 2 прута.

Супорт виготовляють з текстоліту, його розміри повинні складати 30 × 100х40 см. Напрямні частини текстоліту скріплюються гвинтами марки М6, а супорти «Х9raquo; і «У9raquo; в верху повинні мати 4 різьбових отвори для закріплення станини. Крокові електродвигуни встановлюються за допомогою кріплень.

Кріплення можна зробити з використанням стали листового типу. Товщина листа повинна складати 2-3 мм. Далі гвинт з’єднується з віссю крокової двигуна за допомогою гнучкого валу. З цією метою можна задіяти звичайний гумовий шланг.

Будь-яке гайкові з’єднання рекомендується проводити за допомогою чавунних гайок.

Виготовляємо верстат ЧПУ в домашніх умовах

Чпу своїми руками

Привіт шановні читачі і передплатники блогу Андрія НВАК! Переробка деревини це не просто розпилювання дерева, це і отримання меблів і отримання складних виробів з деревини, виробів які пройшли десятки етапів обробки і стали повноцінним виробом. І саме коли справа доходить до глибокої деревообробки, буває дуже складно, а іноді і навіть неможливо обійтися без ЧПУ верстата. Сьогодні я хочу поговорити про те, як зробити верстат ЧПУ своїми руками.

ЧПУ крім дерева може стати в нагоді в обробці металу, пластику, оргскла, алюмінію, комбінованих матеріалів. Такий верстат буде називатися фрезерно гравірувальний. Можна також такий верстат використовувати і для лазерного випалювання по дереву. все буде залежати від насадки яка буде використовуватися для обробки.

Відмінність же в обробці деревини і металу, полягає в жорсткості корпусу, надійності елементів і тонкощах технології обробки елементів.

Орієнтовна вартість верстата для обробки дерева складе 35 — 40 тисяч рублів. За великим рахунком збірка машини зводиться до підбору та купівлі комплектуючих і потім їх складанні на рамі.

Замовлення деталей популярніший за все сьогодні в Китаї, але можливо також замовити їх і у нас в спеціалізованих магазинах або інтернет ресурсах. Нижче дивіться фото саморобного верстата ЧПУ.

Чпу своїми руками

З чим варто визначитися перед виготовленням ЧПУ:

  1. Матеріали які планується обробляти;
  2. Габарити виробів для обробки (висота, ширина і довжина майбутніх виробів). Визначаються розміри машини по осях X, Y, Z. Варто не забувати, що ці розміри повинні позначати робочий простір верстата;
  3. Точність подальшої обробки виробів (параметр залежить від точності складання корпусу машини і відповідно від матеріалу корпусу).

необхідні матеріали

Отже для виготовлення нам знадобляться наступні агрегати:

  • Матеріал для виготовлення корпусу. Можна використовувати деревні плити, такі як МДФ, ДСП, з деревних плит оптимально я б рекомендував застосовувати фанеру. так як вона найбільш міцна і жорстка. Якщо ж хочете ще надійніше то доведеться зробити конструкцію з металу;
  • Шпиндель. Для обробки деревини підійде потужністю 1,3 — 2 КВт. Якщо бажаєте НЕ остуджувати верстат кожні 15 хвилин роботи, то шпиндель потрібно встановлювати з водяним охолодженням;
  • Частотники, він же частотний перетворювач, він же інвертор. Підбирається такою ж потужністю як і потужність шпинделя;
  • Керуюча плата;
  • Крокові двигуни — 3 штуки, один буде пересувати нашу конструкцію по осі Y, інший по осі X, третій по осі Z.
  • Кабель канал для захисту кабелю від пошкоджень і поломок, так як обладнання багато буде рухатися;
  • Кабель 15 — 20 метрів, краще прорахувати всі на кресленні;
  • Цанга для шпинделя — по іншому патрон для фрези;
  • Шланг для охолодження;
  • Підшипники;
  • М’яка муфта для передачі плавного ходу і компенсації співвісності крокової двигуна;
  • Звичайно ж фрези для обробки деревини;
  • Шурупи і болти;
  • Водяна помпа.

Інструменти які вам знадобляться

Для фрезерного ЧПУ потрібні будуть наступні інструменти:

  1. Зварювальний апарат для виготовлення металевого корпусу. Перевагою користуються зварювання — автомат;
  2. Необхідно буде виточити шпильки, можливо ще якісь токарні роботи. Тому в ідеалі потрібно було б мати доступ до токарного верстата для виконання робіт по виготовленню комплектуючих;
  3. Болгарка або ножівка по металу;
  4. викрутка;
  5. молоток;
  6. паяльник;
  7. Ножиці;
  8. Плоскогубці і пасатижі;
  9. Ізоляційна стрічка;
  10. Супер клей;
  11. Фумлента і герметик;
  12. Ключі для збірки.

З підручних засобів ЧПУ

Різноманітність техніки і руки ростуть звідки треба можуть послужити для імпровізації народним умільцям. Сьогодні в мережі можна зустріти що фрезерно гравірувальні ЧПУ верстати виготовляють:

  • З CD ROM і СД дисків можна отримати хороший міні станочек. Відео нижче;

  • З принтера і його запчастин, відео нижче;

Покрокова інструкція

Для того щоб зрозуміти з чого почати, давайте будемо орієнтуватися на принципову схему ЧПУ.

Чпу своїми руками

Отже, складання готового верстата проводиться в такій послідовності:

  • Створення креслень, з урахуванням прокладки і підключення електроустаткування. Можна накреслити вручну, але я б рекомендував такі програми як Компас, Автокад або Визио. У них легше буде підправити креслення, а в Визио навіть є відразу готові бібліотеки по електрообладнання;
  • Наступний крок — замовлення комплектуючих;
  • Після надходження комплектуючих можна приступити до монтажу станини. Чому після надходження? Так для того щоб зробити станину з урахуванням вже прийшли комплектуючих;
  • Монтаж шпинделя;
  • Монтаж системи водоохолодження. За такої операції скоріше за все доведеться використовувати фумлента і звичайний автомобільний герметик, для того щоб конструкція була надійніше і не протікала;
  • Підключення електропроводки, установка кнопки аварійної зупинки;
  • Підключення керуючої плати (вона ж контролер). В якості такої плати можна використовувати — KY-2012 — 5 Axis CNC Breakout Board for Stepper Motor Driver with DB25 Cable. Знайти таку буде не складно в просторах інтернету. Також часто можна зустріти саморобні верстати на базі arduino;
  • Установка програмного забезпечення і завантаження креслень;
  • Налаштування верстата або так звана «пусконаладка».

Як я вже вище говорив, при створенні креслень необхідно промальовувати всі тонкощі від розмірів до електропроводки. Це дозволить зменшити кількість помилок в проектуванні верстата.

Виготовляємо каркас

Як я вже говорив каркас можна зробити як з фанери, так і з металу. Можна комбінувати застосування цих матеріалів. Нижче викидаю креслення каркаса.

Чпу своїми руками

Не забуваємо про жорсткість конструкції і її геометрії. Дуже важливо залишити регулювання для більш тонкої настройки верстата:

  1. По висоті машини як на відео;
  2. По осях Х і У.

Відео вам на допомогу, щоб не зробити помилок:

монтаж шпинделя

Встановлюємо шпиндель тільки після повного монтажу каркасу. При монтажі необхідно залишити на шпинделі можливість регулювання по висоті і вертикалі. Інакше кажучи, якщо шпиндель буде встановлено не вертикально, потрібна регулювання, яка б поставила потрібний кут.

Помилки і недоліки з якими можна зіткнутися

У процесі складання машини можна зіткнутися з рядом проблем, тому рекомендую перш ніж приступати до замовлення і розуміти що потрібно шукати, визначитися з габаритами верстата, габаритами виробів які ви будете обробляти. Отже помилка номер один — не створюється креслення верстата з найдрібнішими деталями, від кожного гвинтика, до кожного проводу.

Наступною помилкою є неправильна підбірка шпинделя і Частотники, тому будьте уважні.

Ще одна часта помилка — кроковий двигун має часто не надто поширене харчування, і для нього просто необхідно підбирати індивідуальний блок живлення. Тому порівнюйте наявне у вас харчування з напругою для крокової двигуна.

Ну і звичайно помилки виникають через брак досвіду, тут можна порадити ретельніше продумувати креслення і керуватися прислів’ям «Дорогу здолає той, хто йде».

Не забувайте ділитися статтями в соціальних мережах. Успіху і до нових зустрічей, з вами був Андрій Ноак!

Цей блог читають 3875 фахівців своєї справи.
Читай і ти!

Ваш коментар

Чи можна зробити своїми руками верстат з ЧПУ?

Складна обробка різних матеріалів давно перестала бути долею заводських цехів. Ще двадцять років тому, максимум, що могли собі дозволити домашні майстри — це фігурне випилювання лобзиком.
Сьогодні, ручні фрезери і ріжучі лазери можна запросто купити в магазині побутового інструменту. Для лінійної обробки передбачені різні напрямні. А як бути з вирізанням складних фігур?

Елементарні завдання можна виконати за допомогою шаблону. Однак такий спосіб має недоліки. по-перше, треба виготовити власне шаблон, по-друге, у механічного лекала є обмеження за розміром заокруглень. І нарешті, похибка таких пристосувань занадто велика.

Вихід давно знайдений: верстат з ЧПУ дозволяє вирізати з фанери своїми руками такі складні фігури, про які «оператори лобзиків» можуть лише мріяти.
Чпу своїми руками
Пристрій являє собою систему координатного позиціонування різального інструменту, керовану комп’ютерною програмою. Тобто, обробна головка рухається по заготівлі, відповідно до заданої траєкторією. Точність обмежена лише розмірами ріжучої насадки (фреза або лазерний промінь).
Чпу своїми руками
Можливості таких верстатів безмежні. Існують моделі з двовимірним і тривимірним позиціонуванням. Однак вартість їх настільки висока, що придбання може бути виправдано лише комерційним використанням. Залишається своїми руками зібрати ЧПУ верстат.

Принцип роботи координатної системи

Основа верстата — потужна рама. За основу береться ідеально рівна поверхня. Вона ж служить робочим столом. Другий базовий елемент — це каретка, на якій закріплюється інструмент. Це може бути дремель, ручний фрезер, лазерна гармата — в загальному, будь-який пристрій, здатне обробляти заготовку. Каретка повинна рухатися строго в площині рами.

Для початку розглянемо двомірну установку

Чпу своїми руками
Як рами (основи) для станка ЧПУ, зробленого своїми руками, можна використовувати поверхню столу. Головне, після юстування всіх елементів, конструкція більше не переміщається, залишаючись жорстко прикрученою до основи.

Для переміщення в одному напрямку (умовно назвемо його X), розміщуються дві напрямних. Вони повинні бути строго паралельні один одному. Поперек встановлюється бруківка конструкція, також складається з паралельних напрямних. Друга вісь — Y.
Чпу своїми руками
Ставлячи вектора переміщення по осях X і Y, можна з високою точністю встановити каретку (а разом з нею і ріжучий інструмент) в будь-яку точку на площині робочого столу. Вибираючи співвідношення швидкостей переміщення по осях, програма змушує інструмент рухатися безперервно по будь-, найскладнішою траєкторії.

Рама верстата з ЧПУ зроблена руками умільця, відео

Існує ще одна концепція: каретка з інструментом закріплена нерухомо, переміщається робочий стіл із заготівлею. Принципової різниці немає. Хіба що розміри підстави (а отже, і заготовки) обмежені. Зате спрощується схема подачі живлення на робочий інструмент, не треба турбуватися про гнучких кабелях харчування.

Рішення може бути комплексним: по одній осі рухається стіл, по другий осі — каретка з робочою головкою.
Чпу своїми руками
За допомогою такої системи можна обробляти вироби «безперервної лінією розрізу». Що це означає? Ріжуча головка, розташована в площині заготовки, починає роботу від краю, і проходить всю фігуру безперервним розпилом. Це обмежує можливості, але двомірний верстат ЧПУ по дереву простіше зробити своїми руками. Вертикальна позиція головки встановлюється вручну.

Важливо! Ріжучий інструмент повинен мати свободу переміщення по вертикальній осі. Інакше неможливо буде працювати з насадками різного розміру.

Наступний щабель складності — трьохкоординатний саморобний верстат з ЧПУ. Зробити його своїми руками трохи складніше. Питання навіть не в механіці, а в більш складній схемі програмування.

Принцип третій руки механічної частини полягає в тому, що на каретку встановлюється ще один комплект напрямних. Тепер інструмент має три ступені свободи: X, Y, Z.
Чпу своїми руками
Що це дає? По-перше, можна вирізати замкнуті фігури в середині заготовки. Фреза встановиться над початком розрізу, опуститься на задану глибину, пройде по внутрішньому контуру, і знову підніметься над площиною заготовки. За аналогічною схемою можна висвердлювати отвори в заданих точках. але найголовніше — за допомогою такого верстата можна вирізати тривимірні фігури.
Чпу своїми руками
Каретка переміщається уздовж напрямних за допомогою крокових двигунів. Збірка верстата ЧПУ своїми руками дає можливість вибору приводу. Якщо пріоритет у швидкості — встановлюється ремінний привід. Для високої точності використовується червячно- різьбовій.
Чпу своїми руками
Щоб виготовити своїми руками ЧПУ верстат, потрібні креслення і тривимірна модель з розрахунком всіх трьох координат (осей переміщення).
Чпу своїми руками
Найкраще виконати моделювання в профільній програмі, наприклад AutoCAD. Перед початком проектування слід придбати елементи, які неможливо виготовити самостійно: вузли ковзання по напрямних, крокові двигуни, приводні ремені.

Серцем такого верстата є програмований блок управління. Умовно він складається з трьох частин:

  1. Модуль введення, в який поміщається схема обробки заготовки. Його роль може виконувати персональний комп’ютер
  2. Процесорний блок, що перетворює електронну модель вироби в команди для виконавчих механізмів
  3. Модуль управління виконавчими механізмами (кроковими двигунами, робочої головкою). Цей же блок приймає сигнали від датчиків позиціонування (при наявності таких).

найпрогресивніша (І одночасно доступна) технологія — це верстат ЧПУ на процесорі Ардуіно. Його можна зібрати своїми руками і запрограмувати буквально за пару вихідних. Блок схема виглядає наступним чином:
Чпу своїми руками
Один модуль відстежує становище інструменту щодо заготовки за всіма трьома координатами. Другий модуль дає команди блоку управління координатними моторами. І третій модуль управляє роботою ріжучої головки (включення, швидкість обертання).

Загальне керівництво здійснюється з персонального комп’ютера зі спеціалізованим програмним управлінням. Освоїти його може користувач, вміє працювати в графічних редакторах.
Чпу своїми руками
Ви задаєте не тільки трафарет і глибину обробки заготовки, але навіть шлях переміщення робочої головки інструменту до кожної точки початку розрізу або свердління. Крім того, програма підкаже вам оптимальні форми розкрою, для мінімізації втрат матеріалу.

Важливо! Перед остаточною збіркою і налагодженням каретки з ріжучим (пропалює) інструментом, модуль управління слід «навчити».

Чпу своїми руками

Це можна зробити за допомогою пише інструменту і паперу, зовсім не обов’язково переводити фізичний матеріал. Дуже важливо визначити нульові точки координат. Вони встановлюються з урахуванням похибки на габаритні розміри ріжучої головки.

Як своїми руками зробити ЧПУ верстат, приклади працездатних проектів

Якщо ви плануєте працювати з масивними заготовками, і тривимірна складова відноситься не тільки до свердління отворів, верстат виготовляється з металу. Відповідно сервоприводи мають у своєму розпорядженні достатню потужність, щоб подолати інерцію каретки і важкого двигуна робочого фрезера.
Чпу своїми руками
З точки зору управління — розмір верстата не має значення, так само як і матеріал станини. Моменти інерції закладаються під час налаштування програми і калібрування сервоприводів. Однак якщо ви не плануєте виготовляти малі архітектурні форми, санок можна зробити компактним і легким.
Наприклад, з фанери:
Чпу своїми руками
Цей матеріал досить жорсткий. при правильній збірці конструкція не буде пружинити, що особливо важливо при точному позиціонуванні. Але головне достоїнство дерева — відсутність інерції і малу вагу. Тому можна встановлювати компактні сервоприводи з малим споживанням енергії.

Саморобний верстат з ЧПУ, відео.

При цьому напрямні все-таки робляться з металу. Ці частини схильні до зносу, і на них лежить «відповідальність» за точність позиціонування.
Чпу своїми руками
Ще один напрямок — лазерний верстат ЧПУ своїми руками. Деякі матеріали можна саме різати (наприклад, тонку фанеру або пластик). Для цього буде потрібно досить дорога лазерна гармата. Але основне застосування — художнє випалювання.
Чпу своїми руками
висновок:
Виготовити власний верстат з ЧПУ можливо. Абсолютно безкоштовно не вийде, деякі елементи неможливо зробити в домашніх умовах. Але економія (в порівнянні з промисловим екземпляром) настільки істотна, що ви не пошкодуєте про витрачений час.

Поділитися з друзями:

Саморобний фрезерний верстат з ЧПУ: збираємо своїми руками

Знаючи про те, що фрезерний верстат з ЧПУ є складним технічним і електронним пристроєм, багато умільці думають, що його просто неможливо виготовити своїми руками. Однак така думка є хибною: самостійно зробити подібне обладнання можна, але для цього потрібно мати не тільки його докладне креслення, але і набір необхідних інструментів і відповідних комплектуючих.

Чпу своїми руками

Обробка алюмінієвої заготовки на саморобному настільному фрезерному верстаті

Зважившись на виготовлення саморобного фрезерного верстата 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 володарем доступного за вартістю, ефективного і продуктивного обладнання, що дозволяє виконувати обробку заготовок з різних матеріалів з високим ступенем точності.

Щоб зробити фрезерний верстат, оснащений системою ЧПУ, можна скористатися двома варіантами: купити готовий набір, з спеціально підібраних елементів якого і збирається таке обладнання, або знайти всі комплектуючі і своїми руками зібрати пристрій, повністю задовольняє всім вашим вимогам.

Інструкція по збірці саморобного фрезерного верстата з ЧПУ

Нижче на фото можна побачити зроблений власними руками фрезерний верстат з ЧПУ. до якого додається детальна інструкція з виготовлення та збирання із зазначенням використовуваних матеріалів і комплектуючих, точними «викрійками» деталей верстата і приблизними витратами. Єдиний мінус — інструкція англійською мовою, але розібратися в докладних кресленнях цілком можна і без знання мови.

Завантажити безкоштовно інструкцію з виготовлення верстата: Саморобний фрезерний верстат з ЧПУ

Чпу своїми руками

Фрезерний верстат з ЧПУ зібраний і готовий до роботи. Нижче кілька ілюстрацій з інструкції по збірці даного верстата

Чпу своїми руками «Викрійки» деталей верстата (зменшений вигляд) Чпу своїми руками Початок збірки верстата Чпу своїми руками проміжний етап Чпу своїми руками Заключний етап збірки

Підготовчі роботи

Якщо ви вирішили, що будете конструювати верстат з ЧПУ своїми руками, не використовуючи готового набору, то перше, що вам необхідно буде зробити, — це зупинити свій вибір на принциповій схемі, по якій буде працювати таке міні-обладнання.

Чпу своїми руками

Схема фрезерного верстата з ЧПУ

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 обладнанні, — це механізм, що забезпечує пересування інструменту в трьох незалежних площинах. Цей механізм можна зібрати на основі кареток від непрацюючого принтера, 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 тільки заготовки із пластику, деревини і тонкого листового металу. Пояснюється це тим, що каретки від старого принтера, які будуть забезпечувати переміщення ріжучого інструменту, не володіють достатнім ступенем жорсткості.

Чпу своїми руками

Полегшений варіант фрезерного верстата з ЧПУ для роботи з м’якими матеріалами

Щоб ваш саморобний верстат з ЧПУ був здатний виконувати повноцінні фрезерні операції з заготовками з різних матеріалів, за переміщення робочого інструмента повинен відповідати досить потужний кроковий двигун. Зовсім не обов’язково шукати двигун саме крокової типу, його можна виготовити зі звичайного електромотора, піддавши останній невеликій доробці.

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

Чпу своїми руками

Вузол пасової передачі

Одним з найбільш важливих вузлів будь-якого подібного верстата є механізм фрезера. Саме його виготовлення необхідно приділити особливу увагу. Щоб правильно зробити такий механізм, вам будуть потрібні докладні креслення, яким необхідно буде строго слідувати.

Креслення фрезерного верстата з ЧПУ

Чпу своїми руками

Креслення №1 (вид збоку)

Чпу своїми руками

Креслення №2 (вид ззаду)

Чпу своїми руками

Креслення №3 (вид зверху)

Приступаємо до складання устаткування

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

Несуча конструкція верстата повинна володіти високою жорсткістю, при її монтажі краще не використовувати зварних з’єднань, а з’єднувати всі елементи потрібно тільки за допомогою гвинтів.

Чпу своїми руками

Вузол скріплення деталей рами верстата за допомогою болтового з’єднання

Пояснюється це вимога тим, що зварні шви дуже погано переносять вібраційні навантаження, яким в обов’язковому порядку буде піддаватися несуча конструкція обладнання. Такі навантаження в підсумку призведуть до того, що рама верстата почне руйнуватися з часом, і в ній відбудуться зміни в геометричних розмірах, що позначиться на точності настройки 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.

Чпу своїми руками

Установка вертикальних стійок

У фрезерному верстаті, який ви будете збирати своїми руками, повинен бути передбачений механізм, що забезпечує переміщення робочого інструмента у вертикальному напрямку. Найкраще використовувати для цього кручені передачу, обертання на яку буде передаватися за допомогою зубчастого ременя.

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

Чпу своїми руками

Вузол верхньої каретки, розміщений на поперечних напрямних

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

Чпу своїми руками

Фінальна стадія збірки верстата

Обертання на всі вузли саморобного обладнання з ЧПУ має передаватися тільки за допомогою ремінних передач. Перш ніж підключати до зібраного верстата систему програмного управління, слід перевірити його працездатність в ручному режимі і відразу усунути всі виявлені недоліки в його роботі.

Подивитися процес складання фрезерного верстата своїми руками 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 інструменту в трьох площинах: 3D. При конструюванні саморобного верстата для цієї мети можна використовувати електромотори, встановлені в матричному принтері. Більшість старих моделей матричних друкувальних пристроїв оснащувалися електродвигунами, що володіють досить високою потужністю. Крім крокових електродвигунів з старого принтера варто взяти міцні сталеві стрижні, які також можна використовувати в конструкції вашого саморобного верстата.

Чпу своїми руками

Закріплення крокової двигуна на верхній каретці

Щоб своїми руками зробити фрезерний верстат з ЧПУ, вам будуть потрібні три крокових двигуна. Оскільки в матричному принтері їх всього два, необхідно буде знайти і розібрати ще одне старе друковане пристрій.

Чи виявиться великим плюсом, якщо знайдені вами двигуни будуть мати п’ять проводів 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, яке напруга живлення, а також значення опору обмотки.

Чпу своїми руками

Для підключення кожного крокової двигуна знадобиться окремий контролер

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

Електронна начинка обладнання

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

У саморобному верстаті з ЧПУ обов’язковим є порт LPT, через який електронна система управління і підключається до верстата. Дуже важливо, щоб таке підключення здійснювалося через встановлені крокові електродвигуни.

Чпу своїми руками

Схема підключення уніполярних крокових електродвигунів для 3-х координатного верстата з ЧПУ (натисніть для збільшення)

Вибираючи електронні комплектуючі для свого верстата, зробленого своїми руками, важливо звертати увагу на їх якість, так як саме від цього буде залежати точність технологічних операцій, які на ньому будуть виконуватися. Після установки і підключення всіх електронних компонентів системи ЧПУ потрібно виконати завантаження необхідного програмного забезпечення і драйверів. Тільки після цього йдуть пробний запуск верстата, перевірка правильності його роботи під управлінням завантажених програм, виявлення недоліків і їх оперативне усунення.

Всі вищеописані дії і перераховані комплектуючі підходять для виготовлення своїми руками фрезерного верстата не тільки координатно-розточний групи, але і ряду інших типів. На такому обладнанні можна виконувати обробку деталей зі складною конфігурацією, так як робочий орган верстата може переміщатися в трьох площинах: 3d.

Ваше бажання своїми руками зібрати такий верстат, керований системою ЧПУ, має бути підкріплено наявністю певних навичок і докладних креслень. Дуже бажано також подивитися ряд тематичних навчальних відео, деякі з яких представлені в даній статті.

Верстат ЧПУ своїми руками

Верстат ЧПУ своїми руками схема креслення

У наш час у рукодільних людей все частіше можна зустріти нові верстати, які управляються не руками, як ми всі звикли, а комп’ютерної програмної і комп’ютеризованої оснащенням. Таке нововведення отримало назву ЧПУ (числове програмне управління).

Така технологія застосовується в багатьох установах, на великих виробництвах, а також в хазяйських майстерень. Автоматизована система управління дозволяє заощадити дуже багато часу, а також підвищити якість виробленої продукції.

Автоматизованою системою управляє програма з комп’ютера. У цю систему входять асинхронні двигуни з векторним керуванням, мають три осі руху електричного гравера: X, Z, Y. Нижче ми розглянемо, якими бувають верстати з автоматичним управлінням і розрахунками.

загальні поняття

Як правило, на всіх верстатах з ЧПУ використовується електричний гравер, або фрезер, на якому можна міняти насадки. Верстат з числовим управлінням застосовується для додання тих або інших матеріалів елементів декору і не тільки. ЧПУ верстати, в зв’язку з просуванням в комп’ютерному світі, повинні мати безліч функцій. До таких функцій відносяться:

фрезерування

Механічний процес обробки матеріалу, в процесі якого, ріжучий елемент (насадка, у вигляді фрези), виробляє обертальні рухи на поверхні заготовки.

гравірування

Полягає в нанесенні того або оного зображення на поверхні заготовки. Для цього використовують або фрези, або штихель (сталевий стрижень із загостреним під кутом одним кінцем).

Механічна обробка матеріалу різанням, за допомогою свердла, за рахунок якого виходять отвори різних діаметрів і отвори, що мають багато граней різних перетинів і глибин.

Лазерне різання

Спосіб розкрою і різання матеріалу, при якому відсутня механічна дія, зберігається висока точність заготовки, а також деформації, що здійснюються таким способом, мають мінімальні деформації.

графічний пристрій

Проводиться високоточне малювання складних схем, креслень, географічних карт. Малювання проводиться за рахунок пише блоку, за допомогою спеціалізованого пера.

Малювання і свердління друкованих плат

Виробництво плат, а також малювання електропровідних ланцюгів на поверхні діелектричної пластини. Також свердління маленьких отворів під радіодеталі.

Які функції буде виконувати ваш майбутній верстат з програмним управлінням вирішувати тільки вам. А далі розглянемо конструкцію верстата ЧПУ.

Різновид верстатів ЧПУ

Технологічні ознаки і можливості даних верстатів прирівнюються до універсальних верстатів. Однак, в сучасному світі, виділяють три різновиди верстатів ЧПУ:

Призначення таких верстатів полягає в створенні деталей по типу тіл обертання, яке полягає в обробці поверхні заготовки. Також виробництво внутрішніх і зовнішніх різьб.

Автоматизована робота цих верстатів полягає в обробці площин і просторів різних корпусних заготовок. Здійснюють фрезерування плоску, контурну і ступінчасту, під різними кутами, а також з декількох сторін. Проводять свердління отворів, нарізування різьби, розгортання і розточування заготовок.

Свердлильно — розточувальні

Виконують розсвердлювання, свердління отворів, розточування і розгортання, зенкування, фрезерування, нарізування різьблень і багато іншого.

Як ми бачимо, верстати ЧПУ мають великий ряд функціоналу, які вони здійснюють. Тому і прирівнюються до універсальних верстатів. Всі вони коштують дуже дорого і купити якусь установку з перерахованих вище просто неможливо, в силу фінансової недостатності. І можна подумати, що доведеться здійснювати всі ці дії вручну, протягом усього життя.

Можна не турбуватися. Умілі руки країни, ще з першої появи заводських верстатів ЧПУ, почали створювати саморобні прототипи, які працюють не гірше за професійних.

Всі комплектуючі матеріали для станочки ЧПУ можна замовити в інтернеті, де вони знаходяться у вільному доступі і коштують досить-таки недорого. До речі, корпус автоматизованого верстата можна виготовити своїми руками, а за правильними розмірами можна звернутися в інтернет.

Порада: Перед вибором верстата ЧПУ визначитеся з тим, який матеріал ви будете обробляти. Цей вибір буде мати першорядне значення при спорудженні верстата, так як це безпосередньо залежить від розмірів обладнання, а також витрат на нього.

конструкція

Конструкція верстата ЧПУ повністю залежить від вашого вибору. Можна придбати вже готовий стандартний набір всіх необхідних деталей і просто зібрати його в своєму гаражі або майстерні. Або замовляти все оснащення окремо.

Розглянемо стандартний набір деталей на світлині :

Чпу своїми руками

Фото: набір деталей.

  1. Безпосередньо робоча область, яка виробляється з фанери — це стільниця і бічний каркас.
  2. Напрямні елементи.
  3. Тримачі напрямних.
  4. Лінійні підшипники і втулки ковзання.
  5. Опорні підшипники.
  6. Ходові гвинти.
  7. Контролер крокових двигунів.
  8. Блок живлення контролера.
  9. Електричний гравер або фрезер.
  10. Муфта, що з’єднує вал ходового гвинта з валом крокових двигунів.
  11. Крокові двигуни.
  12. Ходова гайка.

Використовуючи цей перелік деталей, ви сміливо зможете створити свій власний фрезерний по дереву з ЧПУ верстат з автоматизованою працею. Коли ви зберете всю конструкцію, можете сміливо приступати до роботи.

Чпу своїми руками

Принцип роботи

Мабуть, найголовнішим елементом на цьому верстаті є фрезер, гравер або шпиндель. Це залежить від вашого вибору. Якщо у вас буде стояти шпиндель, то хвостик фрези, який має цангу для кріплення, буде щільно кріпитися в цанговий патрон.

Сам патрон безпосередньо закріплений на шпінделя валі. Ріжуча частина фрези підбирається виходячи з обраного матеріалу. Електричний мотор, який розташовується на рухомій каретці, обертає шпиндель з фрезою, що дозволяє обробляти поверхню матеріалу. Управління кроковими двигунами походить від контролера, на який подаються команди з комп’ютерної програми.

електроніка верстата працює безпосередньо на забезпеченні комп’ютерного забезпечення, яке має видати замовникові продукції, що замовляється електронікою. Програма передає команди, у вигляді G — кодів на контролер. Тим самим ці коди зберігаються в оперативній пам’яті контролера.

Після вибору на верстаті програми обробки (чистової, чорновий, тривимірної), команди розподіляються на крокові двигуни, після чого відбувається обробка поверхні матеріалу.

Порада: Перед початком роботи, необхідно протестувати верстат, спеціалізованою програмою і пропустити пробну деталь, щоб переконатися в правильності роботи ЧПУ.

збірка верстата своїми руками не займе у вас занадто багато часу. Тим більше що в інтернеті зараз можна завантажити дуже багато різних схем і креслень. Якщо ви купили набір деталей для саморобного верстата, то його збірка буде дуже швидкою.

Отже, розберемо один з креслень власне ручного верстата.

Чпу своїми руками

Креслення саморобного верстата ЧПУ.

Як правило, в першу чергу з фанери, товщиною 10-11 міліметрів, виготовляється каркас. Стільниця, бічні стінки і рухливий портал для установки фрезера або шпинделя, виготовляються тільки з фанерного матеріалу. Стільниця робиться рухомий, використовуються меблеві напрямні відповідних розмірів.

В результаті має вийти ось такий ось каркас. Після того, як каркасна конструкція готова, до справи береться дриль і спеціальні коронки, за допомогою яких можна зробити отвори в фанері.

Чпу своїми руками

Каркас майбутнього верстата ЧПУ.

У готовому каркасі необхідно підготувати всі отвори, щоб встановити в них підшипники, направляючі болти. Після цієї установки, можна виробляти установку всіх кріпильних елементів, електричних установок і т.д.

Після того, як збірка завершена, важливим етапом стає налаштування програмного забезпечення верстата і комп’ютерної програми. Під час налаштування програми перевіряється робота верстата на правильність заданих розмірів. Якщо все готово, можна приступати до довгоочікуваним робіт.

Порада: Перед початком роботи необхідно перевірити правильність кріплення заготовочного матеріалу і правильність встановлення робочої насадки. Також переконатися в тому, що обраний матеріал відповідає виготовленому верстата.

Налаштування обладнання

Налагодження верстата ЧПУ виробляється безпосередньо з робочого комп’ютера, на якому встановлена ​​програма для роботи з верстатом. Саме в програму завантажуються необхідні креслення, графіки, малюнки. Які в послідовності перетворюються програмою в G — коди, необхідні для управління станком.

Коли все завантажено, відбуваються пробні дії, щодо обраного матеріалу. Саме при цих діях відбувається перевірка всіх необхідних встановлених розмірів.

Порада: Тільки після ретельної перевірки працездатності верстата можна приступати до повноцінної роботи.

Техніка безпеки

Правила і техніка безпеки при роботі з даними верстатом нічим не відрізняється від роботи на всіх інших верстатах. Нижче будуть представлені найосновніші:

  • Перед роботою перевірити справність верстата.
  • Одяг повинен бути заправлена ​​належним чином, щоб ніде нічого не стирчало і не могло потрапити в робочу зону верстата.
  • Повинен бути одягнений головний убір, який буде притискати ваше волосся.
  • Близько верстата повинен бути гумовий килимок або невисока дерев’яна обрешітка, які захистять від витоку електрики.
  • Доступ до верстата дітям повинен бути категорично заборонений.
  • Перед роботою з верстатом перевірити всі елементи кріплення на їх міцність.

Порада: До роботи на верстаті необхідно підходити з тверезою головою і розумінням, що при неправильній роботі ви можете завдати собі непоправної шкоди.

З повними вимогами до безпеки при роботі з верстатом ви зможете знайти у всесвітній павутині, тобто в інтернеті і ознайомитися з ними.

Відео огляди

Огляд збірки верстата саморобного з ЧПУ

Відео огляд простого верстата з ЧПУ

Огляд можливостей саморобного ЧПУ верстата

Огляд крокових двигунів

огляд відео багатоканального драйвера для крокових двигунів


Внимание, только СЕГОДНЯ!
Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *