Как сделать фрезерный станок с чпу своими руками?

Приступаем к изготовлению

Чтобы начать изготавливать станок ЧПУ из старого принтера, вам потребуются некоторые запчасти, которые входят в струйные принтеры:

• Приводы, шпильки, направляющие от принтера (желательно использовать несколько старых принтеров; принтеры необязательно должны печатать);
• Привод от дисковода.
• Материал для создания корпуса – фанера, ДСП и т.п.
• Драйверы и контроллеры;
• Материалы для крепежей.

Полученные станки с числовым программным управлением смогут выполнять различные функции. Всё, в конечном итоге, зависит от устройства, которое будет располагаться на выходе станке. Чаще всего из струйных принтеров делают фрезерный станок с ЧПУ, выжигатель (при помощи установки выжигателя на выходе устройства) и сверлильные машины для создания печатных плат.

Основой является деревянный ящик из ДСП. Иногда используют готовые, но не составит труда сделать го самостоятельно. Необходимо учесть, что внутри ящика будут располагаться электронные компоненты, контроллеры. Собирать всю конструкцию лучше всего при помощи саморезов. Не забывайте, что детали нужно располагать друг относительно друга под углом 90 градусов и крепить максимально прочно друг к другу.

Выбор конструктивных особенностей

Перечень действий при разработке, изготовлению мини устройства для фрезерования по дереву следующий:

1. Первоначально нужно определиться о каких работах идёт речь. Это подскажет, какие габариты и толщины деталей можно будет на нём обрабатывать.
2. Сделать компоновку и предполагаемый перечень деталей на самодельный настольный станочек для изготовления своими руками.
3. Выбрать программное обеспечение по приведению его в рабочее состояние, чтобы он работал по заданной программе.
4. Приобрести нужные компоненты, детали, изделия.
5. Имея чертежи, сделать своими руками недостающие элементы, собрать и отладить готовое изделие.

Характеристика и размеры фрезерного станка

Главным достоинством фрезерного станка считается его вертикальная ось, то есть основание и двигатель, который обладает высокими мощностями и низким потреблением топлива и электричества в час. Его характеристики:

1. Долгое использование и работа без колебаний частоты.
2. Огромный выбор различных программ и насадок для работы фрезерного станка.
3. Высокая степень жесткости.
4. Высокая частота работоспособности.

Более того, современные фрезерные станки обладают эксплуатационными свойствами и возможностью перемещаться на расстояния без какого-либо труда для человека.

В состав фрезерного станка входят:

• устройство, которое защищает станок от попадания в двигатель металлической или деревянной стружки;
• устройство, равномерно подающее силу действия;
• электромагнитные муфты;
• перегрузочная муфта;
• устройства, для настраивания зазоров в аппарате.

Благодаря наличию всех этих преимуществ и полного состава фрезерного станка ЧПУ, он способен обрабатывать такой материал, как стальные и алюминиевые пластины, дерево и пластмасса.

Техника безопасности при работе с фрезером ЧПУ

При работе с техническим оборудованием придерживайтесь определенных правил. Это связано не только с эффективностью работы, но и с безопасностью.

Работа с техническим оборудованием опасна, а соблюдение техники безопасности снижает риск причинения вреда здоровью.

Правила ТБ:

1. Приступать к работе только в специальной униформе. Оператору ЧПУ станка потребуется прикасаться к острым предметам. Прикосновение голыми руками повышает риск появления колотых и режущих ран.
2. Рабочее пространство должно быть в 2 раза больше, чем размер станка. Это нужно для отдаления от рабочего места при критических ситуациях.
3. Огнеустойчивость стен, пола и потолка. Снижает риск возникновения пожара.
4. Пол должен быть ровным. Требуется для надежного закрепления аппарата.
5. Наличие хорошего освещения.

Основные этапы проектирования

Фрезерный станок собрать можно только после разработки проекта. Для начала рассматриваются основные вопросы:

1. Предназначение создаваемого оборудования. Станок может использоваться для обработки дерева или металла. Можно сделать и универсальный вариант исполнения, который подойдет не только для выполнения фрезеровальных операций, но сверления и гравирования. Область применения зависит от типа используемого патрона для фиксации режущего инструмента.
2. Требуемая площадь для установки и доступность рабочего пространства. При создании станка для домашней мастерской сразу выбирается место установки. Стоит учитывать, что для наладки оборудования и размещения заготовки требуется довольно много свободного пространства.
3. Какие материалы в большей степени подходят для создания несущей конструкции и основных элементов: металл, дерево или фанера. В большинстве случаев применяется сталь или алюминий. Если создается оборудование для обработки дерева, то несущая конструкция может создаваться из деревянного бруса. Это связано с тем, что на станок будет оказываться небольшая нагрузка.
4. Допуски и требуемая точность обработки. Изготавливаемые детали характеризуются тем, какой точности выдерживаемые размеры. Чем выше точность, тем более жесткой должна быть конструкция. Во время механической обработки может возникать вибрация, которая приводит к снижению точности размеров и качеству поверхности.

Особенности изготовления

По сравнению с обычным фрезером или токарным станком, станок с ЧПУ годится даже для лазерной обработки. Управление станком осуществляет не только человек, но и микрокомпьютер (контроллер с процессорным блоком), что делает реализуемой технологическую усложнённость получаемых изделий. В частности, доступны выжигание по дереву и гравировка металлов с помощью лазера. А это уже – верх совершенства техпроцессов, ведь лазер обладает высокой точностью, если применить его в реальном деле.

Принцип действия ЧПУ следующий: программист или оператор задаёт компьютерному (вычислительному) блоку определённую программу, алгоритм. Микрокомпьютер, в свою очередь, приводит в действие двигатели, управляющие механизмами станка, коммутируя подачу электропитания на сами моторы.

Импульсы, периоды, в течение которых моторы запитываются и срабатывают на определённое количество оборотов (или доли одного оборота), очень точны – они задаются программой, переданной в процессор. Человек здесь бы ошибся, «недодав» питания – или «передержав» мотор запитанным, отчего параметры изготовленного изделия оказались бы далеки от заданных. Например, то же самое выжигание получилось бы неровным – скажем, покупатели требовали изображение розы на листе фанеры, а в итоге вышла бы не роза, а непонятный цветок, ни на что не похожий.

Кроме физической части механизмов, двигателей, в станках присутствует и программная часть. Сегодня ею может быть системный блок ПК 2000-х годов выпуска. Готовый микрокомпьютер – моноплата, содержащая процессор, оперативную память, флеш-накопитель (вместо отдельного диска-носителя), графический сопроцессор (простейшая встроенная видеокарта), дополнительные порты USB.

Возможно наличие порта LPT и/или COM. Производительности достаточно для работы операционной системы Linux (любая версия), Windows (версия XP или 7). Присутствует встроенный адаптер питания и 1-2 порта LAN, порт для подключения внешнего монитора SVGA/ (micro-) HDMI. Размеры микрокомпьютера (с корпусом) – пространство, занимающее половину глиняного кирпича – «сотки». Современные модели – в разы меньше.

Часть комплектующих элементов для станка, как и сам микрокомпьютер, заказываются в Китае. После сборки пользователь получает весьма надёжный, точный в работе станок, позволяющий ему соперничать со многими китайскими производителями. Перед запуском собственного домашнего производства пользователь определяет ряд аспектов:

• габариты будущего изделия;
• типы и разновидности материалов, планируемых к обработке;
• класс, параметры точности изготавливаемых деталей.

Нюансы при сборке фрезерного 3d станка с ЧПУ

Нужно знать, что в этом агрегате есть как плюсы, так и минусы. К минусам изготовления станка можно отнести несколько нюансов:

• дороговизна сборки;
• слишком много времени уходит на сборку комплектующих;
• все время сборки возникают новые неожиданные проблемы.

К плюсам изготовления станка можно отнести следующее:

1. Процесс создания самого станка оправдывает все ожидания. Поиск новых решений всех возникших проблем и реализация всех решений является тем, ради чего можно начать новое дело.
2. Радость от изделий, которые сделаны собственными руками. Стоит добавить, что станок не всю работу делает самостоятельно. После фрезеровки необходимо дополнительно все обработать своими руками.
3. Использование подручных инструментов.
4. Минимально занимаемая площадь станка.
5. Хорошее рабочее пространство.
6. Отличная скорость нарезания.
7. Небольшое количество всех элементов.
8. Доступность всех элементов.
9. Успешная обработка древесины.

Сделанное основание для станка должно быть с хорошей жесткостью, что последует более точному позиционированию фрезерной головки. Рекомендуется делать все соединения элементов конструкции с помощью винтов, что обеспечивает хорошую прочность и модернизацию станка в будущем.

В станке должен быть предусмотренный механизм, благодаря которому обеспечивается хорошая работа именно в вертикальном положении. В данной ситуации винтовая передача используется лучше всего, вращение которой передается благодаря зубчатому ремню.

Ось в вертикальном положении является важным моментом, которая с легкостью изготавливается из алюминиевой плиты. Ее габариты должны быть более чем точными и хорошо подогнаны под размеры станка, опираясь на чертеж.

Преимущества машины

Станки оборудованы ЧПУ. То есть все осуществляет машина, а человеку нужно лишь поучаствовать в этапе моделирования. А для этого надо на компьютере запустить специальную программу, которая обычно продается в наборе с агрегатом. Далее флешка помещается в сам станок, и начинается работа. После окончания работы станка, нужно осмотреть изготовленную деталь со всех сторон, чтобы доработать ее, если требуется. Также есть возможность скачать в интернете бесплатные программы для ЧПУ 3d станков по дереву.

Машина ЧПУ 3d по дереву может быть бытовой и промышленной. Функции промышленных почти безграничны. Вес их может достигать 100 тонн! А бытовые машины имеют вес и размер меньше, и применяются для изготовления небольших деталей. Для изготовления изделий для личных целей можно приобрести настольный 3д фрезерный станок с ЧПУ по дереву.

Удобно пользоваться машиной, чтобы изготовить множество одинаковых деталей. Ведь вручную идентичные изделия «сотворить» практически невозможно. Станок может делать нужную модель, заданную программой, просто бесконечное количество раз.

Деревообрабатывающие 3д станки с ЧПУ для резьбы по дереву вполне могут резать пластиковый материал и мягкий металл. Только стоит не брать слишком жесткие материалы, ставить маленькую скорость работы машины и величину стружки.

Стоимость изделия в итоге понижается в разы.

Устройство и принцип работы

Не зависимо от размеров, промышленный агрегат и настольный фрезерный станок с ЧПУ по дереву имеют одинаковые узлы, обеспечивающие перемещение инструмента по 3-м основным осям:

• X – шпиндельный узел, перемещающийся по балке поперек стола;
• Y – перемещение консоли вдоль стола;
• Z – вертикальное движение шпинделя с цанговым патроном и инструментом.

Вдоль оси Y дополнительно перемещается стол. На столе 3D станков устанавливается независимый шпиндель с кулачками для крепления заготовки. При обработке длинных деталей напротив крепится центр – задняя бабка.

Для удобной работы устанавливается приспособление для сбора стружки. На домашнем оборудовании это обычный пылесос с большим мешком. Шланг подводится в зону реза и легкие опилки засасывает внутрь поток воздуха.

Каждый узел приводится в движение отдельным приводом. Мощность двигателя и количество оборотов подбирается разное, в зависимости от назначения. Фрезеровка производится на большой скорости для обеспечения чистоты обработки. Стол и консоль перемещаются медленно, но с большими нагрузками от веса самих узлов и детали.

Основой служит станина, на которой установлены консоли, стол, блок управления. Для движения имеются направляющие и зубчатые реки. Само перемещение осуществляется вращением звездочек на подвижных узлах.

Движение всех узлов – изготовление деталей на фрезерных станках происходит по команде блока ЧПУ шаговым двигателям, каждому отдельно, исходя из положения инструмента в данный момент, и куда ему следует сместиться для гравировки или объемной обработки.

Программа закладывается в блок ЧПУ в виде координат по 3-м осям. Производится корректировка – указывается форма и размер фрезы. После включения станка начинается движение фрезы и детали относительно друг друга. Компьютер сам выбирает оптимальную траекторию фрезеровки и, какой из узлов удобнее перемещать.

Блок управления подает команды и постоянно получает отчеты о координатах фрезы в каждой оси.

Промышленное оборудование использует для управления программные блоки, созданные программистами на отдельно стоящих компьютерах. Программы загружаются в блок управления в виде дискеты. Изменить что-то невозможно, надо создавать новую программу. Возможно использование нескольких видов инструмента для изготовления одной детали. Вначале работы с первой заготовкой от партии устанавливается нулевая точка для каждого.

Настольный фрезер ЧПУ по дереву в домашней мастерской использует в основном механическое копирование. Оно производится по реальному шаблону. Копировальная втулка или считывающий датчик движется по одной из осей X или Y вдоль материального шаблона, и передают все координаты на рабочий инструмент. Обработка производится поэтапно, предварительная, грубая и чистовая.

Фрезерный станок ЧПУ по дереву своими руками – общие положения и важные нюансы

Это оборудование применяют для изготовления сложных деталей и крупных партий одинаковых изделий

Особой системой приводов фреза перемещается по вертикали и горизонтали в границах рабочего стола, наклоняется под нужным углом. Точность перемещений обеспечивают применением шаговых электродвигателей. Всеми действиями управляет электроника и специализированное программное обеспечение. Для изготовления фрезера с ЧПУ по дереву своими руками необходимы соответствующие знания и навыки.

Подробные инструкции по реализации такого проекта нужно рассматривать подробно с помощью отдельной серии тематических статей. В рамках настоящей публикации можно привести несколько универсальных рекомендаций:

1. Чтобы снизить нагрузки на опорные части и шпиндель до нескольких кг, следует пользоваться качественным, хорошо заточенным инструментом соптимальной скоростью обработки.
2. Необязательно выбирать мощные шаговые двигатели (более 20 Вт). В данном проекте они преодолевают сравнительно небольшие силы трения при перемещении по направляющим. Для уменьшения сопротивления необходима качественная смазка.
3. Для получения хорошей точности подходят шаговые двигатели с единичным шагом в 1,6−2° (погрешность − 2,5−3%). Необходимо правильно подобрать соответствующую винтовую пару.
4. С использованием зубчатого ремня получить точность выше 0,3−0,4 мм на длине 650−750 мм очень сложно. Винтовой привод поможет решить такую задачу без лишних трудностей.
5. Предпочтительно применять подшипники скольжения. Шариковые аналоги отличаются большим люфтом.

Для повторения лучше взять неслишком сложный образец. Подойдёт, например, хорошо известный специалистам фрезерный станок австрийского производства Step-Four

ЧПУ фрезер своими руками

ЧПУ фрезер – относительно дорогостоящий прибор. При реализации бизнес проектов наличие стартового капитала может быть ограничено, и покупка такого оборудование потребует существенных затрат. Фрезеровочный станок своими руками решит проблему.

Агрегат производится на циркулярном столе и сверлильном станке. Аренда инструментов обеспечит экономию средств. Сами станки можно изготовить из пластика. Он продается в строительных магазинах.

Сборка ЧПУ фрезера осуществляется в несколько этапов:

• создание схемы, обработка материала, сверление несущих отверстий;
• изготовление несущих блоков при помощи циркулярной пилы и дрели (производятся одинаковые детали, которые соединяются и образуют блок);
• нарезка деталей, образующих рамку основания;
• сборка деталей основания благодаря сверлению;
• установка стоек и распорок;
• изготовление резьбового стержня из гайки и пружины;
• установка фрезеровочной детали;
• сборка стола для работы (стол собирается из материалов высокой прочности по удобным размерам);
• производство муфт (можно использовать пластик);
• производство кронштейнов двигателей (можно использовать профиль из металла);
• сборка и проверка агрегата.

Управление станков осуществляется благодаря программе. Наиболее подходящей является «kcam». Драйвера двигателя соединяются с ЛПТ. Еще одной подходящей программой является числовое программное обеспечение arduino. Она предполагает наличие прошивки и интерфейса. Для запуска код не обязателен. Фрезерование осуществляется по контуру на заданную глубину, или при помощи лазера. Стандартная прошивка для фрезера не предполагает наличие софта. При работе с прибором следует учитывать правила безопасности.

Как правильно выбрать?

Для того, чтобы правильно подобрать фрезер по дереву с ЧПУ, который будет полностью соответствовать всем требованиям, необходимо обязательно обращать внимание на целый ряд особенностей устройства. Рассмотрим самые важные параметры фрезерного оборудования

Рассмотрим самые важные параметры фрезерного оборудования.

Размер заготовок

Прежде всего, следует определить максимальные размеры изделий, а также материалов, которые в дальнейшем будут отрабатываться на ЧПУ станке. Таким путем можно определиться с размерами рабочей поверхности фрезера. Кроме того, чтобы работа была эффективной, нужно изначально позаботиться о том, чтобы не пришлось вносить изменения в настройки и программное обеспечение. Следует отметить, что если на станке за один заход выполняется полная обработка изделия или отдельной детали, то их качество будет очень хорошим.

Конструкция устройств для фрезерования

Выбирая фрезер по дереву с ЧПУ, необходимо изучать и его портал. Нужно, чтобы чугунная поверхность была цельной и устойчивой к вибрации. Если же портал изготовлен из алюминия, то стоит помнить, что он обладает меньшей устойчивостью, а также может привести к заметному ухудшению качества готовых деталей. Еще одна важная характеристика – размеры хода шпинделя агрегата, работающего в пределах оси Z.

Шпиндель

Фрезерные станки, которые используются для обработки дерева, оснащены специальным шпинделем 3D – одна из самых дорогих деталей оборудования

При выборе устройства с системой жидкостного охлаждения следует обратить внимание на фирму-производителя. Предпочтение лучше отдавать хорошо известным брендам, которые отвечают за качество своей продукции и предоставляют сервисное обслуживание

Рассчитывая мощность этого шпинделя, нужно оставлять небольшой запас, чтобы оборудование смогло выдержать нагрузку.

Тип двигателя для перемещения портала

От него зависит не только скорость, но и точность работы. Он может быть шаговым либо серводвигателем. Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение моделям последнего типа, ведь в них исключен пропуск «шагов», а качество обработанных материалов и изделий намного выше.

Надежность стойки управления

На большинстве предприятий, обрабатывающих дерево на фрезерных станках, используется оборудование, которое не предусматривает обязательное наличие компьютеров. Это является большим преимуществом.

Количество инструментов

Выбирая фрезеры для того, чтобы работать с деревом, нужно заранее определиться с тем, какие именно инструменты могут понадобиться в дальнейшем для эффективной эксплуатации станка. Если их число будет более трех, то специалисты рекомендуют отдать предпочтение системе автоматической смены приспособлений: это позволит сэкономить не только ресурсы, но и время.

Программные настройки

Многие потребители отводят достаточно большое значение программным настройкам. Ведь даже неопытные покупатели понимают, что если на устройстве устаревшие программы, то с его помощью будет не очень удобно выполнять фрезеровку разнообразных 3D-деталей. К тому же, необходимо обязательно уточнить, имеется ли в программе российский интерфейс.

Чертежи, по которым будет сконструирован новый станок

Чертежи ЧПУ станка можно найти готовые, а можно их спроектировать самостоятельно. Готовые чертежи можно найти в соответствующей литературе или в сети интернет, где много информации по теме.

Проектировать чертежи нового оборудования самостоятельно необходимо с учётом электрической части станка, учитывая схему подключения электрооборудования.

Такой чертёж можно создать с помощью карандаша и линейки, а можно использовать специальные компьютерные программы. В них в случае чего легко подправить чертёж. К тому же некоторые программы имеют уже готовые шаблоны для проектирования электрооборудования.

Сборка некоторых важных узлов станка

В станке, который вы начали собирать собственноручно, надо предусмотреть ряд ответственных узлов, обеспечивающих вертикальное перемещение рабочего инструмента. В этом перечне:

• винтовая передача – вращение передаётся, используя зубчатый ремень. Он хорош тем, что не проскальзывают на шкивах, равномерно передавая усилия на вал фрезерного оборудования;
• если используют шаговый двигатель (ШД) для мини-станка, желательно брать каретку от более габаритной модели принтера – помощнее; старые матричные печатные устройства имели достаточно мощные электродвигатели;

• для трёхкоординатного устройства, понадобится три ШД. Хорошо, если в каждом найдётся 5 проводов управления, функционал мини-станка возрастёт. Стоит оценить величину параметров: напряжения питания, сопротивления обмотки и угла поворота ШД за один шаг. Для подключения каждого ШД нужен отдельный контроллер;
• с помощью винтов, вращательное движение от ШД преобразуется в линейное. Для достижения высокой точности, многие считают нужным иметь шарико-винтовые пары (ШВП), но это комплектующая не из дешевых. Подбирая для монтажа блоков набор гаек и крепежных винтов, выбирают их со вставками из пластика, это уменьшает трение и исключает люфты;

вместо двигателя шагового типа, можно взять обычный электромотор, после небольшой доработки;
вертикальная ось, которая обеспечивает перемещение инструмента в 3D, охвачивая весь координатный стол. Её изготовляют из алюминиевой плиты

Важно, чтобы размеры оси были подогнаны к габаритам устройства. При наличии муфельной печи, ось можно отлить по размерам чертежей.

Ниже – чертёж, сделанный в трёх проекциях: вид сбоку, сзади, и сверху.

Достоинства

Мини-фрезеры с программным управлением используют как индивидуальные мастера и небольшие мастерские, так и промышленные предприятия. Такое распространение они получили вследствие того, что:

• Компактное оборудование удобно для обрабатывания некрупных деталей из различных материалов.
• Для эксплуатации не требуются большие помещения, мощные фундаменты, высокая мощность электрооборудования.
• Возможно получать высококачественные трехмерные узоры и изготавливать сложные по форме детали.

• Высокая точность обработки заготовок – расхождение с требуемыми размерами не более 0,02…0,05 мм.
• Для работы на станке достаточно иметь представление о технологическом процессе, освоить управление основными операциями и инструментами.
• Автоматизация обработки материалов повышает производительность труда на 20-25%. Падает себестоимость, улучшаются основные производственные показатели.
• Станки мобильны, их можно перемещать.
• Стоимость их гораздо ниже больших промышленных агрегатов.

Производители для удобства потребителей выпускают наборы для сборки настольных станков своими руками с возможностью подобрать нужную комплектацию. Это удешевляет приобретение оборудования, а в случае необходимости можно дополнительно купить недостающие составляющие, например, числовое управление для 4 оси.

Настольные фрезерные станки с ЧПУ расширили перспективы в обработке материалов для небольших предприятий, цехов и мастерских. Функциональные возможности позволяют использовать их для изготовления объемных и сложных деталей, декоративных элементов и проведения высокоточной обработки изделий. Невысокая цена делает доступной мини-станки широкому кругу потребителей – от владельцев небольших предприятий до домашних умельцев. Разместить оборудование можно даже в гараже.

Задача

Вообще говоря, «на скорую руку» делаются бутерброды и салаты, романтический ужин можно соорудить на скорую руку, но не станок. Тем не менее, я вынес это словосочетание в заголовок статьи. Почему? Попробую объяснить.

«На скорую руку» это значит технологично для домашнего производства. Т.е. станок должен быть сконструирован так, чтобы его можно было изготовить, используя минимальный набор самых обычных слесарных инструментов. Буквально, если у вас в арсенале имеется электролобзик с пилкой по металлу, сверлильный станок, плашки-метчики и напильник, то этого должно быть достаточно. На худой конец, сгодится простая ножовка по металлу и дрель.

Кое-кто скажет: «Ну, ты загнул, товарищ! Так не бывает», и будет прав. Так действительно не бывает. Потому что, если фрезерные работы можно исключить полностью, то без элементарных токарных работ нам не обойтись, значит, работ этих должно быть совсем не много, все остальное – ручками, на кухне.

Ставя перед собой такую задачу, надо хорошо понимать, что осуществить задуманное можно только при условии широкого применения покупных комплектующих и стандартных алюминиевых профилей. Направляющие – этакие краеугольные камни портального гравировально-фрезерного станка — тоже придется купить, а они дорогие. Так что, «на скорую руку» не значит дешево!

И последнее соображение. «На скорую руку» ассоциируется с понятиями просто и быстро. Если с определением «просто» можно согласиться, то быстро вряд ли получится. Изготовление даже простых деталей может затянуться на неопределенный срок, но как говорится, «терпение и труд – все перетрут».

Подытожим:

• Для фрезерования бальзы, фанеры, дерева, пластиков и тонких (до 2 мм) алюминиевых сплавов.
• На линейных шариковых направляющих и зубчатых ремнях.
• Рабочее поле не менее 1000х300х90.
• Разрешение позиционирования не хуже 0,1 мм.
• Скорость позиционирования не менее 2 м/мин.