Фрезерный станок с чпу в домашних (гаражных) условиях
- Цена: $116.88
Комплект, благодаря которому возможно собрать собственный фрезерный станок с ЧПУ. В Китае продаются готовые станки, обзор одного из них на Муське уже публиковался. Мы же с Вами соберем станок сами.
Вам очень рады… UPD: ссылки на файлыЯ все-таки приведу ссылку на обзор готового станка mysku.ru/blog/aliexpress/27259.html от AndyBig.
Я же не буду повторяться, не буду цитировать его текст, напишем все с нуля. В заголовке указан лишь комплект с драйвером и двигателями, будут еще части, попытаюсь дать ссылки на всё.И это… Заблаговременно прошу прощения перед читателями, фотографии в ходе намерено не делал, т.к. в тот момент делать обзор не планировал, но повышу максимум фоток процесса и попытаюсь дать подробное описание всех узлов.Цель обзора — не столько похвастаться, сколько продемонстрировать возможность сделать для себя ассистента самому.
Сохраняю надежду этим обзором подать кому-то идею, и вероятно не только повторить, но и сделать значительно лучше. Отправились…Как появилась мысль:Так оказалось, что с чертежами я связан в далеком прошлом. Т.е. моя опытная деятельность с ними тесно связана.
Но одно дело, в то время, когда ты делаешь чертеж, а по окончании уже совсем другие люди воплощают объект проектирования в судьбу, и совсем второе, в то время, когда ты воплощаешь объект проектирования в судьбу сам. И в случае если со строительными вещами у меня наподобие как нормально получается, то с моделизмом и вторым прикладным мастерством не очень. Так вот в далеком прошлом была мечта из нарисованного в автокаде изображения, сделать вжжик — и оно вот в натуре перед тобой, возможно пользоваться.
Мысль эта иногда проскакивала, но во что-то конкретное оформиться никак не имела возможности, пока…До тех пор пока я не заметил года три-четыре назад REP-RAP. Ну что ж 3Д принтер это была весьма увлекательная вещь, и мысль собрать себе продолжительно оформлялась, я собирал данные о различных моделях, о достоинствах и недостатках различных вариантов. Одновременно перейдя по одной из ссылок я попал на форум, где сидели люди и обсуждали не 3Д принтеры, а фрезерные станки с ЧПУ управлением.
И из этого, пожалуй, увлечение и начинает собственный путь.Вместо теорииВ двух словах о фрезерных станках с ЧПУ (пишу собственными словами намеренно, не копируя статьи, пособия и учебники).Фрезерный станок трудится прямо противоположно 3Д принтеру. В принтере ход за шагом, слой за слоем модель наращивается за счет наплавления полимеров, во фрезерном станке, посредством фрезы из заготовки убирается «все лишнее» и получается требуемая модель.Для работы для того чтобы станка нужен нужный минимум.
1. База (корпус) с линейными направляющими и передающий механизм (возможно винт либо ремень) 2. Шпиндель (я вижу кто-то улыбнулся, но так он именуется) — фактически двигатель с цангой, в которую устанавливается рабочий инструмент — фреза.3. Шаговые двигатели — двигатели, разрешающие создавать контролируемые угловые перемещения. 4. Контроллер — плата управления, передающая напряжения на двигатели в соответствии с сигналами, взятыми от управляющей программы.
5. Компьютер, с установленной управляющей программой. 6. Базисные навыки черчения, терпение, хорошее настроение и желание. ))По пунктам: 1. База. по конфигурации:поделю на 2 типа, существуют более экзотические варианты, но главных 2:С подвижным порталом: Фактически, выбранная мной конструкция, в ней имеется база на которой закреплены направляющие по оси X. По направляющим оси Х перемещается портал, на котором размещены направляющие оси Y, и перемещающийся по нему узел оси Z.Со статическим порталом Такая конструкция воображает и себя корпус он же и есть порталом, на котором размещены направляющие оси Y, и перемещающийся по нему узел оси Z, а ось Х уже перемещается относительно портала.по материалу: корпус возможно изготовлен из различных материалов, самые популярные:— дюраль — владеет хорошим соотношением массы, жесткости, но цена (как раз для хоббийной самоделки) все-таки удручает, не смотря на то, что в случае если на станок имеются виды по важному зарабатыванию денег, то без вариантов.— фанера — хорошая жесткость при достаточной толщине, маленький вес, возможность обрабатывать чем угодно :), ну и фактически цена, лист фанеры 17 на данный момент совсем недорог.— сталь — довольно часто используют на станках громадной площади обработки.
Таковой станок само собой разумеется должен быть статичным (не мобильным) и тяжелым. — МФД, монолитный поликарбонат и оргстекло, кроме того ДСП — также видел такие варианты.Как видите — сама конструкция станка очень схожа и с 3д принтером и с лазерными граверами. Я намеренно не пишу про конструкции 4, 5 и 6 -осевых фрезерных станков, т.к. на повестке дня стоит самодельный хоббийный станок. 2. Шпиндель.
Фактически, шпиндели бывают с воздушным и водяным охлаждением.
С воздушным охлаждением в итоге стоят дешевле, т.к. для них не нужно городить дополнительный водяной контур, трудятся чуть громче нежели водяные. Охлаждение обеспечивается установленной на тыльной стороне крыльчаткой, которая на высоких оборотах формирует ощутимый поток воздуха, охлаждающий корпус двигателя.
Чем замечательнее двигатель, тем важнее охлаждение и тем больше воздушный поток, что в полной мере может раздувать во все стороныпыль (стружку, опилки) обрабатываемого изделия.С водяным охлаждением. Таковой шпиндель трудится практически беззвучно, но в итоге все-равно отличие между ними в ходе работу не услышать, потому, что звук обрабатываемого материала фрезой перекроет. Сквозняка от крыльчатки, в этом случае само собой разумеется нет, но имеется дополнительный гидравлический контур.
В таком контуре должны быть и трубопроводы, и помпа прокачивающая жидкость, и место охлаждения (радиатор с обдувом). В данный контур в большинстве случаев заливают не воду, а или ТОСОЛ, или Этиленгликоль.Кроме этого шпиндели имеется разных мощностей, и в случае если маломощные возможно подключить напрямую к плате управления, то двигатели мощностью от 1кВт уже нужно подключать через блок управления, но это уже не про нас. ))Да, еще частенько в самодельных станках устанавливают прямые шлифмашины, или фрезеры со съемной базой.
Такое ответ возможно оправдано, в особенности при исполнении работ недолгой длительности.В моем случае был выбран шпиндель с воздушным охлаждением мощностью 300Вт.3. Шаговые двигатели.
Громаднейшее распространение взяли двигатели 3 типоразмеров NEMA17, NEMA23, NEMA 32 отличаются они размерами, рабочим и мощностью моментом NEMA17 в большинстве случаев используются в 3д принтерах, для фрезерного станка они маловаты, т.к. приходится таскать тяжелый портал, к которому дополнительно прикладывается боковая нагрузка при обработке. NEMA32 для таковой поделки излишни, к тому же было нужно бы брать другую плату управления. мой выбор пал на NEMA23 с большой мощностью для данной платы — 3А.Кроме этого люди применяют шаговики от принтеров, но т.к. у меня и их не было и все равно приходилось брать выбрал всё в наборе.4.
Контроллер Плата управления, приобретающая сигналы от компьютера и передающая напряжение на шаговые двигатели, перемещающие оси станка.5. Компьютер Нужен комп отдельный (вероятно очень ветхий) и обстоятельств тому, пожалуй, две: 1. Вряд ли Вы решитесь располагать фрезерный станок рядом с тем местом, где привыкли просматривать интернетики, играться в игрушки, вести бухгалтерию и т.д. Легко вследствие того что фрезерный станок — это звучно и пыльно.
В большинстве случаев станок или в мастерской, или в гараже (лучше отапливаемом).
У меня станок стоит в гараже, зимний период в основном простаивает, т.к. нет отопления. 2. По экономическим соображениям в большинстве случаев используются компьютеры уже не актуальные для домашней судьбы — очень сильно б/у 🙂 Требования к машине по большому счету ни о чем:— от Pentium 4— наличие дискретной видеоплаты— RAM от 512MB— наличие разъема LPT (по поводу USB не сообщу, за имением драйвера, трудящегося по LPT, новинки пока не изучал) таковой компьютер или достается из кладовки, или как в моем случае покупается за бесценок.
В силу малой мощности автомобили стараемся не ставить дополнительный софт, т.е. лишь управляющая программа и ось.дальше два варианта:— ставим windows XP (комп то слабенький, не забываем да?) и управляющую программу MATCH3 (имеется другие, но это самая популярная)— ставим никсы и Linux CNC (говорят, что также весьма хорошо все, но я никсы не осилил)Добавлю, пожалуй, чтобы не обидеть излишне обеспеченных людей, что в полной мере возможно поставить и не пенёк четвертый, а и какой-нибудь ай7 — прошу вас, в случае если это Вам нравится и имеете возможность себе это разрешить.6. Базисные навыки черчения, терпение, хорошее настроение и желание.
Тут кратко.Для работы станка нужна управляющая программа (по сути текстовый файл содержащий координаты перемещений, ускорения и скорость перемещений), которая со своей стороны подготавливается в CAM приложении — в большинстве случаев это ArtCam, в этом приложении подготавливаться сама модель, задаются ее размеры, выбирается режущий инструмент. Я в большинстве случаев поступаю пара более продолжительным методом, делаю чертеж, а AutoCad позже, сохранив его *.dxf подгружаю в ArtCam и уже в том месте готовлю УП.Потом начинаем курить форумы и собирать данные, приведу несколько нужных ссылок: www.cncmasterkit.ru/viewtopic.php?f=18t=2730 forumcnc.ru/forumdisplay.php?2-%CE%E1%F9%E8%E5-%E2%EE%EF%F0%EE%F1%FB www.cnczone.ru/forums/index.php?s=9d56244c6c291357dcdde8a4f369a711showforum=2Ну и приступаем к процессу создания собственного.Перед проектированием станка принимаем за отправные точки пара моментов:— Валы осей будут сделаны из шпильки строительной с резьбой М10.
Само собой разумеется, несомненно существуют более технологичные варианты: вал с трапециевидной резьбой, шарико-винтовая передача(ШВП), но нужно осознавать, что цена вопроса не радует, а для хоббийного станка цена получается по большому счету космос. Однако со временем я планирую провести апдейт и заменить шпильку на трапецию.— Материал корпуса станка – фанера 16мм. Из-за чего фанера?
Доступно, дешево, со злобой. Вариантов в действительности большое количество, кто-то делает из дюрали, кто-то из оргстекла. Мне несложнее из фанеры.Делаем 3Д модель: Развертку: Потом я поступил так, снимка не осталось, но думаю ясно будет.
Распечатал развертку на прозрачных страницах, вырезал их и наклеил на страницу фанеры. Выпилил части и просверлил отверстия. Из инструментов — электролобзик и шуруповерт.
Имеется еще одна маленькая хитрость, которая облегчит жизнь в будущем: все парные подробности перед сверлением отверстий сжать струбциной и сверлить полностью, так Вы получите отверстия, одинаково расположенные на каждой части.
Кроме того в случае если при сверлении окажется маленькое отклонение, то внутренние части соединенных подробностей будут совпадать, а отверстие возможно мало рассверлить. Параллельно делаем спецификацию и начинаем все заказывать. что оказалось у меня: 1. Комплект, указанный в данном обзоре, включает в себя: плата управления шаговыми двигателями (драйвер), шаговые двигатели NEMA23 – 3 шт., блок питания 12V, шнур LPTи кулер. aliexpress.com/item/3Axis-kit-3PCS-NEMA23-CNC-stepper-motor-81mm-308-oz-in-3A-3-axis-High-speed/719006867.html 2. Шпиндель (это самый простой, но однако работу собственную делает), блок и крепёж питания 12V. aliexpress.com/item/DC-12-48-CNC-300W-Spindle-Motor-Mount-Bracket-24V-36V-For-Engraving-Carving/679287021.html 3. Б/у компьютер Pentium 4, самое основное на материнке имеется LPT и дискретная видеоплата + ЭЛТ монитор.
Взял на Авито за 1000р. 4. Вал металлической: ф20мм – L=500мм – 2шт., ф16мм – L=500мм – 2шт., ф12мм – L=300мм – 2шт. Брал тут, в то время в Питере брать получалось дороже.
Пришло в течении 2 недель. duxe.ru/index.php?cPath=37_67_68 5. Подшипники линейные: ф20 – 4шт., ф16 – 4шт., ф12 – 4 шт. 20 aliexpress.com/item/4pcs-SC20UU-Linear-Ball-Bearing-XYZ-Table-CNC-Router/1214529466.html 16 aliexpress.com/item/AE-4pcs-SC16UU-Linear-Ball-Bearing-XYZ-Table-CNC-Router/1214431787.html 12 aliexpress.com/item/4pcs-SC12UU-Linear-Ball-Bearing-XYZ-Table-CNC-Router/1297700376.html 6. Крепления для валов: ф20 – 4шт., ф16 – 4шт., ф12 — 2шт.
20 aliexpress.com/item/4pcs-SHF20-20mm-Linear-Rail-Shaft-Support-XYZ-Table-CNC/1221841376.html 16 aliexpress.com/item/4pcs-SHF16-16mm-Linear-Rail-Shaft-Support-XYZ-Table-CNC/1221839349.html 12 aliexpress.com/item/4pcs-SHF12-12mm-Linear-Rail-Shaft-Support-XYZ-Table-CNC/1221612308.html 7. Гайки капролоновые с резьбой М10 – 3шт. Брал вместе с валами на duxe.ru 8. Подшипники вращения, закрытые – 6шт. В том месте же, но у китайцев их также полно 9. Провод ПВС 4х2,5это оффлайн 10. Винтики, шпунтики, гаечки, хомутики – кучка.
Это также в оффлайне, в метизах. 11.
Так же был приобретён комплект фрез aliexpress.com/item/10pcs-3-175-1-5-8mm-PCB-Carbide-Cutting-Tools-PCB-End-Milling-Tools-In-Mini/922596359.htmlИтак, заказываем, ожидаем, выпиливаем и собираем. Изначально блок и драйвер питания для него установил в корпус с компом совместно. Позднее было решено разместить драйвер в отдельном корпусе, он именно показался.
Ну и старенький монитор как-то сам поменялся на более современный. как я сказал сначала, никак не считал, что буду писать обзор, исходя из этого прилагаю фотографии узлов, и попытаюсь дать пояснения по процессу сборки.Сперва собираем три оси без винтов, чтобы максимально совершенно верно выставить валы. Берем заднюю стенки и переднюю корпуса, крепим фланцы для валов. Нанизываем на оси Х по 2 линейных подшипника и вставляем их во фланцы.
Крепим дно портала к линейным подшипникам, пробуем покатать основание портала туда-сюда. Убеждаемся в кривизне собственных рук, все разбираем и мало рассверливаем отверстия. Так мы приобретаем некую свободу перемещения валов.
Сейчас наживляем фланцы, вставляем валы в них и перемещаем основание портала вперед-назад получаем плавного скольжения. Затягиваем фланцы.На этом этапе нужно проверить горизонтальность валов, и их соосность по оси Z (меньше, дабы расстояние от сборочного стола до валов была однообразной) дабы позже не завалить будущую рабочую плоскость. С осью Х разобрались.Крепим стойки портала к основанию, я для этого применял мебельные бочонки.
Крепим фланцы для оси Y к стойкам, в этом случае снаружи: Вставляем валы с линейными подшипниками. Крепим заднюю стенку оси Z. Повторяем процесс настройки параллельности валов и закрепляем фланцы. Повторяем подобно процесс с осью Z. Приобретаем достаточно забавную конструкцию, которую возможно перемещать одной рукой по трем координатам.
Принципиальный момент: все оси должны двигаться легко, т.е. мало наклонив конструкцию портал обязан сам вольно, без сопротивления и всяких скрипов переместиться.Потом крепим ходовые винты. Отрезаем строительную шпильку М10 нужной длины, накручиваем капролоновую гайку приблизительно на середину, и по 2 гайки М10 с каждой стороны. Удобно для этого, мало накрутив гайки, зажать шпильку в шуруповерт и удерживая гайки накрутить.Вставляем в гнезда подшипники и просовываем в них изнутри шпильки.
Затем фиксируем шпильки к подшипнику гайками с каждой стороны и контрим вторыми дабы не разболталось. Крепим капролоновую гайку к основанию оси.Зажимаем финиш шпильки в шуруповерт и пробуем переместить ось от начала до конца и вернуть.
Тут нас поджидает еще пара эйфорий: 1. Расстояние от оси гайки до основания в центре (а скорее всего в момент сборки основание будет посередине) может не совпасть с расстоянием в крайних положениях, т.к. валы под весом конструкции смогут прогибаться. Мне было нужно по оси Х подкладывать картонку. 2. Движение вала возможно весьма тугим.
Если Вы исключили все перекосы, то может сыграть роль натяжение, тут нужно поймать момент натяга фиксации гайками к установленному подшипнику.
Разобравшись с проблемами и взяв свободное вращение от начала до конца переходим к установке остальных винтов.Присоединяем к винтам шаговые двигатели: По большому счету при применении особых винтов, будь то трапеция либо ШВП на них делается обработка финишей и тогда подключение к двигателю весьма комфортно делается особой муфтой.Но мы имеем строительную шпильку и было нужно поразмыслить, как крепить. Сейчас мне попался в руки отрез газовой трубы, ее и применил.
На шпильку она прямо «накручивается» на двигатель входит в притирку, затянул хомутами — держит очень хорошо. Для закрепления двигателей забрал алюминиевую трубку, нарезал. Регулировал шайбами.
Для подключения двигателей забрал вот такие коннекторы: Простите, не помню как именуются, сохраняю надежду кто-нибудь в комментариях посоветует.Разъем GX16-4 (благодарю Jager). Просил сотрудника приобрести в магазине бытовой техники, он просто рядом живет, а мне получалось весьма некомфортно добираться.
Весьма ими доволен: надежно держат, вычислены на бОльший ток, неизменно возможно отсоединить. Ставим рабочее поле, он же жертвенный стол. Присоединяем все двигатели к управляющей плате из обзора, подключаем ее к 12В БП, коннектим к компьютеру кабелем LPT.Устанавливаем на ПК MACH3, производим настройки и пробуем!
Про настройку раздельно, пожалуй, писать не буду. Это возможно еще несколько страниц накатать.У меня целая эйфория, сохранился ролик первого запуска станка:Да, в то время, когда в этом видео производилось перемещение по оси Х был ужасный дребезг, я к сожалению, не помню уже совершенно верно, но в итоге отыскал то ли шайбу болтающуюся, то ли еще что-то, в общем это было решено без неприятностей.Потом нужно поставить шпиндель, наряду с этим обеспечив его перпендикулярность (в один момент по Х и по Y) рабочей плоскости.
Сущность процедуры такая, к шпинделю изолентой крепим карандаш, так получается отступ от оси. При плавном опускании карандаша он начинает рисовать окружность на доске. В случае если шпиндель завален, то получается не круг, а дуга. Соответственно нужно выравниванием добиться рисования круга.
Сохранилась фотка от процесса, карандаш не в фокусе, да и ракурс не тот, но думаю сущность понятна: Находим готовую модель (в моем случае герб РФ) подготавливаем УП, скармливаем ее MACHу и вперед!
Работа станка:фото в ходе: Ну и конечно проходим посвящение )) Обстановка как забавная, так и в целом понятная. Мы грезим выстроить станок и сходу выпилить что-то суперкрутое, а в итоге понимаем, что на это время уйдет легко уйма времени.Кратко: При 2Д обработке (легко выпиливании) задается контур, что за пара проходов вырезается.
При 3Д обработке (тут возможно погрузиться в холивар, кое-какие утверждают, что это не 3Д а 2.5Д, т.к. заготовка обрабатывается лишь сверху) задается сложная поверхность. И чем выше точность нужного результата, тем уже используется фреза, тем больше проходов данной фрезы нужно. Для ускорения процесса используют черновую обработку.
Т.е. сперва производится выборка главного количества большой фрезой, позже запускается чистовая обработка узкой фрезой.Потом, пробуем, настраиваем экспериментируем т.д. Правило 10000 часов трудится и тут 😉 Пожалуй, я не буду больше утомлять рассказом о постройке, настройке и др. Пора продемонстрировать результаты применения станка — изделия.
Как видите по большей части это выпиленные контуры либо 2Д обработка. На обработку объемных фигур уходит большое количество времени, станок стоит в гараже, и я в том направлении заезжаю ненадолго.Тут мне справедливо увидят — а на… строить такую бандуру, в случае если возможно выпилить фигуру U-образным лобзиком либо электролобзиком?Возможно, но это не отечественный способ.
Как не забывайте в начале текста я писал, что именно мысль сделать чертеж на компьютере и перевоплотить данный чертеж в изделие и подтолкнули к созданию данного зверя.Написание обзора меня наконец подтолкнуло произвести апдейт станка. Т.е. апдейт был запланирован ранее, но «руки все не доходили».
Последним трансформацией до этого была организация домика для станка: Так в гараже при работе станка стало намного тише и значительно меньше пыли летает.Последним же апгрейдом стала установка нового шпинделя, правильнее сейчас у меня имеется две сменные базы: 1. С китайским шпинделем 300Вт для небольшой работы: 2. С отечественным, но от того не меньше китайским фрезером «Энкор»… С новым фрезером показались новые возможности. Стремительнее обработка, больше пыли.
Вот итог применения полукруглой пазовой фрезы: Ну и специально для MYSKU Несложная прямая пазовая фреза: Видео процесса: На этом я буду сворачиваться, но правильно нужно бы подвести итоги.Минусы:— Дорого.— Продолжительно.— Иногда приходится решать новые неприятности (отключили свет, наводки, раскрутилось что-то и др.)Плюсы:— Сам процесс создания. Лишь это уже оправдывает создание станка.
Поиск ответов появляющихся неприятностей и реализация, и есть тем, для чего вместо сидения на попе ровно ты поднимаешься и идешь делать что-либо.— Радость в момент дарения подарков, сделанных собственными руками. Тут необходимо добавить, что станок не делает всю работу сам 🙂 кроме фрезерования нужно это все еще обработать, пошкурить покрасить и др.Громадное Вам благодарю, если Вы еще просматриваете.
Надеюсь, что мой пост пускай хоть и не подобьет Вас к созданию для того чтобы (либо другого) станка, но какое количество-то расширит кругозор и даст пищу к размышлениям. Кроме этого благодарю желаю сообщить тем, кто меня уговорил написать этот опус, без него у меня и апгрейда не случилось по всей видимости, так что все в плюсе.Приношу извинения за неточности в формулировках и всякие лирические отступления. Очень многое было нужно сократить, в противном случае текст бы оказался легко необъятный.
дополнения и Уточнения конечно вероятны, пишите в комментариях — попытаюсь всем ответить.Удачи Вам в Ваших начинаниях!Update:Обещанные ссылки на файлы: yadi.sk/d/B5auVp9lt239P — чертеж станка, yadi.sk/d/TNRUyj55t23JT — развертка, формат — dxf. Это значит, что Вы сможете открыть файл любым векторным редактором. 3Д модель детализирована процентов на 85-90, многие вещи делал, или в момент подготовки развертки, или по месту. Прошу «осознать и забыть обиду». )
