Чпу для рисования своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 05.10.2024

В наше время у рукодельных людей всё чаще можно встретить новые станки, которые управляются не руками, как мы все привыкли, а компьютерной программной и компьютеризированной оснасткой. Такое новшество получило название ЧПУ (числовое программное управление).

Такая технология применяется во многих учреждениях, на больших производствах, а также в хозяйских мастерских. Автоматизированная система управления позволяет сэкономить очень много времени, а также повысить качество производимой продукции.

Автоматизированной системой управляет программа с компьютера. В эту систему входят асинхронные двигатели с векторным управлением, имеющие три оси движения электрического гравера: X, Z, Y. Ниже мы рассмотрим, какими бывают станки с автоматическим управлением и расчётами.

Общие понятия

Как правило, на всех станках с ЧПУ используется электрический гравер, либо фрезер, на котором можно менять насадки. Станок с числовым управлением применяется для придания тем или иным материалам элементов декора и не только. ЧПУ станки, в связи с продвижениями в компьютерном мире, должны иметь множество функций. К таким функциям относятся:

Фрезерование

Механический процесс обработки материала, в процессе которого, режущий элемент (насадка, в виде фрезы), производит вращательные движения на поверхности заготовки.

Гравировка

Заключается в нанесении того или оного изображения на поверхности заготовки. Для этого используют либо фрезы, либо штихель (стальной стержень с заострённым под углом одним концом).

Сверление

Механическая обработка материала резаньем, с помощью сверла, за счёт которого получаются отверстия разных диаметров и отверстия, имеющие много граней различных сечений и глубин.

Лазерная резка

Способ раскроя и резанья материала, при котором отсутствует механическое воздействие, сохраняется высокая точность заготовки, а также деформации, совершаемые данным способом, имеют минимальные деформации.

Графопостроитель

Производится высокоточное рисование сложнейших схем, чертежей, географических карт. Рисование производится за счёт пишущего блока, посредством специализированного пера.

Рисование и сверление печатных плат

Производство плат, а также рисование электропроводящих цепей на поверхности диэлектрической пластины. Также сверление маленьких отверстий под радиодетали.

Какие функции будет выполнять ваш будущий станок с программным управлением решать только вам. А дальше рассмотрим конструкцию станка ЧПУ.

Разновидность станков ЧПУ

Технологические признаки и возможности данных станков приравниваются к универсальным станкам. Однако, в современном мире, выделяют три разновидности станков ЧПУ:

Токарные

Предназначение таких станков заключается в создании деталей по типу тел вращения, которое заключается в обработке поверхности заготовки. Также производство внутренних и наружных резьб.

Фрезерные

Автоматизированная работа этих станков заключается в обработке плоскостей и пространств различных корпусных заготовок. Осуществляют фрезеровку плоскую, контурную и ступенчатую, под различными углами, а также с нескольких сторон. Производят сверление отверстий, нарезание резьб, развёртывание и растачивание заготовок.

Сверлильно — расточные

Выполняют рассверливание, сверление отверстий, растачивание и развёртывание, зенкерование, фрезеровка, нарезание резьб и многое другое.

Как мы видим, станки ЧПУ имеют большой ряд функционала, которые они совершают. Поэтому и приравниваются к универсальным станкам. Все они стоят очень дорого и купить какую-нибудь установку из вышеперечисленных просто невозможно, в силу финансовой недостаточности. И можно подумать, что придётся совершать все эти действия вручную, на протяжении всей жизни.

Можно не расстраиваться. Умелые руки страны, ещё с первого появления заводских станков ЧПУ, начали создавать самодельные прототипы, которые работают не хуже профессиональных.

Все комплектующие материалы для станочков ЧПУ можно заказать в интернете, где они находятся в свободном доступе и стоят довольно-таки недорого. Кстати, корпус автоматизированного станка можно изготовить своими руками, а за правильными размерами можно обратиться в интернет.

Совет: Перед выбором станка ЧПУ определитесь с тем, какой материал вы будете обрабатывать. Этот выбор будет иметь главное значение при сооружении станка, так как это напрямую зависит от размеров оборудования, а также затрат на него.

Конструкция

Конструкция станка ЧПУ полностью зависит от вашего выбора. Можно приобрести уже готовый стандартный набор всех необходимых деталей и просто собрать его в своём гараже или мастерской. Или заказывать всё оснащение отдельно.

Рассмотрим стандартный набор деталей на фото:

Фото: набор деталей.

Непосредственно рабочая область, которая производится из фанеры — это столешница и боковой каркас.
Направляющие элементы.
Держатели направляющих.
Линейные подшипники и втулки скольжения.
Опорные подшипники.
Ходовые винты.
Контролёр шаговых двигателей.
Блок питания контролёра.
Электрический гравер или фрезер.
Муфта, соединяющая вал ходового винта с валом шаговых двигателей.
Шаговые двигатели.
Ходовая гайка.

Используя данный перечень деталей, вы смело сможете создать свой собственный фрезерный по дереву с ЧПУ станок с автоматизированной работой. Когда вы соберёте всю конструкцию, можете смело приступать к работе.

Принцип работы

Пожалуй, самым главным элементом на этом станке является фрезер, гравер или шпиндель. Это зависит от вашего выбора. Если у вас будет стоять шпиндель, то хвостик фрезы, который имеет цангу для крепления, будет плотно крепиться в цанговый патрон.

Сам патрон непосредственно закреплён на шпиндельном вале. Режущая часть фрезы подбирается исходя из выбранного материала. Электрический мотор, который располагается на движущейся каретке, вращает шпиндель с фрезой, что позволяет обрабатывать поверхность материала. Управление шаговыми двигателями происходит от контролера, на который подаются команды с компьютерной программы.

Электроника станка работает непосредственно на обеспечении компьютерного обеспечения, которое должно поставляться с заказываемой электроникой. Программа передаёт команды, в виде G — кодов на контролер. Тем самым эти коды сохраняются в оперативной памяти контролера.

После выбора на станке программы обработки (чистовой, черновой, трёхмерной), команды распределяются на шаговые двигатели, после чего происходит обработка поверхности материала.

Совет: Перед началом работы, необходимо протестировать станок, специализированной программой и пропустить пробную деталь, чтобы убедиться в правильности работы ЧПУ.

Сборка

Сборка станка своими руками не займёт у вас слишком много времени. Тем более что в интернете сейчас можно скачать очень много различных схем и чертежей. Если вы купили набор деталей для самодельного станка, то его сборка будет очень быстрой.

Итак, разберём один из чертежей собственно ручного станка.

Чертёж самодельного станка ЧПУ.

Как правило, первым делом из фанеры, толщиной 10-11 миллиметров, изготавливается каркас. Столешница, боковые стенки и подвижный портал для установки фрезера или шпинделя, изготавливаются только из фанерного материала. Столешница делается подвижной, используются мебельные направляющие соответствующих размеров.

В итоге должен получиться вот такой вот каркас. После того, как каркасная конструкция готова, в дело вступает дрель и специальные коронки, с помощью которых можно сделать отверстия в фанере.

Каркас будущего станка ЧПУ.

В готовом каркасе необходимо подготовить все отверстия, чтобы установить в них подшипники, направляющие болты. После этой установки, можно производить установку всех крепёжных элементов, электрических установок и т.д.

После того, как сборка завершена, важным этапом становится настройка программного обеспечения станка и компьютерной программы. При настройке программы проверяется работа станка на правильность заданных размеров. Если всё готово, можно приступать к долгожданным работам.

Совет: Перед началом работы необходимо проверить правильность крепления заготовочного материала и надёжность крепления рабочей насадки. Также убедиться в том, что выбранный материал соответствует изготовленному станку.

Наладка оборудования

Наладка станка ЧПУ производится непосредственно с рабочего компьютера, на котором установлена программа для работы со станком. Именно в программу загружаются необходимые чертежи, графики, рисунки. Которые в последовательности преобразуются программой в G — коды, необходимые для управления станком.

Когда всё загружено, совершаются пробные действия, относительно выбранного материала. Именно при этих действиях совершается проверка всех необходимых предустановленных размеров.

Совет: Только после тщательной проверки работоспособности станка можно приступать к полноценной работе.

Техника безопасности

Правила и техника безопасности при работе с данным станком ничем не отличается от работы на всех остальных станках. Ниже будут представлены самые основные:

Перед работой проверить исправность станка.
Одежда должна быть заправлена должным образом, чтобы нигде ничего не торчало и не могло попасть в рабочую зону станка.
Должен быть одет головной убор, который будет прижимать ваши волосы.
Около станка должен быть резиновый коврик или невысокая деревянная обрешётка, которые защитят от утечки электричества.
Доступ к станку детям должен быть категорически запрещён.
Перед работой со станком проверить все крепёжные элементы на их прочность.

Совет: К работе на станке необходимо подходить с трезвой головой и пониманием, что при неправильной работе вы можете нанести себе непоправимый вред.

С полными требованиями к безопасности при работе со станком вы сможете найти во всемирной паутине, т.е. в интернете и ознакомиться с ними.

Видео обзоры

Обзор сборки станка самодельного с ЧПУ

Видео обзор простого станка с ЧПУ

Обзор возможностей самодельного ЧПУ станка

Обзор шаговых двигателей

Обзор видео многоканального драйвера для шаговых двигателей

Кроме древесины, пластика и композита, станки с числовым программным управлением (ЧПУ) отлично обрабатывают и цветные металлы, и даже рабочие (технические) сорта стали. Подобное оборудование выполняется в качестве фрезерно-гравировальной машинки – и доукомплектовывается лазерной пушкой-гравёром, способной прожигать дерево и сталь.

Подготовка

Прежде чем провести подготовку к сборке станка-фрезера или лазерно-гравировального аппарата, определитесь с требованиями, которые не остаются без внимания опытных мастеров.

В первую очередь корпус (рама, станина) должен обладать достаточной жёсткостью, т. к. механическая сила, которая прикладывается к детали в процессе обточки, сверления, прорезания технологических отверстий в заготовке, немалая.

Обработка деталей должна обладать заявленной в конкретной спецификации точностью и чёткостью. Вам ничто не мешает заказать китайские готовые комплектующие, однако основа чаще всего изготавливается из подручных средств.

Размер деталей также имеет значение. Собирать станок, который займёт весь верстак на столешнице площадью в 2 м2, когда планируется выточка мелких деталей, запчастей для механизмов и устройств, нерационально.

Длина, ширина и высота машинки определяют то пространство, которое она будет занимать в помещении.

Решив три этих задачи, подготавливают необходимые материалы и инструменты.

Для изготовления корпуса станка по дереву подойдёт цельнодеревянная доска, профильный лист МДФ или ДСП либо фанера. Последняя, наряду с массивом древесины, обладает наибольшей прочностью. А вот для станка по металлам лучшей конструкции, чем стальная, не найти.

Шпиндельный мотор для древесины не должен быть более 2 кВт по мощности. Для предотвращения затяжных технологических перерывов каждые 15 минут шпиндельный двигатель желательно оснастить радиаторно-водяной системой отвода тепла.

Кабельный короб ставится для защиты проводки от случайной порчи при работе – привод и предметный стол часто и помногу перемещаются.

В числе прочих компонентов – фрезеровальный зажимник (патрон для резаков), охлаждающий шланг, шарикоподшипниковые комплекты, муфта (передаёт плавный ход от шагового двигателя и обеспечивает совмещение его с редуктором по оси), фрезерные резаки, метизы, водопомпа (насос), шпильки. В качестве инструментов нужны:

сварочный агрегат инверторного типа с рядом электродов;

болгарка с набором отрезных дисков по металлу и дереву;

универсальная отвёртка с набором насадок;

молоток, пассатижи, универсальные разводные ключи (не менее двух);

паяльник, канифоль, припой, паяльный флюс;

Народные умельцы изготавливают фрезеры на основе компакт-дисков и дисководов для них. Используя данные компоненты, пользователь получит весьма компактный станок.

Более совершенной основой для другого варианта служит старый фирменный принтер от известных производителей, к примеру, устройства HP LaserJet, достигшие отметки максимума продаж в 2005 году.

Общая поэтапная инструкция по сборке включает в себя ниже перечисленные стадии.

Поиск или создание чертежа – сборочной инструкции, где все этапы, включая компоновку электрики и электроники, описаны подробно. Для создания чертежа используются программные средства типа Autocad или Visio.

После приобретения необходимых компонентов мастер формирует станину. Собирать её до покупки данных запчастей не рекомендуется – её габариты не согласуются с конфигурацией будущего устройства.

Монтаж и наладка шпиндельного агрегата с главным мотором. На двигатель ставят систему охлаждения. Для устранения протечек применяют герметик – после затвердевания он превращается в некое подобие резины.

Монтаж электропроводки и кабелей, пульта, кнопки аварийного отключения станка.

Размещение и подключение электронной платы (микроконтроллера). Можно использовать, к примеру, электронный модуль типа KY-2012 – пятиосевой контроллер CNC для драйвера шагового двигателя с кабелем DB-25. Большинство пользователей отдают предпочтение микроконтроллерам бренда Arduino.

Опробование работы собранного станка, загрузка электронных версий чертежей будущих заготовок, которые изготовятся на данной машинке.

Технология сборки

ЧПУ-станок, собранный своими руками, требует минимума ошибок и нежелательных просчётов. Самодельный агрегат, даже когда он создавался для работ исключительно по дереву и пластику, требует основательного подхода в проектировании и сборке. Итак, проект готов – осталось лишь воплотить его на практике.

Важные узлы

Станина, схема электропитания, привод с главным двигателем, предметный стол с шаговыми моторами в работе не должны создавать препятствий друг другу. Не менее важными узлами считаются кнопка аварийной остановки и пульт с кнопками, переключающими обороты шпиндельного привода.

Установите детали, позволяющие регулировать смещение предметного стола по оси абсцисс и ординат.

Смонтируйте шпиндель. Он ставится лишь после полного завершения работ над корпусом (без сборки боковин и задней стенки). Устанавливая мотор, оставьте возможность двигать этот привод по высоте и строго вертикально.

При невертикальном монтаже шпиндельного привода потребуется дополнительный конструктивный элемент, который позволял бы оператору станка выставить нужный угол наклона фрезы (или удостовериться, что шпиндель выставлен строго вертикально).

Среди прочих компонентов – винтовая передача, использующая зубчатые зацепы на шкивах и ремне. Такое соединение исключает проскальзывание ремня по шкивам. Равномерность передачи крутящего момента практически гарантирована.

При использовании шагового мотора для миниатюрного станка применяют кареточные комплектующие от большого принтера. Чем старше по году выпуска модель, тем более высокомощный шаговый двигатель в них применялся. Большой удачей считается матричный принтер: он больше, чем лазерные и струйные модели, подходит для переделки под такой станок. Трёхкоординатная машинка потребует, соответственно, трёх таких моторов. Если найти их не удалось самостоятельно (используя старую печатную технику), то используйте шаговые двигатели от китайского бренда Nema – достаточно лишь подождать доставки заказа от 10 до 100 дней, а рассчитаны такие движки на напряжение 12 вольт и ток до нескольких ампер.

Предпочтительными движками здесь считаются двух- или трёхкатушечные модели. Для каждого из двигателей понадобится свой контроллер (драйвер).

Используя крутящиеся зубчатки (колёса из инструментальной стали), вы сможете превратить вращательный момент в линейный. Чтобы получить максимальную точность, можно использовать шариковые винтовые парные детали (ШВП), однако такие запчасти не являются дешёвым решением. Используя для установки блоков гайки и крепёжные болты, снабдите их пластиковыми прокладками, чтобы снизить силу трения и уменьшить люфт.

Для шпинделя можно использовать любой коллекторный или бесколлекторный двигатель.

Вертикальная ступица, дающая возможность инструменту перемещаться по трём координатам, действует в пределах координатного стола. Ось выполняется в виде алюминиевого прута. Размеры этой детали должны соответствовать габаритам станка.

Если у мастера присутствует муфельная печь, то эту ось можно сделать самому лишь по чертёжным данным.

Сборка рабочей механической части начинается с закрепления первых шаговых двигателей на раме. Они размещаются за вертикальной осью. Эти моторы ответственны за горизонтальное и вертикальное перемещения. Передвижной портал, движущийся по оси абсцисс, переносит на себе шпиндельный привод и суппорт (ось, задающая высоту точки работ). Чем выше размещён портал, тем на более толстые детали при обточке мастер рассчитывает. Недостаток поднятого портала – неустойчивость к повышенному прикладываемому усилию.

Чтобы закрепить шаговый мотор, ответственный за координаты по высоте, а также прямые направляющие, применяйте все пластины, кроме боковых. Установите в этом же месте шпиндельную основу.

Для привода используйте заранее отобранные шпильки с гайками.

Для фиксации ротора шпиндельного мотора со шпилькой примените резиновую обмотку электрического кабеля, обладающего довольно широким сечением. Фиксирующими свойствами обладают и винты, всовываемые во втулочную деталь из нейлона.

Станина

Металлы и дерево при изготовлении корпуса могут сочетаться друг с другом. Так, основная (несущая) конструкция собирается из профтруб с толщиной стенки от 3 мм, а боковины (крышки, панели) могут быть изготовлены из фанеры. Но несущий каркас не собирается без сварочной технологии – чисто болтовых соединений может оказаться недостаточно.

Станок обретает предельную, заявленную на чертеже прочность лишь благодаря раме. На ней устанавливают подвижный предметный стол, шпиндельный привод, шаговые координатные двигатели, рельсообразные направляющие, вертикальную координатную ось.

Сварная станина, сформированная из алюминиевого профиля и стержней, плохо переносит нагрузки.

Стальная рама в разы лучше, но и она может повредиться преждевременно. Чтобы избежать отрыва деталей рамы друг от друга, применяйте Т-образные гаечные крепления. Впрочем, болтовые соединения отлично сочетаются со сварными. Торцевые пластины предусматривают установку подшипников, позволяющих ходовому болту свободно крутиться по своей резьбе. Здесь применяются скользящий и подшипник на шпинделе.

Электронная начинка

Для бесперебойной работы программного блока применяют высококачественные радиоматериалы и радиокомпоненты. Китайские печатные платы, имеющие сомнительное качество, лучше обойти стороной. Цель сборки – добиться чёткого функционирования, без программных зависаний и сбросов при работе.

Кроме шаговых двигателей, управляемых с помощью драйверных электронных модулей, используется также порт USB, преобразование сигналов с которого, к примеру, производится с помощью переходника-модуля на базе технологии RS-485, выполняющего также обратное преобразование данных в формат USB.

Запитывается вся электроника чаще всего с помощью компьютерного блока питания со ступенчато-выдаваемыми напряжениями, к примеру: 3,3, 5, 6, 9, 12, 15, 18, 19, 21, 24, 27, 30 и 36 вольт.

Выберите нужное – на нём и работает всё оборудование. К примеру, современные микропроцессорные модули эксплуатируются при напряжении 3,3 В, а шаговые двигатели – от 12.

Возможные ошибки

Ни один здравомыслящий мастер не соберёт даже крайне простой станок, не имея проекта с чертежом.
Правильно соотнесите шпиндельный привод и частотный преобразователь.
Не пользуйтесь шаговыми моторами с нестандартным питанием, в противном случае потребуется установка также нестандартного источника либо переделка одного из существующих. Это отодвинет финальную настройку, усложнит её.
Не используйте лишь одни сварные соединения – при запредельной вибрации их попросту разорвёт.
Не применяйте скользящую ременную передачу: заметное усилие может привести к частому проскальзыванию ремней.
Приобретите подшипники и винты с тройным запасом прочности.

Как сделать ЧПУ-станок своими руками смотрите далее.

Оборудование

Многие мастера часто задумываются над тем, чтобы собрать самодельный ЧПУ станок. Он обладает рядом преимуществ и позволит решить большое количество задач более качественно и быстро.

Домашние станки осуществляют фрезеровку и резку практически всех материалов. В связи с этим соблазн изготовления подобного устройства достаточно велик. Может уже пришло время взять все в свои руки и пополнить свою мастерскую новым оборудованием?

Назначение фрезерных станков

Станки с числовым программным управлением получили широкое распространение не только в промышленном производстве, но и в частных мастерских. Они позволяют осуществлять плоскую и профильную обработку металла, пластмассы и дерева.

Кроме того, без них не обойтись при выполнении гравировальных и сверлильно-присадочных работах.

Практически любая задача, решаемая с использованием подобных устройств, выполняется на высоком уровне.

При необходимости что-то начертить на плате или деревянной плите, достаточно создать макет в компьютерной программе и с помощью CNC Milling перенести это на изделие. Выполнить подобную операцию вручную в большинстве случаев просто невозможно, особенно если речь идет о высокой точности.

Все профессиональное оборудование данного типа характеризуется высоким уровнем автоматизации и простотой работы. Необходимы лишь базовые навыки работы в специализированных компьютерных программах, чтобы решать несложные задачи обработки материалов.

В то же время даже самодельные станки с ЧПУ справляются с поставленными целями. При должной настройке и использовании качественных узлов, можно добиться от аппарата хорошей точности, минимального люфта и приемлемой скорости работы.

Станок с ЧПУ своими руками

Функциональная схема станка с ЧПУ.

Итак, как сделать данное устройство? Чтобы изготовить станок ЧПУ своими руками, необходимо потратить время на разработку проекта, а также ознакомиться с существующими заводскими моделями. Следуя этим первым и самым простым правилам, удастся избежать самых распространенных ошибок.

Стоит отметить, что фрезеровочный ЧПУ станок – технически сложное устройство с электронными элементами. Из-за этого многие люди полагают, что его невозможно сделать вручную.

Конечно же, данное мнение ошибочно. Однако необходимо иметь в виду, что для сборки понадобится не только чертеж, но и определенный комплект инструментов и деталей. Например, понадобится шаговый двигатель, который можно взять из принтера и т.д.

Следует также учитывать необходимость определенных финансовых и временных затрат. Если подобные проблемы не страшны, тогда изготовить доступный по стоимости и эффективный агрегат с координатным позиционированием режущего инструмента для обработки металла или дерева не составит труда.

Схема

Наиболее трудным этапом изготовления станка ЧПУ по металлу и дереву является выбор оптимальной схемы оборудования. Тут все определяется размерами заготовки и степени ее обработки.

Для бытовых целей лучше отдать предпочтение чертежу небольшого устройства с необходимым набором функций.

Одним из вариантов может быть конструкция, состоящая из двух кареток, которые будут перемещаться в плоскости. Стальные шлифовальные прутки отлично подойдут в качестве основания. На них крепятся каретки.

Также понадобятся ШД и винты с подшипниками качения, чтобы обеспечить трансмиссию. Управление фрезера самодельного станка с ЧПУ будет осуществляться с помощью программы.

Подготовка

Для автоматизации самодельного фрезерного станка с ЧПУ необходимо максимально продумать электронную часть.

Чертеж самодельного станка.

Ее можно разделить на несколько элементов:

блок питания, обеспечивающий подачу электроэнергии на ШД и контроллер;
контроллер;
драйвер, регулирующий работу подвижных частей конструкции.

Затем, чтобы построить самому станок, необходимо подобрать сборочные детали. Лучше всего использовать подручные материалы. Это поможет максимально уменьшить расходы на инструменты, которые вам понадобятся.

Основу обычно делают из дерева, оргстекла или металла. Важно, чтобы во время движения суппортов не возникали колебания. Они приведут к неточной работе аппарата. В связи с этим нужно правильно разработать их конструкцию.

Вот некоторые советы по выбору деталей:

в качестве направляющих подойдут прутки диаметром до 12 мм;
лучшим вариантом для суппорта будет текстолит;
ШД обычно берут от принтеров;
блок фиксации фрезы также делается из текстолита.

Инструкция по сборке

После подготовки и выбора деталей можно приступать к сборке фрезеровального агрегата для обработки дерева и металла.

В первую очередь следует еще раз проверить все комплектующие и удостовериться в правильности их размеров.

Схема устройства ЧПУ.

Порядок выполнения действий при сборке выглядит приблизительно следующим образом:

установка направляющих суппорта, их крепление к боковым поверхностям конструкции;
притирка суппортов в результате их перемещения до тех пор, пока не удастся добиться плавного хода;
затяжка болтов;
установка компонентов на основании устройства;
закрепление ходовых винтов с муфтами;
крепление к винтам муфт шаговых двигателей.

Всю электронную составляющую следует расположить в отдельном блоке. Таким образом, вероятность сбоя во время работы будет сведена к минимуму. Подобный вариант размещения электроники можно назвать лучшей конструкцией.

Особенности работы

После того, как самодельный станок с ЧПУ был собран своими руками, можно приступать к испытаниям.

Контролировать действия станка будет программное обеспечение. Его необходимо выбирать правильно. В первую очередь важно, чтобы программа была рабочей. Во-вторых, она должна максимально реализовывать все возможности оборудования.

Кинематическая схема работы устройства.

В ПО должны содержаться все необходимые драйверы для контроллеров.

Начинать следует с несложных программ. При первых запусках необходимо следить за каждым проходом фрезы, чтобы убедиться в правильности обработке по ширине и глубине. Особенно важно проконтролировать трехмерные варианты подобных устройств.

Устройства для обработки дерева с числовым программным управлением имеют в своей конструкции различную электронику. Из-за этого, на первый взгляд, может показаться, что подобное оборудования очень трудно изготовить самостоятельно.

На самом деле сделать станок ЧПУ своими руками – посильная задача для каждого. Достаточно просто поверить в себя и в свои силы, и тогда можно стать обладателем надежного и эффективного фрезеровального станка, который станет гордостью любого мастера.

Зная о том, что фрезерный станок с ЧПУ является сложным техническим и электронным устройством, многие умельцы думают, что его просто невозможно изготовить своими руками. Однако такое мнение ошибочно: самостоятельно сделать подобное оборудование можно, но для этого нужно иметь не только его подробный чертеж, но и набор необходимых инструментов и соответствующих комплектующих.

Обработка дюралевой заготовки на самодельном настольном фрезерном станке

Решившись на изготовление самодельного фрезерного станка с ЧПУ, имейте в виду, что на это может уйти значительное количество времени. Кроме того, потребуются определенные финансовые затраты. Однако не побоявшись таких трудностей и правильно подойдя к решению всех вопросов, можно стать обладателем доступного по стоимости, эффективного и производительного оборудования, позволяющего выполнять обработку заготовок из различных материалов с высокой степенью точности.

Чтобы сделать фрезерный станок, оснащенный системой ЧПУ, можно воспользоваться двумя вариантами: купить готовый набор, из специально подобранных элементов которого и собирается такое оборудование, либо найти все комплектующие и своими руками собрать устройство, полностью удовлетворяющее всем вашим требованиям.

Инструкция по сборке самодельного фрезерного станка с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ собран и готов к работе. Ниже несколько иллюстраций из инструкции по сборке данного станка

Подготовительные работы

Если вы решили, что будете конструировать станок с ЧПУ своими руками, не используя готового набора, то первое, что вам необходимо будет сделать, — это остановить свой выбор на принципиальной схеме, по которой будет работать такое мини-оборудование.

Схема фрезерного станка с ЧПУ

За основу фрезерного оборудования с ЧПУ можно взять старый сверлильный станок, в котором рабочая головка со сверлом заменяется на фрезерную. Самое сложное, что придется конструировать в таком оборудовании, — это механизм, обеспечивающий передвижение инструмента в трех независимых плоскостях. Этот механизм можно собрать на основе кареток от неработающего принтера, он обеспечит перемещение инструмента в двух плоскостях.

К устройству, собранному по такой принципиальной схеме, легко подключить программное управление. Однако его основной недостаток заключается в том, что обрабатывать на таком станке с ЧПУ можно будет только заготовки из пластика, древесины и тонкого листового металла. Объясняется это тем, что каретки от старого принтера, которые будут обеспечивать перемещение режущего инструмента, не обладают достаточной степенью жесткости.

Облегченный вариант фрезерного станка с ЧПУ для работы с мягкими материалами

Чтобы ваш самодельный станок с ЧПУ был способен выполнять полноценные фрезерные операции с заготовками из различных материалов, за перемещение рабочего инструмента должен отвечать достаточно мощный шаговый двигатель. Совершенно не обязательно искать двигатель именно шагового типа, его можно изготовить из обычного электромотора, подвергнув последний небольшой доработке.

Применение шагового двигателя в вашем фрезерном станке даст возможность избежать использования винтовой передачи, а функциональные возможности и характеристики самодельного оборудования от этого не станут хуже. Если же вы все-таки решите использовать для своего мини-станка каретки от принтера, то желательно подобрать их от более крупногабаритной модели печатного устройства. Для передачи усилия на вал фрезерного оборудования лучше применять не обычные, а зубчатые ремни, которые не будут проскальзывать на шкивах.

Узел ременной передачи

Одним из наиболее важных узлов любого подобного станка является механизм фрезера. Именно его изготовлению необходимо уделить особое внимание. Чтобы правильно сделать такой механизм, вам потребуются подробные чертежи, которым необходимо будет строго следовать.

Чертежи фрезерного станка с ЧПУ

Чертеж №1 (вид сбоку)

Чертеж №2 (вид сзади)

Чертеж №3 (вид сверху)

Приступаем к сборке оборудования

Основой самодельного фрезерного оборудования с ЧПУ может стать балка прямоугольного сечения, которую надо надежно зафиксировать на направляющих.

Несущая конструкция станка должна обладать высокой жесткостью, при ее монтаже лучше не использовать сварных соединений, а соединять все элементы нужно только при помощи винтов.

Узел скрепления деталей рамы станка посредством болтового соединения

Объясняется это требование тем, что сварные швы очень плохо переносят вибрационные нагрузки, которым в обязательном порядке будет подвергаться несущая конструкция оборудования. Такие нагрузки в итоге приведут к тому, что рама станка начнет разрушаться со временем, и в ней произойдут изменения в геометрических размерах, что скажется на точности настройки оборудования и его работоспособности.

Сварные швы при монтаже рамы самодельного фрезерного станка часто провоцируют развитие люфта в его узлах, а также прогиб направляющих, образующийся при серьезных нагрузках.

Установка вертикальных стоек

Во фрезерном станке, который вы будете собирать своими руками, должен быть предусмотрен механизм, обеспечивающий перемещение рабочего инструмента в вертикальном направлении. Лучше всего использовать для этого винтовую передачу, вращение на которую будет передаваться при помощи зубчатого ремня.

Важная деталь фрезерного станка – его вертикальная ось, которую для самодельного устройства можно изготовить из алюминиевой плиты. Очень важно, чтобы размеры этой оси были точно подогнаны под габариты собираемого устройства. Если в вашем распоряжении есть муфельная печь, то изготовить вертикальную ось станка можно своими руками, отлив ее из алюминия по размерам, указанным в готовом чертеже.

Узел верхней каретки, размещенный на поперечных направляющих

После того как все комплектующие вашего самодельного фрезерного станка подготовлены, можно приступать к его сборке. Начинается данный процесс с монтажа двух шаговых электродвигателей, которые крепятся на корпус оборудования за его вертикальной осью. Один из таких электродвигателей будет отвечать за перемещение фрезерной головки в горизонтальной плоскости, а второй — за перемещение головки, соответственно, в вертикальной. После этого монтируются остальные узлы и агрегаты самодельного оборудования.

Финальная стадия сборки станка

Вращение на все узлы самодельного оборудования с ЧПУ должно передаваться только посредством ременных передач. Прежде чем подключать к собранному станку систему программного управления, следует проверить его работоспособность в ручном режиме и сразу устранить все выявленные недостатки в его работе.

Посмотреть процесс сборки фрезерного станка своими руками можно на видео, которое несложно найти в интернете.

Шаговые двигатели

В конструкции любого фрезерного станка, оснащенного ЧПУ, обязательно присутствуют шаговые двигатели, которые обеспечивают перемещение инструмента в трех плоскостях: 3D. При конструировании самодельного станка для этой цели можно использовать электромоторы, установленные в матричном принтере. Большинство старых моделей матричных печатных устройств оснащались электродвигателями, обладающими достаточно высокой мощностью. Кроме шаговых электродвигателей из старого принтера стоит взять прочные стальные стержни, которые также можно использовать в конструкции вашего самодельного станка.

Закрепление шагового двигателя на верхней каретке

Чтобы своими руками сделать фрезерный станок с ЧПУ, вам потребуются три шаговых двигателя. Поскольку в матричном принтере их всего два, необходимо будет найти и разобрать еще одно старое печатное устройство.

Окажется большим плюсом, если найденные вами двигатели будут иметь пять проводов управления: это позволит значительно увеличить функциональность вашего будущего мини-станка. Важно также выяснить следующие параметры найденных вами шаговых электродвигателей: на сколько градусов осуществляется поворот за один шаг, каково напряжение питания, а также значение сопротивления обмотки.

Для подключения каждого шагового двигателя понадобится отдельный контроллер

Конструкция привода самодельного фрезерного станка с ЧПУ собирается из гайки и шпильки, размеры которых следует предварительно подобрать по чертежу вашего оборудования. Для фиксации вала электродвигателя и для его присоединения к шпильке удобно использовать толстую резиновую обмотку от электрического кабеля. Такие элементы вашего станка с ЧПУ, как фиксаторы, можно изготовить в виде нейлоновой втулки, в которую вставлен винт. Для того чтобы сделать такие несложные конструктивные элементы, вам понадобятся обычный напильник и дрель.

Электронная начинка оборудования

Управлять вашим станком с ЧПУ, сделанным своими руками, будет программное обеспечение, а его необходимо правильно подобрать. Выбирая такое обеспечение (его можно написать и самостоятельно), важно обращать внимание на то, чтобы оно было работоспособным и позволяло станку реализовывать все свои функциональные возможности. Такое ПО должно содержать драйверы для контроллеров, которые будут установлены на ваш фрезерный мини-станок.

В самодельном станке с ЧПУ обязательным является порт LPT, через который электронная система управления и подключается к станку. Очень важно, чтобы такое подключение осуществлялось через установленные шаговые электродвигатели.

Схема подключения униполярных шаговых электродвигателей для 3-х координатного станка с ЧПУ (нажмите для увеличения)

Выбирая электронные комплектующие для своего станка, сделанного своими руками, важно обращать внимание на их качество, так как именно от этого будет зависеть точность технологических операций, которые на нем будут выполняться. После установки и подключения всех электронных компонентов системы ЧПУ нужно выполнить загрузку необходимого программного обеспечения и драйверов. Только после этого следуют пробный запуск станка, проверка правильности его работы под управлением загруженных программ, выявление недостатков и их оперативное устранение.

Все вышеописанные действия и перечисленные комплектующие подходят для изготовления своими руками фрезерного станка не только координатно-расточной группы, но и ряда других типов. На таком оборудовании можно выполнять обработку деталей со сложной конфигурацией, так как рабочий орган станка может перемещаться в трех плоскостях: 3d.

Ваше желание своими руками собрать такой станок, управляемый системой ЧПУ, должно быть подкреплено наличием определенных навыков и подробных чертежей. Очень желательно также посмотреть ряд тематических обучающих видео, некоторые из которых представлены в данной статье.

Читайте также: