Чпу фрезер своими руками на 3д принтере
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 08.09.2024
В данной теме хочу рассказать о своем настольном ЧПУ фрезере, изготовленным с помощью 3д принтера.
Несколько фото самого фрезера:
Характеристики:
Габариты: 575х575х300 мм
Рабочий стол: 360х230х30 мм
Потребляемая мощность 60Вт (без шпинделя)
Интерфейс управления: USB
Рабочий инструмент: гравер Dremel 395 125Вт.
Материал корпуса: фанера 8мм
Материал пластиковых деталей: ABS, PLA.
Материал приводных гаек: капролон
Данный фрезер попросил сделать один знакомый для моделирования. Главным условием было сделать его мобильным - поработал и убрал его на шкаф. После нескольких пробных макетов корпуса было решено в боковых сторонах сделать прорези "аля фруктовый ящик"
Изначально корпус планировалось резать из акрила 8мм, но было решено пока отработать конструкцию на более доступном аналоге - фанере. К тому же она не такая хрупкая.
Это хоббийный настольный фрезер, поэтому микронных точностей от него ждать не стоит, но для дома очень классная штука. Для себя еще один наверно соберу, как портативный вариант моего основного фрезера.
Ниже фото первой фрезеровки на данном станочке: "Банный дед". Время резки 6 часов.
Больше пока не знаю, что писать. Если у кого есть вопросы, с удовольствием отвечу.
Я давно хотел разместить серию постов по теме самодельных станков с ЧПУ. Но всегда останавливал тот факт, что Станкофф - станкоторговая компания. Дескать, как же так, мы же должны продавать станки, а не учить людей делать их самостоятельно. Но увидев этот проект я решил плюнуть на все условности и поделиться им с вами.
И так, в рамках этой статьи-инструкции я хочу, что бы вы вместе с автором проекта, 21 летним механиком и дизайнером, изготовили свой собственный настольный фрезерный станок с ЧПУ. Повествование будет вестись от первого лица, но знайте, что к большому своему сожалению, я делюсь не своим опытом, а лишь вольно пересказываю автора сего проекта.
Предисловие от автора
Уже в 12 лет я мечтал построить машину, которая будет способна создавать различные вещи. Машину, которая даст мне возможность изготовить любой предмет домашнего обихода. Спустя два года я наткнулся на словосочетание ЧПУ или если говорить точнее, то на фразу "Фрезерный станок с ЧПУ". После того как я узнал, что есть люди способные сделать такой станок самостоятельно для своих нужд, в своем собственном гараже, я понял, что тоже смогу это сделать. Я должен это сделать! В течение трех месяцев я пытался собрать подходящие детали, но не сдвинулся с места. Поэтому моя одержимость постепенно угасла.
В августе 2013 идея построить фрезерный станок с ЧПУ вновь захватила меня. Я только что окончил бакалавриат университета промышленного дизайна, так что я был вполне уверен в своих возможностях. Теперь я четко понимал разницу между мной сегодняшним и мной пятилетней давности. Я научился работать с металлом, освоил техники работы на ручных металлообрабатывающих станках, но самое главное я научился применять инструменты для разработки. Я надеюсь, что эта инструкция вдохновит вас на создание своего станка с ЧПУ!
Шаг 1: Дизайн и CAD модель
Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: токарном и фрезерном.
Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.
Шаг 2: Станина
Станина обеспечивает станку необходимую жесткость. На нее будет установлен подвижной портал, шаговые двигатели, ось Z и шпиндель, а позднее и рабочая поверхность. Для создания несущей рамы я использовал два алюминиевых профиля Maytec сечением 40х80 мм и две торцевые пластины из алюминия толщиной 10 мм. Все элементы я соединил между собой на алюминиевые уголки. Для усиления конструкции внутри основной рамы я сделал дополнительную квадратную рамку из профилей меньшего сечения.
Для того, чтобы в дальнейшем избежать попадания пыли на направляющие, я установил защитные уголки из алюминия. Уголок смонтирован с использованием Т-образных гаек, которые установлены в один из пазов профиля.
На обоих торцевых пластинах установлены блоки подшипников для установки приводного винта.
Всем доброго времени суток. После создания темы про поворотную ось для ЧПУ-фрезера, было много комментариев с просьбой рассказать о создании самого станка. К сожалению фоток этого процесса у меня не много, поэтому будет немного скомкано, но попробую описать процесс с тем, что есть.
Для начала открываем Inventor от Autodesk (с Солидом и Компасом отношения у меня как-то не сложились) и проектируем раму будущего станка из металлических труб прямоугольного сечения 60х40х2,5 мм. Можно, конечно и без проекта, но мне так больше нравится.
2. Далее определяемся с комплектующими. Для себя, я, остановился на таком списке:
- профильные рельсы и каретки HIVIN (для X – 20мм; для Y и Z – 15 мм)
- ходовые винты ШВП (шарико-винтовая передача) 2005, т.е. за 1 оборот винта гайка сдвигается на 5 мм
- подшипниковые опоры ШВП
- шаговые двигатели (2- на ось X и по одному на Y и Z)
Далее скачиваем с сайта продавца 3d модели выбранных комплектующих. Если нет 3d моделей, качаем тех. документацию и рисуем 3d своими силами.
3. В Inventor делаем сборки деталей
4. Здесь уже полностью нарисованный и просчитанный станок
5. На этом этапе заказываем комплектующие с доставкой EMS до двери, кроме этого готовим файл DXF с раскроем для лазерной резки и отправляем его на производство. К сожалению сейчас уже не вспомню куда заказывал, вроде в Питерскую контору.
6. Пока ждем заказ, закупаем алюминиевый профиль. Покупаем трубы прямоугольного сечения 60х40х2,5 мм режем по размерам и свариваем раму.
7. Здесь комплектующие уже пришли и будущий станок уже немного подсобран…
9. Тем временем приходят детали из лазерной резки
12. Дольше всего пришлось ждать электронику с Ebay. Приехал такой комплект…
14. Схема подключения…
18. Ну и некоторые изделия
22. А это с помощью поворотной оси
Недавно собирал примерно такой же, с условием цен на Али, 58 000. Работу свою не считал, резку и сварку.
Можно с Комплектом шаговиков подешевле сделать. ТС наверно 34 НЕву брал
у меня на работе ЧПУ только токарный 1200 000
вот такой
Roman08
держи за прямые руки и светлую голову!
Черт! Опять из серии "как нарисовать сову".
Автор! Да собери ты коплект чертежей, подробных схем, напищи более-менее понятную инструкцию, и продавай!
Даже здесь, на ЯПе, я уверен, пойдет на "ура"!
А яп за спасибо взял.
Ибо бедный я как мышь. Но руки чешутся.
Автор, расскажи более подробно а? Пожалуйста.
МОдели, пощности шаговиков, размеры, диаметры, габариты, наименования, производители. Места где покупал. Что покупал и сколько.
Ps. Вместо шпинделя - ручной фрезер?
Я тож делал, ток по другому - фрезеровали мне детали на заводе из плит Д16.
Портал под 4 ось задран.
Фото старое, сейчас станок разобран - будет ставится пром.шпиндель на 2.2кВт с жидкостным охлаждением.
Вообще блин проблема с помещением, уже три места сменил, ни как пристанище постоянное не найду , а еще руки чешутся запилить лазерный резак и плазменный под стандартный лист, для мегарукожопства хоца
Сам станок не делал, но на таком работал.
На нардах внутри рисунок алмазным бором делал.
Получалось, как выжигателем. У шпинделя 15000об.
Нет, глюков не замечено.
Да, в нем, но сейчас аркам не использую
Сейчас либо RhinoCam либо VisualMill (по сути одно и тоже, только VisualMill работает самостоятельно, RhinoCam - плагин для Rhinoceros)
Держи зелени) Раб0тал в рекламе) купили нам п0 тем деньгам за мульён п0д лист 2х3,5 0хрененная штука)))
Судя по отсутсвию ответа. Аффтар не хочет за так, более детально нарисовать сову. Ну ок. Хозяин барин.
Круто всё получилось ящитаю.
Неужели в гугле и на ютьюбе забанили?!
Сеть ломится от этой инфы.
Производители незнают кому впарить драйвера и шаговики.
И сотни контор хотят оказать вам услуги по резке любых материалов для станка.
А пираты любезно предоставляют почти любой софт.
Что вам еще надо?!
ой да ладно тебе .. это же высший пилотаж рукожопства, ко мне мальчик давеча на работу устраивался вот он рукожоп 99lvl. ни розетку прикрутить ни прокладку поменять в сраном фитинге . на разводник смотрит как на неведомую ебаную хуйню, циркулярку с болгаркой обходит по широкой дуге метра так 3 (невключенные, от включенных сьебывает) . как мужик в доме ну полный ноль в смысле тот который по кельвину. со сраным монтажным пистолетом (для герметиков который) разбирался 10 минут как открыть-закрыть ( мы втроем с сурьезными лицами смортрели затаив дыхание, даже не хихикнул никто) об устройстве ЛЮБЫХ бытовых вещей не имеет ни малейшего представления, о том как работает электричество "СЛЫШАЛ НО НЕ ПОМНИТ" потому что "МНЕ ЭТО НЕИНТЕРЕСНО", а теперь тадам . нет не так ТАДАДАДАДАММММММ 28. лет единственный сын у мамы, трезвенник, истово верующий.
пока оставили чиста поржать пацаны решили попробовать себя в педагогике, если за месяц сдвигов не будет выгоню к ебеням.
Для многих проектов фрезерный станок с ЧПУ необходим для хороших и быстрых результатов. После некоторого исследования существующих на данный момент машин CNC, я пришел к выводу, что все машины с ценой до 150 тыс. не могут удовлетворить мои потребности в отношении рабочего пространства и точности.
- рабочее пространство 900 х 400 х 120 мм
- относительно тихий шпиндель с высокой мощностью на низких скоростях вращения
- максимально возможная жесткость (для фрезерования алюминиевых деталей)
- максимально возможная точность
- USB-интерфейс
- потратить до 150 тыс. рублей
С этими требованиями я начал 3D конструирование с разработкой схем и чертежей, проверяя множество доступных деталей. Основное требование: части должны сочетаться друг с другом. В конце концов я решил построить машину на гайке типа 30-B с 8 алюминиевыми рамами с 16-миллиметровыми шарикоподшипниковыми шпинделями, 15-мм шарикоподшипниковыми направляющими и 3-амперными шаговыми двигателями NEMA23, которые легко вписываются в готовую систему крепления.
Эти детали идеально сочетаются друг с другом без необходимости в изготовлении специальных деталей.
Шаг 1: Строим раму
Главное — это хорошее планирование…
Через неделю после заказа прибыли запчасти. И через несколько минут ось Х была готова. — Проще, чем я думал! 15-миллиметровые линейные подшипники HRC имеют очень хорошее качество, и после их установки вы сразу понимаете, что они будут работать очень хорошо.
Через 2 часа при сборке своими руками станка ЧПУ на Ардуино появилась первая проблема: шпиндели не хотят попадать в роликовые подшипники. Мой морозильник недостаточно большой для 1060 мм шпинделей, поэтому я решил достать сухой лед, что означало приостановить проект на неделю.
Шаг 2: Настройка шпинделей
Пришел друг с пакетом сухого льда, и после нескольких минут заморозки шпиндели отлично вписываются в роликовые подшипники. Еще несколько винтов, и это уже немного похоже на станок с ЧПУ.
Шаг 3: Электрические детали
Механическая часть закончена, и я перехожу к электрическим деталям.
Поскольку я очень хорошо знаком с Arduino и хочу иметь полный контроль через USB, я сначала выбрал Arduino Uno со щитом GRBL и степперами TB8825. Эта конфигурация работает очень просто, и после небольшой настройки машина стала управляемой на ПК. Отлично!
Но так как TB8825 работает максимум на 1,9 А и 36 В (становится очень горячим), этого достаточно для запуска машины, но я заметил потери в шагах из-за слишком малой мощности. Длительный процесс фрезерования при такой температуре представляется кошмаром.
Я купил дешевый TB6560 из Китая (300 рублей за каждый, доставка 3 недели) и подключил их к щиту GRBL. Номинальные напряжения не очень точны для этой платы, вы найдете номиналы от 12 до 32В. Поскольку у меня уже есть источник питания 36 В, я попытался приспособить именно его.
Результат: два шаговых привода работают нормально, один не может выдержать более высокое напряжение, а другой поворачивается только в одном направлении (невозможно изменить направление).
Итак, снова в поисках хорошего драйвера…
TB6600 — мое окончательное решение. Он полностью закрыт алюминиевым охлаждающим покрытием и прост в настройке. Теперь мои степперы работают по осям X и Y с 2,2А и по оси Z с 2,7А. Я мог поднять до 3А, но поскольку у меня есть закрытая коробка для защиты цепей от алюминиевой пыли, я решил использовать 2,2А, что достаточно для моих нужд и почти не выделяет тепла. Также я не хочу, чтобы степперы уничтожили машину в случае ошибки, когда я даю им слишком много мощности.
Я долго думал над решением для защиты блока питания степперов и преобразователя частоты от мелких алюминиевых деталей. Существует много решений, когда преобразователь устанавливается очень высоко или на достаточном расстоянии от фрезерного станка. Основная проблема в том, что эти устройства выделяют много тепла и нуждаются в их активном охлаждении. Мое окончательное решение — прекрасные колготки моей девушки. Я разрезал их на кусочки по 30 см и использовал в качестве защитного шланга, что очень просто и обеспечивает хороший воздушный поток.
Шаг 4: Шпиндель
Выбор подходящего шпинделя требует много исследований. Сначала я подумал о том, чтобы использовать стандартный шпиндель Kress1050, но, поскольку у него всего 1050 Вт на скорости 21000 об / мин, я не могу ожидать большой мощности на более низких скоростях.
Для моих требований к сухому фрезерованию алюминия и, возможно, некоторых стальных деталей мне нужна мощность на 6000-12000 об / мин.
Вот почему я, наконец, выбрал частотно-регулируемый привод на 3кВт из Китая (вместе с конвертером) за 25 тыс. рублей.
Качество шпинделя очень хорошее. Он довольно мощный и простой в настройке. Я недооценил вес в 9 кг, но, к счастью, моя рама достаточно крепкая и с тяжелым шпинделем проблем нет. (Высокий вес является причиной для привода оси Z на 2,7 А)
Шаг 5: Работа завершена
Готово. Машина работает очень хорошо, у меня было несколько проблем с шаговыми драйверами, но в целом я действительно доволен результатом. Я потратил около 120 тыс. руб., и у меня есть машина, которая точно соответствует моим потребностям.
Первый фрезерный проект был отрицательной формой в POM (Parallax occlusion mapping). Станок отлично справился с задачей!
Шаг 6: Доработка для фрезерования алюминия
Уже в POM я увидел, что крутящий момент на Y-образном подшипнике немного велик, и машина изгибается при высоких усилиях вокруг оси Y. Вот почему я решил купить вторую рейку и соответственно модернизировать портал.
После этого почти нет люфта из-за усилия на шпинделе. Отличное обновление и, конечно, стоит своих денег (10 тыс. рублей).
Теперь я готов к алюминию. При работе с AlMg4,5Mn я получил очень хорошие результаты без какого-либо охлаждения.
Шаг 7: Заключение
Создание собственного станка с ЧПУ на самом деле не ракетостроение. У меня относительно плохие условия работы и оборудование, но имея хороший план работ нужно всего несколько бит, отвертка, зажимы и обычный сверлильный станок. Один месяц в CAD и на план покупок, и четыре месяца сборки, чтобы завершить установку. Создание второго станка прошло бы намного быстрее, но без каких-либо предварительных знаний в этой области мне пришлось много узнать о механике и электронике за это время.
Шаг 8: Детали
Здесь вы можете найти все основные части станка. Я бы порекомендовал сплавы AlMg4,5Mn для всех алюминиевых пластин.
Электрические:
Я купил все электрические части на Ebay.
- Arduino + GRBL-Shield: ~ 1500 руб.
- Шаговый драйвер: 1000 руб.\шт
- Блок питания: 3000 руб.
- Шаговые двигатели: ~ 1500 руб.\шт
- Фрезерный шпиндель + инвертор: 25 тыс. руб.
- Линейные подшипники: ссылка
- Линейные рельсы: ссылка
- Шариковые циркуляционные шпиндели: ссылка
- 2x1052mm
- 1x600mm
- 1x250mm
- Фиксированные подшипники шпинделя + держатель степпера: ссылка
- Плавающий подшипник: ссылка
- Шпиндельно-шаговые соединения: заказал китайские муфты за 180 руб.\шт
- Нижние профили: ссылка
- Х-профили для рельсов: ссылка
- Y-образные профили для установки степпера / шпинделя оси X: ссылка
- Профиль на линейном подшипнике X: ссылка
- Задняя панель / Монтажная панель: 5 мм алюминиевая пластина 600×200.
- Y-профили: 2x ссылка
- Z-профиль: ссылка
- Z-монтажная пластина: 5 мм 250×160 Алюминиевая пластина
- Z-скользящая пластина для крепления шпинделя: 5 мм 200×160 Алюминиевая пластина
Шаг 9: Программное обеспечение
Попользовавшись CAD, затем CAM и, наконец, G-Code Sender я очень разочарован. После долгих поисков хорошего программного обеспечения я остановился на Estlcam, которое является очень удобным, мощным и очень доступным (3 тыс. рублей).
Он полностью перезаписывает Arduino и самостоятельно контролирует шаговые двигатели. Есть много хороших задокументированных функций. Пробная версия обеспечивает полную функциональность программного обеспечения, лишь добавляя время ожидания.
К примеру, поиск края. Нужно просто подключить провод к контакту Arduino A5 и к заготовке (если не металлическая, то используйте алюминиевую фольгу, чтобы временно покрыть ее). С помощью машинного управления вы можете теперь прижимать инструмент для фрезерования к рабочей поверхности. Как только цепь замыкается, машина останавливается и устанавливает ось на ноль. Очень полезно! (обычно заземление не требуется, потому что шпиндель должен быть заземлен)
Шаг 10: Усовершенствование
До настоящего времени оси Y и Z имели временные пластиковые кронштейны для передачи усилий гаек шпинделя и соответственно перемещали фрезерный шпиндель.
Пластиковые скобы были из прочного пластика, но я им не слишком доверяю. Представьте, что скоба оси Z будет тормозить, фрезерный шпиндель просто упадет (очевидно, в процессе фрезерования).
Вот почему я теперь изготовил эти кронштейны из алюминиевого сплава (AlMgSi). Результат прилагается на картинке. Они теперь намного прочнее, чем пластиковая версия, которую я сделал раньше без фрезерного станка.
Шаг 11: Станок в работе
Теперь с небольшой практикой ЧПУ станок по дереву своими руками уже дает очень хорошие результаты (для хобби). На этих снимках изображено сопло из AlMg4,5Mn. Я должен был фрезеровать его с двух сторон. На последнем фото то, что получилось еще без полировки или наждачной бумаги.
Я использовал фрезу VHM 6 мм с 3 лопостями. Я понял, что 4-6-миллиметровые инструменты дают очень хорошие результаты на этом станке.
Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.
Читайте также: