8 этапов сборки чпу фрезера по металлу своими руками

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.

Конструкция

Самодельный станок состоит из следующих основных частей:

• станины с размещенным на ней столом;
• суппортов, имеющих возможность перемещения режущей фрезы в трех координатах;
• шпинделя с фрезой;
• направляющих по перемещению суппортов и портала;
• блока питания, обеспечивающего электроэнергией двигатели, контроллер или плату коммутации с использованием микросхем;
• драйверов для стабилизации работы;
• пылесоса для сбора опилок.

На станине устанавливают направляющие для перемещения портала по оси Y. На портале размещены направляющие для перемещения суппорта по оси X. Шпиндель с фрезой крепится на суппорт. Он двигается по своим направляющим (ось Z).

Контроллер и драйвера обеспечивают автоматизацию работы станка с ЧПУ за счёт передачи команд на электродвигатели. Использование программного комплекса Kcam позволяет использовать любой контроллер и обеспечивает управление двигателями в соответствии с внесённым в программу чертежом детали.

Конструкцию надо сделать жесткой, чтобы противостоять возникающим при работе рабочим усилиям и не приводить к вибрациям. Вибрации приведут к понижению качества получаемого изделия, поломке инструмента. Поэтому размеры крепежных элементов должны обеспечивать монолитность конструкции.

Самодельный фрезерный станок с ЧПУ используют для получения объёмного 3D изображения на деревянной детали. Она крепится на столе данного устройства. Его можно использовать и как гравировальный. Конструкция обеспечивает перемещение рабочего органа — шпинделя с установленной фрезой в соответствии с заданной программой действий. Перемещение суппорта по осям Х и Y происходит по шлифованным направляющим с применением шаговых электродвигателей.

Перемещение шпинделя по вертикальной оси Z позволяет изменять глубину обработки на создаваемом рисунке по дереву. Для получения рельефного рисунка 3D нужно сделать чертежи. Желательно использовать различные виды фрез, которые позволят получить лучшие параметры отображения рисунка.

Определимся с толщиной, решим вопросы цены и способы работы с материалом

Фанера, как и дерево, материал благодарный, но капризный, требует особого подхода и очень не любит грубого вмешательства в свою структуру.

Необходимо помнить, что в зависимости от толщины материала меняется подход к работе с ним, а именно:

• Тонкая фанера до 2 мм, это экземпляр для ножа, обычного монтажного ножа, ;
• Слоенка от 2 до 6 мм это уже для лобзика, при этом не имеет значение, какой именно лобзик вы будете использовать, ручной или электрический, это его клиент;
• И уже все, что толще 6 мм, здесь только дисковые пилы.

Хотя говоря о конструировании станков и роли фанеры в этом процессе, то можно сразу отбросить тонкую фанеру, в этом творчестве она не применяется.

Нас будут интересовать два основных экземпляра:

1. Первый – это фанера толщиной от 4 до 6 мм
   . Здесь мнения расходятся, причем как специалистов, так и домашних мастеров. Одни считают, что чем толще фанера, тем она крепче. Другие утверждают, что слоенность материала уже делает его достаточно крепким, и даже сравнивают его со сварными или литыми конструкциями. Как обычно истина где-то посередине, поэтому будем считать, что в данном случае нам поможет соотношение цена-качество, тем более что нам не нужен супер материал, который будет работать под открытым небом или в воде. Станок спокойно будет работать в домашней мастерской с минимальными перепадами температур и нормальными показателями влажности.

1. Второй – аналог толщиной от 10 до 20 мм
   . В данном случае все зависит от того, для каких целей используется фанера. К примеру, станок для резки фанеры, который предназначен для работы с полным фабричным листом имеет широкое основание и требует особой крепости, в данном случае нужна двадцатка. Самодельный станок с ЧПУ из фанеры рассчитан на небольшую площадь фрагмента, а, следовательно, 10 мм фанера прекрасно справится с поставленной задачей.

О резке чуть подробнее

Итак, вот правила, которые необходимо помнить при резке фанеры:

Фанера — слоеный материал и основной распил должен идти вдоль волокон первого слоя материала;

• При резке имейте в виду, что гораздо плотнее аналогов из хвойных пород древесины (они более рыхлые, а следовательно более мягкие);
• Имеет значение и с какой стороны производится распил. Так распил с лицевой стороны осуществляется ручной пилой с мелкими зубчиками, распил с обратной стороны осуществляется более грубыми дисковыми пилами;
• При работе на дисковом оборудовании скорость вращения диска устанавливается максимальная, а подача материала минимальная;
• Пила подается легко до первой, легкой отдачи (или ощутимого сопротивления материала), таким образом, вы сможете заметно снизить вероятность сколов и прочих дефектов.

Соединение и сверление

Мы уже упоминали о том, что фанера не любит грубых механических воздействий на нее, поэтому если вы решили соединять детали и собирать станки своими руками из фанеры, то о гвоздях можете забыть, кстати, и о саморезах тоже. В данном случае могут быть только шипы и пазы, при этом шип в паз входит как ключ в замок, щели не допускаются, при фиксации используется клей ПВА.

Это в равной степени касается и станки для резки фанеры, и фанерный станок с ЧПУ, и все остальные агрегаты, где будет использована фанера. Это связано с тем, что и подвижные и неподвижные детали испытывают вибрацию и могут рассыпаться в самый неподходящий момент, если будут использованы другие типы креплений.

И несколько слов о сверлении – острое сверло для дерева подойдет.

Отделка деталей

Любая инструкция скажет вам о том, что на завершающей стадии фанера подвергается шлифовке, грунтовке, отделке. Особо выделяют обработку краев.

Есть ли необходимость именно в окрашивании изделий из фанеры, вопрос остается открытым, по той причине, что станок и его составляющие испытывают достаточно выраженное механическое, вибрационное, температурное воздействие и даже различные охлаждения часто не справляются с поставленной задачей.

Жидкости охлаждающие для фанерных агрегатов не применяются, а воздушное охлаждение работает по принципу лучше такое, чем никакое.

Поэтому в принципе можно ограничиться следующим набором действий:

• Шлифовка всей конструкции мелкозернистой наждачной бумагой, можно нулевкой. Процесс начинается от углов по ходу волокон;
• Отдельно шлифуются углы, при необходимости их можно острогать, а затем ошкурить;
• Грунтовка специальным составом в принципе не повредит, так как во многих мастерских отопления нет, а фанера – материал склонный к расслоению, лишняя защита лишней не будет.

Детали, которые необходимо купить

Для изготовления станка с ЧПУ, кроме деталей, которые будут сделаны из фанеры, необходимо будет приобрести следующие элементы:

• валы и подшипники;
• направляющие для перемещения подвижных частей;
• соединительные элементы (болты, гайки, шпильки и т. д.);
• контроллер;
• силовые и контрольные кабеля;
• ремни для передачи вращения от двигателя к инструменту;
• шкивы, если они не будут выполнены из фанеры;
• различные датчики и конечные выключатели.

Еще понадобиться компьютер для программирования контроллера. Кроме того, если в компьютере не реализована возможность управление агрегатом, понадобиться пульт, на котором будут выведены кнопки запуска и остановки.

2 Рекомендации по сборке станка с ЧПУ

Для того, чтобы сделать представленный агрегат для резки фанеры или пенопласта своими руками, необходимо подготовить исходное оборудование. Для этого может быть пригоден бывший в употреблении сверлильный станок для печатных плат.

Это позволит двигаться рабочей фрезе в направлении двух плоскостей. Далее к конструкции подключается электроника, ключевым элементом которой является контроллер и платы «Arduino».

Схема сборки позволяет сделать своими руками самодельный агрегат ЧПУ автоматическим. Такое оборудование может быть предназначено для резки пластика, пенопласта, фанеры или тонкого металла. Для того, чтобы устройство смогло выполнять более сложные виды работ, необходим не только контроллер, но и шаговый двигатель.

Самодельный станок с ЧПУ

Он должен обладать высокими мощностными показателями – не менее 40-50 ватт. Рекомендуется использовать обычный электродвигатель, так как с его применением отпадет необходимость в создании винтовой передачи, а контроллер будет обеспечивать своевременную подачу команд.

Нужное усилие на вал передачи в самодельном устройстве должно передаваться посредством зубчатых ремней. Если для передвижения рабочей фрезы самодельный станок с ЧПУ будет использовать каретки от принтеров, то для этой цели необходимо выбрать детали от принтеров больших размеров.

Сварочные швы будут подвергаться деформации из-за постоянных нагрузок при работе станка. Элементы крепления при этом разрушаются, что приведет к сбою настроек, а контроллер будет работать некорректно.

2.1 О шаговых двигателях суппортах и направляющих

Агрегат с ЧПУ, собранный самостоятельно, должен быть оснащен шаговыми электродвигателями. Как уже упоминалось выше, для сборки агрегата лучше всего использовать двигатели от старых матричных принтеров.

Для эффективного функционирования устройства понадобится три отдельных двигателя шагового типа. Рекомендуется применять двигатели с пятью отдельными проводами управления. Это позволит увеличить функциональность самодельного аппарата в несколько раз.

При подборе двигателей для будущего станка нужно знать число градусов на один шаг, показатель рабочего напряжения и сопротивление обмотки. Впоследствии это поможет произвести корректную настройку всего программного обеспечения.

Деревянный станок с ЧПУ собранный своими руками

Крепление вала шарового двигателя производится с применением резинового кабеля, покрытого толстой обмоткой. Кроме того, с помощью такого кабеля можно присоединить двигатель к ходовой шпильке. Станину можно изготовить из пластмассы с толщиной в 10-12 мм.

Ведущие детали каркаса крепятся с помощью саморезов, а при использовании древесины можно крепить элементы клеем ПВА. Направляющие представляют собой стальные прутья с сечением в 12 мм и длиной в 20 мм. На каждую ось приходится по 2 прута.

Суппорт изготавливают из текстолита, его размеры должны составлять 30×100х40 см. Направляющие части текстолита скрепляются винтами марки М6, а суппорты «Х» и «У» в верху должны иметь 4 резьбовых отверстия для закрепления станины. Шаговые электродвигатели устанавливаются с помощью крепежей.

Крепления можно сделать с использованием стали листового типа. Толщина листа должна составлять 2-3 мм. Далее винт соединяется с осью шагового двигателя посредством гибкого вала. С этой целью можно задействовать обычный резиновый шланг.

Любое гаечное соединение рекомендуется производить с помощью чугунных гаек.

Шаг 8: Электрическая схема фрезерного станка ЧПУ собранного своими руками

Основными компонентами электрической схемы являются:

1. Шаговые двигатели
2. Драйверы шаговых двигателей
3. Блок питания
4. Интерфейсная плата
5. Персональный компьютер или ноутбук
6. Кнопка аварийного останова

Я решил купить готовый набор из 3-х двигателей Nema, 3-х подходящих драйверов, платы коммутации и блока питания на 36 вольт. Также я использовал понижающий трансформатор для преобразования 36 вольт в 5 для питания управляющей цепи. Вы можете использовать любой другой готовый набор или собрать его самостоятельно. Так как мне хотелось быстрее запустить станок, я временно собрал все элементы на доске. Нормальный корпус для системы управления сейчас находится в разработке )).

Электрическая схема станка

Электрическая схема.pdf:

Устройство лобзика с мускульным приводом

Самодельный станок несложно изготовить. Можно найти много чертежей этого изделия из фанеры. Лобзиком, своими руками и подручным инструментом за короткое время собирается простое, но функциональное устройство.

Сфера применения лобзиков обширна. Они используются для выпиливания фигурных изделий из разнообразных материалов. А также станки необходимы при раскрое пиломатериалов. При этом наружный контур заготовки остается неповрежденным. Если использовать различные пилочки, то самодельный лобзик прекрасно обработает натуральное дерево, фанеру, ДСП, пластик, металл, в частности, алюминий.

Примеры чертежи лобзикового станка своими руками, который работает от мускульной силы, неоднократно приводились в различных журналах советского времени.

Пилочки для такого лобзикового станка выпускаются в виде плоского полотна.

Основные части станка:

• Станина (А).
• Стол рабочий, в котором предусмотрена прорезь для пилы (Б).
• Большой шкив привода, выполняющий роль маховика (Г).
• Малый шкив привода. Привод совмещен с кривошипно-шатунным механизмом (Д).
• Рычаги (В).
• Педаль, раскручивающая маховик через кривошипно-шатунный узел (Е).
• Узел натяжения пилы (Ж).

Мастер, постоянно нажимая ногой на педаль, раскручивает маховик. Через ремень движение маховика передается на второй шкив. Который, в свою очередь, заставляет двигаться кривошипно-шатунный механизм с полотном пилы.

Если маховик правильно сбалансирован, без перекосов и с равномерной правильно подобранной массой, то пилочка достигает хорошей плавности хода. Подобный станок для выпиливания из фанеры позволяет быстро изготовить множество несложных однотипных изделий. Время и усилия на выпиливание существенно сокращаются.

При такой конструкции станка размер изначальной заготовки имеет ограничение. Он зависит от длины рычагов (В). При усложнении узора необходимо вращать изделие вокруг пилы.

Поскольку ножной привод не обеспечивает полностью равномерность хода и ограничивает свободу и фантазию мастера, то чаще всего подобные станки заменяют на электрические.

Сборка деталей

Когда все детали будут готовы, их собирают наподобие конструктора

Сборка осуществляется с большой осторожностью, поскольку фанера представляет собой хрупкий материал, при неосторожном подходе она может растрескаться. В процессе сборки пазо-шипового соединения на фанерном полотне по всей длине проходятся клеем ПВА

Болтовые соединения дополняют шайбами и граверами, чтобы они не разболтались и не раскрутились в ходе работы на станках. Все кабели размещают в ПВХ гофре. Станину и стол нужно устанавливать по уровню. Контроллер должен находиться отдельно, его помещают в шкаф. Сборку деталей можно осуществлять, глядя на фото, также в данном случае поможет схема.

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.

2 Фрезеровка фанеры ЧПУ

Рассмотрим основные отличительные особенности фрезерной резки от лазерной.

1. Фрезеровка фанеры предполагает чистую и гладкую кромку по окончании процесса обработки. Лазер обугливает края и кромка получается обожженная. Торцы нуждаются в дополнительной обработке.
2. Фрезерная резка может работать с материалом толщиной до десяти сантиметров. Лазерный станок обрабатывает материал до 1 см.
3. Фрезерная обработка позволяет не только раскраивать криволинейно материал, но и создавать трехмерные изделия и панели.
4. Фигурные, концевые, радиусные и фасонные фрезы позволяют снимать фаски, скруглять, фрезеровать канавки и осуществлять другие операции, которые невозможно произвести на лазерном оборудовании. Если использовать специализированные фрезы для резки фанеры, можно полностью избежать ворса и прочих дефектов на срезе.
5. Лазер позволяет создавать маленькие детали и тонкие хрупкие элементы. Лазерный раскрой не оказывает механическую нагрузку на заготовку.

2.1
Как правильно подготовить станок ЧПУ к работе?

Перед началом работы необходимо подготовить станок к намеченной программе работы. Это также включает проведение инструктажа станочником-оператором об особенностях обработки тех или других деталей.

Комплекс таких работ называют наладкой. Согласно накладке установку должны пройти инструментальные блоки и отдельные инструменты:

• закрепить базирующие и крепежные приспособления на планшайбе;
• прогреть механизмы станка для стабильной работы;
• прогнать управляющую программу на холостом ходу.

Кроме этого наладчик проверяет:

• системные элементы на чистоту;
• заготовки на соответствие чертежам;
• емкости на наличие охлаждающей жидкости и смазки.

Наладчик должен следить за обработкой первой фанеры. В конце операции он помогает оператору с проверкой полученных размеров
деталей. Если будут замечены неисправности в работе, наладчик вносит дополнительную коррекцию.

2.2
Последовательность резки фанеры

Первое, что нужно сделать – установить врезы в патрон. Затем нужно затянуть патрон и дожать гайку при помощи ключа.

Следующим действием является настройка глубины проникновения фрезы. Этот параметр можно легко отрегулировать благодаря ручке ограничителя. Выбрав подходящий параметр, проводят тестирование фрезера на ненужном фрагменте фанеры.

Проводят корректировку ключевых параметров работы фрезера:
с какой скоростью будет вращаться, и в каком направлении осуществляются движения. Для фрезы большого диаметра выставляйте малые обороты. Оптимальную скорость можно посмотреть в инструкции к оборудованию.

2.3
Процесс резки фанеры на фрезерном станке с ЧПУ (видео)

2.4
Меры безопасности при работе со станком ЧПУ

Фрезер обладает значительной мощностью и большой скоростью, поэтому неправильная эксплуатация оборудования и несоблюдение техники безопасности может стоить многого.

Основные требования:

во время работы фрезер необходимо надежно удерживать в руках, иначе устройство может выскользнуть
Важно помнить, когда резцы соприкасаются с поверхностью материала, происходит сильный ответный толчок;
во время остановки или по окончании работы штепсель нужно вынимать из розетки

Неосторожное поведение и касания могут привести инструмент в действие
Это может повредить заготовочный материал и нанести физический урон окружающим;
защита зрения и дыхательных путей. Современные модели станков оснащены специальными приспособлениями, которые позволяют удалять пыль

В домашних условиях в этом поможет пылесос. Для более безопасной работы желательно использовать респиратор, защитные очки и плотную одежду.

С помощью фрезера можно получить сложнейшие детали за достаточно короткое время.

Демократичная стоимость оборудования и большой выбор, позволяют приобрести модель максимально соответствующую запросам клиентов.

Станки. Особенно ценятся станки с числовым программным управлением (ЧПУ), позволяющие производить обработку с высокой точностью. Но все промышленные образцы имеют высокую стоимость. Выходом является сделать станок с ЧПУ из фанеры.

Высокая цена на промышленные станки, обусловлена тем, что силовые элементы их сделаны из металла. Это позволяет им работать с большими силовыми нагрузками. Но для домашней мастерской в этом нет необходимости. Поэтому бытовые станки и приспособления для них можно изготавливать из фанеры, что значительно снизить стоимость и позволит сделать его самому.

Подготовка материала и инструментов

Мебельные станки из фанеры с ЧПУ подходят только для работы в домашних условиях.  Для начала готовят фанерный лист любого сорта, разной толщины. Столы, станины и суппорты изготавливают из фанерного листа толщиной 10мм, для станков, на которых планируется изготавливать крупные заготовки, берется фанера толщиной 20 мм. Кожухи, стопоры и прочие элементы выпиливают из фанеры толщиной 6 мм. Кроме материала, потребуются следующие инструменты и детали:

• подшипники и фиксаторы,
• валы,
• винты,
• шкивы,
• дрель или сверло,
• ремни передачи вращения,
• кабели,
• алюминиевый уголок,
• направляющие,
• острый нож,
• контроллер,
• лобзик или натяжная пила,
• наждачка.

Также, следует приготовить клей. Для работы с фанерой подойдет обычный ПВА. Для установки на корпус металлических деталей используют эпоксидную смолу. В качестве дополнительного оборудования приобретается шаговый мотор, вместо него может использоваться мотор от отработавшего сканера или принтера.

В процессе работы для соединения отдельных элементов используют шипы и пазы, которые предварительно смазывают клеем. При нанесении ПВА используют ватную палочку

Важно, чтобы в местах соединения не было щелей. Гвозди и саморезы для соединения элементов не годятся

Похожие записи:

Подключение звезда и треугольник Как прозвонить электродвигатель мультиметром Как проверить напряжение в розетке мультиметром Изучаем stm8s медленный старт. часть 0 Какие бывают терморегуляторы — типы и виды Что такое ip и как защищает наши смартфоны?