Как сделать чпу фрезер своими руками

Выбор конструктивных особенностей

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

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

Применение специальных наборов

Самодельный станок с ЧПУ своими руками можно собрать при использовании специальных наборов. Доступные комплекты для ручной сборки обходятся дорого, но они характеризуются следующими достоинствами:

1. При применении специального набора можно существенно упростить задачу по сборке. Кроме этого, процесс ускоряется, так как в комплект поставки в большинстве случаев включается чертеж.
2. Все элементы идеально подходят друг к другу, что обеспечивает высокую точность обработки. При самостоятельном изготовлении конструкции из подручных материалов в большинстве случаев возникают трудности с выдерживанием точных размеров.
3. Создаваемые станки из подобных наборов выглядят довольно привлекательно, характеризуются практичностью в применении, высокой эффективностью и компактными размерами.
4. При необходимости станок разбирается для его транспортировки.

Недостатком подобного варианта сборки можно назвать то, что внести изменения в конструкцию не получится. Кроме этого, стоимость набора ненамного ниже стоимости готового станка Ардуино или другого производителя.

Материалы и инструменты, необходимые для сборки

Общий набор материалов для станка с ЧПУ включает в себя:

• шпиндель;
• кабель длиной 14–19 м;
• фрезы, обрабатывающие дерево;
• патрон для фрезы;
• преобразователь частот, имеющий одинаковую мощность со шпинделем;
• подшипники;
• плата для управления;
• водяная помпа;
• охлаждающий шланг;
• три двигателя шагового типа для трех осей перемещения конструкции;
• болты;
• защитный кабель;
• шурупы;
• фанера, ДСП, плита из дерева или металлическая конструкция на выбор в качестве корпуса будущего аппарата;
• муфта мягкого типа.

Муфта мягкого типа

Рекомендуется при изготовлении устройства с ЧПУ по дереву своими руками использовать шпиндель с охлаждающей жидкостью. Это позволит не отключать его каждые 10 минут для остужения. Для работы подойдет самодельный станок с ЧПУ, мощность его составляет не меньше 1,2 кВт. Оптимальным вариантом станет устройство мощностью 2 кВт.

Набор инструментов, требующийся для изготовления агрегата, включает в себя:

• молотки;
• изоленту;
• сборочные ключи;
• клей;
• отвертку;
• паяльник, герметик;
• болгарку, ее часто заменяют на ножовку;
• пассатижи, агрегат для сварки, токарный станок, ножницы, плоскогубцы.

Простой ЧПУ станок своими руками

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.

Монтаж электронной начинки

Чтобы сделать своими руками ЧПУ станок и управлять ним, надо оперировать правильно подобранным числовым программным управлением, качественными печатными платами и электронными комплектующими (особенно если они китайские), что позволит на станке с ЧПУ реализовать все функциональные возможности, обрабатывая деталь сложной конфигурации.

Для того, чтобы не было проблем в управлении, у самодельных станков с ЧПУ, среди узлов, есть обязательные:

• шаговые двигатели, некоторые остановились напримере Nema;
• порт LPT, через который блок управления ЧПУ можно подключить к станку;
• драйверы для контроллеров, их устанавливают на фрезерный мини-станок, подключая в соответствии со схемой;

• платы коммутации (контроллеры);
• блок электропитания на 36В с понижающим трансформатором, преобразующем в 5В для питания управляющей цепи;
• ноутбук или ПК;
• кнопка, отвечающая за аварийную остановку.

Только после этого станки с ЧПУ проходят проверку (при этом умелец сделает его пробный запуск, загрузив все программы), выявляются и устраняются имеющиеся недостатки.

P.S

Как видите, сделать ЧПУ, которое не уступит китайским моделям, — реально. Сделав комплект запчастей с нужным размером, имея качественные подшипники и достаточно крепежа для сборки, эта задача – под силу тем, кто заинтересован в программной технике. Примера долго искать не придётся.

Добро пожаловать на сайт открытого проекта по разработке станка с ЧПУ на базе Arduino своими руками

Проект Простой станок с ЧПУ на Ардуино задумывался для разработки, отладки и тестирования программного обеспечения, необходимого для работы станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Соответственно, хотелось потратить минимум денег на изготовление механической и электронной составляющих станка.

В качестве контроллера была выбрана плата Ардуино, ввиду её огромных возможностей по взаимодействию с различными устройствами.
Функционал Arduino легко расширяется благодаря возможности подключения огромного количества устройств, поддерживающих стандартные протоколы передачи данных и управления.
На официальном сайте arduino.cc опубликована исчерпывающая информация о подключении устройств к Ардуино, а также о программировании Arduino.

Фрезерные станки с ЧПУ, а точнее программы для станков с ЧПУ, работают с векторными изображениями, которые сами по себе довольно дорого стоят.
Это изначально сместило направление исследований на разработку фрезерного станка с ЧПУ, который работает с бесплатными растровыми изображениями (обычными файлами в формате bmp, jpg, gif и т.д.).
Собрав всё воедино получаем совершенно потрясающие характеристики:

• низкая стоимость станка с ЧПУ (менее 100$ или 6000 руб без учёта стоимости компьютера);
• лёгкая доступность всех деталей станка;
• работа с растровыми изображениями, которые легко может создать любой человек в простом графическом редакторе (например Paint);
• расширяемая платформа для разработки множества смежный систем;
• в идеале программное обеспечение должно иметь возможность обработки фотографий и/или изображений, полученных с обычного сканера.

Изначально планировалось использовать станок с ЧПУ на ардуино для фрезерования плоских фигур, орнаментов и объёмных тел. Однако, впоследствии к станку был подключен контактный датчик для 3D-сканирования.
Затем, на станок был установлен лазерный модуль для гравирования / выжигания. И, наконец, станок с ЧПУ был превращён в 3D-принтер: для этого потребовалось установить дополнительный блок, который называется экструдер.

Таким образом, получаем не просто 3-хкоординатный станок для фрезерования с ЧПУ на Ардуино, а целую платформу, на базе которой легко собирается:

• станок для фрезерования 2D-фигур и 3D-тел;
• контактный 3D-сканер;
• лазерный гравер / выжигатель с ЧПУ;
• 3D-принтер.

На сайте выложены подробные схемы сборки станка с ЧПУ, включая его модификации, чертежи станка с ЧПУ, исходные коды программного обеспечения, а также исходные коды прошивок для Arduino.

Станок с ЧПУ на Ардуино и его модификации собирались своими руками. Для промышленных целей такой станок с CNC конечно не подойдёт, однако для штучного изготовления и освоения принципов работы механики и программного обеспечения подходит.

Кроме того, на сайте имеется отдельный раздел, посвящённый приобретению компонентов самодельного станка с ЧПУ и необходимых расходных материалов, где описано, где, как и по какой цене можно приобрести требуемые составляющие простого станка CNC.

ЧПУ фрезер своими руками

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

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

Сборка ЧПУ фрезера осуществляется в несколько этапов:

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

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

Руководство

Это руководство нацелено на то, чтобы не дать вам совершить те же ошибки, на которые я потратил свое драгоценное время и деньги.

Мы рассмотрим все компоненты вплоть до болтов, глядя на преимущества и недостатки каждого типа каждой детали. Я расскажу о каждом аспекте проектирования и покажу, как создать ЧПУ фрезерный станок своими руками. Проведу вас через механику к программному обеспечению и всему промежуточному.

ДАВАЙТЕ НАЧНЕМ

ШАГ 1: Ключевые конструктивные решения

В первую очередь необходимо рассмотреть следующие вопросы:

1. Определение подходящей конструкции конкретно для вас (например, если будете делать станок по дереву своими руками).
2. Требуемая площадь обработки.
3. Доступность рабочего пространства.
4. Материалы.
5. Допуски.
6. Методы конструирования.
7. Доступные инструменты.
8. Бюджет.

ШАГ 2: Основание и ось X-оси

Тут рассматриваются следующие вопросы:

1. Проектирование и построение основной базы или основания оси X.
2. Разбивка различных конструкций на элементы.
3. Жестко закрепленные детали.
4. Частично закрепленные детали и др.

ШАГ 3: Проектирование козловой оси Y

В этом пункте рассматриваются следующие вопросы:

1. Проектирование и строительство портальной оси Y.
2. Разбивка различных конструкций на элементы.
3. Силы и моменты на портале и др.

Простейшая схема создания устройства

Фрезерное устройство с числовым программным управлением может иметь своей основой б/у станок, на нем вместо рабочей головки со сверлом, ставят фрезер. Затем надо будет сконструировать механизм, который бы обеспечил передвижение в координатных плоскостях. Его собирают, взяв каретки от бывшего в употреблении принтера, и этим уже обеспечится работа в 2-х плоскостях.

К устройству без проблем подключается ПУ. Но оно сможет лишь работать с пластиковыми заготовками, из дерева, тонких металлических листов. Причина – недостаточная жесткость конструкции. Это, по сути, будет модификация станка, работающего с мягкими материалами. Чтобы сделать полноценный программируемый станок, который способен фрезеровать заготовки из любых материалов, достаточно двух мощных шаговых двигателей. Их реально сконструировать, немного доработав, из электромоторов.

Они хороши тем, винтовая передача не нужна, функционал самодельной конструкции не ухудшатся. Если решено пользоваться кареткой с принтера, лучше поискать его крупногабаритную модель. Соединяют вал фрезерного устройства и зубчатые ремни, чтобы избежать проскальзывания на шкивах.

Распространенные ошибки при сборке

Часто встречающейся ошибкой при сборке станка с числовым программным управлением является отсутствие чертежа, но по нему и проводится сборка. В результате этого возникают упущения в проектировании и установке конструкций аппарата.

Часто неправильная работа станка связана с неверно подобранными частотником и шпинделем.

Для корректной работы станка необходимо правильно подбирать шпиндель

Во многих случаях шаговые двигатели не получают должного питания, поэтому для них необходимо выбирать специальный отдельный блок питания.

Необходимо учитывать то, что правильно установленная электросхема и программное обеспечение позволяет выполнять на устройстве многочисленные операции разного уровня сложности. Станок ЧПУ своими руками выполнить под силу мастеру среднего звена, конструкция агрегата имеет ряд особенностей, но с помощью чертежей собрать детали несложно.

С ЧПУ, своими руками составленным, работать легко, необходимо изучить информативную базу, провести ряд тренировочных работ и проанализировать состояние агрегата и детали. Не стоит торопиться, дергать движущиеся детали или вскрывать ЧПУ.

А можно…?

Отвечаю сразу — МОЖНО! Все можно! Только нужно ли?

«А можно вместо четырех шариковых блоков поставить на каретку два? Будет почти в два раза дешевле» — Можно! Но я поставил четыре, и вам советую.

«А можно заменить обычные профили станочными? Будет лучше» — Можно! В каком-то смысле действительно будет лучше. Скажем так, будет лучше ровно на столько, на сколько, к примеру, станут лучше «Жигули», если поставить на них семнадцатидюймовые колеса от «Мерседеса», Но дороже будет, это точно!

«А можно для увеличения прочности заменить не внушающие доверия алюминиевые профили хорошими стальными?» — Можно! Если удастся подобрать подходящие по размеру, и при условии замены шариковых направляющих на 20-й типоразмер. Кстати и ремни нужно взять потолще, и двигатели помощнее, и, чего там мелочиться, лучше сразу на ШВП перейти.

«А можно такой станок сделать размером 2х3 метра, и чтобы 10 мм фанеру пилил со скоростью 600 мм/мин.?» — Можно! Только профили нужно брать станочные и крепить их к стальным сварным рамам, и ремни заменить зубчатыми рейками и моторы брать с редукторами, и прочее по мелочам.

«А можно вместо дорогих шариковых направляющих применить обычные шарикоподшипники, чтобы все так же ездило?» — Можно! Ездить будет! Но я все-таки разорился на рельсы и дорогие линейные подшипники, сами догадайтесь почему.

«А можно вместо импортных шариковых линейных направляющих использовать наши, отечественные, мебельные, или компьютерные?» — Можно! См. ответ на предыдущий вопрос.

«А вот у меня нет ни дрели, ни ножовки по металлу. Как быть?» — Займите у соседа или купите… лучше сразу готовый станок.

«Хочу построить такой же станок как у вас. Не могли бы вы: дать мне готовые чертежи, ткнуть носом, где продаются все комплектующие, отвести за руку к дяде, который выточит нужные детали, оказать помощь в изготовлении, сборке и настройке станка, консультировать, отвечать на вопросы, и вообще, всячески содействовать?» — Мог бы, если у вас хватит денег на все это содействие.

Такие, вот, дела.

Сборка важных узлов станка

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

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

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

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

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

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

Её величество мебель

Её производят из древесины ценных пород или же из плит МДФ. Этот материал по составу близок к натуральному дереву, легко обрабатывается и стоит недорого, он более влагостойкий и устойчивый к микроорганизмам. Именно поэтому так востребовано фрезерование фасадов из МДФ на ЧПУ.

Они легки в обработке, их можно резать и сверлить, красить, ламинировать и шпонировать.

Из панели МДФ реально изготовить:

• накладки на бронированные двери;
• стеновые панели, при помощи которых выполняют внутреннюю отделку помещений;
• корпусы систем акустики;
• элементы корпусной мебели; столешницы, шкафы-купе;
• готовый продукт для мебельщиков (мелкий декор) после покрывается пленкой на вакуумном прессе.

Монтируем электронную начинку станка

Чтобы сделать своими руками ЧПУ станок и управлять ним, надо оперировать правильно подобранным числовым программным управлением, качественными печатными платами и электронными комплектующими (особенно если они китайские), что позволит на станке с ЧПУ реализовать все функциональные возможности, обрабатывая деталь сложной конфигурации.

Для того, чтобы не было проблем в управлении, у самодельных станков с ЧПУ, среди узлов, есть обязательные:

• шаговые двигатели, некоторые остановились напримере Nema;
• порт LPT, через который блок управления ЧПУ можно подключить к станку;
• драйверы для контроллеров, их устанавливают на фрезерный мини-станок, подключая в соответствии со схемой;

• платы коммутации (контроллеры);
• блок электропитания на 36В с понижающим трансформатором, преобразующем в 5В для питания управляющей цепи;
• ноутбук или ПК;
• кнопка, отвечающая за аварийную остановку.

Только после этого станки с ЧПУ проходят проверку (при этом умелец сделает его пробный запуск, загрузив все программы), выявляются и устраняются имеющиеся недостатки.

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.

1. Непосредственно рабочая область, которая производится из фанеры — это столешница и боковой каркас.
2. Направляющие элементы.
3. Держатели направляющих.
4. Линейные подшипники и втулки скольжения.
5. Опорные подшипники.
6. Ходовые винты.
7. Контролёр шаговых двигателей.
8. Блок питания контролёра.
9. Электрический гравер или фрезер.
10. Муфта, соединяющая вал ходового винта с валом шаговых двигателей.
11. Шаговые двигатели.
12. 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.

Фото: конструкция.

Немного о шаговых двигателях

Любой агрегат с ЧПУ, в том числе и гравировальный станок, в обязательном порядке оснащается электродвигателями шагового типа.

При сборке самодельного фрезеровального оборудования с ЧПУ в качестве такого мотора можно использовать двигатели от старых матричных принтеров. В большинстве матричных принтеров установлено два таких элемента с достаточной мощностью.

Кроме этого, в матричных принтерах имеются еще и стальные стержни, изготовленные из прочной стали, которые также можно использовать в самодельном станке.

В этом случае следует отметить, что для сборки такого агрегата своими руками потребуется три отдельных двигателя шагового типа, а значит, придется искать и разбирать два матричных принтера.

Лучше, если такие двигатели будут иметь порядка пяти отдельных проводов управления, так как в этом случае функциональность самодельного станка увеличится в несколько раз.

Подбирая двигатели шагового типа для самодельного фрезерного станка с ЧПУ, необходимо выяснить число их градусов на один шаг, а также рабочее напряжение и обмоточное сопротивление.

Это поможет впоследствии правильно настроить все программное обеспечение оборудования.

Крепить вал двигателя шагового типа лучше всего при помощи резинового кабеля с толстой обмоткой. Он поможет и при присоединении самого двигателя непосредственно к шпильке.

Выполнить фиксаторы можно из изготовленной своими руками втулки с винтом. Для этого следует взять нейлон, а в качестве инструмента дрель и напильник.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Выбор ступенчатого сверла по металлу

О том, как сделать своими руками гравировально-фрезерный станок с блоком ЧПУ, подробно рассказано на видео ниже.

Видео:

Немного о шаговых двигателях

Любой агрегат с ЧПУ, в том числе и гравировальный станок, в обязательном порядке оснащается электродвигателями шагового типа.

При сборке самодельного фрезеровального оборудования с ЧПУ в качестве такого мотора можно использовать двигатели от старых матричных принтеров. В большинстве матричных принтеров установлено два таких элемента с достаточной мощностью.

Кроме этого, в матричных принтерах имеются еще и стальные стержни, изготовленные из прочной стали, которые также можно использовать в самодельном станке.

В этом случае следует отметить, что для сборки такого агрегата своими руками потребуется три отдельных двигателя шагового типа, а значит, придется искать и разбирать два матричных принтера.

Лучше, если такие двигатели будут иметь порядка пяти отдельных проводов управления, так как в этом случае функциональность самодельного станка увеличится в несколько раз.

Подбирая двигатели шагового типа для самодельного фрезерного станка с ЧПУ, необходимо выяснить число их градусов на один шаг, а также рабочее напряжение и обмоточное сопротивление.

Это поможет впоследствии правильно настроить все программное обеспечение оборудования.

Крепить вал двигателя шагового типа лучше всего при помощи резинового кабеля с толстой обмоткой. Он поможет и при присоединении самого двигателя непосредственно к шпильке.

Выполнить фиксаторы можно из изготовленной своими руками втулки с винтом. Для этого следует взять нейлон, а в качестве инструмента дрель и напильник.

О том, как сделать своими руками гравировально-фрезерный станок с блоком ЧПУ, подробно рассказано на видео ниже.

Видео: