Собрать чпу станок по дереву своими руками

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

CNC3018 - весьма популярный формат домашнего чпу-фрезера. На алиэкспресс можно найти множество предложений с готовыми станками или наборами для сборки.

Стоковые варианты мне показались слишком хлипкими и я решил изготовить такой станок самостоятельно, только сделать ему более жёсткую конструкцию, чтобы можно было резать не только пенопласт и печатные платы, но так же алюминий и латунь.

Чем мой CNC3018 отличается от стоковых

Значительно жёстче рама - я использовал профиль 30х60 (вместо профиля 20х20)
ось У - на рельсах SBR12
оси X и Z - на профильных рельсах HGR-15
Ходовой винт по оси X - SFU1204
Шаговые моторы 17HS19-2004S1
шпиндель 400 Вт
Раздельное питание шпинделя и шаговых моторов (шпиндель - 48 В, для шаговых моторов - 24 В)
блоки питания, драйвера шаговых двигателей и плата управления вынесены в отдельный корпус, тем самым защищены от вибрации

Рама состоит из 8 отрезков алюминиевых станочных профилей 30х60.

a = 360 мм (4шт)
b = 330 мм (2шт)
c = 230 мм (2шт)

Направляющие

Идеально было бы все три оси сделать на профильных рельсах типа "Хивин". Но это, как мне показалось, неоправданно дорого.

Они хоть и висят в воздухе, но жёсткость у них достаточная, поэтому я не стал под них ещё дополнительно профиль устанавливать.

Ось X - сразу сделал на рельсах с каретками HGH15CA . Причём я решил, что трёх кареток будет достаточно - две на нижней направляющей, и одна на верхней.
Ось Z изначально делал на круглых цилиндрических направляющих 8мм. Но это оказалось ошибкой - линейные подшипники люфтили, когда шпиндель был на середине оси - была жуткая вибрация при обработке даже фанеры. Поэтому Z сразу переделал на рельсы HGR15 - и стало идеально.

Ходовые винты

по оси X я заморочился на ШВП SFU1204 .
На остальных осях - обычный трапецевидный винт с латунной гайкой которая из двух частей с пружинокой между ними.

Каретки оси X и Z

А так же ещё одну детальку изготовил из алюминиевой плиты толщиной 10 мм. Покупал в питерском магазине деталей для чпу.

Шаговые двигатели

17HS19-2004S1 - достаточно сильные моторчики с крутящим моментом около 6 кгс*см из серии Nema 17.
Я долго думал - ставить самый маленький из nema23 или самый большой из nema17. В итоге выбор пал на 17-й, причём не самый мощный. Я всегда экспериментирую - если мне покажется, что семнадцатые не справляются - переделаю на 23.

Управление

Подключается станок к блоку управления ( о нём в следующей статье ) пятью кабелями.

По отдельному четырёхжильному кабелю на каждый шаговый двигатель, пятижильный кабель - для концевиков, и двухжильный для шпинделя.

Боевые испытания

Для пробы я взял заготовку из 10-мм алюминиевой плиты.
В арткаме подготовил задание для фрезеровки и загрузил его в програму bCNC.
Для первого раза задал шаг по Z - 0,2 мм; подачу - 500 мм/мин.
Установил однозаходную фрезу 6мм по алюминию!
Выставил нули по осям и запустил выполнение G-кода!

Введение

ЧПУ кроме дерева может пригодиться в обработке металла, пластика, оргстекла, алюминия, комбинированных материалов. Такой станок будет называться фрезерно гравировальный. Можно также такой станок использовать и для лазерного выжигания по дереву, все будет зависеть от насадки которая будет использоваться для обработки.

Отличие же в обработке древесины и металла, заключается в жесткости корпуса, надежности элементов и тонкостях технологии обработки элементов.

Ориентировочная стоимость станка для обработки дерева составит 35 — 40 тысяч рублей. По большому счету сборка машины сводится к подбору и покупке комплектующих и затем их сборке на раме.

Заказ комплектующих популярней всего сегодня в Китае, но возможно также заказать их и у нас в специализированных магазинах или интернет ресурсах. Ниже смотрите фото самодельного станка ЧПУ.

С чем стоит определиться перед изготовлением ЧПУ:

Материалы которые планируется обрабатывать;
Габариты изделий для обработки (высота, ширина и длина будущих изделий). Определяются размеры машины по осям X, Y, Z. Стоит не забывать, что эти размеры должны обозначать рабочее пространство станка;
Точность последующей обработки изделий (параметр зависит от точности сборки корпуса машины и соответственно от материала корпуса).

Необходимые материалы

Итак для изготовления нам понадобятся следующие агрегаты:

Материал для изготовления корпуса. Можно использовать древесные плиты, такие как МДФ, ДСП, из древесных плит оптимально я бы рекомендовал применять фанеру, так как она наиболее прочная и жесткая. Если же хотите еще надежней то придется сделать конструкцию из металла;
Шпиндель. Для обработки древесины подойдет мощностью 1,3 — 2 КВт. Если желаете не остужать станок каждые 15 минут работы, то шпиндель нужно устанавливать с водяным охлаждением;
Частотник, он же частотный преобразователь, он же инвертор. Подбирается такой же мощностью как и мощность шпинделя;
Управляющая плата;
Шаговые двигатели — 3 штуки, один будет передвигать нашу конструкцию по оси Y, другой по оси X, третий по оси Z.
Кабель канал для защиты кабеля от повреждений и поломок, так как оборудование много будет двигаться;
Кабель 15 — 20 метров, лучше просчитать все на чертеже;
Цанга для шпинделя — по другому патрон для фрезы;
Шланг для охлаждения;
Подшипники;
Мягкая муфта для передачи плавного хода и компенсации соосности шагового двигателя;
Конечно же фрезы для обработки древесины;
Шурупы и болты;
Водяная помпа.

Инструменты которые вам понадобятся

Для фрезерного ЧПУ нужны будут следующие инструменты:

Сварочный аппарат для изготовления металлического корпуса. Преимуществом пользуются сварка — автомат;
Необходимо будет выточить шпильки, возможно еще какие то токарные работы. Поэтому в идеале нужно было бы иметь доступ к токарному станку для выполнения работ по изготовлению комплектующих;
Болгарка или ножовка по металлу;
Отвертка;
Молоток;
Паяльник;
Ножницы;
Плоскогубцы и пассатижи;
Изолента;
Супер клей;
Фумлента и герметик;
Ключи для сборки.

Из подручных средств ЧПУ

Разнообразие техники и руки растущие откуда нужно могут послужить для импровизации народным умельцам. Сегодня в сети можно встретить что фрезерно гравировальные ЧПУ станки изготавливают:

Из CD ROM и СД дисков можно получить хороший мини станочек. Видео ниже;

Пошаговая инструкция

Для того чтобы понять с чего начать, давайте будем ориентироваться на принципиальную схему ЧПУ.

Итак, сборка готового станка производится в следующей последовательности:

Чертежи

Как я уже выше говорил, при создании чертежей необходимо прорисовывать все тонкости от размеров до электропроводки. Это позволит уменьшить число ошибок в проектировании станка.

Изготавливаем каркас

Как я уже говорил каркас можно сделать как из фанеры, так и из металла. Можно комбинировать применение этих материалов. Ниже выкидываю чертеж каркаса.

Не забываем о жесткости конструкции и ее геометрии. Очень важно оставить регулировки для более тонкой настройки станка:

По высоте машины как на видео;
По осям Х и У.

Видео вам в помощь, чтобы не сделать ошибок:

Монтаж шпинделя

Устанавливаем шпиндель только после полного монтажа каркаса. При монтаже необходимо оставить на шпинделе возможность регулировки по высоте и вертикали. Иначе говоря, если шпиндель будет установлен не вертикально, нужна регулировка, которая бы задала нужный угол.

Ошибки и недочеты с которыми можно столкнуться

В процессе сборки машины можно столкнуться с рядом проблем, поэтому рекомендую прежде чем приступать к заказу и понимать что нужно искать, определиться с габаритами станка, габаритами изделий которые вы будете обрабатывать. Итак ошибка номер один — не создается чертеж станка с мельчайшими деталями, от каждого винтика, до каждого провода.

Следующей ошибкой является неправильная подборка шпинделя и частотника, поэтому будьте внимательны.

Еще одна частая ошибка — шаговый двигатель имеет часто не очень распространенное питание, и для него просто необходимо подбирать индивидуальный блок питания. Поэтому сравнивайте имеющееся у вас питание с напряжением для шагового двигателя.

Не забывайте делиться статьями в социальных сетях. Удачи и до новых встреч, с вами был Андрей Ноак!

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.

Самостоятельная сборка станка с ЧПУ за неделю
По мнению большого количества умельцев, станок по обработке деревянных заготовок с ЧПУ самостоятельно сделать не получится, потому как это крайне сложное устройство с технической точки зрения. Такое суждение является ошибочным, ведь данное приспособление самому сделать вполне возможно, но только в том случае, если под руками есть требуемые инструменты и комплектующие.
Приняв решение занять выполнением станка с ЧПУ, требуется знать, что подобный процесс отнимет определенное количество времени, но в неделю можно вложиться. Также будет нужно подготовить небольшую сумму денежных средств. Не обратив внимания на трудности, есть возможность обзавестись производительным устройством, благодаря которому получится совершать обработку материалов, при этом имея высокую точностью.

Инструкция по самодельной сборке. Подготовка

Есть возможность купить набор, который поможет в конструировании. Также есть возможность выполнить все работы вручную. Если решились не покупать готовый набор, а заняться собственной сборкой станка с ЧПУ, необходимо придерживаться определенной схемы проведения будущих работ.
Основой оборудования может стать старый станок для сверления, где рабочий инструмент фрезерный. Наиболее трудозатратный этап – конструирование механизма, который обеспечит перемещение приспособления в трех плоскостях. Старый принтер будет источником деталей, ведь с него можно взять каретку, благодаря которой инструмент сможет передвигаться в двух плоскостях.
Такая схема сборки дает возможность без проблем подключить к устройству программное обеспечение
. Недостаток будет лишь один – станок способен выполнять обработку лишь пластикового, деревянного материала, а также тонкого металла. Обусловлено это тем, что установленные каретки не имеют необходимую жесткость.
Для того чтобы собственноручно созданный фрезерный станок сумел обрабатывать больше материалов, в качестве элемента перемещающего фрезу, следует установить мощный двигатель шагового типа. Такой аппарат искать не обязательно, ведь его легко сконструировать с электромотора, попросту немного добавив доработки. Установка шагового двигателя позволяет отказаться от применения винтовой передачи. Функционал и характеристики устройства не ухудшаться. Хорошо, когда устройства имеют пять проводов для управления, потому как от этого зависит функциональность станка. Еще нужно определить количество градусов на один шаг, напряжение и сопротивление обмотки. Имея эти данные, удастся правильно отрегулировать программное обеспечение устройства.
В том случае, когда решение использовать каретки принтера будет принято, то лучше всего взять их от крупной модели, ведь они будут более надежные и прочные. Зубчатый ремень является оптимальным элементом, передающим усилие на вал фрезы. Это обусловлено тем, что ремень обеспечит отсутствие проскальзывания на шкивах. Механизм фрезера считается самым важным компонентом такого станка. При его изготовлении, должно быть приложено максимум усилий и внимания. Создать механизм помогут хорошо подобранные чертежи, которыми потребуется руководствоваться в дальнейшем.

Процесс сборки устройства

Основа - прямоугольную балку, которую следует прочно установить на направляющие. Во время монтажа несущей конструкции, лучше не прибегать к применению сварных соединений. Для этой цели хорошо подходят винты. Это обусловлено тем, что швы могут потерять целостность из-за постоянной вибрационной нагрузки. Рама по истечению времени потеряет жесткость, что приведет к потере точности производимых работ по обработке заготовок.

Порядок выполнения сборки станка с ЧПУ по дереву

1.Первоначально производиться установка направляющих элементов, их монтаж на конструкции.
2.Суппорты следует перемещать по направляющим, чтобы они притёрлись. Данное действие нужно выполнять до того времени, пока не будет получен плавный ход.
3.Зажимаем болты для того, чтобы полностью зафиксировать суппорты.
4.Укрепляем компоненты на саму основу.
5.Установка винтов для хода с муфтами.
6.Монтаж двигателей, которые фиксируются к винтам муфт.

Любой станок с ЧПУ не обойдется без важного элемента – вертикальной оси, выполненной из алюминиевой плиты. Дома такую деталь можно произвести при использовании муфельной плиты. После завершения работы, следует сделать два двигателя, которые будут установлены за осью, и перемещаться вертикально, а также горизонтально. После установки всех деталей, стоит проверить станок во время работы, а в случае наличия оплошностей, устранить их.

Компоненты электрики

Станок с ЧПУ по дереву будет функционировать под управлением ПО, которое нужно точно подобрать. Во время выбора нужно учитывать будущую хорошую работоспособность, чтобы аппарат не имел ограничений в плане функционала. ПО обязательно нужно подбирать при учете наличия драйверов для контроллеров, установленных на мини-станок. Следует задуматься и о программе для контроля, посредством которой будет проводить контроль, а также ведение рабочих режимов.
Произведенный своими руками аппарат обязательно должен иметь качественные комплектующие, ведь это решит его точность выполнения обработки. После того, как электронные детали полностью подключены, следует заняться установкой программного обеспечения. Только тогда, как данные меры прошли успешно, необходимо запустить систему, что позволит проверить работоспособность используемых для управления программ. Если станут, обнаружены недостатки, можно сразу же их устранить.
При правильном подходе к работе и выполнении соответственной технологии, домашний мастер сумеет найти подход к большому числу сложных операций, без зависимости, по металлу или дереву. Уделив должное внимание, мы имеем готовый к работе агрегат, который нечем не уступает купленному.

Читайте также: