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.
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).
Шаг 3: Портал
Подвижной портал — исполнительный орган вашего станка, он перемещается по оси X и несет на себе фрезерный шпиндель и суппорт оси Z. Чем выше портал, тем толще заготовка, которую вы можете обработать. Однако, высокий портал менее устойчив к нагрузкам которые возникают в процессе обработки. Высокие боковые стойки портала выполняют роль рычагов относительно линейных подшипников качения.
Основная задача, которую я планировал решать на своем фрезерном станке с ЧПУ — это обработка алюминиевых деталей. Поскольку максимальная толщина подходящих мне алюминиевых заготовок 60 мм, я решил сделать просвет портала (расстояние от рабочей поверхности до верхней поперечной балки) равным 125 мм. В SolidWorks все свои измерения я преобразовал в модель и технические чертежи. В связи со сложностью деталей, я обработал их на промышленном обрабатывающем центре с ЧПУ, это дополнительно мне позволило обработать фаски, что было бы весьма затруднительно сделать на ручном фрезерном станке по металлу.
Файлы для скачивания «Шаг 3»
Нижняя поперечная пластина портала с креплением приводной гайки.pdf
10518
Скачать
Крепления для U-образного профиля.pdf
9803
Скачать
Боковые стойки портала.pdf
11526
Скачать
U-образный верхний профиль портала.pdf
9468
Скачать
Крепление двигателя оси Y.pdf
9638
Скачать
Фрезеровальное оборудование
Создать ЧПУ выжигатель своими руками или фрезерный станок можно для того, чтобы существенно сэкономить, так как предложение Arduino, CNC или других производителей обходится дорого.
В домашней мастерской чаще других встречаются фрезеровальные станки. Они применяются для получения корпусных изделий, гравировки, сверления и выполнения других операций
Прежде чем создавать ЧПУ фрезер своими руками нужно уделить внимание следующим моментам:
- Проводится выбор наиболее подходящего двигателя по параметрам. Основное вращение получает режущий инструмент от электрического двигателя через привод.
- Рассчитывается то, насколько большим должен быть корпус станка и какие нагрузки будут возникать. Станина создается в зависимости от того, каких размеров будут обрабатываемые заготовки.
- Проводится подбор наиболее подходящих линейных подшипников, а также шарико-винтовой пары. Большинство узлов имеет клиноременную передачу в качестве привода.
- В большинстве случаев фрезеровальное оборудование имеет вертикальную компоновку. Станина служит для размещения рабочего стола, вертикальная стойка для шпиндельной бабки. Вращение передается режущему инструменту, движение в продольном и поперечном направлении столу или шпиндельной бабки. Подача осуществляется в вертикальном направлении, для чего на вертикальной стойке размещается направляющей.
Принцип работы фрезерного станка с ЧПУ
Современный станок с ЧПУ представляет собой сложный автоматизированный комплекс для фрезерования заготовок из дерева, пластика, металла, камня и пр.
Автоматизированный комплекс, помимо «классических» механизированных узлов включает в себя электронные компоненты автоматического контроля и управления режимами обработки.
Электронная система базируется на алгоритмах числового программного управления (ЧПУ) и в значительной степени упрощает работу на оборудовании (станок функционирует по заранее введённой программе и в течение рабочего цикла не требует вмешательства оператора).
Одним из главных элементов станка, непосредственно осуществляющих обработку заготовки, является фреза. Режущая часть фрезы бывает различных форм и размеров — в соответствии с задачами обработки и видом материала заготовки. Цилиндрическая часть фрезы (т. н.
«хвостовик») через цангу закрепляется в цанговом патроне, который, в свою очередь, закреплён на валу шпинделя. Электромотор шпинделя передаёт крутящий момент и сообщает фрезе вращательное движение. Соприкасаясь с обрабатываемой поверхностью, фреза снимает слой материала.
Шпиндель подвешен на подвижном портале. Электромоторы станка, по командам от контроллера ЧПУ, перемещают портал по трём координатным осям и позиционируют фрезу над поворотным столом с закреплённой заготовкой.
Таким способом и осуществляется фрезерование заготовки с целью получения готового изделия заданных форм и размеров.
Электронная часть станка включает в себя контроллер ЧПУ, вспомогательные электронные компоненты и их соединения. Для управления системой, станок может комплектоваться специальным DSP-контроллером, или подключаться к PC.
Электронная «начинка» станка работает под управлением собственного программного обеспечения (поставляется вместе с оборудованием). Задачей этого «софта» — перекодировать загруженную программу (чертеж-рисунок требуемой детали) и транслировать её в специфические G-коды — электрические команды двигателям станка.
Таким образом, программным алгоритмом для функционирования станка является файл векторного графического формата (к примеру, построенный в AutoCAD, Corel Draw).
Записав файл-программу в оперативную память контроллера, оператору остаётся выбрать режим работы станка (черновая, чистовая, трёхмерная) и частоту оборотов — в соответствие с видом материала заготовки и применяемой для обработки фрезы.
Преимущества оборудования
Современные станки с ЧПУ обладают широким спектром возможностей, обеспечивают быструю и высокоточную обработку, обладают достаточным запасом надёжности и удобством эксплуатации.
Точность обработки является не только следствием прецизионного автоматизированного управления, но и организацией специальных конструктивных мероприятий, направленных, прежде всего, на повышение жёсткости системы.
Увеличение жёсткости достигается за счёт уменьшения длины кинематических цепей и количества механических передач, уменьшения зазоров между деталями, снижения потерь на трение, а также увеличения быстродействия.
Для этого в частности скользящие направляющие изготавливаются в виде «твёрдый материал — мягкий» (например, сталь/чугун по пластику/фторопласту).
Сопрягаемые пары качения (в наплавляющих, подшипниках) отличаются ещё меньшими потерями и повышенной долговечностью. В качестве рабочих тел используются ролики с преднатягом, исключающим биение и износ.
Дополнительные системы, такие как вакуумный стол, улавливатель стружки, охлаждение режущего инструмента, переносной пульт (DSP-контроллер) и ряд других, значительно облегчают управление фрезерным комплексом и увеличивают культуру производства.
Работа на оборудовании
Функции оператора станочного комплекса, оборудованного ЧПУ, сводятся к смене и закреплению заготовок, установке требуемого типа фрезы, инсталляции управляющей программы, активации процесса и общим наблюдением за процессом работы станка.
Перед началом обработки работоспособность станка проверяется запуском специальной тестирующей программы. Оператору следует проверить надёжность крепления заготовки и фрезы, её соответствия обрабатываемому материалу.
Перед началом серийного цикла следует обработать первую заготовку, проконтролировать размеры и убедиться в их соответствии чертежу.
Популярные модели с ЧПУ
- Фрезерно-токарный станок DeKart 1500P. Оборудование предназначается в основном для обработки заготовок цилиндрической формы. Есть возможность производить точение и фрезерование наружных и внутренних покрытий детали. Производитель предлагает оборудование с компактными размерами. Новейшие технологии обеспечивают высокое качество работ. Больше информации о токарных станоках по дереву с ЧПУ.
- Токарно-фрезерный станок по дереву с ЧПУ RedWood RW-1118. Устройство для создания деталей, основанных на осях вращения (столбы, элементы декора цилиндрической формы). Оснащен системой с ЧПУ, отлично подходит для обработки твердых материалов.
- МОДЕЛИСТ-150ТS-5X 5ТИ ОСЕВОЙ КРУГЛО-ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК С ЧПУ. Модель предназначена для изготовления и обрабатывания сложных изделий. С его помощью можно наносить узоры на столбы, деревянную посуду, игрушки и многое другое. Оснащен системой ЧПУ. Гарантирует высокое качество выполнения работ.
Популярные модели без ЧПУ.
Многие известные производители представляют оборудование также и без ЧПУ. Но так как такие модели не слишком востребованы, то их редко встретишь на рынке.
3 Пошаговое руководство по сборке
Сначала нужно изготовить колонну и станину. Эти элементы делаются из металлического швеллера. Вам требуется создать конструкцию, которая будет похожа на букву П. Нижняя поперечина в данном случае будет выполнять функцию основания фрезера.
Дальнейшая последовательность ваших действий такова:
Из стального уголка делаете направляющие элементы. По ним консоль собираемого своими руками станка будет передвигаться в вертикальном направлении. Уголок желательно хорошо отшлифовать. К колонне он крепится подходящими по размеру болтами.
Из профильного квадратного трубного изделия сооружаете направляющие для рабочего стола самодельного станка. Вам потребуется просверлить отверстия в трубе и вставить в них металлические штыри
Обратите внимание! На них нужно сразу же сделать резьбу.
За передвижение рабочего стола будет отвечать автодомкрат. Он позволит перемещать консоль на 10–12 см. Для обработки не очень крупных деталей этого вполне достаточно.
Из фанерных листов делаете столешницу
Созданную конструкцию закрепляете метизами. Специалисты советуют использовать нержавеющие винты (приобретайте крепеж с утопленными головками)
Для обработки не очень крупных деталей этого вполне достаточно.
Из фанерных листов делаете столешницу. Созданную конструкцию закрепляете метизами. Специалисты советуют использовать нержавеющие винты (приобретайте крепеж с утопленными головками).
Сборка оборудования для фрезерования металла
Теперь из квадратной трубы и металлического уголка свариваете тиски (чертежи этих элементарных приспособлений доступны в интернете). Полученное зажимное приспособление посредством саморезов необходимо прикрепить к столешнице. Через тиски также потребуется пропустить стальной штырь с нанесенной на него резьбой. Далее все просто:
- Устанавливаете дрель в станину (шпиндель электроинструмента должен смотреть вниз), крепите ее гайками и винтами. Желательно, кроме того, приварить к станине небольшие перемычки, а затем присоединить к ним метизными изделиями дрель. В этом случае устойчивость приводного приспособления будет намного выше.
- Монтируете конус Морзе на шпиндель, а затем цанговый (можно использовать и сверлильный) патрон.
Вот, в принципе, и все. Вы получили в свое распоряжение неплохую самодельную конструкцию. В ней при работе передвигается консоль, на которой фиксируется фрезеруемая деталь. А сам фрезер остается неподвижным.
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.
Принципы сборки
Чтобы грамотно выполнить чертежи фрезерного станка по дереву своими руками, нужно иметь инженерное образование, а оно, как известно не у всех есть. Но и станок – не космический корабль, здесь зачастую достаточно хорошего эскиза.
Подробный эскиз фрезерного стола.
Использование дрели
Для большинства домашних мастеров не требуется отдельная инструкция, чтобы жестко закрепить дрель в вертикальном положении на штоке. Кроме самого штока, здесь достаточно 2–3 металлических хомутов. Но называть такое приспособление станком можно, только если сделать подвижную платформу для обрабатываемой детали.
В принципе это не так сложно. На стол, непосредственно под дрелью нужно закрепить две параллельные направляющие, в самом простом варианте для этого подойдут деревянные бруски.
Между ними устанавливается деревянная платформа с жестко закрепленными на ней струбцинами, в них будет зажиматься деталь.
Платформу можно двигать вручную или приделать позади нее рычаг.
Жестко зафиксированная дрель.
- Из электрической дрели можно сделать и более функциональный станок. Для этого используется несколько деревянных брусков и 4 гладких металлических трубки, желательно из алюминия. Идея заключается в том, чтобы обеспечить контролируемое движение дрели в 3 плоскостях. Вверх – вниз, влево – вправо и вперед – назад;
- Для начала придется соорудить 2 прямоугольные рамки. За движение вперед–назад отвечает рамка, лежащая на столе. На ней устанавливаются 2 параллельные металлические трубки, по которым будет двигаться вторая рамка, находящаяся в вертикальном положении;
- На вертикальной рамке, параллельно столу, между брусками врезается следующая металлическая трубка. Эта направляющая будет отвечать за движение механизма по сторонам;
- Чтобы закрепить на такой раме саму дрель, нам понадобится пара планок. Дрель будет фиксироваться на бруске, который монтируется между концами этих планок;
- С другой стороны этого импровизированного рычага, планки просверливаются и надеваются на трубку вертикальной рамки;
- Еще одна трубка фиксируется параллельно столу на бруске с дрелью. На втором конце этой трубки, строго параллельно дрели монтируется ручка для контроля и управления;
- Размеры всех этих узлов могут быть разными, а принцип соединения показан на фото.
Подвижная дрель.
Использование ручного фрезера
В начале статьи мы говорили о самодельном вертикальном станке для фрезерных работ по дереву. Это значит, что рабочий инструмент устанавливается в вертикальное положение. Если дрель удобнее вертикально устанавливать над столом, то ручной фрезер лучше стационарно вмонтировать в стол снизу столешницы. Соответственно, перед тем как сделать фрезерный станок по дереву самому, нужно подобрать стол или хотя бы надежную столешницу.
Но просто вырезать отверстие и прикрутить снизу инструмент нельзя. Опорная пластина инструмента должна находиться на одном уровне с базовым столом и при этом быть надежно зафиксированной.
Поэтому, как правило, сама столешница состоит из двух слоев. Нижний слой имеет отверстие по размеру фрезера. А верхняя пластина делается из двух частей, монтажной для фрезера и базовой, которая стационарно крепится к столешнице.
Принцип стыковки деталей.
Как видно на схеме, в верхней пластине по центру вырезается широкий прямоугольный участок, после чего остаток приклеивается, или прикручивается к базовой столешнице. В этом прямоугольном секторе делается отверстие по диаметру рабочей фрезы. Далее, рабочая пластина прикручивается к инструменту. Теперь можно вставлять и крепить пластину в нишу. На видео в этой статье показано несколько вариантов сборки таких конструкций.
Подключение индуктивного датчика к контроллеру
У Вас нормально разомкнутые датчики, поэтому надо подключить индуктивный датчик к разным входам на плате. Потому что входов на плате мало, поэтому сделайте подключение к разным контактам только базовых. Но помните,что они же будут концевыми по этим осям (x+ y+ z+) . Подключение концевых выключателей по x—,z—,y— сделайте последовательно и подключите к одному пину.
На каждом индуктивном датчике поставьте сопротивление по 1к-2.7к, между проводами чёрного цвета и синего.Концевые по минусу движения осей соедините последовательно, как на схеме ниже.
схема подключения индуктивного датчика
коричневый плюс (+),синий GND,чёрный сигнальный
Например вариант конфигурации:
x—,z—,y— к контакту 15,соединение трёх датчиков последовательное. Как на схеме выше.
Изготовление одношпиндельного фрезерного станка
Необходим горизонтальный стол. Для изготовления подходят литые из чугуна плиты (самый лучший вариант), листы ДСП (ламинированные), МДФ или фанера. На нем устанавливают направляющие линейки.
Между линейками монтируется шпиндель. На нем размещают фрезы. Направляющие можно смещать относительно инструмента. Именно так регулируется глубина обработки.
При установке шпинделя монтируют дополнительные подшипники. Необходимость усиления узла объясняется довольно просто: необходима достаточная прочность, чтобы не возникали неконтролируемые перемещения.
Внимание! Оптимальным вариантом будет использование ручного электрического фрезера. У него имеются электродвигатель, цанговый патрон, точки крепления
Легко включать, выключать, регулировать вылет по высоте. Замена инструмента – это дело нескольких секунд.
Если необходима глубокая обработка (более 20…30 мм), то используют мощные двигатели (более 2 кВт). На валу устанавливают план-шайбу. С ней крепят патрон или шпиндель под фрезу.
При выборе мотора предпочтение отдают высокоскоростным (высокооборотистым двигателям). Чем выше частота вращения вала, тем лучше качество обработанной поверхности.
Важным элементом для деревообрабатывающего оборудование будет система пылеудаления. При работе образуются опилки, стружка и довольно много пыли. Поэтому в крупных цехах создают аспирационные системы.
В небольших производствах ограничиваются применением пылесосов. Они включаются одновременно с подключением основного электродвигателя. Пыль удаляется из зоны резания и накапливается в специальных мешках. По мере наполнения от отходов обработки избавляются.
Оригинальные идеи декора из дерева
Еще с давних времен натуральный массив дерева широко использовался в качестве отделочного материала. Красивая фактура и необычная окраска поражают человеческое воображение. Из древесины получается роскошная мебель и предметы декора.
Поделки из дерева своими руками добавляют частичку теплоты и лаконичности в окружающую обстановку. Например, красивая фото рамка с резными узорами станет прекрасным украшением в зоне приема гостей и близких. Для этого можно использовать различные породы древесных культур. Добавить цвета и подчеркнуть фактуру помогут специальные морилки и пропитки.
Поделки из спилов дерева станут настоящим украшением приусадебного участка. Тонкие части древесины применяют для изготовления много ярусных стеллажей и полок, на которых в дальнейшем будут располагаться цветочные композиции. Поверхность массива можно обработать наждачной бумагой или оставит в первозданном виде.
Деревянные спилы широко применяют в качестве основы, на которой в дальнейшем располагаются различные декоративные мелочи. Например, поделки в виде картины. На переднем плане будут располагаться плоские камушки. Они помогут имитировать туловище и голову маленьких человечков.
Из подарочной бумаги, можно сделать красивую одежду. Другие мелкие элементы прорисовываем с помощью тонкого маркера.
По такой же методике изготавливают природные пейзажи. Добавить роскоши поможет мраморная или гранитная крошка. Для этих целей можно использовать мелкий янтарь. Зафиксировать результат поможет лакокрасочное покрытие. На фото поделок из дерева представлены эксклюзивные варианты декораций. Они добавят изящности в окружающую обстановку.
Обзоры станков
Напоследок рассмотрим некоторые популярные и относительно недорогие модели станков, которые хорошо себя зарекомендовали. К таким относится:
Модели станков
Волжанин-1
Волжанин-1 представляет собой небольшой фрезерно-гравировальный станок отечественного производства. Он способен работать в трех плоскостях, что позволяет выполнять как двухмерную, так и 3D фрезеровку.
На фото: Волжанин-1 — мощный настольный фрезерный станок с ЧПУ от отечественного производителя
Характеристики. Данный аппарат обладает следующими характеристиками:
| Характеристики | Значение |
| Рабочая зона горизонтали, мм | 400х450 |
| Рабочая зона по вертикали, мм | 140 |
| Точность, мм | 0,1 |
| Тип силового агрегата | шаговый |
| Частота вращения | 6000-24000 об/мин |
| Охлаждение | Водяное |
| Мощность | 2,2 кВт |
В результате станок позволяет работать с любыми породами древесины, полимерными материалами, оргстеклом и даже цветными металлами.
Стоимость. Волжанин-1 стоит около 300 000 рублей. Имейте в виду, что все цены актуальны весной 2021 года.
Zaxis — надежный и относительно недорогой фрезерный станок от отечественного производителя
Zaxis
Zaxis — это еще один компактный фрезерно-гравировальный станок российского производства. Он обладает меньшей мощностью чем Волжанин-1, но не уступает ему по функциональности, к тому же стоит значительно дешевле.
Производитель обращает внимание на высокую надежность аппарата благодаря использованию качественных комплектующих итальянского, российского и китайского производства. Характеристики:
Характеристики:
| Характеристики | Значение |
| Рабочая зона, мм | 590х405х130 |
| Точность, мм | 0,05 |
| Тип силового агрегата | шаговый |
| Частота вращения | 0-24000 |
| Тип охлаждения | Водяное |
| Мощность, кВт | 1 |
Zaxis может работать со всеми типами древесины, полимерами и цветными металлами.
Стоимость. Цена данного аппарата составляет около 120000 рублей.
Minimo 6090TT — многофункциональный настольный станок с большой рабочей зоной
Minimo 6090TT
Minimo 6090TT — это фрезерно-гравировальный станок от китайского производителя. Данный аппарат имеет достаточно большое рабочее поле по трем осям
Кроме того, производитель обращает внимание на простой и интуитивно понятный интерфейс, упрощающий работу со станком
Характеристики:
| Характеристики | Значение |
| Рабочая зона, мм | 615×905×90 |
| Точность, мм | 0,05 |
| Двигатель | шаговый |
| Скорость вращения | 6000-24000 |
| Тип охлаждения | Водяное |
| Мощность, кВт | 1,5 |
Область применения у аппарата такая же, как и у описанных выше станков.
Стоимость. Minimo 6090TT стоит 195000 рублей.
LTT-К6090 — мощный фрезерный станок с ЧПУ от китайского производителя
LTT-К6090
LTT-К6090 — это достаточно мощный фрезерный станок китайского производства, который пользуется популярностью благодаря надежности и функциональности. Как и все вышеперечисленные собратья, он способен выполнять как двухмерное фрезерование, так и трехмерное.
Характеристики:
| Характеристики | Значение |
| Рабочая зона, мм | 600×900×90 |
| Точность, мм | 0,025 |
| Тип силового агрегата | шаговый |
| Частота вращения | 0-24000 |
| Охлаждение | Воздушное |
| Мощность, кВт | 2,2 |
Стоимость. Цена LTT-К6090 составляет около 240 000 рублей.
Aman 3040 Lite — недорогой китайский фрезерный станок с ЧПУ компактных размеров
Aman 3040 Lite
Aman 3040 Lite представляет собой мини-фрезерно-гравировальный станок китайского производства. От описанных выше собратьев он отличается более компактными размерами и меньшей мощностью шпинделя.
Характеристики:
| Характеристики | Значение |
| Рабочая зона, мм | 520х600х460 |
| Точность, мм | 0,01 |
| Тип силового агрегата | шаговый |
| Частота вращения | 1000-14000 |
| Охлаждение | Воздушное |
| Мощность, кВт | 0,5 |
Стоимость. Цена аппарата составляет 118 000 рублей.
Вот, собственно, и все настольные модели фрезерных станков с ЧПУ, о которых я хотел вам рассказать.
