Самодельный ЧПУ станок

Самодельный ЧПУ станок

Разделы сайта

  • Самодельный ЧПУ станок
  • 3D принтер
  • Чертежи 3D принтеров
  • Чертежи ЧПУ станков
  • 3D модели
  • Механика
  • Электроника
  • Книги по ЧПУ
  • Софт для ЧПУ станка
  • Обзоры
  • Видео
  • Лазерные граверы

Интересное предложение

Лучшее

  • Домашний 3D принтер
  • Простой контроллер для ЧПУ станка
  • Самодельный ЧПУ станок моделиста
  • Чертеж самодельного ЧПУ станка
  • Самодельный ЧПУ станок из МДФ

Статистика

Для изготовления самодельных направляющих для домашнего ЧПУ станка можно использовать очень простую конструкцию из подшипников, алюминиевого уголка и болтов с гайкой.

Итак, материалы которые необходимы для сборки направляющих самодельного ЧПУ станка

Подшипники. Казалось бы — чем шире подшипник, тем больше плоскость качения и тем менее будет снашиваться алюминиевый уголок, однако это не так! На направляющие в момент работы действуют силы реакции противодействующие движению мотора, это из за того, что фрезер «грызет» заготовку и реально подшипник любой толщины накатывает весьма узкую дорожку. Так что стараться искать широкий подшипник во всю направляющую не стоит, как и не стоит ставить 2-е штуки рядом по ширине направляющей.

Алюминиевый уголок используется и для изготовления каретки. Если его же применить как направляющую то это будет расходный материал, та часть направляющей по которой будет кататься каретка на подшипниках очень быстро протрется. Вместо алюминия лучше применять любой другой метал, лучше всего сталь.

Наиболее подходящим материалом для направляющей самодельного ЧПУ станка является шлифованный стальной кругляк, можно, к примеру, использовать направляющие каретки из принтера.

Болты с гайками, подбираются совместно с подшипниками, толщина болта должна быть по внутреннему диаметру подшипника.

Теперь поговорим о конструировании. Как говориться в одной русской пословице — лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, так что смотрим видео про изготовление каретки.

Если говорить кратко, делаем следующую конструкцию и закрепляем ее на самодельном ЧПУ станке.

В общем виде конструкция выглядит следующим образом

Если у вас нет хорошего шлифованного кругляка, не беда, для изготовления домашнего ЧПУ станка можно использовать любые подручные материалы. На фотографии ниже пример использования железной трубы квадратного сечения и обычных железных уголков.

Как говорится — было бы желание, а проблему нехватки подходящего материала всегда можно решить.

Основные типы направляющих

В процессе конструирования и монтажа станков (заводского и самодельного изготовления) применяют разные типы направляющих устройства. Это связано с их предназначением – фрезерование, сверление или токарные работы. Они могут быть двух типов.

Направляющие скольжения

Их используют в оборудовании небольшой мощности, не требующем особой точности и высокой производительности. Такими деталями комплектуют сверлильные и токарные агрегаты настольного типа, деревообрабатывающие станки.

Полированный вал, как вид направляющей, относится к бюджетным. Он наиболее распространен.

ВАЖНО! Его изготавливают из высоколегированной стали, выполняют индукционную закалку и, впоследствии, шлифовку. Такая обработка служит для увеличения продолжительности работы, а вал изнашивается меньше.

Полированный вал имеет недостатки:

  • крепление в концевых точках, со станиной нет крепления, из-за чего налицо отсутствие жесткой связи со столом и наличие погрешностей в обработке;
  • провисание при увеличенной длине, поэтому допустим её максимум – 1 метр. Рекомендуют иметь оптимальное соотношение диаметра вала и его длины (0.06-0.1), чтобы достичь нормальных результатов.

Направляющие качения

Они сконструированы при участии подшипников качения.

У линейных подшипников – больший люфт, чем у каретки рельсовых направляющих, он меньше нагружен. Но у него есть ряд минусов:

  • низкий уровень грузоподъемности,
  • недолговечность,
  • изготовление с солидным люфтом,
  • чувствительный к воздействию пыли и стружек на вал.

Материал для производства втулок – бронза, латунь, капролон. Если имеет место соблюдение допусков, бронзовые подшипники скольжения не уступают подшипникам качения. Время от времени, если подшипник скольжения износился, его подгоняют, и чтобы устранить зазоры. Поэтому шариковая втулка более предпочтительна, благодаря тому, что она доступна и взаимозаменяема.

ВАЛЫ НА ОПОРЕ

Линейные валы на опорах (цилиндрические рельсы) служат для поддержки направляющей по всей длине, что предотвращает её прогиб под воздействием нагрузки или собственного веса при большой длине и массе движущейся каретки.

Цилиндрические рельсы крепятся непосредственно на станок.

Отверстия с резьбой в опоре выполнены специально для удобного крепления и обеспечивают надежную фиксацию направляющей на станине.

Цилиндрические рельсы имеют общие недостатки с полированными валами — высокий люфт у втулок, недолговечность. Однако цилиндрические рельсы уже не провисают на длине, и имеют большую грузоподъемность.

В отличие от линейных подшипников на валы, каретки на цилиндрические рельсы реагируют на разнонаправленные нагрузки по-разному.

Это происходит потому, что шариковые втулки на вал — замкнутые по контуру, а каретки на рельсы — нет. Этот эффект может привести, например, к тому, что небольшой станок с тяжелым шпинделем на цилиндрических рельсах может показать точность хуже, чем аналогичная конструкция на валах.

Валы и цилиндрические рельсы просты в производстве. По этой причине существует множество именитых и безымянных производителей данного продукта, и качество, и параметры разнятся соответственно в весьма широких пределах. Бывает так, что каретки одного и того же безымянного производителя не подходят к его же валам из другой партии.

Шаг 1: Дизайн и CAD модель

Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: токарном и фрезерном.

Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.

Файлы для скачивания «Шаг 1»

Точность монтажной поверхности

Профильные рельсовые направляющие устанавливаются при помощи крепления на обработанную базовую поверхность. Метод крепления заключается в создании буртика на посадочной поверхности у становления по нему базовой поверхности или каретки. Исключение перекосов возможно при наличии канавки в углу самого буртика.

Существует прямая взаимосвязь между точностью поверхности рельса и точностью перемещения. От этого будет зависеть и точность всего оборудования. При этом точность обработанной монтажной поверхности обязательно соответствует заданной точности перемещения. Важно помнить, что нужно обязательно учитывать плоскостность блока, исключая при этом деформацию каретки.

Теперь, когда все части готовы к сборке, переходу к покраске. Для начала покрываю все слоем полиуретана.

Направляющую для зажима крашу в ореховый цвет, чтобы она совпадала со столешницей верстака.

Даю всем деталям просохнуть.

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:

Читайте также  Клепка металла

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.

Как выбрать направляющие для ЧПУ станка?

Все подвижные узлы в станках ЧПУ для обеспечения высокой точности выполняемых работ движутся по направляющим. Поэтому точность и скорость обработки материалов, долговечность всего оборудования в целом, качество работы и даже затрачиваемая мощность ЧПУ станков в большой степени зависят от кого, какие используются линейные направляющие.

На что нужно обратить внимание при выборе линейных направляющих?

От качества изготовления направляющих для ЧПУ станка и хорошего технического состояния зависит эффективность работы на всем оборудовании, потому их подбор и своевременное обслуживание являются задачами первостепенной важности на любом предприятии. Выбирая направляющие фрезерного станка, следует учитывать самые высокие конструктивные требования:

  1. Должна быть обеспечена высокая жесткость, вне зависимости от показателей длины.
  2. Высокое сопротивление нагреву в ходе рабочего процесса.
  3. Низкое влияние на погрешность станка.
  4. Низкий коэффициент трения.
  5. Минимальная потребность в смазочных материалах.
  6. Сопротивляемость износу.
  7. Наличие защиты от повреждений других элементов в результате выхода из строя одного из них.

Виды направляющих для ЧПУ станков

С конструктивной точки зрения все линейные направляющие можно разделить на те, которые используют силы скольжения и силы качения. Обе эти технологии на практике воплощены в следующих видах направляющих для ЧПУ станка:

  1. Круглые направляющие . Это более простая конструкция, но обеспечивающая меньшие нагрузки. В процессе работы и повышения нагрузки сильно повышается нагрев в результате трения, вследствие чего уменьшается ресурс всей опорно-направляющей группы. Подшипники круглых направляющих традиционно не имеют собственной системы внутренней смазки. Для обеспечения стабильной работы использование таких изделий на фрезерных станках высокой мощности не целесообразно. Круглые направляющие для ЧПУ систем лучше устанавливать в местах не слишком активных перемещений или на станках «малой» категории, смазывая механизмы вручную.
  2. Рельсовые или прямоугольные направляющие конструктивно более совершенны. При наличии собственного пыльника, защищающего подшипники, ниппели, сальники, а также возможности подключения системы подачи смазочных материалов, такие направляющие более надежды и универсальны. При работе наблюдаются меньшие потери на трение и отсутствие больших погрешностей. Правда, стоимость таких направляющих выше.

Рельсовый тип направляющих считается более предпочтительным, так как способен справляться с повышенными нагрузками скоростных промышленных автоматических станков. Принцип работы фрезерного станка с такими направляющими следующий: направляющие крепятся на станину, а на каретки, в которые заключены шарики или ролики для обеспечения качения, закрепляются подвижные части станка. Движение вдоль стола по оси Y создает портал с кареткой шпинделя. Для перпендикулярного движения по оси X задействуется каретка шпинделя, которая передвигается по порталу. Когда необходимо движение по оси Z, передвигается сам шпиндель по траектории действия направляющих. Таким образом обеспечивается высокая точность и скорость фрезеровки в абсолютно любом направлении.

Цилиндрические направляющие для ЧПУ на рельсах

В цилиндрических направляющих для ЧПУ станков используется специальная опора – рельса с округлой выемкой, повторяющей размеры вала. Это предупреждает прогиб направляющей под воздействием собственного веса и нагрузки во время работы механизма. Сами рельсы вплотную крепятся на станине, обеспечивая жесткость. Вал плотно прилегает к опоре и во время движения движется строго в ограниченной области.

Несмотря на улучшенную конструкцию, цилиндрические валы на опоре имеют схожие с полированными валами недостатки. У втулок может наблюдаться достаточно высокий люфт и быстрый износ, хотя общая грузоподъемность такой направляющей значительно выше.

Сложность лишь возникает при выборе подходящей каретки. Вся суть в том, что линейные подшипники на полированные валы полностью огибают вал по всему контуру, что невозможно на цилиндрических рельсах, где каретки примыкают только в определенном диапазоне, так как вал должен опираться на рельсу. В результате слишком тяжелый шпиндель может понизить точность станка. При таких условиях обычный вал действует точнее. Потому выбор каретки при оснащении станка цилиндрическими направляющими на рельсах очень важен.

Цилиндрические направляющие для ЧПУ станков на рельсовых опорах, как и обычные шлифованные валы, очень просты в изготовлении. Потому цена на них всегда ниже, чем при покупке профильных. При одинаковом бюджете вы сможете позволить себе наиболее качественные направляющие.

Профильные рельсовые направляющие для ЧПУ станков

Конструкция с использованием профиля и рельс позволяет добиться высочайшей точности фрезеровки, что определяет сферу их применения. По аналогии с цилиндрическими, профильные направляющие для ЧПУ фрезерных станков крепятся на неподвижную часть. Поверхность рельсы предварительно обрабатывается и тщательно шлифуется во избежание самых мелких коррозий и выемок. За счет наличия боковых выемок в виде обоймы для шариков каретка перемещается вдоль балки. В отличие от круглого вала площадь соприкосновения не точечная, а в виде линии. Это создает определенные преимущества:

  • Уменьшается сила трения.
  • Повышается износостойкость рельсы.
  • Увеличивается точность работы станка.
  • Повышается грузоподъемность и способность выдерживать нагрузки.
  • Обеспечивается минимальный люфт или его полное отсутствие.

Если направляющие для ЧПУ станка устанавливаются для работы при высоких нагрузках, возможна дополнительная подача смазки на блок шариков и физико-химическая обработка деталей. Для профильных направляющих для ЧПУ станков характерна установка защиты от загрязнения внешней среды в виде пыльников и защитного корпуса. Это является необходимой мерой, поскольку пятно контакта шариков с поверхностью рельсы должно быть чистым и ровным, от этого зависит длительность и качество работы механизма.

Профильные направляющие для ЧПУ механизмов более дороги и сложны в производстве. Производить некачественный продукт попросту бессмысленно, потому наше предприятие выставляет самые строгие требования к качеству продукта.

Для каких задач лучше использовать данные виды направляющих для ЧПУ станков?

Учитывая конструктивные особенности и технические характеристики линейных направляющих для ЧПУ станка, можно сделать вывод, что использовать их следует для различных целей:

  • Для решения сложных задач по обработке высокопрочных металлов и натурального камня с планируемой площадью рабочего поля более 0,7 м кв. единственным верным вариантом будет выбрать профильные рельсовые направляющие.
  • Если же в ваших планах – обработка более мягких материалов на небольшом рабочем поле станка (в пределах 20х30 см), то с такой задачей легко справятся цилиндрические валы небольшого диаметра .
Читайте также  Люксметр своими руками

Если выбрать направляющие вам все еще сложно, вы можете позвонить в наш инженерно-технический отдел (044) 229-65-57 и наши инженеры помогут вам подобрать прочные и надежные направляющие для ЧПУ техники в зависимости от конструктивных особенностей станка и планов по его эксплуатации.

Если хотите сделать запрос или оформить заказ:

Подберем оптимальное решение по цене и срокам поставки.