Для многих проектов фрезерный станок с ЧПУ необходим для хороших и быстрых результатов. После некоторого исследования существующих на данный момент машин CNC, я пришел к выводу, что все машины с ценой до 150 тыс. не могут удовлетворить мои потребности в отношении рабочего пространства и точности.
Что я хочу:
- рабочее пространство 900 х 400 х 120 мм
- относительно тихий шпиндель с высокой мощностью на низких скоростях вращения
- максимально возможная жесткость (для фрезерования алюминиевых деталей)
- максимально возможная точность
- USB-интерфейс
- потратить до 150 тыс. рублей
С этими требованиями я начал 3D конструирование с разработкой схем и чертежей, проверяя множество доступных деталей. Основное требование: части должны сочетаться друг с другом. В конце концов я решил построить машину на гайке типа 30-B с 8 алюминиевыми рамами с 16-миллиметровыми шарикоподшипниковыми шпинделями, 15-мм шарикоподшипниковыми направляющими и 3-амперными шаговыми двигателями NEMA23, которые легко вписываются в готовую систему крепления.
Эти детали идеально сочетаются друг с другом без необходимости в изготовлении специальных деталей.
Принцип функционирования
Фрезерные станки идеальны для точной обработки древесины. Технология будет схожа с работой скульптора, который отсекает ненужные части детали. В такой ситуации главные функции будет выполнять фреза.
Инструмент с заострёнными гранями будет вращаться на больших скоростях, что ускорит проведение операций ФОТО: promzn.ru
Устройство приводится в действие с помощью электродвигателя. Чтобы обеспечить требуемую точность движений, используются специальные механические приспособления.
Копировально-фрезерный станок по дереву своими руками
Большое количество деталей, элементов мебели, прочих изделий нуждаются в фигурном высокоточном и аккуратном исполнении. В то же время, необходимо обеспечивать полную аналогию в целом тираже заготовок. Собственноручно достичь такого эффекта почти невозможно. Для этого используется копировально-фрезерный станок.
Несомненным достоинством такого приспособления станет то, что при простоте устройства, оно выполняет достаточно сложные узоры ФОТО: youtube.com
Кроме того, прибор будет незаменимым для сверления отверстий под ряд элементов (под замок и ручки, формирование рамок для зеркал, прочие работы).
Чтобы все детали, заготовки и изделия получались идентичными, станок по древесине использует в работе шаблоны. Они являются объёмными образцами, выполняемыми из дерева, пластмассы и прочих материалов. Чтобы обеспечить высокоточное проведение работ, используют вакуумное прижимание заготовок и автоподачу шаблона.
Благодаря идеальному копированию границ шаблона, получатся идентичные готовые изделия со сложными узорами и отверстиями необходимой формы ФОТО: met-all.org
Электроника
Теперь настало время подключить Arduino, драйвера и шаговые двигатели . Используйте по одному драйверу на отдельный шаговый мотор. Каждому драйверу надо питание для работы. Я использовал источник питания 24 В 15 А. Драйвера выбираются в зависимости от силы тока (А), которая требуется для шаговых двигателей. A+, A-, B+, B- соответствуют каждой из двух катушек моторов и их полюсам. CLK+ (Clock) подключается к пину step (шаг) на Arduino, CW+ (Clock Wise) подключается к пину direction (направление), CLK- и CW подключается к пину GND. EN+ EN- подключать не надо.
По ссылке ниже находится схема подключения Arduino GRBL и некоторые необходимые пояснения.
Подключение Grbl.
Что такое Arduino?
Arduino – это сочетание аппаратной и программной частей. Его используют для упрощения разработки электроники.
К аппаратной части относятся различные платы Arduino, в которых есть программируемые микроконтроллеры, и дополнительные модули. Программная часть включает в себя среду разработки на довольно простом языке программирования, а также большое количество уже готовых библиотек.
После создания «Ардуино» быстро получило успех. Открытая архитектура позволяет создавать микроконтроллеры и делать прошивки абсолютно всем заинтересованным людям. Схемы и код находятся в открытом доступе. После широкого распространения большое количество производителей электроники стали использовать Arduino и для своей продукции.
После попадания на китайский рынок платы стали намного дешевле и получили еще большее распространение. Сейчас в интернете Arduino продается по цене от 70 рублей.
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.
Это интересно: Как сделать бормашину своими руками: инструкция по сборке и видео
Ось X
Роль привода оси Х выполняет резьбовая шпилька. С одной стороны вставлена в шаговый двигатель через муфту, а с другой жестко зажата в подшипнике. Сам подшипник вставлен с натягом в деревянный брусок. В бруске по краям есть два глухих отверстия для направляющих валов. Толщина скрепляющих деталей должна быть достаточной для обеспечения жесткости. Лишний веси — будет уменьшать вибрации и станок будет точнее позиционировать инструмент.
Для чего нужны шилды?
Использование шилдов позволяет значительно расширить функционал фрезера. Чаще всего их делают под форм-фактор платы. Можно одновременно применять и несколько шилдов. Спектр применения весьма широк:
- Обеспечение независимой работы от компьютера.
- Подключение периферийных устройств.
- Вывод информации на периферийные устройства непосредственно с «Ардуино».
- Одновременное управление большим количеством двигателей.
- Хранение и обработка объемной информации.
- Подключение к Wi-Fi.
- Подключение антенн мобильной сети.
- Воспроизведение музыки на «Ардуино» и др.
ВАЖНО . Во время подключения шилдов необходимо быть осторожным, чтобы не повредить плату «Ардуино».
Ось Z
Эта ось заметно короче, чем X и Y. Ей не нужны большие ходы т.к. она обеспечивает только ход инструмента. Обычно, фрезеруемые детали не бывают очень высокими. По тому ограничимся 15-ю см
Как изготовить токарный станок по дереву своими руками: чертежи и технология
Самый простой способ собственноручно изготовить инструмент в домашних условиях – сконструировать токарный станок или фрезер из дрели или электрического мотора, снятого с другого инструмента. Этот процесс не так уж и сложен, поэтому каждый мастер способен справиться с его выполнением. Для этого потребуется электрический двигатель, мощность которого не превышает 500 Вт, и подручные материалы. В качестве привода может использоваться и дрель. Конечно, для изготовления токарного станка потребуются некоторые навыки.
Устройство задней бабки самодельного токарного станка по дереву
Для строительства станка необходимы следующие элементы:
- металлическая станина;
- электромотор;
- подручник;
- задняя бабка.
Не помешает обзавестись чертежом, который поможет сориентироваться в размерах и правильно изготовить все элементы конструкции для последующей ее сборки.
Как изготовить самодельный сверлильный станок своими руками с мотором
Для начала нужно подготовить вал электромотора. Для этого на него устанавливается планшайба, подойдет и стальной центр с резьбой. Монтаж второго центра осуществляется в трубку задней бабки. Для изготовления станины потребуется пара уголков размером 5х3 см, их длина – 15 см. К станине с помощью болтового соединения крепится мотор.
Пример самодельного сверлильного станка
На следующем этапе изготовления самодельного станка своими руками выполняется сборка бабки. Этот элемент формируется из пары горизонтальных и пары вертикальных уголков. К ней крепится труба, предназначенная для шпинделя. В нее нужно вставить болт, диаметр которого составляет 1,2 см. Предварительно его головка затачивается под прямым углом. Таким образом, обозначается центральная часть шпинделя. После этого бабка устанавливается на станине. На верхней стойке, которая соединяется с горизонтальными уголками, необходимо закрепить методом сварки трубку.
Для изготовления подручника нужно взять стальной стержень с фаской. Также этот элемент должен иметь отверстие, которое будет использоваться для закрепления опорной линейки. Необходимо вертикально приварить трубку со стопорным винтом к длинному уголку. Затем в нее вставляется стержень подручника.
В качестве шпинделя передней бабки будет использоваться ротор мотора, на котором закреплена планшайба. В ней нужно выполнить несколько отверстий. В центральной части будет вставляться вилка. Отверстия по краям предназначены для фиксации детали с помощью шурупов.
Даже с помощью простых инструментов можно создать интересные деревянные изделия, для этого необходимо изучить технологию работы с инструментом и практиковаться
Как изготовить своими руками из дрели токарный станок по дереву
Имея под рукой верстак с прочной и ровной рабочей поверхностью, можно соорудить токарный станок, не прибегая к строительству станины. Электрическая дрель в этом случае будет выполнять функцию вращательного привода и передней бабки. Согласно простейшему чертежу станка этот инструмент достаточно закрепить на поверхности верстака через шейку. Для фиксации подойдут струбцины и хомут.
Далее нужно изготовить упор, который будет выступать в роли задней бабки.
Этот элемент монтируется напротив дрели. Для его создания можно взять два бруска из дерева и регулировочный винт, заточенный с одного конца под конус. Если предполагается использование станка для обработки массивных деревянных заготовок, то желательно зафиксировать упор на столе с помощью струбцин.
Для изготовления инструмента своими руками достаточно недорогих материалов. Токарный станок на основе дрели можно использовать для вытачивания различных деталей:
- дверные ручки;
- конструкционные детали лестницы;
- декоративные изделия и т. п.
С помощью верстака с прочной и ровной рабочей поверхностью, можно сделать токарный станок из дрели своими руками
Чтобы расширить функциональные возможности инструмента, его конструкцию можно дополнить насадками и прочими приспособлениями, способными улучшить качество работы.
К таким усовершенствованиям можно отнести:
- выполнение намотки на трансформаторах;
- нанесение красящего состава поверх вращающейся детали для создания узоров;
- нанесение спиральных насечек на заготовку и т. п.
Установка специальной приставки в виде копира позволит использовать станок для создания целой серии одинаковых деталей или изделий по шаблону.
Пример многофункционального самодельного деревообрабатывающего станка из дрели
Как установить GRBL
Во-первых, чтобы иметь возможность установить или загрузить GRBL в Arduino, нам понадобится Arduino IDE .
Затем мы можем скачать прошивку GRBL с github.com.
Загрузите файл .ZIP и выполните следующие действия:
- Откройте файл grbl-master.zip и извлеките файлы
- Откройте IDE Arduino, перейдите в Sketch> Включить библиотеку> Добавить библиотеку .ZIP…
Добавление GRBL прошивки в IDE Arduino
Перейдите в извлеченную папку «grbl-master», в ней выберите папку «grbl» и щелкните открытый файл. Теперь нам нужно использовать GRBL как библиотеку Arduino.
- Затем перейдите в Файл> Примеры> grbl> grblUpload. Откроется новый скетч, и нам нужно загрузить его на плату Arduino. Код может выглядеть странно, так как это всего лишь одна строка, но не беспокойтесь, все происходит в фоновом режиме в библиотеке. Итак, нам просто нужно выбрать плату Arduino, COM-порт и нажать эту кнопку загрузки, и все готово.
Особенности изготовления
Арсенал инструментов домашних мастеров отличается огромным многообразием
Особенное внимание уделено фрезерному станку. Это устройство представляет собой оборудование, позволяющее выполнять множество операций по металлу, по дереву, по пластмассе и иным материалам
Размеры, мощность и набор функций фрезерных приборов могут различаться, но в основу каждого станка заложен стандартный принцип: неподвижно закреплённая заготовка, обрабатывается фрезой – специальным режущим инструментом с зубьями (режущими лезвиями).
Имея в наличии все необходимые инструменты и материалы, умельцы в своих мастерских без труда и в короткие сроки соберут компактное устройство – самодельный фрезер. Из всех существующих видов фрезеров в домашних мастерских наибольшей популярностью пользуется вертикальный фрезерный станок. Этот инструмент имеет очень простую схему, и для его сборки используются недорогие материалы. Однако вид станка определяют задачи, которые необходимо выполнять мастеру. Существуют следующие виды фрезерного оборудования:
- горизонтально расположенный инструмент;
- вертикальный прибор;
- копировальное с пантографом устройство.
Кроме того, следует продумать размеры и расположение станка – напольный или настольный вариант.
Обладатели любого фрезерного станка могут выполнять качественную обработку заготовок и изделий из металла и дерева. В промышленности фрезерные станки относятся к многофункциональным агрегатам. Самодельные конструкции наделены достаточным количеством операций, с помощью которых доступна качественная отделка, поэтому их также можно считать многофункциональными.
Материалы для разработки CNC станка
Список материалов и компонентов, которые вам понадобятся:
- Фанера
- Резьбовые валы
- Стальные стержни
- Шариковые подшипники
- Гайки
- Болты
- Шаговые двигатели (в данном проекте использовались Nema 23)
- Драйвера шаговых двигателей TB6560
- Источник питания 24 В 15 А
- Arduino UNO R3
- Провода
- Втулки из нейлона (капролона, фторопласта) и металлические втулки
Выбор конструктивных особенностей
Перечень действий при разработке, изготовлению мини устройства для фрезерования по дереву следующий:
- Первоначально нужно определиться о каких работах идёт речь. Это подскажет, какие габариты и толщины деталей можно будет на нём обрабатывать.
- Сделать компоновку и предполагаемый перечень деталей на самодельный настольный станочек для изготовления своими руками.
- Выбрать программное обеспечение по приведению его в рабочее состояние, чтобы он работал по заданной программе.
- Приобрести нужные компоненты, детали, изделия.
- Имея чертежи, сделать своими руками недостающие элементы, собрать и отладить готовое изделие.
Основные изделия
На сегодняшний день существует огромное количество предметов, которые можно сделать с помощью станка ЧПУ, таких как:
- Уникальная мебель из различных материалов, включая ценные породы дерева.
- Сувениры: различные шкатулочки, рамочки для фото, статуэтки и прочее.
- Рекламная продукция: красивые массивные буквы, таблички и т.д.
Давайте более детально разберем каждый из предложенных вариантов.
Дизайнерская мебель. Она окружает нас повсюду: спальные комнаты, кухня, детская. Современное мебельное производство очень продумано и имеет высокую точность.
Шаги для создания изделия на станке ЧПУ:
- Разработка эскиза. Для данного пункта существует большое количество программ, которые помогают виртуально моделировать обстановку. Для того, чтобы создать 3х мерный макет рисунка используйте вычислительные программы, такие как САПР. Подготовленные компьютерные файлы дадут возможность получить мебельное изделие на фрезерном станке ЧПУ.
- Подготовка модели для станка. Готовый эскиз в 3D – базисе для изготовления любого комплекта деталей. К данному эскизу необходимо добавить функцию луча (вектор, который будет отвечать за направление фрезы относительно заготовочной детали). Существует также автоматическая формировка модели, которая является достаточно удобной и поможет сэкономить ваше время. Современное оборудование упрощает процесс изготовления, и передает даже самые маленькие и трудные линии.
- Подборка типа режущих инструментов, настройка мощности и режима обработки.
- Загрузка файлов в память машины, установка инструмента для резки, закрепление заготовки и запуск производства. Дальнейшую работу фрезерный станок ЧПУ делает самостоятельно по уже заданной программе.
- Окончательная сборка. Займет незначительное количество времени, нет надобности подгонки деталей.
Сувенирная продукция. Это могут быть следующие сувениры:
- шкатулочки из дерева, которые можно украсить орнаментом;
- коробки для бисера или швейных принадлежностей;
- ящички для украшений;
- иконы и многое другое.
Наиболее популярными продуктами среди сувениров являются те изделия, которые изготовлены по 3D или 2D векторным рисункам.
Также сейчас массово внедряются в производство многошпиндельные станки (2-16 шпинделей).
Рекламная продукция. Ее создание – это актуальный на сегодняшний день вид деятельности, в котором большую популярность имеет применение фрезерных станков с числовым программным управлением. Такие машины отлично справляются с такими задачами, как производство световых коробов, стендов, панна, фигурных надписей и наружных рекламных вывесок, а также с приготовлением конструкций для выставок.
ЧПУ станок помогает выполнять следующие операции, которые связаны с рекламной продукцией:
- раскрой дерева, акрила и прочих материалов;
- гравировка/вырезка массивных надписей;
- создание логотипа, эмблемы;
- изготовление табличек, подставок и др.
Подводя итоги, можно сказать, что количество изделий, который можно сделать на фрезерном ЧПУ станке огромное количество. От вас лишь требуется оборудование, желание работать и небольшой опыт.
