Большой портальный фрезерный станок с чпу своими руками. Самодельный фрезерный станок с ЧПУ: собираем своими руками 3д фрезерный станок с чпу своими руками

Статья на тему самостоятельной постройки небольшого станочка для деревообработки (гравировка, фрезерование, сверление) с ЧПУ, подходит также и для других мягких материалов, например, пластика. Хорошо подойдет для фрезерования печатных плат и подобной работы. В этой и следующих статьях описываются общие комплектующие и приемы для сборки не только CNC станков, но и 3Д принтеров, граверов и подобной техники. Информации много, ссылок и фотографий много, проект открытый, советы и критика (по делу) приветствуется.

Вот несколько фотографий внешнего вида собранного станка CNC2418 из лотов продавцов с Али

Примеры лотов с Али с лазером и цангой ER11 (магазин DZT, магазин Jack"s , магазин IRouter).

Итак, расскажу про достаточно популярный китайский станочек под нехитрым названием CNC2418, что означает рабочую зону 24 мм на 18 мм. В качестве шпинделя у него стоит простой (коллекторный) оборотистый двигатель постоянного тока типа 775. Управляется через GRBL совместимыми программами, но обо всем по порядку.

Как правило, продается в районе $250 (от $170 до $300) в разной комплектации. Есть версия с разными шпинделями (различные вариации 775го двигателя), с разными цангами (от простой для сверл до ER11), может комплектоваться лазерным модулем. Обычно продавцы вкладывают расходники, биты-фрезы и прочее.

Характеристики станка 2418:

• Рабочее поле - 240 мм х 180 мм х45 мм
• Размер рамы (станины) - 260 мм х180 мм (алюминиевый профиль)
• Общий размер - 330х340х240
• Шаговые моторы: 3шт Nema17 1,3А 0,25Nm
• Шпиндель: Диаметр 45мм, модель 775, 24V: 7000 r/min
• Максимальный диаметр хвостовика фрезы зависит от установленной цанги
• Питание: 24V 5.6A

  Электроника типа Atmega+CNC Shield, EleckMill, или оригинальные платы, но с прошивкой GRBL. Управляются с помощью GrblController, UniversalGcodeSender, grblControl, используют файлы *.nc. Генерировать подобные файлы нужно отдельно.

  Вот фотография среднего комплекта за $250 (включая комплект для лазерной гравировки)

  

  В лоте обычно есть выбор цанг: простая "сверлилка" или цанга типа ER11. В лотах подороже есть оба варианта плюс фрезы.

  

  Если серьезно говорить, то рыночная стоимость подобных комплектов для сборки сильно завышена. Я не готов отдавать под $300 за подобный набор. А вот собрать его своими руками раза в три дешевле - пожалуйста! Далее приведу подборку комплектующих с китайских магазинов, на основе которых можно спокойно собрать аналогичный станок или станок с большим/меньшим рабочим полем.

  Для сборки потребуется купить набор направляющих: рельсы или полированные валы; ходовые винты (чаще всего Т8, так как ремни типа GT2-6 могут устанавливаться в лазерные граверы, в фрезере их применение не желательно), двигатели Nema17, шпиндель (чаще всего двигатель постоянного тока типа RS775 или мощнее) и различная мелочевка типа подшипников, суппортов, метизов.

  Вопрос электроники отдельный: кто-то пользуется платами Arduino Nano/Uno+CNC Shield, кто-то Mega+Ramps, есть варианты более серьезных комплектов под Mach3.

  Обращая ваше внимание на то, что в оригинальном комплекте присутствуют 3Д печатные компоненты.

  

  Использование подобных пластиковых деталей хорошо видно на пользовательских фотографиях из интернета, да и в лотах у продавцов

  

  В печатный комплект входит распорка-уголок (2 шт), держатель винта Х, держатель винта Y, держатели подшипников LM8UU (а скорее их имитации) 4 шт, держатель гайки Т8.

  

  Отдельно выделю сборку держателя шпинделя , одновременно каретку по XY.

  Она так и приходит в сборе с установленным двигателем.

  

  Внутри видно запрессованные подшипники LM8UU и где-то гайка Т8. Валы просверлены с торца и закреплены на торцах. Одновременно служат дополнительной опорой для конструкции.

  Ссылки на комплектуху привожу с бангууда, так как надоело покупать по 1 лоту у разных продавцов с Али и ждать кучу посылок, приходящих в разное время. Цены сравнимые с Али, где-то дешевле, где-то удобнее применить поинты, где-то подождать акцию или купон. В итоге получил одну большую посылку с комплектухой. Также привожу ключевые слова для самостоятельного поиска, если нужно найти подобное на Али или Тао.

  Теперь по порядку. Получил посылку разной комплектухи для станочной механики.

  

  Направляющие полированные валы.

  Linear Shaft (Rod). Еще встречается Optical Axis (полированная ось). Бывают на 5-6-8-10-12-16-20 мм. Актуальный диаметр 8 мм. На 16-20 мм лучше использовать круглые рельсы типа SBR16 или SBR20, так как они имеют поддержку. Валы разного диаметра используются, например, в принтере Ultimaker (6-8-10 мм). Кстати, валы на 12мм - могут пригодиться для оси Z принтера ZAV 3D и подобных.

  На фото 6 мм, 8 мм, 12 мм.

  

  Валы 8 мм. Брал часть в размер (они с фасками), часть резал сам

  

  Есть большой лот с выбором валов от 5 мм до 12 мм и длин 300-600 мм

  

  Отдельными лотами бывает чуть дешевле. Я стараюсь брать длину или в размер или значительно больше, чтобы самостоятельно напилить из одного вала 2-3 отрезка нужного размера.

  

  Вот рез торцевой пилой. Желательно потом зачистить, снять фаску.

  

  Вал 8х300 Вал 8х600 Вал 8 мм с длинами 300...500 мм

  Вал 8 мм с длинами 100… 350 мм

  Удобно, если подбирать в размер. Да и периодически на разные лоты делают акции, если не спешно собирать станок, можно поэкономить.

  Вал 6х400 Вал 6х300 Вал 6х500 Вал 6x600

  

  

  Валы на 6мм можно использовать в небольших лазерных граверах, дельта принтера, оси Z настольных ЧПУ станков. Например, вал на 6х300, распиленный пополам пошел на "голову" оси Z небольшого фрезера.

  

  Валы на 12 мм. Брал для ZAV 3D.

  

  Вал 12х400 Вал 12х500

  

  Будут установлены в корпус ZAV 3D

  

  Есть несколько вариантов крепления направляющих. Самый простой - нарезать на концах резьбу и законтрогаить. Можно установить фланцы типа SHF08 или суппорты SK8. В этом случае длина увеличивается на 2 см каждой направляющей (один фланец захватывает 1см вала).

  Я печатал сам, не скажу что большая разница, но экономия около $12. Вот ссылка на лот для установки нормальных металлических фланцев SHF08, а не пластиковых. Еще хороший вариант крепление не фланцами, а суппортами, прямо на профиль 2020. Это суппорт SH08 (SF08?).

  Есть еще «китайский» вариант крепления, когда в центре вала сверлится отверстие и нарезается внутренняя резьба М3. В этом случае установка подобных направляющих максимально облегчается.

  Суппорты-фланцы для крепления валов от SHF8 до SHF20

  Фланец SHF8 Суппорт SK8 Еще один суппорт SK8 для валов для установки на профиль

  

  Подшипники для валов

  Лот с выбором размера коротких линейных подшипников LMххUU на 6/8/10 мм

  Ключевые слова: Bearing LMххLUU (на хх мм, длинные), LMххUU (на хх мм короткие), в корпусе соответственно: SC8LUU и SC08UU.

  Удлиненные лот с выбором типа SCSххLUU от 8 до 20 мм.

  Еще удлиненные на 8 мм Подшипники в корпусе SC8UU На 6 мм LM6LUU удлиненные и обычные LM6UU

  

  На 12 мм LM12UU Вот фотография настольного станка для электронщика с валами на 8 мм, подшипниками LM08LUU и SC08UU

  

  Вот интересные комплекты-наборы осей с направляющими и подшипниками

  на 500 мм с удлиненными подшипниками

  То же, плюс винт Т8 с суппортом на 200мм , 300 мм и на 400 мм

  

  Ходовой винт Т8 (Lead Screw T8 , гайка T8 Nut ) - это винт с многозаходной резьбой. Лучше брать сразу с гайкой.

  

  Если пилить, то дополнительно надо будет прикупить еще латунных гаек

  На 100 мм На 200 мм На 250 мм На 400 мм Лот с выбором Т8 от 100 до 600 мм со специальной гайкой

  Обычно беру больше, плюс одну гайку. Режу в размер, остаток идет еще куда-либо

  

  Фланец-подшипник KFL08 для крепления винта Т8 на торцевую поверхность (Flange Bearing KFL08)

  Фланец-суппорт KP08 для крепления винта Т8 на профиль Mount Bearing KP08Для сборки также потребуется конструкционный профиль, 3Д печатные детали (держатели, уголки и прочее, ссылки в конце статьи), а также электроника.

  

  

  Комплектующие для профиля:

  уголки 2020 Corner Bracket. Для сборки станка типа 2418 потребуется минимум 16 шт. Берите с запасом)))

  Есть варианты пластин для усиления , тоже неплохо было бы установить по основным углам и на портал (итого 6-8 шт).

  

  Т-гайки М4 для профиля 2020 (слот 8мм) 100 шт. Тоже лучше не мелочиться. Сто штук разлетятся в момент, особенно учитывая что ими можно крепить все что угодно на профиль. Для заказа: T Nut M4 (есть М3, М5, для паза 6 мм)

  

  А вот сам профиль 2020.

  

  

  Раз завел разговор про профиль, то расскажу подробно про закупку и нарезку профиля у Соберизавода.

  Это конструкционный алюминиевый профиль от Соберизавода . Это наверное самый дешевый вариант, так как профиль из Китая будет стоить дороже, да и существует ограничение на максимальную длину посылок на китайской почте (500мм).

  Я покупал сразу нарезанный в размер комплект профиля типоразмера 2020 для CNC2418.

  Есть два варианта - профиль без покрытия (подешевле) и с покрытием (анодированный). Разница в стоимости небольшая, я рекомендую с покрытием, особенно если использовать в качестве направляющих для роликов.

  

  Выбираем нужный тип профиля 2020, далее вводим «порезать по размерам». Иначе, можно купить один отрезок (хлыст) на 4 метра. При расчете имейте ввиду, что стоимость одного реза бывает разная, в зависимости от профиля. И что на рез закладывается 4 мм.

Сложная обработка различных материалов давно перестала быть уделом заводских цехов. Еще двадцать лет назад, максимум, что могли себе позволить домашние мастера – это фигурное выпиливание лобзиком.

Сегодня, ручные фрезеры и режущие лазеры можно запросто купить в магазине бытового инструмента. Для линейной обработки предусмотрены различные направляющие. А как быть с вырезанием сложных фигур?

Элементарные задачи можно выполнить с помощью шаблона. Однако такой способ имеет недостатки : во-первых, надо изготовить собственно шаблон, во-вторых, у механического лекала есть ограничения по размеру закруглений. И наконец, погрешность таких приспособлений слишком велика.

Выход давно найден: станок с ЧПУ позволяет вырезать из фанеры своими руками такие сложные фигуры, о которых «операторы лобзиков» могут лишь мечтать.

Устройство представляет собой систему координатного позиционирования режущего инструмента, управляемую компьютерной программой. То есть, обрабатывающая головка движется по заготовке, в соответствии с заданной траекторией. Точность ограничена лишь размерами режущей насадки (фреза или лазерный луч).


Возможности таких станков безграничны. Существуют модели с двухмерным и трехмерным позиционированием. Однако стоимость их настолько высока, что приобретение может быть оправдано лишь коммерческим использованием. Остается своими руками собрать ЧПУ станок.

Принцип работы координатной системы

Основа станка – мощная рама. За основу берется идеально ровная поверхность. Она же служит рабочим столом. Второй базовый элемент – это каретка, на которой закрепляется инструмент. Это может быть дремель, ручной фрезер, лазерная пушка – в общем, любое устройство, способное обрабатывать заготовку. Каретка должна двигаться строго в плоскости рамы.

Для начала рассмотрим двухмерную установку

В качестве рамы (основы) для станка ЧПУ, сделанного своими руками, можно использовать поверхность стола. Главное, после юстировки всех элементов, конструкция больше не перемещается, оставаясь жестко прикрученной к основе.

Для перемещения в одном направлении (условно назовем его X), размещаются две направляющих. Они должны быть строго параллельны друг другу. Поперек устанавливается мостовая конструкция, также состоящая из параллельных направляющих. Вторая ось – Y.


Задавая вектора перемещения по осям X и Y, можно с высокой точностью установить каретку (а вместе с ней и режущий инструмент) в любую точку на плоскости рабочего стола. Выбирая соотношение скоростей перемещения по осям, программа заставляет инструмент двигаться непрерывно по любой, самой сложной траектории.

Набор, с помощью которого можно собрать свой фрезерный станок с ЧПУ.
В Китае продаются готовые станки, обзор одного из них на Муське уже публиковался. Мы же с Вами соберем станок сами. Добро пожаловать…
UPD : ссылки на файлы

Я все-таки приведу ссылку на обзор готового станка от AndyBig. Я же не буду повторяться, не буду цитировать его текст, напишем все с нуля. В заголовке указан только набор с двигателями и драйвером, будут еще части, постараюсь дать ссылки на всё.
И это… Заранее извиняюсь перед читателями, фотографии в процессе специально не делал, т.к. в тот момент делать обзор не собирался, но подниму максимум фоток процесса и постараюсь дать подробное описание всех узлов.

Цель обзора - не столько похвастаться, сколько показать возможность сделать для себя помощника самому. Надеюсь этим обзором подать кому-то идею, и возможно не только повторить, но и сделать еще лучше. Поехали…

Как родилась идея:

Так получилось, что с чертежами я связан давно. Т.е. моя профессиональная деятельность с ними тесно связана. Но одно дело, когда ты делаешь чертеж, а после уже совсем другие люди воплощают объект проектирования в жизнь, и совсем другое, когда ты воплощаешь объект проектирования в жизнь сам. И если со строительными вещами у меня вроде как нормально получается, то с моделизмом и другим прикладным искусством не особо.
Так вот давно была мечта из нарисованного в автокаде изображения, сделать вжжик - и оно вот в натуре перед тобой, можно пользоваться. Идея эта время от времени проскакивала, но во что-то конкретное оформиться никак не могла, пока…

Пока я не увидел года три-четыре назад REP-RAP. Ну что ж 3Д принтер это была очень интересная вещь, и идея собрать себе долго оформлялась, я собирал информацию о разных моделях, о плюсах и минусах разных вариантов. В один момент перейдя по одной из ссылок я попал на форум, где сидели люди и обсуждали не 3Д принтеры, а фрезерные станки с ЧПУ управлением. И отсюда, пожалуй, увлечение и начинает свой путь.

Вместо теории

В двух словах о фрезерных станках с ЧПУ (пишу своими словами намеренно, не копируя статьи, учебники и пособия).

Фрезерный станок работает прямо противоположно 3Д принтеру. В принтере шаг за шагом, слой за слоем модель наращивается за счет наплавления полимеров, во фрезерном станке, с помощью фрезы из заготовки убирается «все лишнее» и получается требуемая модель.

Для работы такого станка нужен необходимый минимум.
1. База (корпус) с линейными направляющими и передающий механизм (может быть винт или ремень)
2. Шпиндель (я вижу кто-то улыбнулся, но так он называется) - собственно двигатель с цангой, в которую устанавливается рабочий инструмент - фреза.
3. Шаговые двигатели - двигатели, позволяющие производить контролируемые угловые перемещения.
4. Контроллер - плата управления, передающая напряжения на двигатели в соответствии с сигналами, полученными от управляющей программы.
5. Компьютер, с установленной управляющей программой.
6. Базовые навыки черчения, терпение, желание и хорошее настроение.))

По пунктам:
1. База.
по конфигурации:

Разделю на 2 типа, существуют более экзотические варианты, но основных 2:

С подвижным порталом:
Собственно, выбранная мной конструкция, в ней есть основа на которой закреплены направляющие по оси X. По направляющим оси Х передвигается портал, на котором размещены направляющие оси Y, и перемещающийся по нему узел оси Z.

Со статическим порталом
Такая конструкция представляет и себя корпус он же и является порталом, на котором размещены направляющие оси Y, и перемещающийся по нему узел оси Z, а ось Х уже перемещается относительно портала.

По материалу:
корпус может быть изготовлен из разных материалов, самые распространенные:
- дюраль - обладает хорошим соотношением массы, жесткости, но цена (именно для хоббийной самоделки) все-таки удручает, хотя если на станок имеются виды по серьезному зарабатыванию денег, то без вариантов.
- фанера - неплохая жесткость при достаточной толщине, небольшой вес, возможность обрабатывать чем угодно:), ну и собственно цена, лист фанеры 17 сейчас совсем недорог.
- сталь - часто применяют на станках большой площади обработки. Такой станок конечно должен быть статичным (не мобильным) и тяжелым.
- МФД, оргстекло и монолитный поликарбонат, даже ДСП - тоже видел такие варианты.

Как видите - сама конструкция станка весьма схожа и с 3д принтером и с лазерными граверами.
Я намеренно не пишу про конструкции 4, 5 и 6 -осевых фрезерных станков, т.к. на повестке дня стоит самодельный хоббийный станок.

2. Шпиндель.
Собственно, шпиндели бывают с воздушным и водяным охлаждением.
С воздушным охлаждением в итоге стоят дешевле, т.к. для них не надо городить дополнительный водяной контур, работают чуть громче нежели водяные. Охлаждение обеспечивается установленной на тыльной стороне крыльчаткой, которая на высоких оборотах создает ощутимый поток воздуха, охлаждающий корпус двигателя. Чем мощнее двигатель, тем серьезнее охлаждение и тем больше воздушный поток, который вполне может раздувать во все стороны
пыль (стружку, опилки) обрабатываемого изделия.

С водяным охлаждением. Такой шпиндель работает почти беззвучно, но в итоге все-равно разницу между ними в процессе работу не услышать, поскольку звук обрабатываемого материала фрезой перекроет. Сквозняка от крыльчатки, в данном случае конечно нет, зато есть дополнительный гидравлический контур. В таком контуре должны быть и трубопроводы, и помпа прокачивающая жидкость, а также место охлаждения (радиатор с обдувом). В этот контур обычно заливают не воду, а либо ТОСОЛ, либо Этиленгликоль.

Также шпиндели есть различных мощностей, и если маломощные можно подключить напрямую к плате управления, то двигатели мощностью от 1кВт уже необходимо подключать через блок управления, но это уже не про нас.))

Да, еще частенько в самодельных станках устанавливают прямые шлифмашины, либо фрезеры со съемной базой. Такое решение может быть оправдано, особенно при выполнении работ недолгой продолжительности.

В моем случае был выбран шпиндель с воздушным охлаждением мощностью 300Вт.

3. Шаговые двигатели.
Наибольшее распространение получили двигатели 3 типоразмеров
NEMA17, NEMA23, NEMA 32
отличаются они размерами, мощностью и рабочим моментом
NEMA17 обычно применяются в 3д принтерах, для фрезерного станка они маловаты, т.к. приходится таскать тяжелый портал, к которому дополнительно прикладывается боковая нагрузка при обработке.
NEMA32 для такой поделки излишни, к тому же пришлось бы брать другую плату управления.
мой выбор пал на NEMA23 с максимальной мощностью для этой платы - 3А.

Также люди используют шаговики от принтеров, но т.к. у меня и их не было и все равно приходилось покупать выбрал всё в комплекте.

4. Контроллер
Плата управления, получающая сигналы от компьютера и передающая напряжение на шаговые двигатели, перемещающие оси станка.

5. Компьютер
Нужен комп отдельный (возможно весьма старый) и причин тому, пожалуй, две:
1. Вряд ли Вы решитесь располагать фрезерный станок рядом с тем местом, где привыкли читать интернетики, играть в игрушки, вести бухгалтерию и т.д. Просто потому, что фрезерный станок - это громко и пыльно. Обычно станок либо в мастерской, либо в гараже (лучше отапливаемом). У меня станок стоит в гараже, зимой преимущественно простаивает, т.к. нет отопления.
2. По экономическим соображениям обычно применяются компьютеры уже не актуальные для домашней жизни - сильно б/у:)
Требования к машине по большому счету ни о чем:
- от Pentium 4
- наличие дискретной видеокарты
- RAM от 512MB
- наличие разъема LPT (по поводу USB не скажу, за имением драйвера, работающего по LPT, новинки пока не изучал)
такой компьютер либо достается из кладовки, либо как в моем случае покупается за бесценок.
В силу малой мощности машины стараемся не ставить дополнительный софт, т.е. только ось и управляющая программа.

Дальше два варианта:
- ставим windows XP (комп то слабенький, помним да?) и управляющую программу MATCH3 (есть другие, но это самая популярная)
- ставим никсы и Linux CNC (говорят, что тоже очень неплохо все, но я никсы не осилил)

Добавлю, пожалуй, чтоб не обидеть излишне обеспеченных людей, что вполне можно поставить и не пенёк четвертый, а и какой-нибудь ай7 - пожалуйста, если это Вам нравится и можете себе это позволить.

6. Базовые навыки черчения, терпение, желание и хорошее настроение.
Тут в двух словах.
Для работы станка нужна управляющая программа (по сути текстовый файл содержащий координаты перемещений, скорость перемещений и ускорения), которая в свою очередь готовится в CAM приложении - обычно это ArtCam, в этом приложении готовиться сама модель, задаются ее размеры, выбирается режущий инструмент.
Я обычно поступаю несколько более долгим путем, делаю чертеж, а AutoCad потом, сохранив его *.dxf подгружаю в ArtCam и уже там готовлю УП.

Ну и приступаем к процессу создания своего.

Перед проектированием станка принимаем за отправные точки несколько моментов:
- Валы осей будут сделаны из шпильки строительной с резьбой М10. Конечно, бесспорно существуют более технологичные варианты: вал с трапециевидной резьбой, шарико-винтовая передача(ШВП), но необходимо понимать, что цена вопроса оставляет желать лучшего, а для хоббийного станка цена получается вообще космос. Тем не менее со временем я собираюсь провести апгрейд и заменить шпильку на трапецию.
- Материал корпуса станка – фанера 16мм. Почему фанера? Доступно, дешево, сердито. Вариантов на самом деле много, кто-то делает из дюрали, кто-то из оргстекла. Мне проще из фанеры.

Делаем 3Д модель:


Развертку:


Далее я поступил так, снимка не осталось, но думаю понятно будет. Распечатал развертку на прозрачных листах, вырезал их и наклеил на лист фанеры.
Выпилил части и просверлил отверстия. Из инструментов - электролобзик и шуруповерт.
Есть еще одна маленькая хитрость, которая облегчит жизнь в будущем: все парные детали перед сверлением отверстий сжать струбциной и сверлить насквозь, таким образом Вы получите отверстия, одинаково расположенные на каждой части. Даже если при сверлении получится небольшое отклонение, то внутренние части соединенных деталей будут совпадать, а отверстие можно немного рассверлить.

Параллельно делаем спецификацию и начинаем все заказывать.
что получилось у меня:
1. Набор, указанный в данном обзоре, включает в себя: плата управления шаговыми двигателями (драйвер), шаговые двигатели NEMA23 – 3 шт., блок питания 12V, шнур LPTи кулер.

2. Шпиндель (это самый простой, но тем не менее работу свою выполняет), крепеж и блок питания 12V.

3. Б/у компьютер Pentium 4, самое главное на материнке есть LPT и дискретная видеокарта + ЭЛТ монитор. Взял на Авито за 1000р.
4. Вал стальной: ф20мм – L=500мм – 2шт., ф16мм – L=500мм – 2шт., ф12мм – L=300мм – 2шт.
Брал тут, на тот момент в Питере брать получалось дороже. Пришло в течении 2 недель.

5. Подшипники линейные: ф20 – 4шт., ф16 – 4шт., ф12 – 4 шт.
20

16

12

6. Крепления для валов: ф20 – 4шт., ф16 – 4шт., ф12 - 2шт.
20

16

12

7. Гайки капролоновые с резьбой М10 – 3шт.
Брал вместе с валами на duxe.ru
8. Подшипники вращения, закрытые – 6шт.
Там же, но у китайцев их тоже полно
9. Провод ПВС 4х2,5
это оффлайн
10. Винтики, шпунтики, гаечки, хомутики – кучка.
Это тоже в оффлайне, в метизах.
11. Так же был куплен набор фрез

Итак, заказываем, ждем, выпиливаем и собираем.




Изначально драйвер и блок питания для него установил в корпус с компом вместе.


Позже было принято решение разместить драйвер в отдельном корпусе, он как раз появился.


Ну и старенький монитор как-то сам поменялся на более современный.

Как я говорил вначале, никак не думал, что буду писать обзор, поэтому прилагаю фотографии узлов, и постараюсь дать пояснения по процессу сборки.

Сначала собираем три оси без винтов, для того чтобы максимально точно выставить валы.
Берем переднюю и заднюю стенки корпуса, крепим фланцы для валов. Нанизываем на оси Х по 2 линейных подшипника и вставляем их во фланцы.


Крепим дно портала к линейным подшипникам, пытаемся покатать основание портала туда-сюда. Убеждаемся в кривизне своих рук, все разбираем и немного рассверливаем отверстия.
Таким образом мы получаем некоторую свободу перемещения валов. Теперь наживляем фланцы, вставляем валы в них и перемещаем основание портала вперед-назад добиваемся плавного скольжения. Затягиваем фланцы.
На этом этапе необходимо проверить горизонтальность валов, а также их соосность по оси Z (короче, чтобы расстояние от сборочного стола до валов была одинаковой) чтобы потом не завалить будущую рабочую плоскость.
С осью Х разобрались.
Крепим стойки портала к основанию, я для этого использовал мебельные бочонки.


Крепим фланцы для оси Y к стойкам, на этот раз снаружи:


Вставляем валы с линейными подшипниками.
Крепим заднюю стенку оси Z.
Повторяем процесс настройки параллельности валов и закрепляем фланцы.
Повторяем аналогично процесс с осью Z.
Получаем достаточно забавную конструкцию, которую можно перемещать одной рукой по трем координатам.
Важный момент: все оси должны двигаться легко, т.е. немного наклонив конструкцию портал должен сам свободно, без всяких скрипов и сопротивления переместиться.

Далее крепим ходовые винты.
Отрезаем строительную шпильку М10 необходимой длины, накручиваем капролоновую гайку примерно на середину, и по 2 гайки М10 с каждой стороны. Удобно для этого, немного накрутив гайки, зажать шпильку в шуруповерт и удерживая гайки накрутить.
Вставляем в гнезда подшипники и просовываем в них изнутри шпильки. После этого фиксируем шпильки к подшипнику гайками с каждой стороны и контрим вторыми чтобы не разболталось.
Крепим капролоновую гайку к основанию оси.
Зажимаем конец шпильки в шуруповерт и пробуем переместить ось от начала до конца и вернуть.
Здесь нас поджидает еще пара радостей:
1. Расстояние от оси гайки до основания в центре (а скорее всего в момент сборки основание будет посередине) может не совпасть с расстоянием в крайних положениях, т.к. валы под весом конструкции могут прогибаться. Мне пришлось по оси Х подкладывать картонку.
2. Ход вала может быть очень тугим. Если Вы исключили все перекосы, то может сыграть роль натяжение, тут необходимо поймать момент натяга фиксации гайками к установленному подшипнику.
Разобравшись с проблемами и получив свободное вращение от начала до конца переходим к установке остальных винтов.

Присоединяем к винтам шаговые двигатели:
Вообще при применении специальных винтов, будь то трапеция или ШВП на них делается обработка концов и тогда подключение к двигателю очень удобно делается специальной муфтой.

Но мы имеем строительную шпильку и пришлось подумать, как крепить. В этот момент мне попался в руки отрез газовой трубы, ее и применил. На шпильку она прямо «накручивается» на двигатель заходит в притирку, затянул хомутами - держит весьма неплохо.


Для закрепления двигателей взял алюминиевую трубку, нарезал. Регулировал шайбами.
Для подключения двигателей взял вот такие коннекторы:




Извините, не помню как называются, надеюсь кто-нибудь в комментариях подскажет.
Разъем GX16-4 (спасибо Jager). Просил коллегу купить в магазине электроники, он просто рядом живет, а мне получалось очень неудобно добираться. Очень ими доволен: надежно держат, рассчитаны на бОльший ток, всегда можно отсоединить.
Ставим рабочее поле, он же жертвенный стол.
Присоединяем все двигатели к управляющей плате из обзора, подключаем ее к 12В БП, коннектим к компьютеру кабелем LPT.

Устанавливаем на ПК MACH3, производим настройки и пробуем!
Про настройку отдельно, пожалуй, писать не буду. Это можно еще пару страниц накатать.

У меня целая радость, сохранился ролик первого запуска станка:

Да, когда в этом видео производилось перемещение по оси Х был жуткий дребезг, я к сожалению, не помню уже точно, но в итоге нашел то ли шайбу болтающуюся, то ли еще что-то, в общем это было решено без проблем.

Далее необходимо поставить шпиндель, при этом обеспечив его перпендикулярность (одновременно по Х и по Y) рабочей плоскости. Суть процедуры такая, к шпинделю изолентой крепим карандаш, таким образом получается отступ от оси. При плавном опускании карандаша он начинает рисовать окружность на доске. Если шпиндель завален, то получается не круг, а дуга. Соответственно необходимо выравниванием добиться рисования круга. Сохранилась фотка от процесса, карандаш не в фокусе, да и ракурс не тот, но думаю суть понятна:

Находим готовую модель (в моем случае герб РФ) подготавливаем УП, скармливаем ее MACHу и вперед!
Работа станка:

фото в процессе:


Ну и естественно проходим посвящение))
Ситуация как забавная, так и в целом понятная. Мы мечтаем построить станок и сразу выпилить что-то суперкрутое, а в итоге понимаем, что на это время уйдет просто уйма времени.

В двух словах:
При 2Д обработке (просто выпиливании) задается контур, который за несколько проходов вырезается.
При 3Д обработке (тут можно погрузиться в холивар, некоторые утверждают, что это не 3Д а 2.5Д, т.к. заготовка обрабатывается только сверху) задается сложная поверхность. И чем выше точность необходимого результата, тем тоньше применяется фреза, тем больше проходов этой фрезы необходимо.
Для ускорения процесса применяют черновую обработку. Т.е. сначала производится выборка основного объема крупной фрезой, потом запускается чистовая обработка тонкой фрезой.

Далее, пробуем, настраиваем экспериментируем т.д. Правило 10000 часов работает и здесь;)
Пожалуй, я не буду больше утомлять рассказом о постройке, настройке и др. Пора показать результаты использования станка - изделия.

Как видите в основном это выпиленные контуры или 2Д обработка. На обработку объемных фигур уходит много времени, станок стоит в гараже, и я туда заезжаю ненадолго.
Тут мне справедливо заметят - а на… строить такую бандуру, если можно выпилить фигуру U-образным лобзиком или электролобзиком?
Можно, но это не наш метод. Как помните в начале текста я писал, что именно идея сделать чертеж на компьютере и превратить этот чертеж в изделие и послужили толчком к созданию данного зверя.

Написание обзора меня наконец подтолкнуло произвести апгрейд станка. Т.е. апгрейд был запланирован ранее, но «руки все не доходили». Последним изменением до этого была организация домика для станка:


Таким образом в гараже при работе станка стало намного тише и намного меньше пыли летает.

Последним же апгрейдом стала установка нового шпинделя, точнее теперь у меня есть две сменные базы:
1. С китайским шпинделем 300Вт для мелкой работы:


2. С отечественным, но от того не менее китайским фрезером «Энкор»…


С новым фрезером появились новые возможности.
Быстрее обработка, больше пыли.
Вот результат использования полукруглой пазовой фрезы:

Ну и специально для MYSKU
Простая прямая пазовая фреза:


Видео процесса:

На этом я буду сворачиваться, но по правилам надо бы подвести итоги.

Минусы:
- Дорого.
- Долго.
- Время от времени приходится решать новые проблемы (отключили свет, наводки, раскрутилось что-то и др.)

Плюсы:
- Сам процесс создания. Только это уже оправдывает создание станка. Поиск решений возникающих проблем и реализация, и является тем, ради чего вместо сидения на попе ровно ты встаешь и идешь делать что-либо.
- Радость в момент дарения подарков, сделанных своими руками. Тут нужно добавить, что станок не делает всю работу сам:) помимо фрезерования необходимо это все еще обработать, пошкурить покрасить и др.

Большое Вам спасибо, если Вы еще читаете. Надеюсь, что мой пост пусть хоть и не подобьет Вас к созданию такого (или другого) станка, но сколько-то расширит кругозор и даст пищу к размышлениям. Также спасибо хочу сказать тем, кто меня уговорил написать сей опус, без него у меня и апгрейда не произошло видимо, так что все в плюсе.

Приношу извинения за неточности в формулировках и всякие лирические отступления. Многое пришлось сократить, иначе текст бы получился просто необъятный. Уточнения и дополнения естественно возможны, пишите в комментариях - постараюсь всем ответить.

Удачи Вам в Ваших начинаниях!

Обещанные ссылки на файлы:
- чертеж станка,
- развертка,
формат - dxf. Это значит, что Вы сможете открыть файл любым векторным редактором.
3Д модель детализирована процентов на 85-90, многие вещи делал, либо в момент подготовки развертки, либо по месту. Прошу «понять и простить».)

Планирую купить +150 Добавить в избранное Обзор понравился +261 +487

Тема достаточно специфическая, но давно собирался выложить подобный краткий обзор, да и часто просят в сообщениях.
Приведу перечень основных комплектующих для ЧПУ-самоделок: фрезеров, принтеров, граверов и т.п., на примере самодельного мини-фрезера

Давно интересуюсь темой ЧПУ и сопутствующей информацией и мониторю стоимость «настольных» аппаратов на рынке, например, CNC1610 или CNC2418. На первый уже были пару обзоров на муське (обзоры на CNC1610 от и от ). На CNC2418 обзора здесь еще не было, обзоры на других ресурсах не утешающие. Если что, цифры в названии это рабочая зона станка. Хотя зная китайских товарищей - это скорее габарит станка.
Ну а если серьезно говорить, то рыночная стоимость подобных комплектов для сборки сильно завышена. Я не готов отдавать под $300 за подобный набор. А вот собрать его своими руками раза в три дешевле - пожалуйста! Для сравнения на фото слева CNC1610, справа CNC2418. На последний любят навешивать дополнительно лазерную головку.


К слову, иметь подобный настольный ЧПУ станочек, который всегда будет «на подхвате» при изготовлении печатных плат и небольших поделок, это большой плюс для домашнего мастера.

Так вот, в свое время озадачился сборкой, и даже собрал . Теперь собираю из профиля 2020. Набор комплектующих примерно одинаковый как для фанерного, так и для CNC2418. Постараюсь ничего не упустить и дать полный список комплектующих.


Как правило, нужно купить набор направляющих: рельсы или полированные валы, ходовые винты (чаще всего Т8, ремни типа GT2-6 могут устанавливаться в лазерные станки, в фрезер не желательно), двигатели Nema17, шпиндель (чаще всего двигатель постоянного тока типа RS775 или мощнее) и различная мелочевка типа подшипников, суппортов, метизов. Вопрос электроники отдельный: кто-то пользуется платами Arduino Nano/Uno+CNC Shield, кто-то Mega+Ramps, есть варианты более серьезных комплектов под Mach3.

Цены привожу с бангууда, так как надоело покупать по 1 лоту у разных продавцов с Али и ждать кучу посылок, приходящих в разное время. Цены сравнимые с Али, где-то дешевле, где-то удобнее применить . В итоге получил одну большую посылку с комплектухой. Также привожу ключевые слова для самостоятельного поиска, если нужно найти подобное на Али или Тао.

Теперь по порядку. Получил посылку разной комплектухи для станочной механики.

Направляющие полированные валы.
Linear Shaft (Rod). Еще встречается Optical Axis (полированная ось). Бывают на 5-6-8-10-12-16-20 мм. Актуальный диаметр 8 мм. На 16-20 мм лучше использовать круглые рельсы типа SBR16 или SBR20, так как они имеют поддержку. Валы разного диаметра используются, например, в принтере Ultimaker (6-8-10 мм). Валы на 12мм - в оси Z для принтера ZAV 3D.
На фото 6 мм, 8 мм, 12 мм.


Валы 8 мм. Брал часть в размер (они с фасками), часть резал сам

Есть валов от 5 мм до 12 мм и длин 300-600 мм


Отдельными лотами бывает чуть дешевле. Я стараюсь брать длину или в размер или значительно больше, чтобы самостоятельно напилить из одного вала 2-3 отрезка нужного размера.


Вот рез торцевой пилой. Желательно потом зачистить, снять фаску.



с длинами 300...500 мм
с длинами 100… 350 мм
Удобно, если подбирать в размер. Да и периодически на разные лоты делают акции, если не спешно собирать станок, можно поэкономить.

Ходовой винт Т8 (Lead Screw T8 , гайка T8 Nut )

Подробно рассматривал в , винт с многозаходной резьбой. Лучше брать сразу с гайкой.


Если пилить, то дополнительно надо будет прикупить еще латунных гаек

(обращайте внимание, какой склад в магазине выбираете, цена разная).


от 100 до 600 мм
Обычно беру больше, плюс одну гайку. Режу в размер, остаток идет еще куда-либо


винта Т8 на торцевую поверхность (Flange Bearing KFL08 )
винта Т8 на профиль Mount Bearing KP08



Комплектующие для профиля
2020 Corner Bracket
Для сборки станка типа 2418 потребуется минимум 16 шт. Берите с запасом)))


для профиля 2020 (слот 8мм) 100 шт. Тоже лучше не мелочиться. Сто штук разлетятся в момент, особенно учитывая что ими можно крепить все что угодно на профиль. Для заказа: T Nut M4 (есть М3, М5, для паза 6 мм)


А вот сам профиль 2020. Это конструкционный . Это наверное самый дешевый вариант, так как профиль из Китая будет стоить дороже, да и существует ограничение на максимальную длину посылок на китайской почте (500мм).
Я покупал сразу нарезанный в размер комплект профиля для 2418.

Под спойлером размеры отрезков, советы для заказа.

Есть два варианта - профиль без покрытия (подешевле) и с покрытием (анодированный). Разница в стоимости небольшая, я рекомендую с покрытием, особенно если использовать в качестве направляющих для роликов.

Выбираем нужный тип профиля 2020, далее вводим «порезать по размерам». Иначе, можно купить один отрезок (хлыст) на 4 метра. При расчете имейте ввиду, что стоимость одного реза бывает разная, в зависимости от профиля. И что на рез закладывается 4 мм.

Вводите размеры отрезков. Я сделал станок 2418 чуть больше, это семь отрезков по 260 мм и два вертикальных по 300 мм. Вертикальный можно сделать поменьше. Если нужен станок длиннее, то два продольных отрезка больше, например, 350 мм, поперечные также по 260 мм (5 шт).


Подтверждаем (надо обязательно добавить в карту раскроя)


Я обычно остатки (небольшие отрезки) беру на что-либо другое, например, держатель для катушки 3Д принтера.


Профиль получается на 667р вместе с услугой резки.


Доставка осуществляется ТК, расчитать стоимость можно по калькулятору, так как размеры профиля вам известны, вес очень хорошо считается в карте раскроя. Плюсуйте «забор груза у поставщика». То есть стоимость мне до Тулы вышла 1450 (30 кг профиля для разных целей). Доставка Деловыми линиями обойдется дешевле, около 1000 рублей.

Можно забрать самовывозом в Москве.


В одном месте офис, склад и мастерская, где режут профиль в размер. Есть витрина с образцами, можно оценить профиль. Я как раз подбирал себе профиль для SBR20, у него посадочные места через 30 мм, это профиль, 3060, 3090. Изначально хотел 4040, порылся в ассортименте, понял что лучше даже 6060.

А вот профиль «на месте»

Про большой станок отдельная тема.

Ну разве что забыл указать про шпиндель. В указанных станках 1610 и 2418 используется

Зная о том, что 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 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

Ниже на фото можно увидеть сделанный собственными руками , к которому прилагается подробная инструкция по изготовлению и сборке с указанием используемых материалов и комплектующих, точными «выкройками» деталей станка и приблизительными затратами. Единственный минус — инструкция на английском языке, но разобраться в подробных чертежах вполне можно и без знания языка.

Скачать бесплатно инструкцию по изготовлению станка:

Фрезерный станок с ЧПУ собран и готов к работе. Ниже несколько иллюстраций из инструкции по сборке данного станка

«Выкройки» деталей станка (уменьшенный вид) Начало сборки станка Промежуточный этап Заключительный этап сборки

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.

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.

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 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.

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

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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.