Категория: Разное

Чпу фрейзер своими руками: Как собрать станок с ЧПУ своими руками

   16.02.2023  Комментировать

Содержание

Самодельный ЧПУ фрезерный станок / DIYtimes

Эта статья покажет весь путь по изготовлению самодельного ЧПУ фрезеро-гравировального станка под управлением MACh4. Разберемся с конструкцией самоделки, подключения электрики и настойки программ.
Для сборки ЧПУ станка нам понадобятся направляющие из принетра EPSON – 4 штуки длинной 450 мм диаметром 14 мм и шаговые двигатели EM-181 в количестве 3 штук.

Размеры

Стол:
100х500 2шт.
100х420 2шт.
420х410 1шт.

Портал:
100х230 2шт.
100х420 1шт.
100х465 1шт.

Каретка “Z”
100х215 1шт.
95х210 1шь.
100х50 1шт.

Корпус принтера будет из мебельной ДСП. Что бы улучшить эстетические характеристики нашего ЧПУ станка торцы ДСП с помощью утюга проклеим торцевой лентой. Купить ее как и ДСП можно в любом магазине мебельной фурнитуры. Детали скрепляем между собой саморезами или конфирмантами.
Для фрезерования отверстий под подшипники ходовых винтов я использовал перьевое сверло и дрель. Размер брал чуть меньше и доводил наждачкой для плотной посадки обоймы подшипника. Направляющие у меня были диаметром 14 мм, подшипники 22 мм в диаметре.

Направляющие я взял от принтера Epson с которого снял и сами валы. Сразу закреплять направляющие в корпусе не стал т.к. сложно сохранить их правильную ориентацию относительно валов, нужно иметь возможность регулировать. По тому взял сантехническую ПВХ трубу на 1/4 дюйма и зажимы для крепления на стену. Трубу разрезал на куски по 95 мм и тисками запрессовал в них направляющие. В таком виде их стало удобно регулировать и закреплять.

Теперь можно собрать основание ЧПУ станка. Основание лучше поставить на регулируемых ножках. Конструкция хоть и жесткая, но при точной настройке размеры могут заметно гулять если станок сдвинуть. Возможность регулировать длину ножек позволит избежать таких проблем при калибровке.

К нашим ПВХ трубкам с направляющим прикручиваем перекладину. Нужно добиться отсутствия перекосов, что бы при движении салазок по всей длине направляющих наша перекладина не подклинивала и двигался легко.

Аналогичным способом собирается вторая ось – Y. Высоту портала выбираем таким образом, что бы хватало места для закрепления фрезерного инструмента.

Не забываем, что хоть наш станок и деревянный, но есть детали установка которых требует высокой точности. Расстояние между установленными направляющими валами должно вымеряться штангенциркулем. Если непараллельность, то нужно растачивать отверстие шкуркой и ставить жестяные клинья. Добиваться максимальной параллельности.

Ходовые винты сделаны из обычной шпильки М8/М6. Соединение вала с шаговых двигателем выполнялось через самодельную трубчатую муфту, но лучше заказать специальные т.к. нельзя допускать жесткой фиксации валов – будут биения.

Для оси Z решено было использовать мебельные направляющие для шкафов. Они достаточно жесткие и легко монтируются. Те, что были у меня – двигались без заметного люфта.

Двигатель вертикальной оси закрепляем на втулках что бы был доступ к муфте.

Собранная ось Z ЧПУ фрезера:

В качестве шпинделя был использован гравер-дремель. Его мощность позволяет обрабатывать дерево на малых подачах. Для более твердых материалов потребуется шпиндель большей мощности, но тогда и направляющие оси Z придется сменить.

Гайки ходового винта были вытачены на токарном станке. Закреплены через строительный уголок.

Теперь нам остается отрегулировать ходовую гайку и ходовой винт. Положение винта вымеряется так же штангенциркулем относительно направляющих валов, затягиваются. Ходовая гайка фиксируется в последний момент когда мы убедимся, что нет перекосов.

Обращу внимание, что подшипники на шпильку сажаем через подложку из жести. Зажимать гайками ее следует не сильно, что бы шпильку не выгибало в сторону. Само резьбовое соединение проклеивается бакситной смолой. Она устранит люфты и не даст раскручиваться во время работы станка.

Далее нам предстоит размещение концевых выключателей (лимиты рабочего поля) подключение и настройка электроники. Изначально планировалось собирать электронику самостоятельно, но изучив схемы, стоимость комплектующих и необходимое время на изготовление плат было принято решение покупать готовое. Изучив предложения в интернете, сравнив цены были приобретены:
интерфейсная плата с опторазвязкой BL-MACH-V1.1 $ 5.03
драйверы шаговых двигателей BL-TB6560-V2.0 $ 4.84 за 1 штуку.
Начнем с доработки двигателей. Двигатели EM-181 униполярные, это значит, что они имеют 4 обмотки соединенные определенным образом. Драйверы, которые мы используем, работают с биполярными двигателями, в которых 2 обмотки. Откручиваем 4 болта и снимаем заднюю крышку двигателя. Необходимо перерезать дорожку в обозначенном месте. Контакты обмотки 1 обозначены буквами “А” обмотки 2 буквами “В”.

Подробно описывать подключение всей электроники смысла нет, просто покажу фотографии из которых все предельно понятно. Одно только хочу заметить, что концевики не будут работать пока к плате опторазвязи кроме 5V от USB не будет подключено 12V. не знаю почему но нигде в описании я этого не нашел и долго не мог понять почему MACH не запускался.

В качестве кабелеукладчика в автомагазине были приобретена пластиковая гофра диаметром около 10 мм. Кабель канал сделан из алюминиевого уголка.

При пробных прогонах станка были неверно настроены драйверы, а точнее ток был выставлен на 3а что не понравилось двигателям и через 20 минут из них пошел дым. Для того чтобы это больше не повторилось, ток был ограничен на уровне 1.2а и были установлены радиаторы и вентиляторы охлаждения. (Позже в процессе эксплуатации выяснилось, что двигатели разогреваются сильно на малой подаче, при правильно выставленном значении тока и подаче в 10-15 мм/с. двигатели греются не сильно)

Электронику упаковываем в симпатичный корпус, нашел случайно на рынке, стоил 4$ подошел идеально.

НАСТРОЙКА MACh4
Теперь пара слов о настройке программы управления MACh4.
В тонкости вдаваться не буду, опишу необходимый минимум, как заставить моторы вращаться в нужную сторону и на нужное расстояние. Скачиваем и устанавливаем программу mach4.

Установка порта:
В меню “config”(«Конфигурации») выбираем “Port and Pins” (Порты и Пины) ставим галку на нужный порт.
Частоту ядра выбираем 25000Hz чтобы разогнать станок на нормальную скорость, на драйверах устанавливаем делитель 1:8

Настройка пинов управления двигателями:
Выберите вкладку “Motor Outputs”(«Выходы двигателей») Ставим галочки напротив осей X,Y,Z. Тем самым мы делаем их активными. Смотрим, к каким портам платы опторазвязки подключены наши драйверы и вписываем эти номера в поля “Step” (шаг) и “Dir” (направление) галочки “Step low active” отвечают за реверс вращения двигателей “step low active” шаг двигателя при положительном или отрицательном импульсе.

Концевые выключатели и кнопка экстренной остановки:
Концевики установленные на осях работают как индикатор достижения крайнего положения рабочего поля. Это предотвращает поломку механики. При срабатывании выключателя в процессе работы станок просто остановится.
В данном случае ось “X” подключена к 13 порту “Y” к 12 порту “Z” к 11 порту платы опторазвязки.
Кнопка E stop подключена к 15 порту и срабатывает при замыкании.

Теперь один очень важный момент. Даже если драйверы подключены правильно и пины управления подключены без ошибок двигатели не будут вращаться без команды включения. Переходим на вкладку ”output signale” и ставим, галочки напротив “enable” номер порта прописываем тот, к которому подключен контакт ”EN-” теоретически их можно подключить на один порт, но я все 3 драйвера подключен на порты 14-16-17

Вот и все, мы закончили настройки. Остался один маленький штрих. Ходовые гайки у нас без компенсации люфтов, и убрать их в таком исполнении убрать тяжело. Разработчики программы позаботились об этом и нам нужно всего лишь включить функцию компенсации и задать их величину. В меню “config”(«Конфигурации») выбираем “Backlash” Ставим галочку включить и прописываем значения для каждой оси.

Работа в ArtCAM Чтобы статья получилась полноценной расскажу в вкратце как работать в программе “ArtCAM pro”. В качестве примера возьмем чертеж моторамы от самолета “MicroAngel” в формате *.dxf Открываем ArtCAM выбираем “файл” – “открыть” в поле тип файлов выбираем *.

dxf

В меню “размер новой модели” задаем высоту и ширину нашей заготовки из фанеры, которую мы закрепили на рабочем столе. Чтобы не испортить стол станка заготовку я креплю прижимами на подложке из потолочной плитки или подложки для ламината. Задаем размер заготовки 300х300 и нажимаем 2 раза “ОК”

Компонуем элементы от нижнего левого угла, это по умолчанию нулевая точка.

Вначале необходимо вырезать внутренние элементы. Для этого в нижнем левом углу панели инструментов выбираем “УП” Выделяем часть внутренних элементов и в разделе “2D УП” выбираем “обработка по профилю”

В поле “сторона обработки” выбираем внутри начальный проход оставляем “0” это верх нашей заготовки. Финишный проход ставим чуть больше толщины фанеры. В данном случае фанера 3мм. значит, в поле финишный проход ставим 3.2мм.

Далее “плоскость безопасности” тут все понятно, это высота перемещения инструмента над заготовкой. Следующий пункт выбор инструмента. Выбираем из библиотеки инструмент, при необходимости корректируем скорость подачи, скорость заглубления инструмента и максимальная глубина за проход.

В данном случае фреза кукуруза диаметром 1мм. Подача инструмента 10 мм/с Заглубление 3мм/с Максимальная глубина за проход 1.1мм. При такой глубине заготовка будет прорезана за 3 прохода. Нажимаем “выбрать”

В поле “заготовка” нажимаем определить. Нулевую плоскость заготовки выбираем вверху, смещение вниз, высота заготовки 7мм. это толщина подложки 4мм. и 3мм. толщина фанеры.

Далее пишем имя данного участка “УП” например №1 и нажимаем “сейчас” На чертеже по внутренней стороне обрисовывается вектор движения инструмента.

Выделяем остальные элементы внутри, а параметры обработки менять не будем. Каждому новому элементу задаем новое название.. Для обработки внешнего контура выбираем обработку по внешнему контуру, присваиваем имя и нажимаем “сейчас”. После завершения фрезировки деталь не должна вываливаться и для этого выделяем внешний вектор и выбираем функцию “создания переходов”. Высоту и ширину переходов задаем 1 мм, а в поле “постоянное количество” ставим 3-4 шт. Осталось только кликнуть “создать переходы”.

По завершению необходимо сохранить “УП” вверху нажимаем “УП” – “Сохранить УП”

Слевой стороны список подпрограмм, которые сгенерировались для обработки детали под фрезу. В какой последовательности мы перенесем их в правое окно в такой, и будет, производится обработка. Переносим все вправо и нажимаем сохранить и присваиваем нашей программе имя. Все, наша программа готова к загрузке в “mach4”

Программа для нашего станка готова. Крепим нашу заготовку из фанеры. Включаем станок, стрелками на клавиатуре перемещаем шпиндель в нулевую точку (у нас это левый нижний угол) кнопками “PgUp” “PgDn” опускаем фрезу так, чтобы она коснулась заготовки. Затем в меню “MACh4” устанавливаем нулевое положение по всем осям и загружаем нашу программу нажатием кнопки “Load G-Code”.

Включаем шпиндель, нажимаем кнопу “Cycle Start” и идем пить кофе.
Есть один важный момент. Фанера может быть кривая или при фиксации к столу ее может слегка выгнуть. На большой площади этот перепад может быть до 1мм. Станочек не сильно мощный и фрезы тонкие. Глубина обработки у нас выставлена 1мм за проход, а при изгибе фанеры заглубление может оказаться 1.5-2 мм. фреза начнет гореть или даже может сломаться. Поэтому я прогоняю фрезу над заготовкой и смотрю максимальную высоту и при обработке учитываю эту погрешность.
После того как фрезер закончит свою работу наслаждаемся результатом.

В качестве пробной детали была профрезирована рамка для фотографии.

Как сделать фрезер с ЧПУ своими руками? Инструкция

Для того чтобы выполнить объемный рисунок на деревянной поверхности, обычно используются заводские фрезерные станки. Но сделать такую мини-модель самостоятельно вполне возможно, однако для начала необходимо ознакомиться с конструкцией. В основу может лечь запчасть от принтера, который можно приобрести за копейки.

Принцип работы станка

Если вы решили изготовить фрезер с ЧПУ своими руками, то должны ознакомиться с особенностями работы такого оборудования. Оно предназначено для формирования рисунка на деревянной поверхности. В конструкции должна быть электронная и механическая части. Вместе они позволяют автоматизировать работу.

Для изготовления настольного станка следует знать, что режущим элементом выступает фреза. Ее устанавливают в шпиндель на валу электрического двигателя. Вся конструкция фиксируется на станину. Она может перемещаться по двум осям координат. Для крепления заготовки следует выполнить опорный столик. С пошаговыми двигателями необходимо соединить электронный блок управления.

Мотор и блок управления обеспечивают смещение каретки по отношению к детали. Такая технология позволяет выполнить объемные рисунки на поверхности. Мини-оборудование работает в определённой последовательности. На первом этапе пишется программа, которая позволит подготовить план перемещения режущей части. Для этого используются программные комплексы для адаптации в самодельных моделях.

Следующим шагом станет установка заготовки. Программа вводится в ЧПУ. Оборудование включается, а дальше осуществляется контроль за автоматическими действиями. Для того чтобы обеспечить максимальную автоматизацию, необходимо составить схему и подобрать комплектующие.

Прежде чем приступать к изготовлению фрезера с ЧПУ своими руками, необходимо ознакомиться с заводскими моделями. Для получения сложных узоров и рисунков следует использовать несколько видов фрез. Некоторые из них вы сможете выполнить своими руками, однако для тонкой работы понадобятся заводские варианты.

Схема самодельного станка

Наиболее сложным и важным этапом при изготовлении описываемого оборудования выступает выбор схемы. Она будет зависеть от степени обработки и размеров заготовки. Для бытовых условий лучше использовать мини-станок, который будет устанавливаться на стол. Подходящим вариантом является конструкция из двух кареток, которые будут передвигаться по осям координат.

Основаниями могут стать металлические шлифованные прутки. На них устанавливаются каретки. Для создания трансмиссии понадобятся шаговые электродвигатели и винты, которые дополняются подшипниками качения. Для автоматизации процесса необходимо продумать электронную часть. Она будет состоять из:

  • блока питания;
  • контроллера;
  • драйвера.

Изготавливая фрезер с ЧПУ своими руками, вы должны ознакомиться с конструктивными особенностями устройства. Например, блок питания требуется для подачи электроэнергии на шаговые двигатели и микросхему контроллера. Для этого используется модель 12В 3А. Контроллер необходим для подачи команд на двигатель. Для работы устройства достаточно будет простой схемы для контроллера, который будет подавать команды на три двигателя.

Элементом регулирования выступает еще и драйвер. Он будет отвечать за подвижную часть. Для управления следует использовать стандартные программные комплексы. В качестве одного из них выступает KCam, который обладает гибкой структурой для адаптации к любому контроллеру. Этот комплекс имеет одно важное преимущество, которое заключается в возможности импортирования файлов распространенных форматов. С помощью приложения вы сможете составить трехмерный чертеж заготовки для анализа.

Для того чтобы шаговые двигатели работали с заданной частотой входа, в программу управления необходимо будет внести технические параметры. При составлении программы следует сделать отдельные блоки. Они предназначены для:

  • рисования;
  • фрезерования;
  • гравировки;
  • сверления.

Это позволит исключить холостые передвижения фрезы.

Подбор комплектующих

Прежде чем выполнить фрезер с ЧПУ своими руками, вы должны выбрать компоненты для сборки. Подходящим вариантом выступает использование подручных средств. Основой станка может стать оргстекло, алюминий или древесина. Для правильного функционирования комплекса следует разработать конструкцию суппортов. Их движение не должно сопровождаться колебаниями, что может стать причиной неточной обработки детали.

Перед сборкой компоненты проверяются на совместимость. Что касается направляющих, то в качестве них выступят стальные шлифованные прутки, диаметр которых равен 12 мм. Для оси Х длина эквивалентна 200 мм, для У – 90 мм. Прежде чем вы начнете заниматься изготовлением фрезера с ЧПУ своими руками, должны подобрать суппорт. Подходящим вариантом является текстолит. Габариты площадки будут следующими: 25х100х45 мм.

Блок крепления фрезы можно изготовить из текстолита. Его конфигурация будет зависеть от имеющегося инструмента. Блок питания обычно используется заводской. Если вы хотите заняться этими работами самостоятельно, то должны быть готовы к возможным ошибкам, которые негативно отразятся на работе оборудования.

Если хотите собрать своими руками фрезер с ЧПУ из принтера, то для этого можно использовать модель 24в. В качестве отличного варианта выступает и 5А. Его довольно часто сравнивают с приводами дисковода, первый из которых обладает более внушительной мощностью. Для пайки платы контроллера следует использовать конденсаторы и резисторы в SMD корпусах. Это позволит уменьшить параметры, а также сделать внутреннее пространство более оптимизированным.

Инструкция по изготовлению станка

Как только все комплектующие были выбраны, можно приступать к изготовлению устройства. Все элементы предварительно проверяются, что особенно касается их качества и параметров. Для крепления узлов следует использовать специальные детали. Их форма и конфигурация будут зависеть от выбранной схемы.

Фиксация направляющих суппорта осуществляется на боковых частях. Блоки на этом этапе еще не устанавливаются на основании. Изготавливая фрезер с ЧПУ своими руками, вы должны позаботиться о притирке суппортов. Для этого их двигают по направляющим, пока не удастся добиться плавного хода. Болты для крепления суппортов затягиваются.

На основании можно зафиксировать оборудование. Муфты и ходовые винты укрепляются. Ходовые двигатели устанавливаются на следующем этапе. Их необходимо укрепить к винтам муфт.

Особенности проведения сборки

В отдельном блоке необходимо разместить электронную часть. Это позволит снизить риск сбоя при работе. Для установки оборудования следует подобрать рабочую поверхность. Она должна быть ровная, ведь регулировка уровня будет невозможна из-за отсутствия болтов. Затем вы можете начинать пробное испытание.

Сначала следует задать самую простую программу. Во время работы каждый проход фрезы сверяется. Это позволит контролировать ширину и глубину обработки. Такая рекомендация особенно касается объемного режима.

Альтернативный вариант изготовления

Если вы задались вопросом о том, как сделать фрезер с ЧПУ своими руками, инструкцию обязательно следует изучить. Из неё вы сможете понять, что основой оборудования может стать прямоугольная балка, которая фиксируется на направляющих. Конструкции важно обеспечить высокую жесткость. Лучше, если сварочные работы будут сведены к минимуму. Это объясняется тем, что швы со временем могут деформироваться и разрушиться под нагрузками, а при работе устройство станины будет вибрировать, что негативно скажется на элементах крепления. В конечном счете настройки собьются.

Когда выполняется фрезер с ЧПУ своими руками, инструкцию домашние мастера обычно изучают. Вы тоже можете последовать их примеру. Ознакомившись с технологией проведения работ, сможете узнать, что элементы крепления и балка должны быть усилены. Для этого крепление осуществляется винтами определенных диаметров. Это исключит люфт при работе, а также прогиб направляющих при высоких нагрузках. По этому же принципу собирается и гравировальный станок.

Конструкция обязательно должна иметь подъем рабочего инструмента. Для этого следует использовать винтовую передачу. Для отдачи вращения на ходовой винт нужно применить зубчатый ремень. Обязательным элементом оборудования является вертикальная ось. Ее можно изготовить из алюминиевой плиты. Этот узел подгоняется по размерам, которые были получены на этапе проектирования и занесены в чертеж.

Перед тем, как сделать фрезер с ЧПУ своими руками, вы можете отлить вертикальную ось, используя для этого муфельную плиту. Отличным материалом станет алюминий. На корпус монтируются два двигателя, которые будут располагаться за осью. Один из них будет отвечать за горизонтальное, а другой – за вертикальное перемещение. Вращение должно передаваться через ремни. Как только все элементы будут на своих местах, станок необходимо установить на ручное управление и проверить его работу. Если будут выявлены недочеты, их вы сможете устранить на месте.

Дополнительно о шаговых двигателях

Агрегаты с ЧПУ должны оснащаться электрическими двигателями шагового типа. В качестве такого мотора можно использовать тот, что будет позаимствован от матричного принтера. Обычно в них устанавливаются довольно мощные элементы. Матричные агрегаты обладают стальными стержнями, в основе которых прочный материал. Их тоже можно задействовать в самодельном станке.

Если вы задались вопросом о том, как сделать фрезер с ЧПУ своими руками, фото предварительно рекомендуется рассмотреть. Они позволят вам понять, как действовать. Конструкция может предусматривать наличие трех двигателей, что указывает на необходимость разборки двух матричных принтеров. Лучше, если моторы будут обладать пятью проводами управления, ведь функциональность станка при этом увеличится в несколько раз. При выборе шагового двигателя следует выяснить число градусов на один шаг и рабочее напряжение. Вам должно быть известно ещё и обмоточное сопротивление. Это позволит правильно настроить программное обеспечение.

Крепление вала

Если вы решили изготовить фрезер с ЧПУ по дереву своими руками, то в качестве привода можете использовать шпильку или гайку соответствующих размеров. Крепление вала лучше осуществлять резиновым кабелем с толстой обмоткой. Этот же подход актуален и при креплении двигателя к шпильке. Фиксаторы вы можете изготовить из втулки с винтом. Для этого используется нейлон. Помощниками-инструментами в этом случае выступают напильник и дрель.

Электронное обеспечение станка

Основным элементом описываемого оборудования выступает программное обеспечение. Вы можете использовать самодельное, которое будет предусматривать наличие всех драйверов для контролеров. Обеспечение должно иметь питающие блоки и шаговые двигатели. Если перед вами встала задача о том, как собрать фрезер с ЧПУ своими руками, вы должны позаботиться о наличии порта LPT. Необходима будет еще и рабочая программа, обеспечивающая контроль и управление необходимыми режимами работы.

Сам блок ЧПУ подключается к оборудованию через порт и установленные двигатели. При выборе программного обеспечения для станка необходимо делать ставку на то, которое уже доказало свою стабильную работу и обладает функциональными возможностями. Электроника повлияет на качество и точность выполняемых операций. После ее установки следует выполнить загрузку программ и драйверов.

Фрезер с ЧПУ по металлу своими руками выполняется по такой же технологии. Однако он справится лишь с тонкими заготовками. Перед работой устройства необходимо проверить в работе электронное обеспечение и устранить недочеты.

Вместо заключения: особенности изготовления станка из сверлильного оборудования

Прежде чем приступать к работам по изготовлению фрезера с ЧПУ своими руками, пошагово необходимо рассмотреть инструкцию. Она может предусматривать использование той или иной принципиальной схемы, на основе которой будет работать мини-оборудование. В качестве таковой иногда выступает сверлильный станок, в котором рабочая головка заменяется на фрезерную.

Самое сложное заключается в том, что придётся конструировать механизм, обеспечивающий передвижения в 3 плоскостях. Этот механизм обычно собирается на основе тех же кареток от неработающего принтера.

К устройству подключается программное управление. Работать с помощью такого устройства можно будет с заготовками из листового металла, древесины или пластика. Это объясняется тем, что каретки от старого принтера, обеспечивающие перемещение режущего инструмента, не будут способны гарантировать достаточную степень жесткости.

Обработка с ЧПУ | Работа со стеклом | Практик-механик

Антарктида
Горячекатаный