Большой портальный фрезерный станок с ЧПУ своими руками / Хабр
Здравствуй дорогой читатель, в этой статье хочу поделиться своим опытом постройки фрезерного портального станка с числовым программным управлением.
Подобных историй в сети очень много, и я наверное мало кого удивлю, но может эта статья будет кому то полезна. Эта история началась в конце 2016 года, когда я со своим другом – партнером по разработке и производству испытательной техники аккумулировали некую денежную сумму. Дабы просто не прогулять деньги (дело то молодое), решили их вложить в дело, после чего пришла в голову идея изготовления станка с ЧПУ. У меня уже имелся опыт постройки и работы с подобного рода техникой, да и основной областью нашей деятельности является конструирование и металлообработка, что сопутствовало идее с постройкой станка ЧПУ.
Вот тогда то и началась движуха, которая длиться и по сей день…
Продолжилось все с изучения форумов посвященных ЧПУ тематике и выбора основной концепции конструкции станка.
Одним из начальных решений было определение обрабатываемых на станке материалов и размеры рабочего поля станка. Что касается материалов, то решение было достаточно простым — это дерево, пластик, композитные материалы и цветные металлы (в основном дюраль). Так как у нас на производстве в основном металлообрабатывающие станки, то иногда требуется станок, который обрабатывал бы быстро по криволинейной траектории достаточно простые в обработке материалы, а это в последствии удешевило бы производство заказываемых деталей. Отталкиваясь от выбранных материалов, в основном поставляемых листовой фасовкой, со стандартными размерами 2,44х1,22 метра (ГОСТ 30427-96 для фанеры).
Конструкция станка представляет собой сборное рамное основание из 80-й профильной трубы со стенкой 4мм. По обе стороны длинны основания, закреплены профильные направляющие качения 25-го типоразмера, на которые установлен портал, выполненный в виде трех сваренных вместе профильных трубы того же типоразмера что и основание.
Станок четырех осевой и каждую ось приводит в движение шарико-винтовая передача. Две оси расположены параллельно по длинной стороне станка, спаренных программно и привязанных к Х координате. Соответственно оставшиеся две оси – это Y и Z координаты.
Почему именно остановились на сборной раме: изначально хотели делать чисто сварную конструкцию с закладными приваренными листами под фрезеровку, установку направляющих и опор ШВП, но для фрезеровки не нашли достаточно большого фрезерно-координатного станка. Пришлось рисовать сборную раму, чтобы была возможность обработать все детали своими силами с имеющимися на производстве металлообрабатывающими станками. Каждая деталь, которая подвергалась воздействию электродуговой сварки, была отожжена для снятия внутренних напряжений. Далее все сопрягаемые поверхности были выфрезерованны, и в последствии подгонки пришлось местами шабрить.
Залезая вперед, сразу хочу сказать, что сборка и изготовление рамы оказалась самым трудоемким и финансово затратным мероприятием в постройке станка. Первоначальная идея с цельно сваренной рамой по всем параметрам обходит сборную конструкцию, по нашему мнению. Хотя многие могут со мной и не согласиться.
Многие любители и не только, собирают такого рода и размера (и даже большего) станки у себя в мастерской или гараже, делая целиком сварную раму, но без последующего отжига и механической обработки за исключением сверления отверстий под крепление направляющих. Даже если повезло со сварщиком, и он сварил конструкцию с достаточно хорошей геометрией, то в последствии работы этого станка ввиду дребезга и вибраций, его геометрия будет уходить, меняться. Я конечно могу во многом ошибаться, но если кто то в курсе этого вопроса, то прошу поделиться знаниями в комментариях.
Сразу хочу оговориться, что станки из алюминиевого конструкционного профиля мы тут пока рассматривать не будем, это скорее вопрос другой статьи.
Продолжая сборку станка и обсуждая его на форумах, многие начали советовать сделать внутри рамы и снаружи диагональные стальные укосины для добавления еще большей жесткости. Мы этим советом пренебрегать не стали, но и добавлять укосины в конструкцию то же, так как рама получилась достаточно массивной (около 400 кг). А по завершению проекта, периметр обошъётся листовой сталью, что дополнительно свяжет конструкцию.
Давайте теперь перейдем к механическому вопросу этого проекта. Как было ранее сказано, движение осей станка осуществлялось через шарико–винтовую пару диаметром 25мм и шагом 10мм, вращение которой передается от шаговых двигателей с 86 и 57 фланцами. Изначально предполагали вращать непосредственно сам винт, дабы избавиться от лишних люфтов и дополнительных передач, но без них не обошлось в виду того, что при прямом соединении двигателя и винта, последний на больших скоростях начало бы разматывать, особенно когда портал находится в крайних положениях. Учитывая тот факт, что длина винтов по Х оси составила почти три метра, и для меньшего провисания был заложен винт диаметром 25мм, иначе хватило бы и 16 мм-го винта.
Этот нюанс обнаружился уже в процессе производства деталей, и пришлось быстрым темпом решать эту проблему путем изготовления вращающейся гайки, а не винта, что добавило в конструкцию дополнительный подшипниковый узел и ременную передачу. Такое решение так же позволило хорошо натянуть винт между опорами.
Конструкция вращающейся гайки довольно проста. Изначально подобрали два конических шарикоподшипника, которые зеркально одеваются на ШВП гайку, предварительно нарезав резьбу с ее конца, для фиксации обоймы подшипников на гайке. Подшипники вместе с гайкой вставали в корпус, в свою очередь вся конструкция крепится на торце стойки портала. Спереди ШВП гайки закрепили на винты переходную втулку, которую в последствии в собранном виде на оправке обточили для придания соостности. На неё одели шкив и поджали двумя контргайками.
Очевидно, что некоторые из вас, зададутся вопросом о том – «Почему бы не использовать в качестве механизма передающего движения зубчатую рейку?». Ответ достаточно прост: ШВП обеспечит точность позиционирования, большую двигающую силу, и соответственно меньший момент на валу двигателя (это то, что я с ходу вспомнил). Но есть и минусы – более низкая скорость перемещения и если брать винты нормального качества, то соответственно и цена.
Кстати, мы взяли ШВП винты и гайки фирмы TBI, достаточно бюджетный вариант, но и качество соответствующее, так как из взятых 9 метров винта, пришлось выкинуть 3 метра, ввиду несоответствия геометрических размеров, ни одна из гаек просто не накрутилась…
В качестве направляющих скольжения, были использованы профильные направляющие рельсового типоразмера 25мм, фирмы HIWIN. Под их установку были выфрезерованны установочные пазы для соблюдения параллельности между направляющими.
Опоры ШВП решили изготовить собственными силами, они получились двух видов: опоры под вращающиеся винты (Y и Z оси) и опоры под не вращающиеся винты (ось Х). Опоры под вращающиеся винты можно было купить, так как экономии ввиду собственного изготовления 4 деталей вышло мало. Другое дело с опорами под не вращающиеся винты – таких опор в продаже не найти.
Из сказанного ранее, ось Х приводится в движение вращающимися гайками и через ременную зубчатую передачу. Так же через ременную зубчатую передачу решили сделать и две другие оси Y и Z, это добавит большей мобильности в изменении передаваемого момента, добавит эстетики в виду установки двигателя не вдоль оси винта ШВП, а сбоку от него, не увеличивая габариты станка.
Теперь давайте плавно перейдем к электрической части, и начнем мы с приводов, в качестве них были выбраны шаговые двигатели, разумеется из соображений более низкой цены по сравнению с двигателями с обратной связью. На ось Х поставили два двигателя с 86-м фланцем, на оси Y и Z по двигателю с 56-м фланцем, только с разным максимальным моментом. Ниже постараюсь представить полный список покупных деталей…
Электрическая схема станка довольно проста, шаговые двигатели подключаются к драйверам, те в свою очередь подключается к интерфейсной плате, она же соединяется через параллельный порт LPT с персональным компьютером. Драйверов использовал 4 штуки, соответственно по одной штуке на каждый из двигателей. Все драйвера поставил одинаковые, для упрощения монтажа и подключения, с максимальным током 4А и напряжением 50В.
![](/800/600/http/mdx-mini.ru/wp-content/uploads/chertezhi-frezernyh-samodelnyh-chpu-stankov.jpg)
Все электрические компоненты, кроме двигателей, шпинделя и конечных выключателей были смонтированы в электрическом металлическом шкафу. Все управление станком производится от персонального компьютера, нашли старенький ПК на материнской плате форм фактора ATX. Лучше бы, чуть ужались и купили маленький mini-ITX со встроенным процессором и видеокартой. При не малых размерах электрического ящика, все компоненты с трудом разместились внутри, их пришлось располагать достаточно близко друг к другу. В низу ящика разместил три вентилятора принудительного охлаждения, так как воздух в нутрии ящика сильно нагревался. С фронтальной стороны прикрутили металлическую накладку, с отверстиями под кнопки включения питания и кнопки аварийного останова. Так же на этой накладке разместили панельку для включения ПК, ее я снял с корпуса старого мини компьютера, жаль, что он оказался не рабочим. С заднего торца ящика тоже закрепили накладку, в ней разместили отверстия под разъемы для подключения питания 220V, шаговых двигателей, шпинделя и VGA разъем.
Все провода от двигателей, шпинделя, а также водяные шланги его охлаждения проложили в гибкие кабель каналы гусеничного типа шириной 50мм.
Что касается программного обеспечение, то на ПК размещенного в электрическом ящике, установили Windows XP, а для управления станком применили одну из самых распространенных программ Mach4. Настройка программы осуществляется в соответствии с документацией на интерфейсную плату, там все описано достаточно понятно и в картинках. Почему именно Mach4, да все потому же, был опыт работы, про другие программы слышал, но их не рассматривал.
Технические характеристики:
Рабочее пространство, мм: 2700х1670х200;
Скорость перемещения осей, мм/мин: 3000;
Мощность шпинделя, кВт: 2,2;
Габариты, мм: 2800х2070х1570;
Вес, кг: 1430.
Список деталей:
Профильная труба 80х80 мм.
Полоса металлическая 10х80мм.
ШВП TBI 2510, 9 метров.
ШВП гайки TBI 2510, 4 шт.
Профильные направляющие HIWIN каретка HGh35-CA, 12 шт.
Рельс HGh35, 10 метров.
Шаговые двигатели:
NEMA34-8801: 3 шт.
NEMA 23_2430: 1шт.
Шкив BLA-25-5M-15-A-N14: 4 шт.
Шкив BLA-40-T5-20-A-N 19: 2 шт.
Шкив BLA-30-T5-20-A-N14: 2 шт.
Плата интерфейсная StepMaster v2.5: 1 шт.
Драйвер шагового двигателя DM542: 4шт. (Китай)
Импульсный источник питания 48В, 8А: 2шт. (Китай)
Частотный преобразователь на 2,2 кВт. (Китай)
Шпиндель на 2,2 кВт. (Китай)
Основные детали и компоненты вроде перечислил, если что-то не включил, то пишите в комментарии, добавлю.
Опыт работы на станке: В конечном итоге спустя почти полтора года, станок мы все же запустили. Сначала настроили точность позиционирования осей и их максимальную скорость. По словам более опытных коллег максимальная скорость в 3м/мин не высока и должна быть раза в три выше (для обработки дерева, фанеры и т.п.). При той скорости, которой мы достигли, портал и другие оси упершись в них руками (всем телом) почти не остановить — прёт как танк. Начали испытания с обработки фанеры, фреза идет как по маслу, вибрации станка нет, но и углублялись максимум на 10мм за один проход. Хотя после заглубляться стали на меньшую глубину.
По игравшись с деревом и пластиком, решили погрызть дюраль, тут я был в восторге, хоть и сломал сначала несколько фрез диаметром 2 мм, пока подбирал режимы резания. Дюраль режет очень уверенно, и получается достаточно чистый срез, по обработанной кромке.
Сталь пока обрабатывать не пробовали, но думаю, что как минимум гравировку станок потянет, а для фрезеровки шпиндель слабоват, жалко его убивать.
А в остальном станок отлично справляется с поставленными перед ним задачами.
Вывод, мнение о проделанной работе: Работа проделана не малая, мы в итоге изрядно приустали, так как ни кто не отменял основную работу. Да и денег вложено не мало, точную сумму не скажу, но это порядка 400т.р. Помимо затрат на комплектацию, основная часть расходов и большая часть сил, ушла на изготовление основания. Ух как мы с ним намаялись. А в остальном все делалось по мере поступления средств, времени и готовых деталей для продолжения сборки.
Станок получился вполне работоспособным, достаточно жестким, массивным и качественным. Поддерживающий хорошую точность позиционирования. При измерении квадрата из дюрали, размерами 40х40, точность получилась +- 0,05мм. Точность обработки более габаритных деталей не замеряли.
Что дальше…: По станку есть еще достаточно работы, в виде закрытия пыле — защитой направляющих и ШВП, обшивки станка по периметру и установки перекрытий в середине основания, которые будут образовывать 4 больших полки, под объем охлаждения шпинделя, хранения инструмента и оснастки. Одну из четвертей основания хотели оснастить четвертой осью. Также требуется на шпиндель установить циклон для отвода и сбора стружки о пыли, особенно если обрабатывать дерево или текстолит, от них пыль летит везде и осаждается повсюду.
Что касается дальнейшей судьбы станка то тут все не однозначно, так как у меня возник территориальный вопрос (я переехал в другой город), и станком заниматься сейчас почти некому. И вышеперечисленные планы не факт что сбудутся. Не кто этого два года назад и предположить не мог.
В случае продажи станка с его ценником все не понятно. Так как по себестоимости продавать откровенно жалко, а адекватная цена в голову пока не приходит.
На этом я пожалуй закончу свой рассказ. Если что-то я не осветил, то пишите мне, и я постараюсь дополнить текст. А в остальном многое показано в видео про изготовления станка на моем YouTube канале.
ЧПУ на Ардуино | Чертежи, модель и сборка простой рамы для станка с ЧПУ
Классическая рама дешёвого станка с ЧПУ на Ардуино
Как сделать простую раму станка с ЧПУ? С чего начать изготовление станка с ЧПУ?
Для того, чтобы сделать классическую раму станка с ЧПУ, нам понадобится примерно 1 кв. м. фанеры толщиной 12мм, 4 мебельных направляющих длинной 35 см, 2 мебельных направляющих длинной 25 см, и пара десятков саморезов.
Эта рама обладает рядом положительных качеств:
- рама станка с ЧПУ выполнена по классической схеме, то есть может использоваться в других проектах;
- рама станка с ЧПУ состоит из минимального количества деталей;
- рама станка с ЧПУ сделана из легкодоступных материалов, проста в изготовлении и меет низкую себестоимость;
- рама станка с ЧПУ достаточно крепкая, чтобы станок с ЧПУ на Ардуино мог выполнять фрезеровку по дереву.
К минусам относится то, что имеет место определённая погрешность при обработке заготовки станком на такой раме, ввиду изготовления рамы из дерева. А дерево подвержено деформационным изменениям при варьировании окружающих условий (давление, влажность). Однако при желании, подобную раму можно изготовить из алюминиевого листа и алюминиевых профилей, что исключит влияние окружающей среды на деформацию, но усложнит процесс изготовления и увеличит стоимость рамы и станка с ЧПУ в целом.
Все детали, кроме направляющих и саморезов, классической рамы простого станка с ЧПУ на Ардуино вырезаны из 12мм фанеры. Начинаем с основания для станка размером 350×326мм. На основание крепим борта 350×30мм и мебельные направляющие длинной 350мм.
Далее, крепим стойки размерами 400×100мм к основанию и бортам, а также устанавливаем на мебельные направляющие рабочую платформу размерами 350×320мм. На этой платформе будет размещаться обрабатываемая заготовка, кроме того эта платформа подвижна: она отвечает за перемещение вдоль оси X.
На стойках устанавливаем основание для платформы Y размерами 350×250мм. На Y-основание крепим борта с размерами 350×30мм и направляющие для перемещения платформы вдоль оси Y.
Теперь на направляющие устанавливаем подвижную платформу с размерами 350×250мм. Эта платформа обеспечивает перемещение вдоль оси Y для самодельного станка с ЧПУ. Затем на платформу устанавливаем борта с размерами 250×30мм и мебельные направляющие длиной 250мм.
И наконец, устанавливаем последнюю подвижную платформу для перемещения вдоль оси Z с размерами 250×250мм. Простая рама для дешёвого станка с ЧПУ на Arduino готова.
Модель рамы простого станка с ЧПУ выполнена в программе SketchUp. Руководство пользователя, примеры и сама программа доступны на сайте разработчика: www.sketchup.com. Весь необходимый функционал имеется у бесплатной версии.
10 лучших идей и вдохновения для фрезерного станка с ЧПУ по дереву
Подробнее
Откройте для себя 10 лучших идей и вдохновения Pinterest для фрезерного станка с ЧПУ по дереву. Вдохновляйтесь и пробуйте новое.
Сохранено с all3dp.com
Бесплатные файлы STL для фрезерных станков с ЧПУ: лучшие сайты 2023 года
STL — не самый распространенный формат файлов ЧПУ, но все же вариант. Посетите лучшие сайты с бесплатными файлами STL для станков с ЧПУ!
Cnc Router Plans
Cnc Router Plans
Cnc Plans
Cnc Router Machine
Cnc Woodworking
3d Router
Cnc Router 9002 Проекты станков с ЧПУ 9002
Free Cnc Software
Manny Balona сохранено в Free cnc software
Сохранено с woodsmith.com
Эпизод 003: Резьба с помощью фрезерного станка с ЧПУ
Создавать потрясающую резьбу по дереву или акриловому пластику никогда не было так просто, как с помощью фрезерного станка с ЧПУ. С кусочком 3D-графики, несколькими битами и небольшим ноу-хау вы можете создавать фантастические резные фигурки для своего следующего проекта.
Инструменты для механической резьбы
Искусство с ЧПУ
Совет
Дерево с ЧПУ
What Image
Базовый лагерь
Проекты с ЧПУ
5
High Relief
Buck SpenceB
Buck Spence сохранен в Power инструменты для резьбы
Сохранено с youtube. com
Фрезерный станок с ЧПУ МОЖЕТ зарабатывать 25 000 долларов в месяц 3D-резка #МОЙ КАНАЛ МОЖЕТ ПОКАЗАТЬ ВАМ, КАК* Фрезерный станок с ЧПУ CARVECO Код скидки 5% – ROGERWEBB5798(ТОЛЬКО ПО ЭТОМУ АДРЕСУ НИЖЕ)https://store…
Фрезерный станок с ЧПУ Стол
ЧПУ Фрезерный станок
ЧПУ по дереву
ЧПУ Проекты
ЧПУ чертежи
Станок5
Деревообрабатывающий фрезерный станок
Проекты по деревообработке для начинающих
3d Router
Tracie Nielsen сохранено в Snapmaker
сохранено с etsy.com0016
Упаковка из 10 лотков. Файлы STL, Dxf, Svg, Eps, Pdf, Ai, которые можно использовать с Aspire, Vcarve, Carveco, Artcam, должны быть изготовлены из дерева с помощью фрезерного станка с ЧПУ или напечатаны на 3D-принтере. Три из этих моделей были только в формате STL. Я также добавил их векторные версии, но чтобы получить такой же вид, как на моих изображениях, вам нужно иметь возможность использовать файлы STL. Это модели в среднем ряду. *Файлы загружаются в Esty в одном Zip-файле, который должен быть доступен для скачивания после совершения покупки…
Проекты станков с ЧПУ
Станки с ЧПУ
Проекты фрезерных станков с ЧПУ
Проекты механической обработки
Проекты деревообработки
Деревообработка с ЧПУ
Деревообработка
Мебель 9005 Мебель 0005
Routeur Cnc
Bernd NebelungB
Bernd Nebelung сохранен в Projekter , jeg vil prøve
Сохранено с youtube.com
Дизайн деревянного круга с помощью автоматизированного фрезерного станка с ЧПУ || Деревянный дизайн
Как сделать красивый рисунок на деревянном круге с помощью гравировального станка с ЧПУ. Привлекательная мебель, украшенная фигурной резьбой по дереву с комбинированным… Станок с ЧПУ по дереву
Фрезерно-фрезерный станок с ЧПУ
Дизайн коробчатой кровати
Фрезерно-фрезерный станок с ЧПУ по дереву
Резьба по дереву с ЧПУ
ЧПУ Art
AfriqueartdecoupeA
0005
Сохранено с youtube. com
Фрезерный станок с ЧПУ своими руками. Часть 1 // Сборка небольшого фрезерного станка с ЧПУ
Привет друзья, в этой серии видео я буду делать небольшой настольный фрезерный станок с ЧПУ для хобби. Все размеры и названия материалов вы найдете на странице …
ENZO HENRIQUEE
ENZO HENRIQUE сохранено в Meus Pins salvos
сохранено на stavrosdecor.com
Аксессуары для лестниц. Резные лестницы. Деревянная резная лестница. Столбы. Деревянные лестницы.
В компании Ставрос вы можете заказать аксессуары для лестниц различных стилей. В нашем каталоге 35 моделей столбов, 57 балясин и 25 декоративных наверший. Готовую продукцию можно заказать на нашем сайте Ставрос. Для получения консультации напишите комментарий ниже и мы свяжемся с вами.
Деревянные лестницы
Лестница
Наконечники
Резьба по дереву
Столбы
Декор мебели
Деревообработка
Фрезерный станок
Интерьер
Ставрос Ко. Лтд. Самый удивительный деревянный дизайн
Причудливый дизайн на деревянной доске для изготовления мебели с помощью полностью автоматизированного фрезерного станка с ЧПУ. Красивый цветочный узор вырезается на простой деревянной доске для…
Фрезерный станок по дереву
Фрезерный станок с ЧПУ
Фрезерный станок по дереву с ЧПУ
Проекты фрезерных станков с ЧПУ
Резьба по дереву с ЧПУ
Конструкции резьбы по дереву
Дизайн для резки с ЧПУ
Резка по дереву
Деревянные подарочные коробки
F HdezG сохранено в Cnc05 cutting design. com
Сборка А Фрезерный станок с ЧПУ для собственного магазина!
Превратите свою деревообрабатывающую мастерскую в центр механической обработки, резки, резьбы и фрезерования с помощью нашего изготовленного в заводских условиях станка с ЧПУ.
Деревообрабатывающий станок с ЧПУ
Проекты станков с ЧПУ
Проекты фрезерных станков с ЧПУ
Фрезерный станок с ЧПУ
Чертежи фрезерных станков с ЧПУ
Фрезерный станок с ЧПУ по дереву
Чертежи ЧПУ
Фрезерный салазок 5 0 0 Cnc Sled 900 005
oiram сохранено в ЧПУ
сохранено из all3dp. com
20 самых крутых проектов фрезерных станков с ЧПУ 2023 года
Если вам нужно вдохновение для вашего следующего творения своими руками, ознакомьтесь с нашей подборкой самых крутых проектов фрезерных станков с ЧПУ!
Cnc Router Projects
Diy Cnc Router
Desk Cubby
Free Cad Software
Skeleton Clock
Wood Source
0 0 Simple Clock
02 Станок с ЧПУМэг Джейкобсон сохранена в светящейся кузнице
Посмотрите популярные видео с ЧПУ по дереву
Diy Cnc Plans – Etsy Turkey
Etsy больше не поддерживает старые версии вашего веб-браузера, чтобы обеспечить безопасность пользовательских данных. Пожалуйста, обновите до последней версии.
Воспользуйтесь всеми преимуществами нашего сайта, включив JavaScript.
Найдите что-нибудь памятное, присоединяйтесь к сообществу, делающему добро.
![](/800/600/http/woodmagazine.ru/image/cache/catalog/data/3d%20model/cnc/kupit-certegi-cnc-5-800x800.jpg)