Конструирование станков своими руками

Для выполнения работ по фрезеровке, сверлению и растачиванию деталей при их единичном изготовлении или мелко- и среднесерийном производстве широко используется универсальный фрезерный станок с ЧПУ. Это оборудование позволяет обрабатывать различные детали из стали, сплавов, чугуна, цветных металлов и других материалов для получения резьбы или высокоточных отверстий с возможностью их дополнительной обработки.

Для трехкоординатной фрезерной обработки, изготовления фигурных деталей и сопутствующих работ предназначен трехкоординатный станок, который можно сконструировать и своими руками. На таком станке с компьютерным управлением могут работать как специалисты, так и домашние мастера.

Небольшой настольный станок позволит выполнять гравировку, объемное фрезерование и вырезание фигур или букв из дерева, МДФ, пластика и пенопласта. Самодельные фрезерные станки очень часто конструируют для изготовления деталей и комплектов для сборки авиамоделей.

Самодельный фрезерный станок

Для начала следует сказать о размерах фрезерного станка и о необходимых деталях. В рассматриваемом нами примере оборудование получается слишком компактным, чтобы устанавливать его на отдельном столе. Однако при необходимости можно изменить габариты конструкции и установить станок на основание. Что касается комплектующих, то все детали для будущего станка есть в свободной продаже. Можно сэкономить, используя направляющие из старых струйных принтеров или печатных машинок, но лучше приобрести новые направляющие в магазине мебельной фурнитуры. Шаговые двигатели также можно позаимствовать из принтеров, сканеров или копировальных аппаратов, но на рынке можно недорого купить более мощные и надежные двигатели. Таким образом, если частный мастер не может себе позволить покупку фрезерного станка, то выделить средства на приобретение деталей для него вполне реально.

Как правило, выбирая тип конструкции для фрезерного станка, мастера отдают предпочтение либо портальным ЧПУ станкам, фрезерная часть которых движется в осях Z и X, либо станкам с движущимся порталом и фрезерной частью, передвигающейся в трех осях. Второй вариант предпочтительнее, так как можно обрабатывать заготовки большой длины по оси У и тяжелые детали (при наличии прочной направляющей для оси X). Особенно удобен данный тип станка для работы с печатными платами. В любом случае, конструкция станка должна иметь правильную геометрическую форму и по возможности изготавливаться без сварки, так как это лишние затраты. Идеально, если фрезерный станок можно модернизировать и менять его габариты. Итак, рассмотрим схему создания трехкоординатного фрезерного станка своими руками.

Этапы работы

Процесс создания трехкоординатного станка начинается с конструирования плоской горизонтальной рамы, на которой и будет установлено основное оборудование.

Рама фрезерного станка

В раме должно быть предусмотрено колено U-образной формы для фиксации оси Z с двигателем, причем удерживающая ось свая, при обеспечении ее достаточной прочности, может располагаться и не в центре. Для рамы станка можно использовать обычные водопроводные трубы толщиной ориентировочно 2,5 см, стыки которых следует уплотнить после сборки герметиком.

Направляющие к платформе оси Х.

Эти детали можно приобрести в магазине, выбрав алюминиевые направляющие с U-образной выемкой. Для оси X лучше выбирать относительно широкие и прочные направляющие. Далее устанавливается шаговый двигатель с держателем, присоединяемый на 1/4 длины шпильками к валу электродвигателя с использованием отрезка резинового шланга.

Установка подвижной платформы оси X.


Оргстекло

Крепление подшипника

Для начала подготавливается прямоугольный кусок металла или оргстекла, который будет крепиться к U-образной раме. Далее на кусок алюминиевой планки крепится подшипник (его также можно приобрести в магазине), после чего в планку вкручивается стяжная гайка 0,5 см.

Подшипник необходим для крепления горизонтальной платформы с направляющей, а стяжная гайка обеспечивает передвижение двигателя по платформе. Упростить эти передвижения позволит смазка гайки и направляющих.


Крепление для направляющей


Подвижная платформа оси X

Установка подвижной платформы оси Y.


Сборка платформы оси Y

Аналогичная работа выполняется при конструировании оси Y, перпендикулярной оси X. Для сборки платформы понадобятся кусок оргстекла или металла, две направляющие и U-образный профиль. При сборке подвижной платформы Y также нужно будет закрепить подшипник и стяжную гайку по схеме, описанной выше. Отличие в том, что шаговый двигатель крепится на платформе оси X.



Подвижная платформа оси Y

Установка оси Z и крепление двигателя.


Направляющие

U-образный профиль и стойки

По сути, и здесь все повторяется в той же последовательности. К небольшому куску оргстекла крепятся направляющие, двигатель, U-образный профиль и подшипник. Расположенный на платформе двигатель будут удерживать четыре стойки, а сама платформа будет перемещаться по направлению вверх-вниз.

Для того чтобы избежать соскока платформы с направляющих, к каждому их концу добавляется по роликовому подшипнику. Затем двигатель закрепляется в платформу Z, которая инсталлируется в раму.


4 стойки для двигателя

Устанавливаем подшипник


Установка оси Z и крепление двигателя

Для работы фрезерного станка осталось закрепить блок питания и контролер, подключить электродвигатели к контроллеру и инсталлировать программу на компьютере.


Подключение электродвигателя

Закрепляем блок питания


Фрезерный станок своими руками

Электрика фрезерного станка

Схема включает в себя блок питания, контроллер и драйвер шагового двигателя. В Интернете есть типовые схемы контроллеров и драйверов шагового двигателя для самостоятельного конструирования, но если нет соответствующих навыков, то лучше купить готовый контроллер для станка. Для управления с ПК необходим LPT-порт, поэтому если станок подключается к ноутбуку без LPT-порта, то решить эту проблему поможет USB-LPT переходник.

Программное обеспечение

Среди программ для управления самодельными станками с ЧПУ достаточно популярна программа VRI-CNC Романа Ветрова, управляющая подключенными через LPT-порт шаговыми двигателями от дисководов. Работает программа под Windows XP, Windows 2000, Windows 98 и др. Среди других программ для фрезерных станков используются Mach3 и KCam4 со стандартными протоколами управления драйверами Step-Dir, программа TurboCNC с настраиваемым протоколом управления и универсальная программа LinuxCNC, предназначенная для управления фрезерно-гравировальными и другими типами станков. Для пространственного моделирования разработан специальный программный пакет ArtCAM.

Источник: http://www.shtray.ru/ru/articles/9-trehkoordinatnyi-frezernyi-stanok-svoimi-rukami.html

Предыдущая статья: витраж своими руками бутылки

Следущая статья: фильтр салоны своими руками

Лучшие статьи: