Особенности изготовления фрезерного станка с ЧПУ своими руками

Любой мастер, работающий с металлом, мечтает о приобретении дополнительного оборудования для расширения возможностей в плане производства. Однако новые станки не каждому по карману. Чтобы оборудовать мастерскую не обязательно покупать дорогое оборудование. Можно изготовить фрезерный станок с ЧПУ своими руками.

Особенности устройства

Современные фрезерные станки с ЧПУ представляют собой набор разнообразных механизмов, которые зависят друг от друга. Создать идентичную машину в домашних условиях невозможно. Однако это не означает, что нельзя собрать более простой станок. Главное знать из каких деталей он состоит и как их правильно объединить между собой.

Конструкция

Фрезерный станок представляет собой конструкцию, к которой есть режущая часть, корпус (конструкция), подвижные и соединительные элементы. Необходимо обозначить ключевые элементы оборудования:

1. Станина. Представляет собой массивное основание, которое должно гасить вибрации двигателя и не давать станку двигаться при работе.
2. Рабочий стол. Должен быть изготовлен из листа металла, чтобы при обработке заготовки не повредить рабочую поверхность.
3. Направляющая станина по которой будет передвигаться режущая часть.
4. Шпиндель.
5. Направляющие для возможности изменения положения рабочего стола.

Главным элементом станка является электродвигатель. Выбирать его мощность необходимо в зависимости от обрабатываемых материалов. Минимальная мощность — 500 Вт. Оптимальным считается показатель в 2 кВт.

Выбирая электродвигатель на самодельный станок, желательно покупать модель с возможностью регулирования оборотов. Таким образом можно увеличить функционал самодельного оборудования и обрабатывать гораздо больше видов материалов.

Также на самодельный станок необходимо установить контроллер ЧПУ. Он представляет собой частотный конвектор и материнскую плату. Эти два элемента необходимо закрыть защитным кожухом, который убережёт их от повреждения во время работы.

Размеры

Размеры самодельного станка будут зависеть о того, какие детали и заготовки мастер хочет обрабатывать. Исходя из этого создаются рабочая поверхность. Нельзя забывать про то, что к размеру нужно прибавить направляющие, по которым будет передвигаться рабочий стол.

Руководство по изготовлению

Сделать самодельный фрезерный станок с ЧПУ может любой человек. Для этого нужно подготовить инструменты и материалы. Также нельзя забывать про чертеж фрезерного станка. В интернете есть различные варианты сборки самодельного оборудования с подробными чертежами.

Инструменты и материалы для изготовления

Когда чертёж самодельного станка выбран, необходимо подготовить инструменты и материалы. Оборудование с ЧПУ требует дополнительной электроники для сборки.

Необходимые материалы:

1. Шпиндель. Главный рабочий элемент.
2. Материалы для изготовления каркаса. Для простых станков со слабыми электродвигателями, подойдёт фанера, МДФ, ДВП, ДСП. Если же оборудование массивное, необходимо делать каркас из металла.
3. Кабель для подключения и защита для него.
4. Управляющая плата.
5. Крепежные элементы (шурупы, болты).
6. Патрон для закрепления фрезы.
7. Частотный преобразователь.
8. Подшипники.
9. Двигатели которые будут передвигать рабочую часть по осям Y, X, Z.

Инструменты:

1. Набор ключей.
2. Сварочный аппарат.
3. Клей, паяльник, изолента.
4. Болгарка для разрезания металлических уголков.
5. Молоток, отвёртки.
6. Ножовка по металлу.
7. Дрель, шуруповерт.

К электроинструменту, необходимо подобрать оснастку. Это свёрла по металлу для дрели, биты для шуруповерта и отрезные круги для болгарки.

Ключевые конструктивные решения

Перед началом работ по сборке оборудования необходимо разобраться с ключевыми вопросами. К ним относятся:

1. Допустимый бюджет на изготовление станка.
2. Рабочее пространство в помещении (от этого будет исходить размер готовой конструкции).
3. Используемые материалы при сборке.
4. Рабочая площадь.
5. Возможные допуски.

После ответа на эти вопросы можно приступать к основным работам.

Основание и ось x оси

В первую очередь необходимо построить основную базу под ось X. При её выставлении, необходимо учитывать жёстко закреплённые детали и подвижные элементы конструкции.

Проектирование оси y

Изначально идёт разметка и строительство оси Y. После этого общая конструкция разбивается на отдельные элементы. Учитываются силы и моменты на портале оси Y.

Схема сборки оси z

При проектировании и сборке оси Z, необходимо учитывать несколько особенностей. В первую очередь обратите внимание на силы и моменты на оси Z. Также нужно знать расстояние между подшипниками и учитывать количество направляющих.

Линейная система движения

Для каждого станка подбирается своя система линейного движения. Если бюджет не позволяет, необходимо самостоятельно сделать направляющие.

Компоненты механического привода

Чтобы собрать механический привод, необходимо понимать из каких компонентов он состоит:

• шаговые;
• серводвигатели;
• приводные гайки;
• стойки;
• шестерни;
• редуктор;
• муфта;
• крепления для двигателя.

В зависимости от типа станка компоненты могут меняться.

Выбор двигателя

Чтобы выбрать качественный двигатель, необходимо знать какие разновидности подвижных элементов существуют. Перед тем как приобрести мотор, требуется изучить типы электродвигателей с ЧПУ, виды шаговых элементов. Важно учитывать параметры двигателя, чтобы знать с какими материалами допустимо работать.

При эксплуатации станка, нельзя использовать двигатель на мощности в 80% длительное время. Из-за этого нужно выбирать более мощный мотор. Оптимальный расход мощности во время работы — 50–60%.

Конструкция режущего стола

При малом бюджете, можно изготовить стол самостоятельно. Его размер будет зависеть от обрабатываемых заготовок и деталей. Для работы с металлом желательно делать массивный стол. Его нужно установить на направляющие, которые позволят ему передвигаться во время работы.

Параметры шпинделя

Шпиндель является главной частью станка. При обработке больших заготовок из твердой стали, необходимо выбирать модель с водным или воздушным охлаждением. Второй вариант более уместен если самодельный станок будет установлен в помещении с ограниченным пространством.

Электроника

В станках, управляемых при помощи ЧПУ, гораздо больше электроники, чем в обычных моделях, которые управляются механически. Важно заранее подготовить схему, на которой будут отображены все узлы соединения проводов, кнопки переключения и выключения, настройки режима работы. Также нельзя забывать про ответвление к источникам питания.

Параметры контроллера программного управления

Контролер ЧПУ выбирается в зависимости от функций, которые он может выполнять. В этом плане всё зависит от желания и бюджета человека. Можно создать собственный контроллер ЧПУ своими руками, однако для этого необходимо разбираться в электронике, построении микросхем и работе процессоров.

Выбор программного обеспечения

Нельзя забывать про программное обеспечение для ЧПУ. Самыми популярными являются:

• CAM;
• САПР;
• NC Controller.

Его выбор будет зависеть от выбранного контролера для управления ЧПУ и количества функций.

Ошибки и недочеты с которыми можно столкнуться

При сборке самодельного фрезерного станка, можно столкнуться с различными проблемами:

1. Основная проблема большинства мастеров — отсутствие чёткого чертежа, на котором обозначены все крепёжные элементы, связки проводов. Из-за этого могут появиться трудности и путаница при сборке.
2. Неправильный выбор мощности двигателя. Если электродвигатель будет слишком слабым, с его помощью нельзя будет обрабатывать твердые виды металла. Из-за этого функционал станка значительно сузится.
3. Экономия на материале для сборки каркаса. Желательно изготавливать его из металла.
4. Ошибки, связанные с выбором размера станка.
5. Часто, мастера забывают заземлить станок и получают удар током во время включения самодельного оборудования.
6. Для предотвращения пожара и поломки станка необходимо оборудовать его системой автоматического выключения.
7. Отсутствие охлаждения фрезы.
8. Неправильное программирование контролера ЧПУ.
9. Ошибка с выбором питания для шагового двигателя. Часто этот элемент требует отдельного источника питания (установки дополнительного блока). Поэтому нужно заранее оценить возможность подключения дополнительного питания к шаговому двигателю.

Перед первым включением самодельного станка требуется проверить крепёжные элементы, подключение двигателей и кнопок для настройки. Перед началом работы запустите основной шпиндель и дайте поработать в течение 10 минут. За это время, оцените наличие посторонних звуков и вибрации. Если вибрация присутствует, утяжелите станину и проверьте основание, на котором стоит станок. Нельзя забывать про установку защиты от металлической стружки, которая будет лететь из-под фрезы во время работы.

Для собственной мастерской подойдёт самодельный станок ЧПУ. Перед его сборкой необходимо точно определить количество свободного места в помещении и выбрать размер будущего оборудования, найти чертёж в интернете и подготовить заранее материалы с инструментами.