Чпу на arduino своими руками

Это мой первый станок с ЧПУ собранный своими руками из доступных материалов. Себестоимость станка около 170$.

Собрать станок с ЧПУ мечтал уже давно. В основном он мне нужен для резки фанеры и пластика, раскрой каких-то деталей для моделизма, самоделок и других станков. Собрать станок руки чесались почти два года, за это время собирал детали, электронику и знания.

Станок бюджетный, стоимость его минимальна. Далее я буду употреблять слова, которые обычному человеку могут показаться очень страшными и это может отпугнуть от самостоятельной постройки станка, но на самом деле это всё очень просто и легко осваивается за несколько дней.

Электроника собрана на Arduino + прошивка GRBL

Плата CNC shield v3 Update: есть новая версия платы v4

Чпу на arduino своими руками

Механика самая простая, станина из фанеры 10мм + шурупы и болты 8мм, линейные направляющие из металического уголка 25*25*3 мм + подшипники 8*7*22 мм. Ось Z движется на шпильке M8, а оси X и Y на ремнях T2.5.

Шпиндель для ЧПУ самодельный, собран из бесколлекторного мотора и цангового зажима + зубчатая ременная передача. Надо отметить, что мотор шпинделя питается от основного блока питания 24 вольта. В технических характеристиках указано, что мотор на 80 ампер, но реально он потребляет 4 ампера под серьёзной нагрузкой. Почему так происходит я объяснить не могу, но мотор работает отлично и справляется со своей задачей.

Чпу на arduino своими руками

Изначально ось Z была на самодельных линейных направляющих из уголков и подшипников, позже я переделал её, фотки и описание ниже.

Чпу на arduino своими руками

Рабочее пространство примерно 45 см по X и 33 см по Y, по Z 4 см. Учитывая первый опыт, следующий станок я буду делать с большими габаритами и на ось X буду ставить два мотора, по одному с каждой строны. Это связано с большим плечом и нагрузкой на него, когда работа ведётся на максимальном удалении по оси Y. Сейчас стоит один мотор и это приводит к искажению деталей, круг получается немного элипсом из-за возникающего прогибания каретки по X.

Чпу на arduino своими руками

Родные подшипники у мотора быстро разболтались, потому что не рассчитаны на боковую нагрузку, а она тут серьёзная. Поэтому сверху и снизу на оси установил два больших подшипника диаметром 8 мм, это надо было бы делать сразу, сейчас из-за этого есть вибрация.

Чпу на arduino своими руками

Здесь на фото видно, что ось Z уже на других линейных направляющих, описание будет ниже.

Чпу на arduino своими руками

Чпу на arduino своими руками

Сами направляющие имеют очень простую конструкцию, её я как-то случайно нашел на Youtube. Тогда мне эта конструкция показалась идеальной со всех сторон, минимум усилий, минимум деталей, простая сборка. Но как показала практика эти направляющие работают не долго. На фото видно какая канавка образовалась на оси Z после недели моих тестовых запусков ЧПУ станка.

Чпу на arduino своими руками

Самодельные направляющие на оси Z я заменил на мебельные, стоили меньше доллара за две штуки. Я их укоротил, оставил ход 8 см. На осях X и Y ещё остались направляющие старые, менять пока не буду, планирую на этом станке вырезать детали для нового станка, потом этот просто разберу.

Чпу на arduino своими руками

Чпу на arduino своими руками

Пару слов о фрезах. Я никогда не работал с ЧПУ и опыт фрезерования у меня тоже очень маленький. Купил я в Китае несколько фрез, у всех 3 и 4 канавки, позже я понял, что эти фрезы хороши для металла, для фрезерования фанеры нужны другие фрезы. Пока новые фрезы преодолевают расстояние от Китая до Беларуси я пытаюсь работать с тем, что есть.

На фото видно как фреза 4 мм горела на берёзовой фанере 10 мм, я так и не понял почему, фанера чистая, а на фрезе нагар похожий на смолу от сосны.

Чпу на arduino своими руками

Далее на фото фреза 2 мм четырёхзаходная после попытки фрезерования пластика. Этот кусок расплавленного пластика потом очень плохо снимался, откусывал по чуть-чуть кусачками. Даже на малых оборотах фреза все равно вязнет, 4 канавки явно для металла 🙂

Чпу на arduino своими руками

На днях у дяди был день рождения, по этому случаю решил сделать подарок на своей игрушке 🙂

В качестве подарка сделал аншлаг на дом из фанеры. Первым делом попробовал фрезеровать на пенопласте, чтобы проверить программу и не портить фанеру.

Чпу на arduino своими руками

Чпу на arduino своими руками

Чпу на arduino своими руками

Чпу на arduino своими руками

Из-за люфтов и прогибаний подкову получилось вырезать только с седьмого раза.

Чпу на arduino своими руками

Чпу на arduino своими руками

В общей сложности этот аншлаг (в чистом виде) фрезеровался около 5 часов + куча времени на то, что было испорчено.

Чпу на arduino своими руками

Как-то я публиковал статью про ключницу, ниже на фото эта же ключница, но уже вырезанная на станке с ЧПУ. Минимум усилий, максимум точность. Из-за люфтов точность конечно не максимум, но второй станок я сделаю более жестким.

Чпу на arduino своими руками

Чпу на arduino своими руками

А ещё на станке с ЧПУ я вырезал шестерёнки из фанеры, это намного удобнее и быстрее, чем резать своими руками лобзиком.

Позже вырезал и квадратные шестерёнки из фанеры, они на самом деле крутятся 🙂

Итоги положительные. Сейчас займусь разработкой нового станка, буду вырезать детали уже на этом станке, ручной труд практически сводится к сборке.

Нужно освоить резку пластика, потому как встала работа над самодельным роботом-пылесосом. Собственно робот тоже подтолкнул меня на создание своего ЧПУ. Для робота буду резать из пластика шестерни и другие детали.

Update: Теперь покупаю фрезы прямые с двумя кромками (3.175*2.0*12 mm), режут без сильных задиров с обоих сторон фанеры.

Чпу на arduino своими руками

КОММЕНТАРИИ

Чпу на arduino своими руками

Добрый вечер, Дмитрий. Заметил, что вы работаете через Grbl controller. Загоревшись повторением чпу решил тоже воплотить проект на этот контроллере. Скажите, вы у вас не было проблем с заливкой прошивки в ардуино? Есть ли у Вас туториал подробный?

Чпу на arduino своими руками

Михаил, я тоже долго ломал голову как это сделать, оказалось всё очень просто. Берем онлайн переводчик и переводим первые два экрана следующей страницы https://github.com/grbl/grbl/wiki/Compiling-Grbl можно даже без переводчика понять что там написано.

Если вкратце, то качаем отсюда архив https://github.com/grbl/grbl , нажать надо на кнопку "Download ZIP". Распаковываем архив и импортируем библиотеку в Arduino IDE. Если нет, скачать тут http://www.arduino.cc/en/Main/Software. Дальше совсем просто, выбираем в IDE библиотеку GRBL, откроется файл. Подключаем Ардуино, выбираем порт и плату. Нажимаем кнопку загрузить. Всё 🙂

Чпу на arduino своими руками

Дело в том, что я уже пытался это сделать — выдает ошибку при компиляции скетча перед загрузкой. Пробовал через убунту и через вин7, но каждый раз выдавал ошибки. Надо будет опробовать хр.

Чпу на arduino своими руками

Библиотеку нужно импортировать без вложенной папки, из-за этого у меня тоже была ошибка. Других проблем не было. Какая у вас ошибка?

Чпу на arduino своими руками

Импорт библиотеки доставил сначала неудобств. Она отображалась в списке библиотек, но при добавлении ее в скетч итогом была просто пустая строка. Ошибка говорила о том, что нет того или иного файла библиотеки. Причем на разных ОС выдавал ошибку о том, что не может найти разные файлы

Чпу на arduino своими руками

Здравствуйте, Дмитрий! Очень заинтересовал проект! Не подскажите, как реализовано питание самих двигателей и каких характеристик эти самые двигатели Nema 17? А то в поисках столкнулся с тем, что они бывают различными

Читать также:  Дымогенератор из сетки своими руками

Чпу на arduino своими руками

Владимир, последний раз моторы покупал тут:
http://www.aliexpress.com/item/CE-certification-5pcs-4-lead-Nema17-Stepper-Motor-42-motor-Nema-17-motor-42BYGH-1-7A/1500927219.html
http://www.aliexpress.com/item/Best-Selling-5-PCS-Wantai-4-lead-Nema-17-Stepper-Motor-42BYGHW609-56oz-in-40mm-1/599005546.html

Вообще главные характеристики :
Ток 1,7 ампера
Шаг мотора 1.8 градуса
Длина мотора 40 мм и больше
Усилие 4 кг/см

Чпу на arduino своими руками

Интересный проект. Спасибо. А платы и блок питания где заказывали (ссылки)? Еще вопрос — где взять схему подключения всего этого?

Чпу на arduino своими руками

Сергей, ищите комплект из Ардуино, шилда и четырёх драйверов с радиаторами на сайте aliexpress.com по запросу "GRBL" или "arduino cnc".

На плате шилда есть адрес сайта, там инструкции как подключать провода, и на самой плате в принципе всё подписано.

Блок питания любой на 12 или 24 вольта. Моторы кушают максимум 1.7 ампера, умножайте на количество моторов (обычно 4 штуки) и такой мощности берите БП. Если блоком будете питать шпиндель, то нужно учитывать ещё и его энергопотребление.

В принципе вся схема как конструктор, собирается легко, даже паять особо ничего не надо 🙂

Чпу на arduino своими руками

Здравствуйте!
Прошу помощи. У меня электроника как у Вас, плата, движки.
Помогите с подсоединением мотора к плате. Я не могу понять в каком порядке втыкать 4 провода от мотора к каким пинам на плате.
Типа у мотора есть a , a-, b , b-. Как понять где какой провод? И на плате пины не подписаны. Весь интернет перерыл, не могу найти. Спасибо!

Чпу на arduino своими руками

Алексей, для вас опубликовал тут http://modelmen.ru/p3140

Чпу на arduino своими руками

Дмитрий, спасибо большое! У меня как раз особый случай, с другими цветами. Подключил, крутится 🙂

Чпу на arduino своими руками

Здравстуйте Дмитрий. А с помощье какой программы упрвляете станко?

Чпу на arduino своими руками

Здравствуйте. У меня такой вопрос G-коды чем делаете или какой формат ,можно ли грузить из Artcam

Чпу на arduino своими руками

Олег, станком управляет Ардуино с прошивкой GRBL. На компьютере стоит программа Grbl Controller, через неё g-коды отправляются на Ардуину.

Михаил, чертежи рисую в AutoCAD, мне так привычнее. Потом эти чертежи закидываю в ArtCAM, где настраиваю способы резки, сохраняю как "CamtechRMS MM (*.cnc)". После сохранения заголовки меняю на такие:

G21 (Units in millimeters)
G90 (Absolute programming)
G17 (XY plane)
G40 (Cancel radius comp.)
G49 (Cancel length comp.)

GRBL понимает не все команды, поэтому приходится менять заголовки на эти, конец файла тоже подтираю от лишних команд.

Вместо Арткама можно пользоваться программой DXF2GCODE, она очень примитивная и не всегда удобна, но в некоторых моментах просто незаменима.

Чпу на arduino своими руками

Спасибо. Не исправить проблему с чтением заголовков или не пытались.

Чпу на arduino своими руками

Здравия!
Пластик точить надо с охлаждением, тогда и фреза чистая будет.
Как вариант решения — трубочка для жидкости (мыльный раствор или др.) на шпинделе. Струю направить на фрезу, в рабочую область.
Конечно, надо продумать дренаж охлаждающей жидкости внизу станка и обернуть его пленкой как в ванной комнате. Опасность — не "коротнуло" бы это хозяйство ))

Чпу на arduino своими руками

Гена, нашел фрезу двухзаходную, если на малом заглублении, то фрезерует хорошо, без наматывания стружки. Есть ещё однозаходные фрезы с большим шагом, но их пока не пробовал.

Чпу на arduino своими руками

Собрал по вашему, Дмитрий, примеру, все работает. С подключением моторов только долго возился, пока не разобрал один и понял где катушки:)) спасибо большое за статью.

Чпу на arduino своими руками

Я себе собирал по такому образцу карманный станок.

Чпу на arduino своими руками

Александр, фото или видео есть?
Что получается выжигать?

Чпу на arduino своими руками

Дмитрий, можем совместно поработать? Есть предложение. Напишите мне на почту пожалуйста demchenko_dn24@mail.ru

Чпу на arduino своими руками

Чпу на arduino своими руками

А скажите пожалуйста сколько служит ремень с мотора на ось фрезы? тоже хочу нечто подобное вместо шпинделя соорудить,но есть сомнения .. ремешки эти китайские что то не похоже что долго смогут выносить такие обороты.

Чпу на arduino своими руками

Дмитрий, я эту конструкцию больше месяца мучал, износа на ремне не заметил. Но эта конструкция только для моделистов, когда нужно иногда что-то вырезать, если будете резать много и часто, то лучше фрезер брать.

Чпу на arduino своими руками

Здравствуйте Дмитрий! Я читал эту статью когда она только появилась на этом сайте. Порадовался за Вас, что всё же собрали станок. А вот теперь прошло много времени и хочу спросить, сделали ли Вы всё таки робот пылесос, который хотели изготовить, как раз после сборки данного станка.

Чпу на arduino своими руками

Алексей, приятно что следите за сайтом 🙂
После этого станка я собрал большой станок с ЧПУ, резать шестерёнки пробовал, но не очень успешно, очень маленькими их не сделаешь. Про робот-пылесос есть статья на сайте, примерно такого же рода как эта, всё было сделано на коленке. Тогда я понял что мне нужен 3Д-принтер)))) Сейчас делаю уже вторую версию принтера и в планах построить новый, третью версию. Скоро продолжу разработку робота-пылесоса, идей накопилось много 🙂

Чпу на arduino своими руками

чертежи получить можно

Чпу на arduino своими руками

Сергей, чертежей станка нет. Всё делалось так, на коленке. И я не советую повторять эту конструкцию, направляющие быстро выходят из строя.

Для многих проектов фрезерный станок с ЧПУ необходим для хороших и быстрых результатов. После некоторого исследования существующих на данный момент машин CNC, я пришел к выводу, что все машины с ценой до 150 тыс. не могут удовлетворить мои потребности в отношении рабочего пространства и точности.

Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками

  • рабочее пространство 900 х 400 х 120 мм
  • относительно тихий шпиндель с высокой мощностью на низких скоростях вращения
  • максимально возможная жесткость (для фрезерования алюминиевых деталей)
  • максимально возможная точность
  • USB-интерфейс
  • потратить до 150 тыс. рублей

С этими требованиями я начал 3D конструирование с разработкой схем и чертежей, проверяя множество доступных деталей. Основное требование: части должны сочетаться друг с другом. В конце концов я решил построить машину на гайке типа 30-B с 8 алюминиевыми рамами с 16-миллиметровыми шарикоподшипниковыми шпинделями, 15-мм шарикоподшипниковыми направляющими и 3-амперными шаговыми двигателями NEMA23, которые легко вписываются в готовую систему крепления.

Эти детали идеально сочетаются друг с другом без необходимости в изготовлении специальных деталей.

Шаг 1: Строим раму

Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками

Главное — это хорошее планирование…

Через неделю после заказа прибыли запчасти. И через несколько минут ось Х была готова. — Проще, чем я думал! 15-миллиметровые линейные подшипники HRC имеют очень хорошее качество, и после их установки вы сразу понимаете, что они будут работать очень хорошо.

Через 2 часа при сборке своими руками станка ЧПУ на Ардуино появилась первая проблема: шпиндели не хотят попадать в роликовые подшипники. Мой морозильник недостаточно большой для 1060 мм шпинделей, поэтому я решил достать сухой лед, что означало приостановить проект на неделю.

Шаг 2: Настройка шпинделей

Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками

Пришел друг с пакетом сухого льда, и после нескольких минут заморозки шпиндели отлично вписываются в роликовые подшипники. Еще несколько винтов, и это уже немного похоже на станок с ЧПУ.

Шаг 3: Электрические детали

Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками

Механическая часть закончена, и я перехожу к электрическим деталям.

Поскольку я очень хорошо знаком с Arduino и хочу иметь полный контроль через USB, я сначала выбрал Arduino Uno со щитом GRBL и степперами TB8825. Эта конфигурация работает очень просто, и после небольшой настройки машина стала управляемой на ПК. Отлично!

Но так как TB8825 работает максимум на 1,9 А и 36 В (становится очень горячим), этого достаточно для запуска машины, но я заметил потери в шагах из-за слишком малой мощности. Длительный процесс фрезерования при такой температуре представляется кошмаром.

Читать также:  Uln2803a описание на русском

Я купил дешевый TB6560 из Китая (300 рублей за каждый, доставка 3 недели) и подключил их к щиту GRBL. Номинальные напряжения не очень точны для этой платы, вы найдете номиналы от 12 до 32В. Поскольку у меня уже есть источник питания 36 В, я попытался приспособить именно его.

Результат: два шаговых привода работают нормально, один не может выдержать более высокое напряжение, а другой поворачивается только в одном направлении (невозможно изменить направление).

Итак, снова в поисках хорошего драйвера…

TB6600 — мое окончательное решение. Он полностью закрыт алюминиевым охлаждающим покрытием и прост в настройке. Теперь мои степперы работают по осям X и Y с 2,2А и по оси Z с 2,7А. Я мог поднять до 3А, но поскольку у меня есть закрытая коробка для защиты цепей от алюминиевой пыли, я решил использовать 2,2А, что достаточно для моих нужд и почти не выделяет тепла. Также я не хочу, чтобы степперы уничтожили машину в случае ошибки, когда я даю им слишком много мощности.

Я долго думал над решением для защиты блока питания степперов и преобразователя частоты от мелких алюминиевых деталей. Существует много решений, когда преобразователь устанавливается очень высоко или на достаточном расстоянии от фрезерного станка. Основная проблема в том, что эти устройства выделяют много тепла и нуждаются в их активном охлаждении. Мое окончательное решение — прекрасные колготки моей девушки. Я разрезал их на кусочки по 30 см и использовал в качестве защитного шланга, что очень просто и обеспечивает хороший воздушный поток.

Шаг 4: Шпиндель

Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками

Выбор подходящего шпинделя требует много исследований. Сначала я подумал о том, чтобы использовать стандартный шпиндель Kress1050, но, поскольку у него всего 1050 Вт на скорости 21000 об / мин, я не могу ожидать большой мощности на более низких скоростях.

Для моих требований к сухому фрезерованию алюминия и, возможно, некоторых стальных деталей мне нужна мощность на 6000-12000 об / мин.

Вот почему я, наконец, выбрал частотно-регулируемый привод на 3кВт из Китая (вместе с конвертером) за 25 тыс. рублей.

Качество шпинделя очень хорошее. Он довольно мощный и простой в настройке. Я недооценил вес в 9 кг, но, к счастью, моя рама достаточно крепкая и с тяжелым шпинделем проблем нет. (Высокий вес является причиной для привода оси Z на 2,7 А)

Шаг 5: Работа завершена

Чпу на arduino своими руками

Готово. Машина работает очень хорошо, у меня было несколько проблем с шаговыми драйверами, но в целом я действительно доволен результатом. Я потратил около 120 тыс. руб., и у меня есть машина, которая точно соответствует моим потребностям.

Первый фрезерный проект был отрицательной формой в POM (Parallax occlusion mapping). Станок отлично справился с задачей!

Шаг 6: Доработка для фрезерования алюминия

Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками

Уже в POM я увидел, что крутящий момент на Y-образном подшипнике немного велик, и машина изгибается при высоких усилиях вокруг оси Y. Вот почему я решил купить вторую рейку и соответственно модернизировать портал.

После этого почти нет люфта из-за усилия на шпинделе. Отличное обновление и, конечно, стоит своих денег (10 тыс. рублей).

Теперь я готов к алюминию. При работе с AlMg4,5Mn я получил очень хорошие результаты без какого-либо охлаждения.

Шаг 7: Заключение

Создание собственного станка с ЧПУ на самом деле не ракетостроение. У меня относительно плохие условия работы и оборудование, но имея хороший план работ нужно всего несколько бит, отвертка, зажимы и обычный сверлильный станок. Один месяц в CAD и на план покупок, и четыре месяца сборки, чтобы завершить установку. Создание второго станка прошло бы намного быстрее, но без каких-либо предварительных знаний в этой области мне пришлось много узнать о механике и электронике за это время.

Шаг 8: Детали

Здесь вы можете найти все основные части станка. Я бы порекомендовал сплавы AlMg4,5Mn для всех алюминиевых пластин.

Электрические:
Я купил все электрические части на Ebay.

1500 руб.

  • Шаговый драйвер: 1000 руб.шт
  • Блок питания: 3000 руб.
  • Шаговые двигатели:
  • 1500 руб.шт

  • Фрезерный шпиндель + инвертор: 25 тыс. руб.
    • Линейные подшипники: ссылка
    • Линейные рельсы: ссылка
    • Шариковые циркуляционные шпиндели: ссылка
    • 2x1052mm
    • 1x600mm
    • 1x250mm
    • Фиксированные подшипники шпинделя + держатель степпера: ссылка
    • Плавающий подшипник: ссылка
    • Шпиндельно-шаговые соединения: заказал китайские муфты за 180 руб.шт
    • Нижние профили: ссылка
    • Х-профили для рельсов: ссылка
    • Y-образные профили для установки степпера / шпинделя оси X: ссылка
    • Профиль на линейном подшипнике X: ссылка
    • Задняя панель / Монтажная панель: 5 мм алюминиевая пластина 600×200.
    • Y-профили: 2x ссылка
    • Z-профиль: ссылка
    • Z-монтажная пластина: 5 мм 250×160 Алюминиевая пластина
    • Z-скользящая пластина для крепления шпинделя: 5 мм 200×160 Алюминиевая пластина

    Шаг 9: Программное обеспечение

    Попользовавшись CAD, затем CAM и, наконец, G-Code Sender я очень разочарован. После долгих поисков хорошего программного обеспечения я остановился на Estlcam, которое является очень удобным, мощным и очень доступным (3 тыс. рублей).

    Он полностью перезаписывает Arduino и самостоятельно контролирует шаговые двигатели. Есть много хороших задокументированных функций. Пробная версия обеспечивает полную функциональность программного обеспечения, лишь добавляя время ожидания.

    К примеру, поиск края. Нужно просто подключить провод к контакту Arduino A5 и к заготовке (если не металлическая, то используйте алюминиевую фольгу, чтобы временно покрыть ее). С помощью машинного управления вы можете теперь прижимать инструмент для фрезерования к рабочей поверхности. Как только цепь замыкается, машина останавливается и устанавливает ось на ноль. Очень полезно! (обычно заземление не требуется, потому что шпиндель должен быть заземлен)

    Шаг 10: Усовершенствование

    Чпу на arduino своими руками

    До настоящего времени оси Y и Z имели временные пластиковые кронштейны для передачи усилий гаек шпинделя и соответственно перемещали фрезерный шпиндель.

    Пластиковые скобы были из прочного пластика, но я им не слишком доверяю. Представьте, что скоба оси Z будет тормозить, фрезерный шпиндель просто упадет (очевидно, в процессе фрезерования).

    Вот почему я теперь изготовил эти кронштейны из алюминиевого сплава (AlMgSi). Результат прилагается на картинке. Они теперь намного прочнее, чем пластиковая версия, которую я сделал раньше без фрезерного станка.

    Шаг 11: Станок в работе

    Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками Чпу на arduino своими руками

    Теперь с небольшой практикой ЧПУ станок по дереву своими руками уже дает очень хорошие результаты (для хобби). На этих снимках изображено сопло из AlMg4,5Mn. Я должен был фрезеровать его с двух сторон. На последнем фото то, что получилось еще без полировки или наждачной бумаги.

    Я использовал фрезу VHM 6 мм с 3 лопостями. Я понял, что 4-6-миллиметровые инструменты дают очень хорошие результаты на этом станке.

    Чпу на arduino своими руками

    Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

    Хочется иногда изготовить какую-то деталь. Нет ничего проще: берем болванку -> долгий процесс ручной обработки -> готовая деталь. Но точность изготовления, даже с прямыми руками, оставляет желать лучшего, времени на работу уходит море, да и деталей, как правило, необходимо сделать несколько. Гораздо интереснее сделать инструмент, который значительно облегчит изготовление почти любой детали — фрезерный ЧПУ станок.

    Прежде всего, я порылся в интернете, оценивая сколько стоят готовые станки, и был несколько опечален. Как всегда готовые станки дороже комплектующих, и такое ощущение, что изготовители их готовы из золота лепить, лишь бы цену задрать. Также есть категория станков, которые по функциональности больше на игрушки похожи, однако и на них цены были совсем не игрушечные. В связи с этим я решил попробовать изготовить станок сам.

    Читать также:  Чем лучше бриться станком или электробритвой мужчинам

    Поскольку задача изготовления станка является достаточно сложной, то я разбил её на несколько подзадач:
    I. Изготовление механики
    II. Выбор и использование двигателя
    III. Разработка и изготовление электроники управления
    IV. Выбор программного обеспечения

    I. Изготовление механики
    На просторах интернета можно найти множество русскоязычных сайтов, на которых народ делится опытом изготовления ЧПУ станков, но, к сожалению, информация на них не систематизируется. В целом, станки изготавливают из подручных материалов, дерева, алюминия или стали. Всё определяется конечным материалом, который требуется обрабатывать: чем твёрже обрабатываемый материал и нужна большая точность — тем твёрже материал станка. Я остановил свой выбор на обработке дерева и алюминия, а соответственно можно попробовать изготовить станок из дерева.

    Дале я попытался найти чертежи станков, которые представляют на сайтах и среди многих наиболее часто попадались отзывы о:
    — станок из МДФ
    — станок «Графа»

    Рассмотрев первый станок, я сначала обрадовался — хорош станочек, да и написано, что разрабатывался для изготовления в домашних условиях — красота. Однако присмотревшись к схеме, по которой данный станок предлагали вырезать, я понял, что изготовить такое чудо техники мне будет достаточно сложно. Множество отверстий я возможно и осилю, но вот продольные пазы изготовить будет достаточно сложно. В связи с этим, о данном станке пришлось забыть.

    Станок «Графа» тоже кажется неплохим решением, однако о нём пишется, что благодаря отсутствию острых углов в конструкции на неё снижаются нагрузки и станок получается более надёжным. Нагрузки, может быть, и снижаются, а вот как выпилить такие детали я плохо себе представляю. К тому же в конструкции использовались подшипники качения, цены на которые меня не обрадовали. В общем, эта конструкция меня тоже не порадовала.

    Можно, конечно же, заказать раскрой деталей для станка, однако, как мне кажется этот вариант не намного лучше «купить готовый станок». Очень может быть, что я не прав, но по завершению работ у меня как раз и будет возможность варианты посравнивать, и посмотреть где я допустил ошибки.

    Долгое время я не решался делать станок, а потом нашел одно занимательное видео…

    Материалы доступны, раскрой достаточно простой, сборка усилий не требует. Вот на этом варианте я и решил остановиться.

    Об изготовлении механической части станка читайте в следующей части.

    II. Выбор и использование двигателя
    Решение данного вопроса оказалось достаточно простым. Блуждание по форумам ЧПУ-шников дало однозначный ответ: Kress 1050 FME.

    Вообще, двигатели, которые применяют в самодельных ЧПУ станках можно разделить на две больше части: двигатели обычных фрез и бесколлекторные двигатели. Вторые имеют на порядок большую стоимость и нужные скорее, если вы изготавливаете промышленный станок. Первые в целом конечно хуже, но любительскому станкостроению в самый раз. Тут важно отметить один момент. Насколько я понял, когда фреза двигается вдоль заготовки, то она испытывает давление с её стороны. Соответственно испытывают определенные нагрузки и подшипники, которые стоят во фрезерном двигателе, и именно от их надёжности будет зависеть надёжность всего устройства.

    На форумах как раз и говорилось, что фрезеры Kress весьма надёжны именно в данном плане, а также по ним имелись хорошие отзывы станкостроителей. В результате Kress 1050 FME был приобретен мною у официального дилера за 7200 рублей. Оправдает ли он затраченных денег — покажет время.

    III. Разработка и изготовление электроники управления
    Изначально электронику планировалось купить, однако удовлетворяющую моим запросам оказалось не так уж просто найти, а та, что была найдена, имела заоблачную цену. Но прервусь, и прежде всего, расскажу что мне требуется… Станок имеет 3 оси движения каретки и кажется, что двигателя тоже должно быть 3, а я хочу 4! Дело в том, что если, например, захочется выточить ножку стула, то подобная операция проводится немножко другим типом станка — один шаговый двигатель вращает ножку по оси, другой двигает инструмент вдоль оси, а третий определяет расстояние до оси ножки. Но почему бы не объединить оба типа станка? — понадобится только добавить ещё один двигатель, который при необходимости будет вращать деталь вдоль оси. Соответственно мне нужно использовать 4 двигателя.

    К тому же я хочу использовать имеющиеся у меня шаговые двигатели от советских принтеров, а они имеют потребление тока, которое не обеспечивают многие контроллеры. Есть ещё один момент… Двигатели — это не всё. В дополнение важны также концевые выключатели, которые обеспечивают прекращение движение при достижении конца рабочей зоны и движение в нулевую точку при начале работы. В общем, много контроллеров, которые меня не устраивают. Ну что же попробуем сделать контроллер сами (на базе микросхем L297, L298).

    И тут моё внимание привлёк проект RepRap. Дело в том, что для него существуют контроллеры, выполненные на базе arduino, а это очень интересный момент! Кажется, что контроллер просто выдаёт импульсы на шаговые двигатели заставляя их крутиться, однако на самом деле он управляет их вращением. Подробнее можно почитать в статье " Контроллер шагового двигателя ", однако общий смысл следующий: двигатель сложная система и для того что бы эффективно им управлять нужно знать не только в каком положении он должен оказаться, но и каково его положение было в предыдущий момент. Именно по этой причине многие любители станкостроения используют такое программное обеспечение, как CNCLinux. Дело в том, что это операционная система реального времени, и она позволяет управлять формировать управляющие команды за чётко определённый срок.

    Что будет, если отказаться от подобного подхода? Предположим, что мы используем USB соединение с платой управления. То, что мы послали команду на USB, вовсе не означает, что она сразу будет передана устройству — контроллер USB сначала будет ждать или наступления таймаута или заполнения выходного буфера, прежде чем перешлёт команду. Что может произойти за время подобного ожидания? Раскрутившийся шаговый двигатель, обладая моментом инерции, может просто проскочить «зазевавшуюся» обмотку, а в результате усилятся вибрации, уменьшится точность, снизится скорость обработки. В общем, хорошо бы управлять двигателем в реальном времени. Держать для этого целый компьютер, в общем-то, не требуется — достаточно устройства, которое могло бы корректно интерпретировать G-код, на котором описывается куда и как ездить каретке станка, а сам G-код при этом можно хоть с флэшки читать. В проекте RepRap как раз такой контроллер и был реализован на основе arduino. По слухам код прошивки ещё глючит, но проект активно дорабатывается.

    IV. Выбор программного обеспечения
    Пока это самый туманный этап разработки, однако, был проведен предварительный анализ и выявлено, что о программе Mach3 имеется довольно значительное количество отзывов. Пока планируется дождаться этапа изготовления электроники и на этапе макетирования пробовать использовать различное программное обеспечение.

    Оставить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *