Механика простого 3-координатного ЧПУ-гравера

F0FQHG3F54HJ7SB

Ниже будет рассмотрена конструкция простого самодельного фрезерного станка, работающего под управлением компьютера. Подобное оборудование реально расширяет возможности домашней мастерской, предоставляя Мозгочину всю мощь ЧПУ-обработки широчайшего спектра строительных материалов.

Автор конструкции с пеной у рта утверждает, что конструкция обладает кучей ништяков следующими достоинствами:

— небольшие размеры, позволяющие легко разместить станок на рабочем столе;

— масштабируемость конструкции под любой необходимый размер;

— максимальная дешевизна конструкции;

— достаточная (относительно) точность обработки деталей;

— доступность компонентов (общая цена – до 200 USD)

По сути, конструкция включает в себя два станка: 2-координатный для гравировки и разводки печатных плат, а также 3-координатный для объемной обработки сравнительно мягких материалов типа дерева, пластика, пеноматериалов.

Работу станка вы можете увидеть на видео в конце статьи, а схема драйверов для шаговых двигателей будет рассмотрена в позднейших публикациях.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. РАМА СТАНКА

FFX1MAMF54HJ7SI

Рама станка является прочным основанием, на котором строго горизонтально крепятся горизонтальные движущиеся и неподвижные элементы (оси X, Y), а также Г-образная вертикальная штанга (гусиная шея) для размещения подвижного (по оси Z) рабочего инструмента.

Для сборки рамы автор использовал 1-дюймовую водопроводную трубу, не в последнюю очередь из-за удобства ее сборки на резьбовых соединениях. Кроме того, геометрию самой трубы и рамы в целом всегда можно подправить при помощи молотка и такой-то матери. Как вы можете видеть на изображении, рама представляет собой незамкнутое У-образное кольцо, скрепленное резьбовыми 90-градусными уголками, на концах заглушенное резьбовыми пробками. На длинном плече рамы при помощи тройника закреплена вертикальная штанга для крепления рабочего инструмента. Обратите внимание, что штанга размещена не по центру плеча. Цель подобного действия – придание конструкции жесткости, и водопроводная труба отлично для этого подходит. После предварительной сборки и примерки вы можете закрепить резьбовые соединения при помощи специального фиксатора.

Примечание переводчика: давайте-ка прикинем список материалов и инструментов, необходимых для сборки рамы:

  1. Труба водопроводная 1-дюймовая, 1,5 метра;

  2. Заглушки водопроводные резьбовые 1-дюймовые, 2 шт.;

  3. Уголок водопроводный 90-градусный, с внутренней резьбой, 1-дюймовый, 3 шт.;

  4. Тройник водопроводный, с внутренней резьбой, 1-дюймовый, 1 шт.;

  5. Крепление для трубы настенное фланцевое, с внутренней резьбой, 1-дюймовое, 1 шт.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ. ОСЬ Х. НАПРАВЛЯЮЩИЕ И МОТОР

FD6ORH3F54HOH2Q

Теперь наступил черед для рельсовых направляющих оси Х. Мы изготовим их из отрезков У-образного алюминиевого профиля диаметром ¾ дюйма, который можно найти в хозяйственном магазине.

Примечание переводчика: если в случае с водопроводными трубами все просто, то неметрические размеры для других компонентов могут вызвать вопросы. Так что советую воспользоваться онлайн-калькуляторами мер и величин. Необходимо помнить, что профиль измеряется расстоянием внешних кромок стенок. Таким образом, ¾ дюйма представляют собой 19 миллиметров. Такой профиль в стандартную номенклатуру не входит, так что выберем 20-миллиметровый, который действительно легко найти в магазинах.

Далее, просверлим крепежные отверстия в трубах рамы и профиле направляющих (см. изображение). Надо ли говорить, что отверстия в раме и профилях должны быть полностью симметричными. Крепление рельс на трубе может быть произведено как саморезами по металлу, так и банальными винтами с гайками. Между профилем и трубой рамы необходимо обеспечить зазор, для чего просто наденьте на крепеж толстостенную шайбу.

Сильно волноваться по поводу обеспечения абсолютной параллельности направляющих профилей не стоит. Почему, будет объяснено далее.

Крепление мотора к трубе рамы производится парой Г-образных профилей с тремя отверстиями на каждом. Как можно увидеть на изображении, два симметричных отверстия служат для крепления профиля к трубе рамы, а еще одно используется непосредственно для крепления двигателя к самому профилю. Теперь можем переходить к сборке винтовой передачи.

FL7MM3QF54HOH2P

Это еще проще. Берем резьбовой пруток диаметром ¼ дюйма (то есть 6 миллиметров) и соединяем его с валом шагового двигателя небольшим куском жесткого армированного шланга с внутренним диаметром опять-таки 6 миллиметров. По словам автора, наиболее подходящим для этого является топливный шланг.

Примечание переводчика: для большей жесткости и предотвращения прокручивания концы соединительного шланга предпочтительно обжать небольшими хомутами.

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ. ОСЬ Х. ПОДВИЖНАЯ ПЛАТФОРМА

Для ее создания автор использовал оргстекло, хотя может подойти практически любой другой достаточно твердый пластик с ровной поверхностью. К нему винтами или саморезами прикрепите отрезок уже знакомого нам П-образного алюминиевого профиля плоской стороной вниз.

FWOPX45F54HOH2M

Теперь пришло время для небольшого трюка. Вы ведь помните фразу о том, что нет особой нужды беспокоится о полной соосности опорных профилей на раме? Так вот, обратите внимание на изображение. Круглый предмет на ней – это шариковый подшипник. Его можно извлечь из нерабочего пепелаца двигателя или купить в магазине запчастей. Вам необходимо закрепить его на отрезке алюминиевой полосы шириной 20 миллиметров так, как это показано на изображении.

FJS8YJLF54HOH2S

Впрочем, более детально весь процесс создания поджимного упора вы можете увидеть в ролике ниже.

Изготовим упорную гайку винтовой передачи из удлиненной гайки-втулки М6 и алюминиевого листа, который при помощи молотка и тисков обернем вокруг указанной гайки. Должно получиться что-то похожее на нижеприведенное изображение. Теперь прикрепим упор и гайку передачи к нашей рабочей подвижной платформе так, как это уже сделано на изображении.

FG1STW9F54HOH2N

Как видите, указанные выше детали работают враспор и позволяют подвижной платформе при помощи винтовой передачи двигаться вперед и назад по оси Х, одновременно удерживая ее в плоскости по оси Y.

FMKBYESF54HOH2O

Такая конструкция не только легко повторяема, но и не требовательна к смазке.

ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ. ОСЬ Y

Как вы можете видеть на изображениях, ось Y по конструкции полностью идентична оси Х, однако развернута относительно нее на 90 градусов.

FZ81GK4F54HOH2K

Кроме того, если нижние направляющие упоры оси Х крепятся непосредственно к раме станка, то у оси Y они прикручены к подвижной платформе оси Х.

FW1J4F6F54HOH2I

Все это позволяет обрабатываемой детали, закрепленной на подвижной платформе оси Y (то есть самой верхней), перемещаться по двум осям относительно обрабатывающего инструмента.

FTDMJ33F54HOH2L

ЧАСТЬ ПЯТАЯ. ОСЬ Z

В целом, эта ось тоже подобна по конструкции осям X и Y, хотя и имеет свои особенности, легко различимые на изображениях.

FHLVZIBF5FEQ1PI

Выберем прямоугольный кусок ровного пластика и прикрепим к нему упорные профили и двигатель с резьбовой шпилькой.

Это будет основанием оси. Подвижная поверхность с учетом размеров и формы тоже полностью идентична уже изготовленным для других осей деталям, за исключением опор для шпинделя (круглые штуки из белого пластика).

FS5P6D6F5FEQ1PC

Кроме того, обратите внимание, что гайка передачи крепится на подвижной платформе несколько по-иному (см. изображения).

Обратите внимание, что от позора выпадения вперед подвижная поверхность удерживается двумя упорами, прикрепленными к торцам основания.

FFJYKRJF5FEQ1PG

ЧАСТЬ ШЕСТАЯ. СБОРКА

Окончательный этап. Разумеется, нам еще предстоит подключить шаговые моторы к контроллерам и настроить программное обеспечение. Впрочем, все это будет описано позже.

ЧАСТЬ СЕДЬМАЯ. А СОБСТВЕННО, ЗАЧЕМ ВСЕ ЭТО?

Если вы осилили вышеизложенное заинтересовались описанным проектом, то наверняка уже знаете, что могут трехкоординатные станки с компьютерным управлением. В нашем же случае самым шокирующим может оказаться точность обработки деталей (при условии, что все гайки затянуты). Впрочем, потрвозиться с настойками тоже придется, как и всякому уважающему себя Мозгочину. В любом случае, следите за тем, чтобы направляющие крепились плотно и параллельно, а винты были соответствующим образом затянуты.

Автор использовал станок для изготовления печатных плат для суперкомпьютеров, также он незаменим для гравировки на собачьих бирках именных медальонах и брелоках. И уж совсем захватывает зрелище получения трехмерной детали из массива пластика или пены.

ВНИМАНИЕ!

С программным обеспечением придется повозиться! При нетерплячке остром желании, придется заплатить за набор для ЧПУ из шаговых движков, их контроллеров и софта.

Впрочем, продолжение следует…

ЧАСТЬ ВОСЬМАЯ. ВИДЕОИНСТРУКЦИЯ

(A-Z Source)

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!


About Hind

23 Replies to “Механика простого 3-координатного ЧПУ-гравера”

  1. Программу, или несколько их, пожалуйста в подробностях того, как её написать, для самодельного ЧПУ станка, его работы, простую, старинную, типа G-кода, для изготовления допустим деревянных ложек, и деревянных кадок, на этом вашем сайте напишите да и всё!!! Что бы посетители этого вашего сайта могли бы её скопировать с этого вашего сайта, и без проблем сэкономить на этом своё время и деньги!!! Заодно и посещаемость этого вашего сайта возрастёт очень сильно в интернете!!! Желаю вам счастья!!!

    1. було б все просто, всі б станків наробли. CAD/CAM системи ніхто не відміняв. що для великого ЧПУ станка що для малого. для роботи йому потрібно вказати інструмент, швидкість обробки, розміри …… звісно вони індивідуально. тобто:
      треба сісти в каді намалювати креслення, задати розміри …. а тоді вигрузити код і скормити станку, після тестового прогону, підрівняти код налаштувати фрезерний станок і робити продукцію. або:
      відсканувати 3д сканером закинути в кад підрівняти креслення а далі фрезерувати. скинути якийсь код запросто але він підійде лише мені, із за того що станок не серійний

    1. практически любые шаговые двигатели, дальше уже выбирайте из условия что вам известно усилие которые они будут развивать.

  2. интересно бы было посмортеть, как автор при таком исполнении и методах крепежа просвелит хотя бы отверстия на самодельной плате ….я делал на направляющих от привода дисков там точность на порядок выше и то результатом не доволен , до Шмоля далеко короче )))))

        1. Ну почему же, я молод:) Но вот teac t540 cd-rw привод у меня тоже был. Механика на уровне там была в первую очередь из-за металлической арматуры, на которой крепились остальные детали.

    1. Ну как что, смотря, что ты будешь использовать для управления шаговыми двигателями. Дальше будет описано применение контроллера, напрямую интерпретирующего g-коды по командам последовательного порта. В то же время, возможно использование и микроконтроллеров Arduino и микоэвм raspberry. Тут все зависит от воображения конструктора. Здесь же — простая механическая основа для относительно точного и надежного позиционирования рабочего инструмента.

  3. Пожалуйста кеп. Слово «Автор» вижу, первоисточник нет. Youtube не всчет. За перевод спасибо.
    Кстати, чем померяться желаешь? 🙂

    1. Спасибо кэп. Если статья переводная, про что кстати указано в тексте, и приведена ссылка на первоисточник, то конечно она плагиат. Не так ли? Комменты к статье, которую я перевел начинаются с 2007 года. Ну как, будем мерятся дальше? И чем?:)

      1. Пожалуйста кеп. Слово «Автор» вижу, первоисточник нет. Youtube не в счет. За перевод спасибо.
        Кстати, чем померяться желаешь? 🙂

        1. Там есть такая ссылочка — (A-Z Source)
          Кстати, статья, что ты привел, источника не указывает, хотя, компиляция весьма неплоха.

Добавить комментарий

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

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *