Самостійне виробництво ЧП верстата. Самостійне виготовлення фрезерного верстата із чпу Саморобки з матричного принтера

Завдяки повномасштабному впровадженню комп'ютерних технологій та систем автоматизації сучасні деревообробні верстати працюють за попередньо заданими програмами, що дозволяє забезпечити найвища якістьобробка деревини. Верстати з ЧПУ, що використовуються на спеціалізованих деревообробних фабриках і великих лісопилках, дозволяють з легкістю проводити розпил і обробку деревини, при цьому є можливість внести відповідні зміни в роботу такого обладнання. Тим самим забезпечується максимально можлива універсальність використання таких верстатів для обробки деревини.

За бажанням ви можете самостійно виконати такі верстати з числовим програмним керуванням, які забезпечуватимуть повну обробку деревини з чудовою якістю виконаних робіт. Розкажемо вам детальніше про те, як зробити саморобний верстат з ЧПУ своїми руками.

Незважаючи на складність конструкції такого обладнання, що здається, зібрати його самостійно не складе особливих труднощів. Сьогодні у продажу можна знайти вже готові комплекти для виготовлення таких верстатів із ЧПУ, що дозволяє мінімізувати ваші витрати, при цьому є можливість виготовити необхідний фрезерний верстат із ЧПУ з 3d, який виконуватиме повний спектр роботи з пиломатеріалом.

Таке обладнання відрізняється універсальністю у використанні, що позитивно позначилося на його затребуваності та популярності на ринку. Такі апарати можуть використовуватись для роботи з такими матеріалами:

• Дерево.
• Пластмаса.
• Композити та полімери.
• Тонкий метал.
• Гума.
• Інші матеріали.

Найбільш популярні сьогодні ЧПУ-верстати, які повністю управляються автоматикою та забезпечують максимальну точність обробки деревини. За допомогою таких деревообробних верстатів можна виконувати такі роботи:

• Розпилювати дерево.
• Розрізати фанеру.
• Виконувати точне шліфування.
• Виробляти складне тривимірне і фігурне розпилювання деревини.
• Виготовляти різні будматеріали із дерева.

У кожному конкретному випадку залежно від функціоналу такого пристрою схема виконання і використовувані компоненти будуть різнитися. Саме тому вам необхідно спочатку визначитись з функціональними можливостямитакого обладнання і вже залежно від цього вибирати той чи інший тип та схему для самостійного виготовлення верстата з ЧПУ.

Переваги обладнання

Якщо говорити про переваги виготовленісвоїми руками верстатів із ЧПУ, то відзначимо наступне:

• Ефективність у роботі.
• Універсальність використання.
• Можливість спрощеного переналаштування обладнання.
• Надійність.
• Доступна вартість.

Інструкція по збірці

Пропонуємо вам достатньо просту інструкціюзі збирання фрезерного верстата з ЧПУ, що дозволить вам самостійно виконати таке обладнання для обробки деревини. Ця схема передбачає використання вже готових наборів компонентів, які включають спеціально підібрані елементи виготовлення такого устаткування. Втім, нічого не заважає вам самостійно знайти або виготовити всі комплектуючі, і згодом ви не тільки зможете суттєво заощадити, але й зробите такий верстат, який повністю відповідатиме вашим вимогам.

У подальшому до виконаного механізму можна буде легко підключити комп'ютер або блок управління з програмним забезпеченнямщо дозволяє повністю задавати траєкторію руху фрезерної робочої головки. У той же час зазначимо, що якщо вами використовується каретка від старого фільтра, то використовувати такий верстат з ЧПУ можна буде лише для обробки деревини, пластику або тонколистового металу.

Якщо вам необхідний верстат з ЧПУ, здатний виконувати повноцінне фрезерування заготовок з різних матеріалів, то за переміщення робочого інструменту, що використовується, повинен відповідати потужний кроковий двигун. Виконати його можна зі звичайного електромотора або придбати готові моделі невеликої потужності.

Використання таких двигунів дозволить уникнути необхідності використання гвинтової передачі, що ускладнює всю конструкцію. При цьому такі характеристики саморобного обладнаннята його функціональні можливості суттєво розширюються. Якщо ви з яких-небудь причин не можете або не хочете використовувати потужний кроковий двигун, рекомендуємо вибирати каретки від принтерів потужних топових моделей, що дозволить забезпечити максимально можливу амплітуду руху фрезерувальної робочої головки.

Схема та креслення верстата

Основою самостійно виконаного верстата з ЧПУ стане механізм фрезера. У тому випадку, якщо ви використовуєте вже готові набори для виконання такого обладнання, то можна підібрати такий механізм, який повністю відповідатиме потужності двигуна і виконуваним у подальшому роботам з деревиною та іншими матеріалами.

В Інтернеті можна знайти численні схеми виконання таких механізмів фрезера для верстатів з ЧПУ. У кожному конкретному випадку механізм, що використовується, буде відрізнятися в залежності від встановленого двигуна і каретки. Вибираючи той чи інший креслення такого фрезерувального верстата, необхідно віддавати перевагу обладнанню, яке поєднує простоту конструкції і повністю відповідають вашим вимогам.

Збираємо верстат з ЧПУ

В першу чергу необхідно виконати основу обладнання, до якої надалі фіксуватимуться фрезер, каретка та електродвигун. Виконати таку основу можна з балок прямокутного перерізу, до яких приварюються або фіксуються на болтах металеві напрямні.

Виконана основа для верстата має відрізнятися жорсткістю, що необхідно для точного позиціонування головки фрезерної. Фахівці рекомендують виконувати з'єднання всіх металевих елементів такої несучої конструкції за допомогою гвинтів, що дозволяє не тільки забезпечити потрібну міцність, але й надалі з легкістю модернізувати ваші верстати.

У виконаному верстаті з ЧПУ має бути передбачений механізм, що дозволяє переміщати робочий інструмент у вертикальній площині. Можемо порекомендувати використовувати для такого вертикального переміщення інструменту гвинтову передачу, обертання якої передається за допомогою зубчастого ременя.

Вертикальну вісь, яка буде потрібна кожному виготовленому самостійно верстату з ЧПУ, можна виконати з алюмінієвої плити. Розміри такої вертикальної осі слід точно підганяти під загальні габарити пристрою, що збирається.

Виготовивши або придбавши всі комплектуючі для такого обладнання, можна починати збирання верстата. Вам необхідно змонтувати два крокові електродвигуни, які кріпляться до основи за його вертикальною віссю. Перший електродвигун відповідає за переміщення головки у горизонтальній площині.тоді як другий забезпечує рух різака вже по вертикалі. Монтуються використовувані вузли та агрегати, при цьому якості їх фіксації слід приділити належну увагу.

У процесі експлуатації такого обладнання на нього доводиться підвищене навантаження з вібрацією, і при неякісному кріпленні незабаром можуть початися проблеми з точністю позиціонування головок. Привід всіх рухомих елементів та робочих фрезерувальних головок повинен здійснюватися виключно за допомогою ременних передач.

Вибір крокових двигунів

Більшість моделей самостійно виготовлених ЧПУ-верстатів оснащуються кроковими двигунами, що дозволяють переміщати робочий інструмент у трьох площинах. Залежно від конструкції таке обладнання може оснащуватися двома або трьома кроковими двигунами, а також додатково компонуватися електромоторами від комп'ютерних принтерів.

Вибираючи крокові двигуни, необхідно звернути увагу на кількість каналів управління. Найкращі моделімають п'ять каналів керування, що підвищує функціональність виготовленого міні-верстата. Також, вибираючи конкретні моделітаких двигунів слід ознайомитися з їх специфікацією і уточнити, на скільки градусів здійснюється зміна положення головки на координатному столі за один крок мотора. Від цієї характеристики безпосередньо залежатиме точність позиціонування ріжучого інструменту.

Електронна начинка обладнання

Сьогодні у продажу можна знайти різні вже готові мікросхеми для керування роботою маршових двигунів. Також не важко знайти відповідне програмне забезпечення, яке буде подавати керуючі сигнали на двигуни, і, відповідно, вони будуть, змінюючи своє положення, опускати і піднімати робочий інструмент.

Важливий момент у вибіре програмного забезпечення полягає в тому, що воно має обов'язково підтримувати драйвера контролерів arduino, встановлених на вашому міні-верстаті. Підключення плати управління безпосередньо до саморобного верстата з ЧПУ здійснюється через порт LPT чи CNC.

Найпростіше таке електронне обладнання для верстата з ЧПУ замовити безпосередньо з китайських аукціонів та сайтів. Там можна з легкістю знайти як готові набори для верстатів, так і електрообладнання, що окремо використовується. Вартість таких мікросхем, ПЗ та контролерів буде на доступному рівні.

ЧПУ-фрезер своїми руками — це універсальне у використанні обладнання, яке дозволяє суттєво спростити та автоматизувати роботу з обробки пиломатеріалів, пластику, тонкого металу тощо. Вам лише потрібно підшукати якісну схему виконання такого обладнання і придбати вже готові набори комплектуючих, вибрати маршеві двигуни і автоматику.

Це мій перший верстат із ЧПУ зібраний своїми руками з доступних матеріалів. Собівартість верстата близько 170 $.

Зібрати верстат із ЧПУ мріяв уже давно. В основному він мені потрібен для різання фанери та пластику, розкрий якихось деталей для модельізму, саморобок та інших верстатів. Зібрати верстат руки свербіли майже два роки, за цей час збирав деталі, електроніку та знання.

Верстат бюджетний, вартість його мінімальна. Далі я вживатиму слова, які звичайній людині можуть здатися дуже страшними і це може відлякати від самостійної спорудиверстата, але насправді це все просто і легко освоюється за кілька днів.

Електроніка зібрана на Arduino + прошивка GRBL

Механіка найпростіша, станина з фанери 10мм + шурупи та болти 8мм, лінійні напрямні з металевого куточка 25*25*3 мм + підшипники 8*7*22 мм. Вісь Z рухається на шпильці M8, а осі X і Y на ременях T2.5.

Шпиндель для ЧПУ саморобний, зібраний з безколекторного мотора та цангового затиску + зубчаста ременна передача. Слід зазначити, що двигун шпинделя живиться від основного блоку живлення 24 вольта. У технічні характеристикивказано, що двигун на 80 ампер, але реально він споживає 4 ампери під серйозним навантаженням. Чому так відбувається я пояснити не можу, але двигун працює відмінно і справляється зі своїм завданням.

Спочатку вісь Z була на саморобних лінійних напрямних з куточків та підшипників, пізніше я переробив її, фотки та опис нижче.

Робочий простір приблизно 45 см по X і 33 см по Y, по Z 4 см. Враховуючи перший досвід, наступний верстат я робитиму з великими габаритами і на вісь X ставитиму два мотори, по одному з кожної строни. Це пов'язано з великим плечем і навантаженням на нього, коли робота ведеться на максимальному видаленні по осі Y. Зараз стоїть один мотор і це призводить до спотворення деталей, коло виходить трохи еліпсом через прогинання каретки по X, що виникає.

Рідні підшипники у мотора швидко розбовталися, тому що не розраховані на бічне навантаження, а воно тут серйозне. Тому зверху та знизу на осі встановив два великі підшипники діаметром 8 мм, це треба було б робити відразу, зараз через це є вібрація.

Тут на фото видно, що вісь Z вже на інших лінійних напрямних опис буде нижче.

Самі напрямні мають дуже просту конструкцію, її я випадково знайшов на Youtube . Тоді мені ця конструкція видалася ідеальною з усіх боків, мінімум зусиль, мінімум деталей, просте складання. Але як показала практика, ці напрямні працюють не довго. На фото видно, яка канавка утворилася на осі Z після тижня моїх тестових запусків ЧПУ верстата.

Саморобні напрямні на осі Z я замінив на меблеві, що коштували менше долара за дві штуки. Я їх укоротив, залишив хід 8 см. На осях X і Y ще залишилися напрямні старі, міняти поки не буду, планую на цьому верстаті вирізати деталі для нового верстата, потім просто розберу.

Пару слів про фрези. Я ніколи не працював із ЧПУ і досвід фрезерування у мене теж дуже маленький. Купив я в Китаї кілька фрез, у всіх 3 та 4 канавки, пізніше я зрозумів, що ці фрези хороші для металу, для фрезерування фанери потрібні інші фрези. Поки що нові фрези долають відстань від Китаю до Білорусі я намагаюся працювати з тим, що є.

На фото видно як фреза 4 мм горіла на березовій фанері 10 мм, я так і не зрозумів чому, фанера чиста, а на фрезі нагар схожий на смолу від сосни.

Далі на фото фреза 2 мм чотиризахідна після спроби фрезерування пластику. Цей шматок розплавленого пластику потім дуже погано знімався, відкушував трохи кусачками. Навіть на малих оборотах фреза все одно вязне, 4 канавки явно для металу:)

Днями у дядька був день народження, з цієї нагоди вирішив зробити подарунок на своїй іграшці:)

Як подарунок зробив аншлаг на будинок із фанери. Насамперед спробував фрезерувати на пінопласті, щоб перевірити програму і не псувати фанеру.

Через люфти та прогинання підкову вдалося вирізати тільки з сьомого разу.

Загалом цей аншлаг (у чистому вигляді) фрезерувався близько 5 годин + купа часу на те, що було зіпсовано.

Якось я публікував статтю про ключницю, нижче на фото ця ж ключниця, але вже вирізана на верстаті з ЧПУ. Мінімум зусиль, максимум точність. Через люфт точність звичайно не максимум, але другий верстат я зроблю жорсткішим.

А ще на верстаті з ЧПУ я вирізав шестерні з фанери, це набагато зручніше і швидше, ніж різати своїми руками лобзиком.

Пізніше вирізав і квадратні шестерні з фанери, вони насправді крутяться:)

Підсумки позитивні. Зараз займуся розробкою нового верстата, вирізатиму деталі вже на цьому верстаті, ручна працяпрактично зводиться до збирання.

Потрібно освоїти різання пластику, тому що стала робота над саморобним роботом-пилососом. Власне, робот теж підштовхнув мене на створення свого ЧПУ. Для робота різатиму з пластику шестерні та інші деталі.

Update: Тепер купую фрези прямі з двома кромками (3.175*2.0*12 mm), ріжуть без сильних задир з обох боків фанери.

Верстати, оснащені числовим програмним забезпеченням (ЧПУ) представлені у вигляді сучасного обладнання для різання, точення, свердління або шліфування металу, фанери, пінопласту та інших матеріалів.

Вбудована електроніка на базі друкованих плат Arduino забезпечує максимальну автоматизацію робіт.

1 Що являє собою верстат з ЧПУ?

Верстати ЧПУ на базі друкованих плат «Ардуїно» здатні в автоматичному режимі безступінчасто змінювати частоту обертання шпинделів, а також швидкість подачі супортів, столів та інших механізмів. Допоміжні елементи верстата ЧПУ автоматично приймає потрібне положення,і можуть використовуватись для різання фанери або алюмінієвого профілю.

У пристроях на основі друкованих плат Arduino ріжучий інструмент (попередньо налаштований) також змінюється в автоматичному режимі.

У пристроях ЧПУ на базі друкованих плат "Ардуїно" всі команди подаються через контролер.

Контролер отримує сигнали від програмноносія. Для такого обладнання для різання фанери, металевого профіліабо пінопласту програмоносіями є кулачки, упори чи копіри.

Сигнал, що надійшов з програмоносія, через контролер подає команду на автомат, напівавтомат або копіювальний верстат. Якщо необхідно змінити лист фанери або пінопласту для різання, кулачки або копіри замінюються іншими елементами.

Агрегати з програмним управлінням на базі плат "Ардуїно" як програмоносій використовують перфострічки, перфокарти або магнітні стрічки в яких міститься вся необхідна інформація. Із застосуванням плат Arduino весь процес різання фанери, пінопласту або іншого матеріалу повністю автоматизується, сто мінімізує витрати праці.

Варто зазначити, що зібрати верстат ЧПУ для різання фанери або пінопласту на базі плат Arduino своїми руками можна без особливих складнощів.Управління в агрегатах ЧПУ на основі Ардуїно здійснює контролер, який передає як технологічну, так і розмірну інформацію.

Застосовуючи плазморізи з ЧПУ на базі плат «Ардуїно» можна звільнити велике числоуніверсального обладнання та поряд з цим збільшити продуктивність праці.Основні переваги верстатів на базі «Ардуїно», зібраних своїми руками, виражаються в:

• високою (порівняно з ручними верстатами) продуктивністю;
• гнучкості універсального обладнання у поєднанні з точністю;
• зниження потреби у залученні кваліфікованих фахівців до роботи;
• можливості виготовлення взаємозамінних деталей за однією програмою;
• скорочених термінів підготовки під час виготовлення нових деталей;
• можливості зробити верстат своїми руками.

1.1 Процес роботи фрезерного верстата з ЧПУ (відео)

1.2 Різновиди ЧПУ верстатів

Представлені агрегати для різання фанери або пінопласту, що використовують для роботи плати Arduino, діляться на класи по:

• технологічним можливостям;
• принцип зміни інструмента;
• способу зміни заготівлі.

Будь-який клас такого обладнання можна зробити своїми руками, а електроніка Arduino забезпечить максимальну автоматизацію робочого процесу.Поряд із класами, верстати можуть бути:

• токарними;
• свердлильно-розточувальними;
• фрезерними;
• шліфувальними;
• верстати електрофізичного ряду;
• багатоцільові.

Токарні агрегати на базі «Arduino» можуть обробляти зовнішні і внутрішні поверхні різних деталей.

Обертання заготовок може проводитися як у прямолінійних, так і в криволінійних контурах. Пристрій також призначається для різання зовнішнього та внутрішнього різьблення. Фрезерні агрегати на базі Arduino призначаються для фрезерування простих і складних деталей корпусного типу.

Крім того вони можуть проводити свердління та розточування. Шліфувальні верстати, які також можна зробити своїми руками, можуть застосовуватися для фінішної обробки деталей.

Залежно від виду оброблюваних поверхонь агрегати можуть бути:

• плоскошліфувальними;
• внутрішньошліфувальними;
• шліцешліфувальними.

Багатоцільові агрегати можуть застосовуватися для різанняфанери або пінопласту, виконувати свердління, фрезерування, розточування та токарну обробку деталей. Перед тим, як зробити верстат з ЧПУ своїми руками, важливо враховувати, що поділ обладнання здійснюється за способом зміни інструменту. Заміна може проводитися:

• вручну;
• автоматично у револьверній головці;
• автоматично у магазині.

Якщо електроніка (контролер) може забезпечувати автоматичну зміну заготовок з використанням спеціальних накопичувачів, апарат може довгий часпрацювати без участі оператора.

Для того щоб зробити представлений агрегат для різання фанери або пінопласту своїми руками, необхідно підготувати вихідне обладнання. Для цього може бути придатний вживаний.

У ньому робочий орган замінюється на фрезу. Крім того, зробити механізм своїми руками можна з кареток старого принтера.

Це дозволить рухатися робочій фрезі у напрямку двох площин. Далі до конструкції підключається електроніка, ключовим елементом якої є контролер та плати Arduino.

Схема збирання дозволяє зробити своїми руками саморобний агрегат ЧПУ автоматичним. Таке обладнання може бути призначене для різання пластику, пінопласту, фанери або тонкого металу. Для того, щоб пристрій зміг виконувати більше складні видиробіт, необхідний як контролер, а й кроковий двигун.

Він повинен мати високі потужнісні показники – не менше 40-50 ватів. Рекомендується використовувати звичайний електродвигун, оскільки з його застосуванням відпаде необхідність у створенні гвинтової передачі, а контролер забезпечуватиме своєчасну подачу команд.

Потрібне зусилля на вал передачі в саморобному пристрої має передаватися за допомогою зубчастих ременів.Якщо для пересування робочої фрези саморобний верстат з ЧПУ використовувати каретки від принтерів, то для цієї мети необхідно вибрати деталі від принтерів великих розмірів.

Основою майбутнього агрегату може бути прямокутна балка, яка повинна бути міцно закріплена на напрямних. Каркас повинен відрізнятись високим ступенем жорсткості, але використовувати зварювання не рекомендується. Краще застосовувати болтове з'єднання.

Зварювальні шви будуть піддаватися деформації через постійні навантаження під час роботи верстата. Елементи кріплення при цьому руйнуються, що призведе до збою налаштувань, а контролер працюватиме некоректно.

2.1 Про крокові двигуни супорти та напрямні

Агрегат із ЧПУ, зібраний самостійно, має бути оснащений кроковими електродвигунами. Як вже згадувалося вище, для збирання агрегату найкраще використовувати двигуни від старих матричних принтерів.

Для ефективного функціонування пристрою знадобиться три окремих двигуникрокового типу. Рекомендується використовувати двигуни з п'ятьма окремими проводами управління. Це дозволить збільшити функціональність саморобного апаратуу кілька разів.

При підборі двигунів для майбутнього верстата потрібно знати число градусів на один крок, показник робочої напруги та опір обмотки. Згодом це допоможе зробити коректне налаштування всього програмного забезпечення.

Кріплення валу кульового двигуна виконується із застосуванням гумового кабелю, покритого товстою обмоткою. Крім того, за допомогою такого кабелю можна приєднати двигун до ходової шпильки. Станину можна виготовити із пластмаси з товщиною в 10-12 мм.

Поряд із пластиком можливе застосування алюмінію або органічного скла.

Провідні деталі каркаса кріпляться за допомогою шурупів, а при використанні деревини можна кріпити елементи клеєм ПВА. Напрямні являють собою сталеві прути з перетином 12 мм і довжиною 20 мм. На кожну вісь припадає по 2 прути.

Супорт виготовляють із текстоліту, його розміри повинні становити 30×100х40 см. Напрямні частини текстоліту скріплюються гвинтами марки М6, а супорти «Х» і «У» у верху повинні мати 4 різьбові отвори для закріплення станини. Крокові електродвигуни встановлюються за допомогою кріплень.

Кріплення можна зробити з використанням сталілистового типу. Товщина листа має становити 2-3 мм. Далі гвинт з'єднується з віссю крокового двигуна за допомогою гнучкого валу. З цією метою можна використовувати звичайний гумовий шланг.

Набір, за допомогою якого можна зібрати свій фрезерний верстат із ЧПУ.
У Китаї продаються готові верстати, огляд одного з них вже на Муську публікувався. Ми ж з Вами зберемо верстат самі. Ласкаво просимо…
UPD: посилання на файли

Я таки наведу посилання на огляд готового верстата від AndyBig. Я ж не повторюватимусь, не цитуватиму його текст, напишемо все з нуля. У заголовку вказаний тільки набір з двигунами та драйвером, будуть ще частини, намагатимусь дати посилання на все.
І це ... Заздалегідь перепрошую перед читачами, фотографії в процесі спеціально не робив, т.к. тоді робити огляд не збирався, але підніму максимум фоток процесу і постараюся дати докладний описвсіх вузлів.

Мета огляду - не так похвалитися, скільки показати можливість зробити собі помічника самому. Сподіваюся цим оглядом подати комусь ідею, і можливо не лише повторити, а й зробити ще краще. Поїхали…

Як народилася ідея:

Так вийшло, що із кресленнями я пов'язаний давно. Тобто. моя професійна діяльністьз ними тісно пов'язана. Але одна річ, коли ти робиш креслення, а потім вже зовсім інші люди втілюють об'єкт проектування в життя, і зовсім інша, коли ти втілюєш об'єкт проектування в життя сам. І якщо з будівельними речами у мене ніби нормально виходить, то з моделізмом та іншим прикладним мистецтвом не особливо.
Так ось давно була мрія з намальованого в автокаді зображення, зробити джип - і воно ось в натурі перед тобою, можна користуватися. Ідея ця час від часу проскакувала, але в щось конкретне оформитися ніяк не могла, поки що...

Поки я не побачив років три-чотири тому REP-RAP. Ну що ж 3Д принтер це була дуже цікава річ, і ідея зібрати собі довго оформлялася, я збирав інформацію про різні моделі, про плюси та мінуси різних варіантів. Одного разу перейшовши одним із посилань я потрапив на форум, де сиділи люди і обговорювали не 3Д принтери, а фрезерні верстати з ЧПУ управлінням. І звідси, мабуть, захоплення і починає свій шлях.

Замість теорії

У двох словах про фрезерні верстати з ЧПУ (пишу своїми словами навмисно, не копіюючи статті, підручники та посібники).

Фрезерний верстатпрацює прямо протилежно 3Д принтеру. У принтері крок за кроком, шар за шаром модель нарощується за рахунок наплавлення полімерів, у фрезерному верстаті, за допомогою фрези із заготовки забирається «все зайве» і виходить необхідна модель.

Для роботи такого верстата потрібний необхідний мінімум.
1. База (корпус) з лінійними напрямними та передавальний механізм (може бути гвинт або ремінь)
2. Шпіндель (я бачу хтось усміхнувся, але так він називається) – власне двигун із цангою, в яку встановлюється робочий інструмент – фреза.
3. Крокові двигуни - двигуни, що дозволяють здійснювати контрольовані кутові переміщення.
4. Контролер - плата управління, що передає напруги на двигуни відповідно до сигналів, отриманих від керуючої програми.
5. Комп'ютер із встановленою керуючою програмою.
6. Базові навички креслення, терпіння, бажання та гарний настрій.))

По пунктам:
1. База.
за конфігурацією:

Розділю на 2 типи, існують більш екзотичні варіанти, але основних 2:

З рухомим порталом:
Власне, обрана мною конструкція, в ній є основа на якій закріплені напрямні осі X. По напрямних осі Х пересувається портал, на якому розміщені напрямні осі Y, і вузол осі, що переміщається по ньому.

Зі статичним порталом
Така конструкція представляє і себе корпус він і є порталом, на якому розміщені напрямні осі Y, і вузол осі Z, що переміщається по ньому, а вісь Х вже переміщається щодо порталу.

За матеріалом:
корпус може бути виготовлений з різних матеріалів, найбільш розповсюджені:
- Дюраль - має гарне співвідношення маси, жорсткості, але ціна (саме для хобіної саморобки) все-таки пригнічує, хоча якщо на верстат є види по серйозному зароблянню грошей, то без варіантів.
- фанера - непогана жорсткість при достатній товщині, невелика вага, можливість обробляти чим завгодно:), та й власне ціна, лист фанери 17 зараз зовсім недорогий.
- Сталь - часто застосовують на верстатах великої площі обробки. Такий верстат звичайно має бути статичним (не мобільним) та важким.
- МФД, оргскло та монолітний полікарбонат, навіть ДСП – теж бачив такі варіанти.

Як бачите - сама конструкція верстата дуже схожа і з 3д принтером і лазерними граверами.
Я свідомо не пишу про конструкції 4, 5 і 6-осьових фрезерних верстатів, т.к. на порядку денному стоїть саморобний верстат хобі.

2. Шпіндель.
Власне, шпинделі бувають з повітряним та водяним охолодженням.
З повітряним охолодженням у результаті коштують дешевше, т.к. для них не треба містити додатковий водяний контур, працюють трохи голосніше, ніж водяні. Охолодження забезпечується встановленим на тильній стороні крильчаткою, яка на високих оборотах створює відчутний потік повітря, що охолоджує корпус двигуна. Чим потужніший двигун, тим серйозніше охолодження і тим більше повітряний потік, який цілком може роздмухувати на всі боки
пил (стружку, тирсу) виробу, що обробляється.

З водяним охолодженням. Такий шпиндель працює майже беззвучно, але в результаті все-одно різницю між ними в процесі роботи не почути, оскільки звук оброблюваного матеріалу фрезою перекриє. Протягом від крильчатки, в даному випадкузвичайно ні, зате є додатковий гідравлічний контур. У такому контурі повинні бути і трубопроводи, і помпа рідина, що прокачує, а також місце охолодження (радіатор з обдуванням). У цей контур зазвичай заливають не воду, а або Тосол, або етиленгліколь.

Також шпинделі є різних потужностей, і якщо малопотужні можна підключити безпосередньо до плати управління, то двигуни потужністю від 1 кВт вже необхідно підключати через блок управління, але це вже не про нас.))

Так, ще часто в саморобних верстатах встановлюють прямі шліфувальні машини, або фрезери зі знімною базою. Таке рішення може бути виправданим, особливо при виконанні робіт недовгої тривалості.

У моєму випадку було обрано шпиндель з повітряним охолодженням потужністю 300Вт.

3. Крокові двигуни.
Найбільшого поширення набули двигуни 3 типорозмірів
NEMA17, NEMA23, NEMA 32
відрізняються вони розмірами, потужністю та робочим моментом
NEMA17 зазвичай застосовуються в 3д принтерах, для фрезерного верстата вони замалі, т.к. доводиться тягати важкий портал, якого додатково прикладається бічне навантаження під час обробки.
NEMA32 для такого виробу зайві, до того ж довелося б брати іншу плату керування.
мій вибір упав на NEMA23 з максимальною потужністю для цієї плати – 3А.

Люди використовують кроковики від принтерів, але т.к. у мене та їх не було і все одно доводилося купувати вибрав все в комплекті.

4. Контролер
Плата керування, що отримує сигнали від комп'ютера і передає напругу на крокові двигуни, що переміщують осі верстата.

5. Комп'ютер
Потрібен комп'ютер окремий (можливо дуже старий) і причин тому, мабуть, дві:
1. Навряд чи Ви наважитеся розташовувати фрезерний верстат поруч із тим місцем, де звикли читати інтернетики, грати в іграшки, вести бухгалтерію і т.д. Просто тому, що фрезерний верстат - це голосно та запорошено. Зазвичай верстат або в майстерні, або в гаражі (краще опалюваному). У мене верстат стоїть у гаражі, взимку переважно простоює, т.к. немає опалення.
2. З економічних міркувань зазвичай застосовуються комп'ютери не актуальні для домашнього життя - сильно б/у:)
Вимоги до машини за великим рахунком ні про що:
- від Pentium 4
- Наявність дискретної відеокарти
- RAM від 512MB
- Наявність роз'єму LPT (з приводу USB не скажу, за маєтком драйвера, що працює по LPT, новинки поки не вивчав)
такий комп'ютер або дістається з комори, або як у моєму випадку купується за безцінь.
Через малу потужність машини намагаємося не ставити додатковий софт, тобто. тільки вісь та керуюча програма.

Далі два варіанти:
- ставимо windows XP (комп слабенький, пам'ятаємо так?) і керуючу програму MATCH3 (є інші, але це найпопулярніша)
- ставимо нікси і Linux CNC (кажуть, що теж дуже непогано все, але я нікси не подужав)

Додам, мабуть, щоб не образити надмірно забезпечених людей, що цілком можна поставити і не пень четвертий, а і який-небудь ай7 - будь ласка, якщо це Вам подобається і можете собі це дозволити.

6. Базові навички креслення, терпіння, бажання та гарний настрій.
Тут двома словами.
Для роботи верстата потрібна керуюча програма (по суті текстовий файл, що містить координати переміщень, швидкість переміщень і прискорення), яка в свою чергу готується в додатку CAM - зазвичай це ArtCam, в цьому додатку готується сама модель, задаються її розміри, вибирається ріжучий інструмент.
Я зазвичай роблю дещо довшим шляхом, роблю креслення, а AutoCad потім, зберігши його *.dxf підвантажую в ArtCam і вже там готую УП.

Та й приступаємо до процесу створення свого.

Перед проектуванням верстата приймаємо за відправні точки кілька моментів:
- Вали осей будуть зроблені зі шпильки будівельної з різьбленням М10. Звичайно, безперечно існують більш технологічні варіанти: вал з трапецієподібним різьбленням, кулько-гвинтова передача (ШВП), але необхідно розуміти, що ціна питання залишає бажати кращого, а для верстата хобі ціна виходить взагалі космос. Проте згодом я збираюся провести апгрейд і замінити шпильку на трапецію.
- Матеріал корпусу верстата – фанера 16мм. Чому фанера? Доступно, дешево, сердито. Варіантів насправді багато, хтось робить із дюралі, хтось із оргскла. Мені простіше із фанери.

Робимо 3Д модель:


Розгорнення:


Далі я зробив так, знімка не залишилося, але думаю зрозуміло буде. Роздрукував розгортку на прозорих аркушах, вирізав їх та наклеїв на аркуш фанери.
Випилив частини та просвердлив отвори. З інструментів - електролобзик та шуруповерт.
Є ще одна маленька хитрість, яка полегшить життя в майбутньому: всі парні деталі перед свердлінням отворів стиснути струбциною і свердлити наскрізь, таким чином Ви отримаєте отвори однаково розташовані на кожній частині. Навіть якщо при свердлінні вийде невелике відхилення, то внутрішні частини деталей будуть збігатися, а отвір можна трохи розсвердлити.

Паралельно робимо специфікацію та починаємо все замовляти.
що вийшло у мене:
1. Набір, зазначений у цьому огляді, включає: плата управління кроковими двигунами (драйвер), крокові двигуни NEMA23 – 3 шт., блок живлення 12V, шнур LPTі кулер.

2. Шпиндель (це найпростіший, проте роботу свою виконує), кріплення і блок живлення 12V.

3. Вживаний комп'ютер Pentium 4, найголовніше на материнці є LPT та дискретна відеокарта + ЕПТ монітор. Взяв на Авіто за 1000р.
4. Вал сталевий: ф20мм – L=500мм – 2шт., ф16мм – L=500мм – 2шт., ф12мм – L=300мм – 2шт.
Брав тут, на той момент у Пітері брати виходило дорожче. Прийшло протягом 2 тижнів.

5. Підшипники лінійні: ф20 – 4шт., ф16 – 4шт., ф12 – 4шт.
20

16

12

6. Кріплення для валів: ф20 – 4шт., ф16 – 4шт., ф12 – 2шт.
20

16

12

7. Гайки капролонові з різьбленням М10 – 3шт.
Брав разом із валами на duxe.ru
8. Підшипники обертання, закриті – 6шт.
Там же, але у китайців їх також повно
9. Провід ПВС 4х2,5
це офлайн
10. Гвинтики, шпунтики, гайки, хомутики - купка.
Це теж в офлайні, у метизах.
11. Також був куплений набір фрез

Отже, замовляємо, чекаємо, випилюємо та збираємо.




Спочатку драйвер і блок живлення для нього встановив у корпус з комп'ютером разом.


Пізніше було вирішено розмістити драйвер в окремому корпусі, він саме з'явився.


Та й старий монітор якось сам змінився на більш сучасний.

Як я говорив спочатку, ніяк не думав, що писатиму огляд, тому додаю фотографії вузлів, і постараюся дати пояснення щодо процесу складання.

Спочатку збираємо три осі без гвинтів, щоб максимально точно виставити вали.
Беремо передню та задню стінки корпусу, кріпимо фланці для валів. Нанизуємо на осі Х по 2 лінійні підшипники і вставляємо їх у фланці.


Кріпимо дно порталу до лінійних підшипників, намагаємося покатати основу порталу туди-сюди. Переконуємось у кривизні своїх рук, все розбираємо і трохи розсвердлюємо отвори.
Таким чином, ми отримуємо деяку свободу переміщення валів. Тепер наживляємо фланці, вставляємо вали в них і переміщуємо основу порталу вперед-назад добиваємося плавного ковзання. Затягуємо фланці.
На цьому етапі необхідно перевірити горизонтальність валів, а також їх співвісність по осі Z (короче, щоб відстань від складального столу до валів була однаковою), щоб потім не завалити майбутню робочу площину.
Із віссю Х розібралися.
Кріпимо стійки порталу до основи, я для цього використовував меблеві барильця.


Кріпимо фланці для осі Y до стійок, цього разу зовні:


Вставляємо вали з лінійними підшипниками.
Кріпимо задню стінку осі Z.
Повторюємо процес налаштування паралельності валів та закріплюємо фланці.
Повторюємо аналогічно процес із віссю Z.
Отримуємо досить кумедну конструкцію, яку можна переміщати однією рукою за трьома координатами.
Важливий момент: усі осі мають рухатися легко, тобто. трохи нахиливши конструкцію портал повинен сам вільно, без жодних скрипів та опору переміститися.

Далі кріпимо ходові гвинти.
Відрізаємо будівельну шпильку М10 необхідної довжини, накручуємо капролонову гайку приблизно на середину, і по 2 гайки М10 з кожного боку. Зручно для цього, накрутивши трохи гайки, затиснути шпильку в шуруповерт і утримуючи гайки накрутити.
Вставляємо в гнізда підшипники і просовуємо в них зсередини шпильки. Після цього фіксуємо шпильки до підшипника гайками з кожного боку і контрім другим щоб не розбовталося.
Кріпимо капролонову гайку до основи осі.
Затискаємо кінець шпильки в шуруповерт і пробуємо перемістити вісь від початку до кінця і повернути.
Тут на нас чекає ще пара радостей:
1. Відстань від осі гайки до основи в центрі (а швидше за все в момент збирання основа буде посередині) може не збігтися з відстанню в крайніх положеннях, т.к. вали під вагою конструкції можуть прогинатися. Мені довелося по осі Х підкладати картонку.
2. Хід валу може бути дуже тугим. Якщо Ви виключили всі перекоси, то може зіграти роль натягу, тут необхідно зловити момент натягу фіксації гайками до встановленого підшипника.
Розібравшись із проблемами і отримавши вільне обертання від початку остаточно переходимо до встановлення інших гвинтів.

Приєднуємо до гвинтів крокові двигуни:
Взагалі при застосуванні спеціальних гвинтів, чи то трапеція чи ШВП на них робиться обробка кінців і тоді підключення до двигуна дуже зручно робиться спеціальною муфтою.

Але ми маємо будівельну шпильку і довелося подумати, як кріпити. У цей момент мені потрапив до рук відріз газової труби, її і застосував. На шпильку вона прямо «накручується» на двигун заходить у притирання, затягнув хомутами – тримає дуже непогано.


Для закріплення двигунів узяв алюмінієву трубку, порізав. Регулював шайбами.
Для підключення двигунів узяв такі конектори:




Вибачте, не пам'ятаю як називаються, сподіваюся хтось у коментарях підкаже.
Роз'єм GX16-4 (спасибі Jager). Просив колегу купити в магазині електроніки, він просто поряд живе, а мені виходило дуже незручно діставатися. Дуже ними задоволений: надійно тримають, розраховані на більший струм, можна від'єднати.
Ставимо робоче поле, він же жертовний стіл.
Приєднуємо всі двигуни до плати з огляду, що управляє, підключаємо її до 12В БП, коннектим до комп'ютера кабелем LPT.

Встановлюємо на ПК MACH3, виконуємо налаштування та пробуємо!
Про налаштування окремо, мабуть, не писатиму. Це можна ще кілька сторінок накатати.

У мене ціла радість, зберігся ролик першого запуску верстата:

Далі необхідно поставити шпиндель, при цьому забезпечивши його перпендикулярність (одночасно Х і Y) робочої площини. Суть процедури така, до шпинделя ізолентою кріпимо олівець, таким чином виходить відступ від осі. При плавному опусканні олівця він починає малювати коло на дошці. Якщо шпиндель завалений, то виходить не коло, а дуга. Відповідно необхідно вирівнюванням досягти малювання кола. Збереглася фотка від процесу, олівець не у фокусі, та й ракурс не той, але думаю суть зрозуміла:

Знаходимо готову модель(У моєму випадку герб РФ) готуємо УП, згодовуємо її MACHу і вперед!
Робота верстата:

В двох словах:
При 2Д обробці (просто випилюванні) визначається контур, який за кілька проходів вирізається.
При 3Д обробці (тут можна поринути в холівар, деякі стверджують, що це не 3Д а 2.5Д, тому що заготовка обробляється тільки зверху) задається складна поверхня. І що вище точність необхідного результату, то тонше застосовується фреза, то більше вписувалося проходів цієї фрези необхідно.
Для прискорення процесу застосовують чорнову обробку. Тобто. спочатку проводиться вибірка основного обсягу великою фрезою, потім запускається чистова обробка тонкою фрезою.

Далі, пробуємо, налаштовуємо, експериментуємо тощо. Правило 10000 годин працює і тут;)
Мабуть, я не більше втомлюватиму розповіддю про будівництво, налаштування та ін. Пора показати результати використання верстата - виробу.

Як бачите в основному це випиляні контури або 2Д обробка. На обробку об'ємних фігурйде багато часу, верстат стоїть у гаражі, і я туди заїжджаю ненадовго.
Тут мені справедливо помітять – а на… будувати таку бандуру, якщо можна випиляти фігуру U-подібним лобзиком чи електролобзиком?
Можна, але це наш метод. Як пам'ятаєте на початку тексту я писав, що саме ідея зробити креслення на комп'ютері і перетворити це креслення на виріб і послужили поштовхом до створення цього звіра.

Написання огляду мене нарешті спонукало зробити апгрейд верстата. Тобто. апгрейд був запланований раніше, але «руки не доходили». Остання змінадо цього була організація будиночка для верстата:


Таким чином у гаражі при роботі верстата стало набагато тихіше і набагато менше пилу літає.

Останнім же апгрейдом стала установка нового шпинделя, точніше тепер маю дві змінні бази:
1. З китайським шпинделем 300Вт для дрібної роботи:


2. З вітчизняним, але від того щонайменше китайським фрезером «Енкор»…


Із новим фрезером з'явилися нові можливості.
Швидше обробка, більше пилу.
Ось результат використання напівкруглої пазової фрези:

Ну і спеціально для MYSKU
Проста пряма пазова фреза:


Відео процесу:

На цьому я згортатимуся, але за правилами треба б підбити підсумки.

Мінуси:
- Дорого.
- Довго.
- Іноді доводиться вирішувати нові проблеми (відключили світло, наведення, розкрутилося щось та ін.)

Плюси:
– Сам процес створення. Тільки це виправдовує створення верстата. Пошук рішень виникають проблем і реалізація, і є тим, заради чого замість сидіння на попе рівно ти встаєш і йдеш робити що-небудь.
- Радість на момент дарування подарунків, зроблених своїми руками. Тут потрібно додати, що верстат не робить всю роботу сам:) Крім фрезерування необхідно це все ще обробити, пошкурити пофарбувати та ін.

Велике Вам спасибі, якщо Ви ще читаєте. Сподіваюся, що мій пост нехай хоч і не підіб'є Вас до створення такого (або іншого) верстата, але розширить кругозір і дасть їжу до роздумів. Також дякую хочу сказати тим, хто мене умовив написати цей опус, без нього у мене і апгрейду не сталося, мабуть, так що все в плюсі.

Прошу вибачення за неточності у формулюваннях і всякі ліричні відступи. Багато чого довелося скоротити, інакше текст вийшов би просто неосяжний. Уточнення та доповнення природно можливі, пишіть у коментарях – постараюся всім відповісти.

Успіхів Вам у Ваших починаннях!

Обіцяні посилання на файли:
- креслення верстата,
- розгортка,
формат – dxf. Це означає, що ви зможете відкрити файл будь-яким векторним редактором.
3Д модель деталізована відсотків на 85-90, багато речей робив, або в момент підготовки розгортки, або за місцем. Прошу «зрозуміти і пробачити».)