Как сделать каретку для чпу
Сборка направляющих и кареток для ЧПУ станка своими руками
Механика каждого станка, независимо от его предназначения и типа, содержит комплектующие, которые относятся к базовым. Поэтому игнорировать их параметры недопустимо. Общепризнанно, что такой важной составляющей для металлорежущих или деревообрабатывающих устройств считаются направляющие. Именно ними определятся безошибочная и цикличная работа.
Поэтому тот, кто решил создать станок, должен позаботиться, чтобы в его конструкции использовались качественные направляющие для ЧПУ, положительно влияющие на функционал устройства. На приобретении комплектующих не экономят.
Основные типы направляющих
В процессе конструирования и монтажа станков (заводского и самодельного изготовления) применяют разные типы направляющих устройства. Это связано с их предназначением – фрезерование, сверление или токарные работы. Они могут быть двух типов.
Направляющие скольжения
Их используют в оборудовании небольшой мощности, не требующем особой точности и высокой производительности. Такими деталями комплектуют сверлильные и токарные агрегаты настольного типа, деревообрабатывающие станки.
Полированный вал, как вид направляющей, относится к бюджетным. Он наиболее распространен.
ВАЖНО! Его изготавливают из высоколегированной стали, выполняют индукционную закалку и, впоследствии, шлифовку. Такая обработка служит для увеличения продолжительности работы, а вал изнашивается меньше.
Полированный вал имеет недостатки:
Направляющие качения
Они сконструированы при участии подшипников качения.
У линейных подшипников – больший люфт, чем у каретки рельсовых направляющих, он меньше нагружен. Но у него есть ряд минусов:
Материал для производства втулок – бронза, латунь, капролон. Если имеет место соблюдение допусков, бронзовые подшипники скольжения не уступают подшипникам качения. Время от времени, если подшипник скольжения износился, его подгоняют, и чтобы устранить зазоры. Поэтому шариковая втулка более предпочтительна, благодаря тому, что она доступна и взаимозаменяема.
Вал и его виды
Стоит дать краткую характеристику и остальным видам.
Каким конструкциям отдать предпочтение
Не все могут позволить себе приобрести, скажем, обрабатывающий центр с ЧПУ для изготовления мелкосерийных деталей в домашних условиях, станок форматного типа или для токарных работ. Но самодельный агрегат с ЧПУ, сделанный собственноручно – реально. Собранное устройство в умелых руках продемонстрирует образцы правильной обработки деталей.
Собирая механику программируемых станков, обычно применяют самодельные линейные направляющие, так как в устройствах с круговым движением нет необходимости. Обратим внимание на некоторые конструкции, применяемые при этом.
Оцинкованные или хромированные трубы
Они идут с различным диаметром можно использовать как стержни при монтаже маломощных устройств – плоскошлифовальных наждаков, сверлильных или токарных станков. По шлифованному цилиндрическому стержню осуществляется движение бронзовой втулки. Иногда суппорт делают и без нее. У труб – невысокая цен, их легко обрабатывать. Хотя есть минус: небольшой ресурс (стирание защитного слоя наступает спустя 15-20 проходок, после чего сталь изнашивается более интенсивно), нет нужного уровня прочности при высоких нагрузках.
Фрезер
Эффективен фрезер, в котором направляющий механизм изготовлен на основе бывшего в употреблении матричного принтера или печатной машинки «Янтарь». При таком варианте прослужит долго. Не нужно искать очень широкие подшипники, их внутренний поперечник должен равняться диаметру болтов.
Мебельные стержни
Проблему механики для станков с ЧПУ можно правильно решить при помощи мебельных стержней. Тем более, что самоделки с их применением гарантируют тщательную обработку на деревообрабатывающем, ленточно-шлифовальном оборудовании, и даже фрезерном с невысокой мощностью. Мебельные комплектующие относятся к дешевым, хотя ресурс у них небольшой.
Полированный вал
Недорогой и часто применяющийся тип направляющей. Сущность обработки – индукционно закалить верхний слой, что способствует повышению длительности эксплуатации и снижению интенсивности процесса изнашивания. Затем вал полируется, и каретка движется при минимальном трении.
Самодельные
Часто практикуется установка самодельных направляющих, используя то, что есть в наличии. Например, можно воспользоваться стальным уголком, подшипниками, гайками и болтами.
ВАЖНО! Не берите алюминиевый, в таком случае надо быть готовым к частой замене детали. Дорожки в ней выедают шарикоподшипники каретки.
Предпочтение лучше отдать стальному уголку. Если использование механизма ожидается интенсивным, лучше его закалить и отшлифовать для снижения трения на подшипниках.
Штоки
Собирая маленький домашний станок, иногда пользуются, как направляющими, штоками автомобильных стоек из отечественного авто. Они прочны и изготовлены из металла высокого качества. Это ощутимо сократит затрату средств на стоимость комплектующих.
Есть и такой вариант: алюминиевые шины из распредустройства трансформаторной подстанции с впрессованными медно-графитными втулками от стартера МАЗа. А подвижные узлы делают из пневмоклапанов, которые применяются для управления пневмоцилиндрами.
При изготовлении направляющих и кареток для чпу своими руками (роликовых или шариковых), надо пользоваться такими ожидаемыми критериями:
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Некоторые умельцы советуют в механике на станке обойтись без втулок. Такой вариант возможен, но это чревато ухудшением производимых изделий, а сроки эксплуатации установленного устройства из стержней – снизятся.
Заключение
Если установленные комплектующие же умельцем подобраны или обработаны неточно, с таким устройством будут проблемы. Поэтому важно всегда учитывать эти рекомендации:
Если направляющая соответствует всем критериям, и каретка по ней движется плавно и равномерно, то и работа такого узла будет правильная.
Самодельная каретка для ЧПУ станка.
Сегодня пришло время применить полученные знания в предыдущих статьях и уроках по самостоятельной сборке ЧПУ станков. Используя полученные знания, мы сможем перемещать самодельную каретку для ЧПУ станка, собирать которую будем из подручных материалов с использованием ручного инструмента. И это может сделать каждый у себя дома.
Из чего сделать каретку для ЧПУ станка в домашних условиях.
Перед сборкой каретки для ЧПУ станка, я посетил канцелярский магазин. Вы скажите, что что-то тут не так. Зачем нам в канцелярский магазин? Дети уже собраны в школу. Нет, это не для ребенка. А точнее, для большого ребёнка, то есть для меня! В отделе ручек и карандашей купил химический карандаш и глеевую ручку. Карандаш и ручку покупал в магазине ОФИСМАГ. Если в вашем городе есть такой магазин, то вы можете купить карандаш и ручку по штрих-коду данных комплектующих, фото ниже.
Для создания каретки ЧПУ станка нам понадобится 2 карандаша и 4 ручки.
Чтобы сделать что-то на подобии «линейных подшипников«, буду использовать перемычку между ножек старого стула, из которого вырежу брусочки длиной 6 см. Делаю сквозное отверстия сверлом 6 мм. И по краям сверлом 8 мм отверстия для установки пластиковых втулок, которые будут скользить по карандашу.
В итоге, вот такие самодельные линейные направляющие получаются. Конечно, это громко сказано «линейные направляющие», но со своей функцией данная конструкция справляется, что наглядно показано в видео.
Ходовой винт сделал из шпильки М6 и удлинённой гайки, также на М6. Чтобы соединить шпильку с валом двигателя NEMA17, делаю соединительную муфту, также из подручных деталей. А именно из колпачка от медицинской иглы.
Сейчас все нужно закрепить. Вырезаю из фанеры 2 заготовки. Делаю разметку и просверливаю отверстия для крепления карандашей. Отверстия должны быть сделаны максимально точно на обеих заготовках, что обеспечит плавное перемещение каретки по ним. В противном случае, каретку может перекосить, и будут пропуски шагов двигателя, кроме этого, возможна остановка перемещения в данном месте. Чего нам не нужно. В центре заготовок из фанеры делаю отверстия диаметрам 7 мм,для установки ходового винта. На одной заготовке рассверливаю отверстие до 10 мм. Это необходимо для того, чтобы наша муфта не задевала. Кроме этого, нужно сделать дополнительно 4 отверстия на 3,5 мм для крепления шагового двигателя.
Устанавливаю все детали в заранее подготовленные места. Сверху на направляющие и ходовой винт устанавливаю кусок фанеры. Дальше приступаю к фиксации данной заготовки. Для этого в заранее просверленные отверстия в небольшом куске фанеры, с помощью двух винтов на М3 креплю гайку ходового винта. На верхней фанере каретки также сделал 2 отверстия с небольшими пазами для того, чтобы линейные направляющие закрепить с помощью нейлоновых стяжек.
На ходовой винт, с противоположной стороны от шагового двигателя, наворачиваю гайку и гайку-барашек, которая позволяет перемещать каретку вручную в нужное положение. Данная функция бывает необходимой при выполнении ряда действий.
Собранный механизм закрепляю на обрезке МДФ с помощью 4 саморезов.
Получилась вот такая каретка для ЧПУ станка из подручных материалов. Пора проверить ее в работе, а для этого воспользуемся знаниями, которые мы получили в предыдущих статьях и уроках.
Внимание! Чертежи выкладывать не вижу смысла. У вас все размеры могут получиться другими, в связи с использованием нестандартных элементов для создания аналогов «линейных подшипников». Если вам все же нужны чертежи, напишите об этом в комментарии.
Электроника для перемещения самодельной каретки.
Из предыдущих статей, в частности из: «Модуль для подключения драйверов A4988 и DRV8825», мы уже знаем, что для управления шаговым двигателем нужно:
Подключаем все по схеме.
Код Arduino UNO для управления самодельной кареткой.
Для этого увеличим максимальную скорость вращения.
Также увеличим ускорение, чтобы двигатель быстрее набирал заданную скорость вращения.
Установим скорость.
Остальной код оставляем без изменений. Для тестирования этого достаточно. Если вам интересно, можете написать боле сложную функцию управления двигателем.
Итоги по самодельной каретки для ЧПУ станка.
Каретка перемещается достаточно быстро, но при увеличении скорости начинается вибрация, которая приводит к перемещению устройства по столу. При установке деления шага ½ скорость снижается, каретка начинает перемещаться более плавно и вибрация уменьшается.
Каретку для небольшого ЧПУ станка можно сделать из подручных материалов, и при этом потратить на сборку небольшое количество времени и средств.
Сообщества › Сделай Сам › Блог › Создание ЧПУ станка с ноля своими руками.
Хочу поделиться опытом с сообществом по созданию чпу станка.
Определимся с будущими возможностями станка. В мои цели входит следующее — гравировка оргстекла шпинделем и лазером и возможно работа с печатными платами (т.е гравировка, для создания печатной платы) и сверление.
Корпус станка сделан из фанеры толщиной 10 мм. Прежде всего была создана 3d модель в программе Sketchup, по ее размерам были вырезаны части чпу.
Последовательность сборки такая — ось Z, Y, X, сборка драйверов, контроллера, настройка всего станка.
Покажу на примере Z, то что потребуется:
1. Шпиндель с готовым креплением.
2. Две направляющие со старых принтеров (диаметр 8мм).
3. Линейные подшипники lm8uu (4 шт.).
4. Крепление для подшипников (4 шт.) и гайки (1 шт.).
5. Фанера (10 мм.).
6. Шаговый мотор Nema 17.
7. Муфта (5мм — резьба М5).
8. Удлиненная гайка М5.
9. Шпилька резьбовая М5.
10. Уголки.
11. Болты, гайки, шайбы, шурупы.
12. Подшипник с внутренним диаметром 5 мм.
13. Шпилька резьбовая М8.
14. Уголки.
Но лучше одни раз увидеть, чем раз сто прочитать, 3D модель оси Z и Y:
Мозговой начинкой станет ардуино с прошивкой grbl 0.9, плюс три драйвера шаговых двигателей на основе микросхем l297 и l298. Еще понадобится блок питания — взял от старого системного блока. В результате получаем не сложную схему с соединением двумя сигналами управления с ардуино к шаговым двигателям (DIR, STEP) и возможностью управления станком с ноутбука или компьютера через usb.
Начнем с простого, старый блок питания разбираем, выпаиваем все ненужные провода, оставляя две массы и два провода +12В. Одни из которых пустим на питание драйверов, другие на питание шпинделя. Для запуска блока еще нужно зеленый провод припаять на массу (имитация кнопки включения системного блока) — цвет может отличаться, нужно смотреть конкретно по марке. Еще я прикрутил болтами М3 корпус блока питания к корпусу чпу и в месте где раньше выходила охапка проводов вставил тумблер для включения шпинделя.
Проба станка производилась на оргстекле, пока нормальных наборов фрез нет взял из набора гравера насадку и попытался что-то «нацарапать», получается примерно следующее (на оргстекле так-же имеются следы от прошлых неудачных работ!):
Видео работы станка:
Прошу не считать за рекламу или пиар, но все таки данный ресурс не является форумом чпу-шников и абсолютно все я здесь привести не могу, не всем это будет интересно, да и много получится! Поэтому укажу лишь, что более подробно описывается это на моем сайте (сборка и настройка драйверов, софта, подготовка файлов к гравировке) кому необходимо тот пусть смотрит.
Из чего сделать самодельные направляющие для ЧПУ станка?
В устройстве станка с ЧПУ применяется несколько видов направляющих. Самодельные изделия часто комплектуются рельсами из каретки печатной машины, принтера или приобретенными в магазине. Функции и качество этих элементов влияют на возможности устройства с ЧПУ и точность обработки.
Что такое направляющие для ЧПУ-станка?
Направляющие для ЧПУ станка — узлы, которые обеспечивают перемещение материала, инструмента и связанных с ними частей по необходимой траектории с определенной точностью.
Какие бывают рельсы для ЧПУ станка?
Все направляющие делятся на те, которые применяют силы скольжения и силы качения. Данные технологии встречаются в таких направляющих:
Справка : рельсовый тип направляющих более предпочтителен, так как может справиться с высокими нагрузками промышленных автоматических станков.
ВАЖНО! В связи с тем, что покупатели не проверяют твердость изделий при покупке, данный подход процветает, и риск покупки некачественных валов достаточно высокий.
Из чего можно выполнить направляющие для станка самостоятельно?
Роликовые элементы можно собрать самостоятельно из подшипников, уголка из металла, болтов и гаек. Уголки из алюминия применять не следует — элемент придется заменять часто, так как шарикоподшипники будут выедать в них дорожки.
Лучше всего для изготовления направляющих подойдет уголок из стали. В зависимости от интенсивности применения его можно закалить или оставить как есть, но нужно отшлифовать для уменьшения трения.
Самый простой и недорогой вариант — направляющие из старого принтера.
Кроме того, направляющие можно сделать из автомобильных стоек. Их применяют в российских авто, поэтому достать их не составит большого труда. Применяются штоки от стоек, которые выполнены из качественного металла и обладают высокой прочностью.
Как сделать самодельные направляющие для CNC-станка?
Работа любого станка основана на точности обработки изделий, которую обеспечивают направляющие стержни. Их вполне можно сделать самостоятельно и обойтись без лишних денежных затрат.
К примеру, рабочий элемент фрезерного станка сделать самостоятельно вряд ли получится, также как и в случае со сверлильным и токарным видами оборудования. Поэтому придется применять готовые решения, такие как дрели и приводы. Если применять направляющие, то все обстоит попроще, так как их тип и характеристики напрямую зависят от назначения устройства.
Самодельные направляющие на подшипниках
Самодельные элементы для ЧПУ своего изготовления могут быть сделаны в нескольких вариантах. В самом простом варианте в процессе изготовления агрегата по этому алгоритму нужно собрать конструкцию, которая состоит из следующих частей:
Сначала замеряется длина уголка из металла и удаляется лишнее. Далее следует просверлить симметрично с обоих сторон отверстия одинакового размера. С помощью болтов и гаек прикрепляются подшипники.
Роликовые направляющие для станков своими руками
Такие элементы сделать самостоятельно можно следующим образом:
Линейные направляющие для станков своими руками
Если вы решили сделать линейные направляющие самостоятельно, то вам необходима точность. На рабочую поверхность устанавливается рельс. В этом случае точность — средний показатель индикатора в центре замеряемой поверхности.
Кроме того, точность таких элементов определяется замером длины и ширины. В процессе работы рельсовые элементы подвергаются деформации, величина которой зависит от видов частей качения. В любом случае она будет меньше, когда нагрузка станет больше.
Чтобы увеличить жесткость системы, используется преднатяг, уменьшающий длительность срока службы линейных элементов, вызывающий в них внутреннее напряжение и поглощающий нагрузку при сильной вибрации.
Обладая небольшими размерами, рельсовые элементы обладают высокой грузоподъемностью. Устанавливаемые в разных устройствах, они монтируются как по горизонтали, так и сбоку.
Линейные элементы устанавливают с помощью крепления на основную поверхность. Способ крепления состоит в создании бортика на посадочной поверхности и установки на него каретки.
Для обеспечения точной установки нужно сделать базовые поверхности, которые должны находиться на каретке и на рельсе только с одной стороны. При этом метка должна находиться с другой стороны. Если точность не выполняется из-за особенностей схемы установки, то происходит обработка базовой поверхности и с другой стороны. Для защиты направляющих от действия коррозии на них наносят специальную защиту.
Немного подумав, легко сделать направляющие для устройства с ЧПУ своими руками из подручных частей, которые находятся в доступе и не используются по назначению. Это сокращает затраты на домашнее производство и повышает его продуктивность и качество.