Электроника для чпу станка своими руками

Электроника для чпу станка своими рукамиЭлектроника для чпу станка своими рукамиЭлектроника для чпу станка своими рукамиЭлектроника для чпу станка своими рукамиЭлектроника для чпу станка своими руками

Электроника для чпу станка своими руками

Здравствуйте уважаемые читатели и подписчики блога Андрея Ноака! Переработка древесины это не просто распиловка дерева, это и получение мебели и получение сложных изделий из древесины, изделий которые прошли десятки этапов обработки и стали полноценным изделием. И именно когда дело доходит до глубокой деревообработки, бывает очень сложно, а иногда и даже невозможно обойтись без ЧПУ станка. Сегодня я хочу поговорить о том, как сделать станок ЧПУ своими руками.

Введение

ЧПУ кроме дерева может пригодиться в обработке металла, пластика, оргстекла, алюминия, комбинированных материалов. Такой станок будет называться фрезерно гравировальный. Можно также такой станок использовать и для лазерного выжигания по дереву, все будет зависеть от насадки которая будет использоваться для обработки.

Отличие же в обработке древесины и металла, заключается в жесткости корпуса, надежности элементов и тонкостях технологии обработки элементов.

Ориентировочная стоимость станка для обработки дерева составит 35 — 40 тысяч рублей. По большому счету сборка машины сводится к подбору и покупке комплектующих и затем их сборке на раме.

Заказ комплектующих популярней всего сегодня в Китае, но возможно также заказать их и у нас в специализированных магазинах или интернет ресурсах. Ниже смотрите фото самодельного станка ЧПУ.

Электроника для чпу станка своими руками

С чем стоит определиться перед изготовлением ЧПУ:

  1. Материалы которые планируется обрабатывать;
  2. Габариты изделий для обработки (высота, ширина и длина будущих изделий). Определяются размеры машины по осям X, Y, Z. Стоит не забывать, что эти размеры должны обозначать рабочее пространство станка;
  3. Точность последующей обработки изделий (параметр зависит от точности сборки корпуса машины и соответственно от материала корпуса).

Необходимые материалы

Итак для изготовления нам понадобятся следующие агрегаты:

  • Материал для изготовления корпуса. Можно использовать древесные плиты, такие как МДФ, ДСП, из древесных плит оптимально я бы рекомендовал применять фанеру, так как она наиболее прочная и жесткая. Если же хотите еще надежней то придется сделать конструкцию из металла;
  • Шпиндель. Для обработки древесины подойдет мощностью 1,3 — 2 КВт. Если желаете не остужать станок каждые 15 минут работы, то шпиндель нужно устанавливать с водяным охлаждением;
  • Частотник, он же частотный преобразователь, он же инвертор. Подбирается такой же мощностью как и мощность шпинделя;
  • Управляющая плата;
  • Шаговые двигатели — 3 штуки, один будет передвигать нашу конструкцию по оси Y, другой по оси X, третий по оси Z.
  • Кабель канал для защиты кабеля от повреждений и поломок, так как оборудование много будет двигаться;
  • Кабель 15 — 20 метров, лучше просчитать все на чертеже;
  • Цанга для шпинделя — по другому патрон для фрезы;
  • Шланг для охлаждения;
  • Подшипники;
  • Мягкая муфта для передачи плавного хода и компенсации соосности шагового двигателя;
  • Конечно же фрезы для обработки древесины;
  • Шурупы и болты;
  • Водяная помпа.

Инструменты которые вам понадобятся

Для фрезерного ЧПУ нужны будут следующие инструменты:

  1. Сварочный аппарат для изготовления металлического корпуса. Преимуществом пользуются сварка — автомат;
  2. Необходимо будет выточить шпильки, возможно еще какие то токарные работы. Поэтому в идеале нужно было бы иметь доступ к токарному станку для выполнения работ по изготовлению комплектующих;
  3. Болгарка или ножовка по металлу;
  4. Отвертка;
  5. Молоток;
  6. Паяльник;
  7. Ножницы;
  8. Плоскогубцы и пассатижи;
  9. Изолента;
  10. Супер клей;
  11. Фумлента и герметик;
  12. Ключи для сборки.
Читайте также:  Лучшие ручные фрезеры по дереву рейтинг

Из подручных средств ЧПУ

Разнообразие техники и руки растущие откуда нужно могут послужить для импровизации народным умельцам. Сегодня в сети можно встретить что фрезерно гравировальные ЧПУ станки изготавливают:

  • Из CD ROM и СД дисков можно получить хороший мини станочек. Видео ниже;
  • Из принтера и его запчастей, видео ниже;

Пошаговая инструкция

Для того чтобы понять с чего начать, давайте будем ориентироваться на принципиальную схему ЧПУ.

Электроника для чпу станка своими руками

Итак, сборка готового станка производится в следующей последовательности:

  • Создание чертежей, с учетом прокладки и подключения электрооборудования. Можно начертить вручную, но я бы рекомендовал такие программы как Компас, Автокад или Визио. В них легче будет подправить чертеж, а в Визио даже имеются сразу готовые библиотеки по электрооборудование;
  • Следующий шаг — заказ комплектующих;
  • После поступления комплектующих можно приступить к монтажу станины. Почему после поступления? Да для того чтобы сделать станину с учетом уже пришедших комплектующих;
  • Монтаж шпинделя;
  • Монтаж системы водоохлаждения. При данной операции скорей всего придется использовать фумленту и обычный автомобильный герметик, для того чтобы конструкция была надежней и не протекала;
  • Подключение электропроводки, установка кнопки аварийной остановки;
  • Подключение управляющей платы (она же контроллер). В качестве такой платы можно использовать — KY-2012 — 5 Axis CNC Breakout Board for Stepper Motor Driver with DB25 Cable. Найти такую будет не сложно в просторах интернета. Также часто можно встретить самодельные станки на базе arduino;
  • Установка программного обеспечения и загрузка чертежей;
  • Настройка станка или так называемая «пуско наладка».

Чертежи

Как я уже выше говорил, при создании чертежей необходимо прорисовывать все тонкости от размеров до электропроводки. Это позволит уменьшить число ошибок в проектировании станка.

Изготавливаем каркас

Как я уже говорил каркас можно сделать как из фанеры, так и из металла. Можно комбинировать применение этих материалов. Ниже выкидываю чертеж каркаса.

Электроника для чпу станка своими руками

Не забываем о жесткости конструкции и ее геометрии. Очень важно оставить регулировки для более тонкой настройки станка:

  1. По высоте машины как на видео;
  2. По осям Х и У.

Видео вам в помощь, чтобы не сделать ошибок:

Монтаж шпинделя

Устанавливаем шпиндель только после полного монтажа каркаса. При монтаже необходимо оставить на шпинделе возможность регулировки по высоте и вертикали. Иначе говоря, если шпиндель будет установлен не вертикально, нужна регулировка, которая бы задала нужный угол.

Ошибки и недочеты с которыми можно столкнуться

В процессе сборки машины можно столкнуться с рядом проблем, поэтому рекомендую прежде чем приступать к заказу и понимать что нужно искать, определиться с габаритами станка, габаритами изделий которые вы будете обрабатывать. Итак ошибка номер один — не создается чертеж станка с мельчайшими деталями, от каждого винтика, до каждого провода.

Следующей ошибкой является неправильная подборка шпинделя и частотника, поэтому будьте внимательны.

Еще одна частая ошибка — шаговый двигатель имеет часто не очень распространенное питание, и для него просто необходимо подбирать индивидуальный блок питания. Поэтому сравнивайте имеющееся у вас питание с напряжением для шагового двигателя.

Ну и конечно ошибки возникающие по причине недостатка опыта, тут можно посоветовать тщательней продумывать чертеж и руководствоваться пословицей «Дорогу осилит идущий».

Не забывайте делиться статьями в социальных сетях. Удачи и до новых встреч, с вами был Андрей Ноак!

Читайте также:  Шпиндель для токарного станка по дереву

Эту статью написал Andrew Loshak, тут публикуется с его разрешения.
Итак ЧПУ станок. Производство мелкостанков для обучения и хобби в течении 4 лет заставило подумать о станочке с более крупным рабочим полем. Тому способствовало желание диверсификации производства, а также частые вопросы клиентов о станке «по-больше»… Давно хотелось, но как всегда руки за мыслями не угонялись. Пока на Иверсе вещей добрый человек не выложил чертежи заманчивого такого станочка с весьма интересными идеями.

Электроника для чпу станка своими руками

Чертежи этой модификации ЧПУ станка можно скачать тут.

Но отпугивала конструкция с печатными элементами. И вот спустя буквально пару недель после этого наткнулся на станочек с трубами в качестве направляющих. Изучение фотографий и конструкции поубавило сомнений — конструкционно трубы были прижаты к торцам фанерных деталей, что добавляло жесткости изделия в целом.

Электроника для чпу станка своими руками

Сразу было решено использовать стальные трубы диаметром 16мм — впоследствии их легко можно было бы заменить на цилиндрические направляющие буквально за 5 минут.

Электроника для чпу станка своими руками

Конечно, при необходимости. Использование же стальных труб значительно «облегчало» вопрос конечной цены станка. И работа закипела.

Электроника для чпу станка своими руками

Электроника для чпу станка своими руками

Ссылка на первоисточник. Там же можно скачать чертежи этого самодельного ЧПУ станка.

Постройка ЧПУ станка

Изготовление первой, пробной версии станка не заняла много времени. Но выявила массу недоработок. Изначально было принято решение отказаться от пластиковых печатных деталей.

Электроника для чпу станка своими руками

В первую очередь это держатели подшипников. На их место встали дюралевые уголки 20х20 — как на столе, так и на каретке. За счет этого, стол увеличился почти на 1 см. Не много, но приятно.

Электроника для чпу станка своими руками

Стол вместе с направляющими было решено немного опустить — проходная высота между столом и нижней частью каретки в 45мм сильно демотивировала. Вслед им перекочевал и мотор со шпилькой.

Электроника для чпу станка своими руками

Полностью переработана конструкция каретки.

Электроника для чпу станка своими руками

Каретка получилась довольно высокой, что и радовало и напрягало. Конечно не устраивала жесткость. Теперь каретка собиралась в шип. Имела винты регулировки люфтов, рабочий ход 100мм, стандартное «крепление мотора Z на двух точках», Гайка Х + мотор Х перекочевали на заднюю сторону каретки.

Электроника для чпу станка своими руками

Все это позволило добиться высоты над столом в 70мм, регулировать прижим подшипников к направляющим, прорезать ручки-отверстия для переноски в удобном месте.

Электроника самодельного ЧПУ станка

Электроника для чпу станка своими руками

Все! Морально устаревший LPT порт основательно достал. Устал объяснять клиентам ЧТО это такое и где это взять в конец уморило. Но вопрос чем крутить моторы долго оставался нерешенным. Неплохой вариант CNC USB Controller от PlanetCNC. Вообщем то устраивал всем — интерфейсом, типами станков — стандартный планшетный фрезер, два типа осей вращения, пенорезка 4 оси, токарник чпу и даже 3Д принтер. Но цена убивала — 69 евриков программа + стоимость контроллера. Плюс все таже стоимость драйверов и блока питания.

Электроника для чпу станка своими руками

Второй вариант GRBL. Все тот же старый добрый GRBL, что мы используем и в лазерном граверчике. Цены приятно радовали — 250 руб шилд, 220 руб Уно, 3х75 руб СтепСтики. Цены указаны при стоимости доллара 78руб. Но никак не радовало ПО. Испытал более десятка программ. Практически под все основные операционки — Win, OS, Android. Все сырО и неудобно. Часто на Jave или на Processing, что тоже не удобно. Часто в программах даже нет кнопок обнуления осей. Часто не работало на Win7 и еже с ними/выше.

Электроника для чпу станка своими руками

Пришлось остановиться на программе GRBL Controller. Подлечить его до уровня Win7, более-менее сносная визуализация работы, хоть какой то интерфейс. Необходимо отметить, что все настройки станка хранятся в памяти Ардуино Уно.

Читайте также:  Железный дюбель для бетона

Электроника для чпу станка своими руками

При этом эти настройки одинаковы как для лазерного, так и для фрезерного варианта. А для апгрейда фрезера в лазер, достаточно снять Дремель, установить лазер, распаяв его управление (м/а ULN2003). Управление лазером задействовано с платы шилда.

При этом возможность комплектации станка контроллером PlanetCNC осталась.

PS. Если вы хотите приобрести такой ЧПУ станок, то переходите на страничку магазина.

Электроника для чпу станка 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.

Электроника для чпу станка своими руками

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:

Электроника для чпу станка своими руками

Электроника для чпу станка своими руками

Электроника для чпу станка своими руками

Электроника для чпу станка своими руками

Электроника для чпу станка своими руками

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.

Электроника для чпу станка своими руками

Электроника для чпу станка своими руками

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!):

Электроника для чпу станка своими руками

Электроника для чпу станка своими руками

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.