ЧПУ фрезер своими руками – чертежи, технология изготовления

Электронная начинка оборудования

Управлять вашим станком с ЧПУ, сделанным своими руками, будет программное обеспечение, а его необходимо правильно подобрать

Выбирая такое обеспечение (его можно написать и самостоятельно), важно обращать внимание на то, чтобы оно было работоспособным и позволяло станку реализовывать все свои функциональные возможности. Такое ПО должно содержать драйверы для контроллеров, которые будут установлены на ваш фрезерный мини-станок

В самодельном станке с ЧПУ обязательным является порт LPT, через который электронная система управления и подключается к станку

Очень важно, чтобы такое подключение осуществлялось через установленные шаговые электродвигатели

Схема подключения униполярных шаговых электродвигателей для 3-х координатного станка с ЧПУ (нажмите для увеличения)

Выбирая электронные комплектующие для своего станка, сделанного своими руками, важно обращать внимание на их качество, так как именно от этого будет зависеть точность технологических операций, которые на нем будут выполняться. После установки и подключения всех электронных компонентов системы ЧПУ нужно выполнить загрузку необходимого программного обеспечения и драйверов. Только после этого следуют пробный запуск станка, проверка правильности его работы под управлением загруженных программ, выявление недостатков и их оперативное устранение

Только после этого следуют пробный запуск станка, проверка правильности его работы под управлением загруженных программ, выявление недостатков и их оперативное устранение

Все вышеописанные действия и перечисленные комплектующие подходят для изготовления своими руками фрезерного станка не только координатно-расточной группы, но и ряда других типов. На таком оборудовании можно выполнять обработку деталей со сложной конфигурацией, так как рабочий орган станка может перемещаться в трех плоскостях: 3d.

Как выбрать мощность силового привода фрезерного станка по дереву для домашней мастерской

Согласно рекомендациям специалистов для запланированного фрезера лучше применять силовой аппарата минимальной мощностью 1,4 – 1,6 кВт. Если намечается реализация солидных объёмов работ, данный показатель развивается на 20-25%.

Мощное оборудование будет работать без излишней нагрузки, снизится вероятность поломок, и возрастёт его эксплуатационный срок. Также на таком станке можно поставить крупные фрезы.

Число оборотов

В подборе двигателя важно учитывать и параметр его оборотов – частоту вращения. Она должна находиться в спектре от 10 000 до 35 000 об/мин. Если увеличивается диаметр фрезы, развивается и угловая динамика

При преодолении определённого лимита из-за силы трения кардинально повышается температура обработки, и заготовка покрывается тёмными пятнами или даже воспламеняется

Если увеличивается диаметр фрезы, развивается и угловая динамика. При преодолении определённого лимита из-за силы трения кардинально повышается температура обработки, и заготовка покрывается тёмными пятнами или даже воспламеняется.

Питание

Для двигателя оно должно быть подходящим, как в примере с трёхфазным аппаратом. Если используется мотор от какого-либо инструмента, рассчитанного работать от бытовой сети, тогда проблем в работе станке не должно возникать.

Как сделать фрезу

Фреза – общее название для обширной группы режущих инструментов. Различают два основных вида:

по дереву;
по металлу.

Существует множество типов конструкции фрез, используемых для выполнения разных технологических операций:

Цельные.
Составные (сборные).
Концевые.
Торцовые.
Фасонные.
Со сменными пластинами и другие.

Производство режущего инструмента является высокотехнологичным и требовательным к качеству материала процессом. Например, изготовление концевых фрез состоит из нескольких этапов:

Токарная обработка заготовки (придание формы).
Фрезеровка зубьев.
Обработка режущих кромок (заточка и затылование).
Термическая обработка материала (закалка, отпуск, иные операции, дающие в результате качественную структуру металла).

Для изготовления других разновидностей производятся подобные или иные операции, определяемые типом и конструкцией инструмента. Самодельные фрезы представляют собой лишь доработку готовых образцов.

Необходимость применения того или иного вида, получения определенного профиля или размера режущего органа, заставляет решать вопрос самостоятельно. Рассмотрим, как сделать фрезу своими руками в домашних условиях.

Самодельные фрезы по дереву

Изготовление фрезы по дереву своими руками возможно при наличии соответствующей заготовки и станка, куда она будет устанавливаться. В домашних условиях обычно используются электродрель или ручной фрезерный станок. Наиболее доступный вариант – изменение формы обычного сверла по металлу, но могут применяться и другие способы.

Рассмотрим, как из сверла сделать фрезу по дереву. В зависимости от назначения инструмента, понадобится заготовка (сверло по металлу) определенного размера. Если планируется изготовление фасонной фрезы, то диаметр заготовки должен равняться максимальному диаметру конечного изделия. Изготовление состоит из двух этапов:

Придание профиля.
Создание хвостовика.

Обе операции требуют использования промышленного оборудования. Во всяком случае, для изготовления хвостовика потребуется участие токарного станка. Цанга ручного фрезера рассчитана на диаметр 8 мм (есть варианты на 6 и 7 мм). Поэтому для больших диаметров сверл перед созданием профиля следует подготовить хвостовик. Это позволит исключить биения, опасные при обработке древесины. Профиль проще всего придать методом шлифования. Предварительно следует изготовить шаблон, по которому надо постоянно проверять состояние профиля. Для работы понадобится шлифовальный станок (наждак), болгарка или отрезной круг, закрепленный в патроне электродрели.

https://youtube.com/watch?v=WVaZTEIbPC4

Для создания сменных пластин для фрезерной головки используются либо готовые образцы, которым придается нужная форма, либо заготовки из качественного металла. Профиль придается путем шлифования на имеющемся под рукой станке.

Завершающей операцией является затылование. Это процесс установки определенного угла режущей кромки, обеспечивающего отсутствие контакта задней части кромки и детали.

Важно! Затылование – процесс довольно трудоемкий, но необходимый, только он придает фрезе способность нормально работать

Фреза по металлу своими руками

Изготовление фрез по металлу в домашних условиях ограничивается перешлифовкой имеющихся инструментов, изменением профиля или диаметра режущей части. Более активное вмешательство потребует использования промышленного оборудования, так как понадобится выполнить сложные процедуры:

Отпуск металла (процедура, обратная закалке).
Станочная обработка, включающая придание формы, заточку, затылование).
Закалка фрезы.

Качественное выполнение этих действий в домашних условиях практически невозможно. Кроме того, для работ подобного рода требуется немалая профессиональная подготовка и опыт, что имеется не у всех. Поэтому ограничиваются лишь доступными процедурами, предполагающими незначительное вмешательство в исходное состояние заготовки.

Изготовление режущего инструмента в домашних условиях требует наличия необходимого оборудования и подходящих заготовок. Кроме того, надо иметь навыки и опыт, иначе можно получить весьма опасное изделие, способное испортить обрабатываемую поверхность и навредить самому мастеру. Неподготовленному человеку производить такие работы не рекомендуется, лучше обратиться за помощью к специалисту.

https://youtube.com/watch?v=qQgosTz7Hk0

Пошаговая инструкция

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

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.

Не забываем о жесткости конструкции и ее геометрии

Очень важно оставить регулировки для более тонкой настройки станка:

По высоте машины как на видео;
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.

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 600x200.
Y-профили: 2x ссылка
Z-профиль: ссылка
Z-монтажная пластина: 5 мм 250x160 Алюминиевая пластина
Z-скользящая пластина для крепления шпинделя: 5 мм 200x160 Алюминиевая пластина

ЧПУ фрезерный станок по металлу своими руками

Станок ЧПУ технологически является более сложным, чем мини-фрезер, инструментом, состоящим из следующих комплектующих:

Шарико-винтовая передача. Она используется для изменения вращательных движений в возвратно-поступательные и наоборот.
Вертикальные, поперечные и продольные направляющие. Они предназначены для приведения в движение портала со шпинделем по вертикали, рабочего стола вправо-влево и передвижения его по станине.
Основание для крепления всей оснастки.
Шпиндель, в котором закрепляется фреза для обработки металлических изделий.
Рабочая поверхность (стол)
Охлаждающая система для фрезы и шпиндельного узла.

ЧПУ-фрезер работает с помощью программного обеспечения, установленного на компьютер. В программе создается будущее изделие, рассчитывается в специальные коды, распознаваемые контроллером. Затем команда поступает к шаговым двигателям, которые перемещают шпиндель или фрезер в соответствии с контурами заготовки. Сам станок собирается по следующим этапам:

Первым этапом сборки чпу фрезера является сборка электропривода и станины, на которой будут располагаться комплектующие и сам станок. Она должна иметь прочную и жесткую конструкцию, располагаться на ровной поверхности. Мощность электропривода станка с чпу должна составлять 1-2 квт. В его роли можно использовать стационарный электромотор или электропривод из любого мощного ручного инструмента с большим количеством оборотов.
Устанавливается фрезеровочная консоль, колонны, все направляющие и шаговые двигатели. На этом этапе необходимо следить за тем, чтобы скольжение по направляющим производилось плавно и гладко. Кроме того, на этом этапе сборки чпу фрезера проверяется надежность крепления всех механизмов и их работоспособность. Название и точное количество необходимых элементов необходимо смотреть в точной инструкции и чертежах.
На заключительном этапе проверяется работоспособность всего станка в целом перед установкой программного обеспечения.
Элементы контроллера подсоединяются друг к другу в соответствии со схемой, подключаются к компьютеру, на котором установлено программное обеспечение и все необходимые драйверы. Когда программное обеспечение будет установлено, необходимо загрузить нужные эскизы деталей. После этого выбирается нужный материал, устанавливаемый на рабочую поверхность, а также тип фрезы для этого материала.

Работа на оборудовании должна производиться только после ознакомления с правилами техники безопасности. Это касается как чпу фрезера, так и мини-агрегата. Во-первых, необходимо использовать средства защиты глаз и открытых частей тела от попадания металлической стружки. Во-вторых, нужно следить за тем, чтобы фрезерный узел не перегревался, иначе он может разлететься на куски, причинив вред здоровью. В-третьих, вся электроника и сеть должны иметь заземление, а электрическая сеть должна быть защищена от возникновения короткого замыкания.

Самодельный чпу станок.Конструкция оси Y.

Самодельный чпу станок я сделал из профильных труб 80х40. Схема чпу станка тоже сделана мной. Можно посмотреть видео на канале железкин.Таким образом я достиг большей жёсткости портала Х. Конструкция по оси Y не представляет сложности. Потому что я описываю в своей статье весь процесс сборки рамы. Поэтому всё понятно как сделать такой станок буквально на коленке. И так первым делом надо нарезать профиль для чпу по размеру.

Профиль для рамы

Прикрутить (для того чтобы не повело после сварки) поперечины две штуки (на фото одна), после чего обварить и болт выкрутить.

Прикрутил поперечины

После того как обварен профиль основания, надо поставить два профиля 30х30 сверху и обварить.

верхние поперечины

После обваривания верхнего профиля, я вырезал с передней части отрезок. (смотрите на фото ниже). Так я его ставил целиком для того, чтобы профиль был приварен ровно.

Установить сверху профиль

И после этого я примеряю портал Х на свой самодельный чпу станок. Но перед этим ставлю рельсы для чпу.Так как лишний отрезок профиля вырезал. И теперь ничего не мешает.

Отверстия в профиле я закрываю металлом и обвариваю. Потому что отверстия выглядят не очень красиво. После того как я завершил все сварочные работы, я буду зашлифовывать все сварные швы. Потому что они не красиво выглядят.

Теперь я поставлю подшипники для чпу станка, и винт ШВП 1204.

На фото ниже видно под подшипником KP008 (передняя часть) я установил подкладку. Потому что она нужна для выравнивания подшипников по высоте. Так как высота переднего и заднего подшипника разная.

Я сделал эту подкладку из дюраля толщиной 3 мм. Смотрите фото ниже.

Подкладка под подшипник.Чертёж.Вид на подшипник

Крупным планом.

Соединение с порталом Х

Когда установлены рельсы, можно поставить портал. Корпус гайки ШВП соединяю с порталом Х (на портале отверстия ещё не просверлены) потому что сверлить буду по месту.

Место соединения корпуса гайки швп с порталом Х.

Соединение с порталом Х. Я так же привёл чертёж соединительной пластины в статье Портал станка с ЧПУ. (Х)

Так выглядит соединительная пластина с порталомРазмер соединяющего узла с порталом Х

После того как я завершил все работы по соединению портала, можно переходить к другой работе.

Узлы креплений ЧПУ станка.

Для того чтобы работа была последовательной, я перехожу к работе по креплению шаговых двигателей

Так как этот узел имеет важное значение, поэтому я сделал крепёж из стали толщиной 2мм

Основы для установки креплений шаговых двигателей.Левая и правая части одинаковые.

Я вырезал две стальные заготовки, размер которых указан на чертеже в верхней части. Так как обе части одинаковые, я указал размер только на одну заготовку. И теперь на эти пластины я буду устанавливать крепление для шаговых двигателей. Но можно обойтись и без дополнительного переходного крепления. Потому что я для установки двигателей уже изготовил дополнительное крепление, я и буду его использовать. Потому что оно предусматривает возможность установки двигателей двух типов. Так как моём случае установлены два шаговых двигателя на один драйвер (двигатели Nema 17).

Переходное крепления я сделал из дюраля толщиной 3 мм. Для оси Y я изготовил два таких переходных крепления. Но можно установить такие же крепежи и на другие оси. Смотрите фото ниже текста.

Крепёж для шаговых по YЗадняя часть с установленным креплением.

Фото крепление Nema 17

Крепление двигателя на переходном крепеже

Теперь снимаю все детали и окрашиваю раму и те детали, которые не покрашены. Потому что потом покрасить будет проблемно. Фото ниже. Сборка фрезерного станка с чпу.

Покраска станка с чпу

После того как станок я покрасил, начинаю сборку. На фото, которое размещено ниже вы можете посмотреть на мой самодельный чпу станок.

Предварительная сборка.

Ножки для станка.

Для конструкции в качестве ножек я буду использовать крышки от зубной пасты. Но вполне возможно использование и других подходящих материалов.

Ножки станка сделаны из крышек зубной пасты.Верхняя часть тюбика пасты отрезана.

Выбор рабочей головки для фиксации инструмента

Самостоятельно электродвигатель никто не сделает. Используются готовые электромоторы. Чтобы передать крутящий момент от вращающегося вала к инструменту, нужно иметь специальную муфту. В ней должно быть коническое отверстие для крепления хвостовика или иметься цанговый патрон.

Сверлильный станок

Изготавливать подобные приспособления довольно сложно. Гораздо проще взять за основу узлы, в которых присутствуют необходимые элементы. Чаще всего используют фрагменты настольных сверлильных станков.

У сверлильного оборудования имеется отдельный вал. Он получает привод от электродвигателя через блок клиноременных шкивов. Сравнительно просто регулируется частота вращения главного вала при постоянных оборотах двигателя. Нужно только переместить ремень с одного ручья в другой. Он одновременно перемещается на ведомом и ведущем валах.

Если принято подобное решение, то остается доработать патрон для фиксации инструмента. Обычный трехкулачковый патрон можно оставить. Однако, потребуется модернизировать его, добавив резьбовое крепление хвостовика.

Сверлильно-фрезерный станок сможет выполнять работу в двух разных режимах. По такому пути идет большинство мастеров, желающих иметь сложное технологическое оборудование в мастерской.

Токарный станок для фрезерования

Сделать фрезерный станок по металлу на базе токарного оборудования. Наличие удобного трехкулачкового патрона на токарном станке позволяет закреплять в нем конический крепеж для фрез. Деталь фиксируется с помощью струбцин или ручных тисков к суппорту, на котором устанавливают резцедержатель. Мощность обычно измеряется десятками кВт, а коробка скоростей обеспечивает значительное количество вариантов частот вращения главного вала.

В подобном варианте пользователь получит токарно-фрезерный станок. Процесс переделки не займет много времени. Потребуется.

Снять резцедержатель.
Установить вспомогательную плиту.
Закрепить на плите прижимы или приспособить струбцины.
Внутри патрона установить фрезу.
Зафиксировать деталь на плите.
Определить ход фрезерования.
Подвести деталь к инструменту и производить обработку по заданным параметрам.

Использование ручного фрезера

Ручные электрические фрезеры выпускаются для обработки древесины и мягких металлов. Их приспосабливают для обработки твердых материалов. Для этого проектируют достаточно мощные опоры, способные выдерживать значительные касательные (боковые) нагрузки. Необходимо обеспечивать жесткость самой конструкции агрегата.

Используют стальные уголки или профильные прямоугольные трубы с толстыми стенками. Из них сваривают стойки для крепления фрезера (в нем имеется шпиндель для крепления хвостовиков фрез).

У большинства фрезеров имеются специальные площадки, которые можно закрепить на стойке. Так как габариты обрабатываемых деталей могут заметно отличаться друг от друга, то опоры выполняются в виде консоли или портала.

Для домашней мастерской консольные конструкции не могут иметь большой вылет в горизонтальной плоскости. Только крупные напольные станки позволяют располагать фрезу на удалении от стойки. Для настольных агрегатов имеются ограничения.

Портальные конструкции могут иметь значительный вынос для инструмента. Но и тут следует подходить разумно. Крупные детали на фрезерном станке обрабатывают редко. В домашних условиях изготовить подобный станок сложно.

Фиксация детали и рабочее перемещение

Наличие в составе оснастки механизма для осевого перемещения позволяет задавать перемещение инструмента на заданную глубину. Некоторые мастера создают универсальное оборудование, которое может быть использовано для обработки разных видов материалов.

Задачей проектирования будет разработка стола. На нем нужно закрепить обрабатываемую заготовку. Механизация должна позволять перемещать верхнюю часть относительно инструмента в двух направлениях.

Поэтому в конструкции предусматривается неподвижная и подвижная части. Чаще между собой они связаны с помощью клиновых пазов. При перемещении в подобных условиях зазор выбирается до минимума. Жесткая относительная фиксация гарантирует качество выполняемой работы.

Самостоятельное изготовление оборудования

Фрезерный станок своими руками, чертежи которого находятся в специальной литературе, можно выполнить довольно просто и с минимальными затратами времени и средств.

Наиболее простым вариантом считается изготовление оборудования на базе уже готового рабочего стола, который нуждается в проведении небольшой модернизации. Специалисты же рекомендуют изготовить самодельный фрезерный стол.

Для этого в первую очередь следует определиться с местом, в котором будет расположена циркулярка. Если планируется оборудование использовать для работы с торцовочными поверхностями, фрезу лучше расположить горизонтально. Таким образом, торцовочный край будет обрабатываться максимально точно и быстро.

Для выполнения фрезера рекомендуется предварительно подготовить необходимые материалы:

Рама. Для их изготовления рекомендуется остановить свой выбор на стальных трубах, которые имеют круглое или квадратное сечение. Столешница

Следует обратить внимание на то, что поверхность должна быть максимально ровной и гладкой. В качестве материала для ее выполнения рекомендуется выбрать такой материал, как ДСП. Благодаря этому оборудование не будет разрушаться в результате механического воздействия

Ограничители (фиксаторы). Основное их предназначение заключается в том, чтобы направлять заготовку по направлению движения фрезы. Они могут быть изготовлены как из дерева, так и из стали. Для их крепления к столешнице рекомендуется использовать специальные крепления

Благодаря этому оборудование не будет разрушаться в результате механического воздействия. Ограничители (фиксаторы). Основное их предназначение заключается в том, чтобы направлять заготовку по направлению движения фрезы. Они могут быть изготовлены как из дерева, так и из стали. Для их крепления к столешнице рекомендуется использовать специальные крепления.

После того как все материалы подготовлены, можно приступать к сборке всех элементов станка.

Есть еще один довольно простой вариант, с помощью которого можно сделать вертикальный фрезеровальный станок. Фрезерный стол своими руками, чертежи которого должны иметь точно указанные размеры. В процессе изготовления рекомендуется строго придерживаться указанных на чертежах размеров.

Далее, можно придерживаться такой очередности действий:

Нанести разметку на панель из ДСП. По разметке вырезается контур рабочего стола

Если фреза будет расположена в вертикальном положении, пластина для фрезера в стол оборудуется небольшим отверстием

При установке электрического мотора и шпинделя необходимо брать во внимание то, что они должны быть смонтированы в уровень со столешницей. Во избежание сильной вибрации станка рекомендуется прибегнуть к монтажу дополнительных ребер жесткости

Как сделать ЧПУ фрезер своими руками

Электронная начинка оборудования