Строим фрезерный станок с ЧПУ своими руками [Схемы + Чертежи]

Это руководство покажет вам, как я построил свой фрезерный станок с ЧПУ. Я надеюсь, что вы почерпнете вдохновение из моей сборки и что эта инструкция будет полезна для ваших будущих проектов. В этом руководстве показаны все шаги, которые я прошел при проектировании и создании этого фрезерного станка с ЧПУ.

Главное, что мне нравится в фрезерном станке с ЧПУ, это его универсальность. Поскольку моя мастерская очень маленькая, у меня не было места для всех инструментов и станков, но я все же хотел иметь возможность делать очень точные детали для разных проектов. Вот почему я задумал построить фрезерный станок с ЧПУ.

Примечание: данная статья является переводом.

Когда я начинал этот проект, у меня было несколько главных параметров:

• Стоимость проекта должна быть в пределах 550$.
• Дизайн должен быть простым.
• Фрезерный станок должен хорошо выглядеть.
• У него должна быть защита от пыли.
• Для его постройки потребуются только простые инструменты: дрель, дремель, лобзик/ножовка.
• Есть 3D-принтер или хотя бы доступ к нему.

Исходя из этого, я начал рисовать эскизы и через несколько дней пришел к основной идее. Фрезерный станок с ЧПУ будет закрыт сбоку, также будет возможность добавить футуровый плексигласовый кожух сверху. Вся электроника будет находиться сзади.

Примечание: некоторые детали, которые должны быть напечатаны на 3D принтере, сделаны из алюминия, потому что у меня была возможность сделать их во время стажировки во время учебы.

Куплено в магазине DIY:

• Березовая фанера толщиной 15 мм.
• 600x570мм МДФ толщиной 10-20 мм для резки.
• 8x1м алюминиевый Т-образный профиль (см. план в PDF).
• 142 x Винты по дереву длиной от 22 до 30 мм.
• 8 x M4 Phillips с плоской головкой длиной 25 мм.
• 8 x M4 надежная гайка.
• 32 x M5 винт с шестигранной головкой длиной 35 мм.
• 32 x M5 винт с шестигранной головкой длиной 16 мм.
• 32 x M5 безопасная гайка.
• 20 x гайка M5.
• 44 x шайба M5.
• M5 1м резьбовая шпилька.
• Резьбовая шпилька M8 1м.
• 6 x гайка M8.
• 6 x гайка M8.
• 20 x шайба M8.

Куплено на Ebay:

• 16 x V-образный подшипник.
• 5м ремень ГРМ GT2, ширина 6 мм, шаг 2 мм.
• Закрытый зубчатый ремень 280, ширина 6 мм, шаг 2 мм.
• 2 x Держатель для ремня ГРМ GT2.
• 3 x шкив GT2 с отверстием 6,35 мм (для шагового двигателя) (также 3D печать).
• 1 x подшипник MR148zz для резьбовой шпильки на оси Z.
• 1 x шкив GT2 с отверстием 8 мм (также 3D-печать).
• 2 x подшипник шкива GT2 с отверстием 5 мм.
• 1 x 300 мм ось винта для оси Z.
• 1 x штекер для розетки.
• 1 x Источник питания 24V 15A.
• 8 x 608zz шарикоподшипник Dint 8mm.
• 3 x Nema 23 шаговый двигатель 270oz.in, 3A, модель 23HS8430.
• 3 x драйвер шагового двигателя TB6560 3A.
• 2 метра каждый, 4 цвета 22AWG проводов.
• 20 x 684ZZ подшипников.

Вам понадобятся:

• 1x фрезер, я использовал Makita RT0700C.
• 1x Arduino uno.
• Биты для роутера.

Поскольку почти все доски квадратные, я пошел в магазин DIY и попросил деревянные доски с правильными размерами для маленьких планок. Те, что побольше, я сделал сам с помощью лобзика, но заказ непосредственно в магазине DIY дает лучшие результаты.

Я рекомендую вам быть особенно точным с деревянной планкой для оси X и отверстий. Как вы увидите, некоторые доски имеют продолговатые (длинные отверстия). Они предназначены для регулировки положения подшипников во время сборки. Я сделал их, просверлив несколько отверстий, а затем зашлифовал с помощью напильника, как показано здесь:

Я рекомендую вам уделить особенное внимание точности сборки направляющей оси X. Она должна быть как можно более горизонтальной с равным расстоянием между винтами по всей длине направляющей. Я рекомендую использовать от 6 до 10 винтов между дном корпуса и боковой стороной корпуса. И 3-4 винта между боковой стороной корпуса и внутренней стороной корпуса и задней стороной.

Примечание: на схемах с внутренней части корпуса указана высота направляющих.

Еще больше винтов! Я рекомендую использовать 6 винтов по дереву между двумя Axis_X_main. 6 для каждой оси Axis_X_TProfilAlu и 4 для каждой оси Axis_side. Начните со сборки деревянных деталей, а затем алюминиевых профилей.

Большой подшипник рядом с двигателем будет использоваться для зубчатого ремня вдоль оси X. Когда вы будете прикручивать Axis_Z_TProfilAlu к Axis_Z_Rail, убедитесь, что винт не выступает над поверхностью, иначе подшипник будет касаться их.

Для монтажа опоры фрезера используйте напечатанные 3D детали.

С держателем для фрезера они стыкуются следующим образом: (по возможности сверлите отверстия с напечатанными 3d-деталями на месте).

Теперь пришло время собрать все воедино! Корпус, оси X, Y и Z.

Прежде всего, установите ось X на ось Z. Соберите обе оси с помощью гайки M5 и резьбовой шпильки длиной 90 мм.

Для устранения неточностей между двумя подшипниками необходимо поместить две детали напечатанные на 3D принтере. Они скреплены с помощью стяжки. Вы найдете несколько версий в zip-архиве, потому что расстояние между двумя подшипниками варьируется от 26 мм до 27 мм.

Добавьте резьбовой стержень оси Z со шкивом (его можно напечатать на 3D принтере). Закрытый ремень ГРМ натягивается с помощью подшипника. Возможно, придется добавить пользовательское 3D-печатное кольцо, чтобы удержать его на месте.

Набор шкивов для 3D-печати на thingiverse.

Для установки детали, которая держит фрезер ( Makita RT0700C), используйте 3D-печатную деталь (в моей сборке она сделана из алюминия). Вставьте ее в резьбовую шпильку и прикрутите шестигранной головкой M5.

На задней части оси X я закрепил зубчатый ремень с помощью винта по дереву. Возможно, это не самая лучшая идея, но она работает. Думаю, было бы здорово добавить шайбу. Этот зубчатый ремень проходит через ось Z на подшипнике и шкиве с электродвигателем.

Мы помещаем зубчатый ремень между двумя направляющими (как показано выше). Сначала прикрепите ремень длиной около 140 см (измерьте его!) вот так: (и по одному с каждой стороны)

На переднем конце ремень вращается вокруг свободного шкива, как показано ниже.

Примечание: я использую как алюминиевую, так и 3D-печатную версию, по одной с каждой стороны.

Закрепленный двумя винтами по дереву и винтом M5 для шкива, он выглядит следующим образом:

На задней стороне есть система, которая соединяет два ремня с одним шаговым двигателем через вал. Вал представляет собой стержень с резьбой M8, но вы можете использовать любой другой. Он вращается в деталях напечатанных на 3D принтере, которые могут регулировать натяжение ремня. Первая часть крепится двумя шурупами по дереву и двумя винтами M5, которые позволяют второй части соединяться с ней и регулировать натяжение. Деревянные винты не дают винту M5 вращаться, потому что они плотно прилегают к пластику.

Затем монтируется вторая часть, а также опора для шагового двигателя.

Теперь все должно быть на своих местах, давайте соединим все с электроникой!

Для станка с ЧПУ требуется всего несколько электронных компонентов:

1. Питание;
2. Шаговый привод → TB6560;
3. Интерпретатор Gcode → Arduino uno.

Я буду использовать GRBL 0.9 со скетчем для Arduino, доступным здесь. Чтобы загрузить его, просто следуйте инструкциям на сайте. Это очень легко. Требуется загрузить только один скетч. Затем подключите три шаговых драйвера к Arduino, следуя этим изображениям.

Примечание: Вам нужно будет настроить GRBL, когда он будет установлен на arduino. Важно, чтобы 1 мм в коде соответствовал 1 мм в реальности. Все объяснено на сайте.

Затем подайте питание на шаговый привод с помощью блока питания. Я также использовал розетку с прерывателем электрической цепи. Ардуино будет питаться от компьютера.

Я решил добавить несколько светодиодов, которые загораются, когда машина включена. Для этого нужен простой понижающий преобразователь напряжения и 40 см белой теплой светодиодной ленты :-)

Сейчас, когда электроника закончена и GRBL находится на arduino, наш ЧПУ понимает Gcode - машинный язык, который говорит, когда двигатели должны двигаться. Мы будем использовать Universal Gcode Sender для его настройки. Вот как мы будем это делать :

1. Сначала подключите arduino к компьютеру с установленным Universal Gcode Sender.
2. Запустите его.
3. Установите скорость передачи 115200 и выберите Firmware GRBL.
4. Нажмите кнопку Открыть.
5. Вот что у вас должно получиться:

Затем настройте GRBL с помощью этих инструкций. На вкладке Управление станком мы можем перемещать три оси и посмотреть, работает ли это! Теперь давайте проверим это с помощью ручки:

Выглядит отлично! Как это будет работать с оргстеклом? Не так уж плохо.

Для этого я использовал Easel - бесплатную онлайн-программу CAM и CAD, разработанную компанией Inventables. Она имеет встроенную поддержку GRBL и работает очень хорошо.

Потом я попробовал разрезать  доску из березы и тополя, и вот как это выглядит:

Сейчас, когда машина работает и я сделал на ней несколько проектов, вот что я могу сказать :

Отличные моменты:

• Доступная цена (< 550$).
• Простая конструкция, легкая сборка.
• Защита от пыли.
• Высокая точность по осям Z и Y.
• Красивый внешний вид.

Улучшения, которые я хотел бы привнести:

• Уменьшить шум из-за вибрации шагового двигателя, а также фрезы в корпусе. Корпус действует как резонирующий ящик. Я должен добавить слой пробки или резины между двигателями и корпусом. Я ожидаю, что это значительно поможет. В конце концов, я заменю фрезер на шпиндель, который работает намного тише.
• Повысить точность за счет улучшения линейного перемещения по оси X с помощью аналогичной конструкции, как на оси Z.
• Упростить конструкцию, используя больше 3D-печатных деталей для повышения точности и ускорения сборки.
• Добавить кожух из прексигласа для большей защиты от пыли.

Надеюсь, вам понравился этот проект!

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «Создание ленточнопильного станка своими руками» и «Как сделать гидравлический листогиб с усилием гибки 40-тонн своими руками ».

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!