Станок для изготовления пружин и гибки проволоки [чертежи прилагаются]

Данная машина предназначена не только для изготовления пружин, она также может сгибать проволоку 0,8/0,9/1 мм в любую 2D-форму. Основная цель заключается в том, чтобы сделать станок для пружин достаточно точным. Другие станки для гибки проволоки своими руками не очень точны, а изгибы которые на них получаются, как правило, имеют довольно большой радиус. Вторая цель заключалась в том, чтобы максимально упростить сборку из общедоступных деталей и компонентов. Все конструктивные детали напечатаны на 3D-принтере, а все металлические детали доступны в большинстве хозяйственных магазинов.

Я попытался записать всю сборку, чтобы помочь вам понять ее. Всегда лучше увидеть сборку в действии.

Примечание: данная статья является переводом.

Детали для печати на 3D-принтере прилагаются.

• Сгибатель
  • Головка инструмента
  • Рама двигателя
• Механизм подачи
  
  • Рама двигателя
  • Нижняя рама
  • Проводник
  • Каретка промежуточной шестерни
  • Прокладка промежуточной шестерни
  • Проставка подающего механизма
  • Гибочная пластина
• Выпрямительные ролики (2 шт.)
  • Каркас (2x)
  • Рама высшей передачи (2x)
  • Ролики (14x)
• Держатель катушки

Винты и болты

• Шуруп для дерева 3x16 (16x)
• Болт с шестигранной головкой M3x10 (4 шт.)
• Болт с шестигранной головкой M3x12 (18x)
• Болт с шестигранной головкой M3x20 (6 шт.)
• Болт с шестигранной головкой M3x40 (4 шт.)
• Гайка M3 (10 шт.)
• Шайба М3 (14 шт.)

Электроника

• Arduino UNO
• Комплект ЧПУ для Arduino UNO
• Шаговый драйвер A4988 (2x)
• Шаговый двигатель NEMA17 / 17HS8401 (2x)
• Адаптер питания 12В 3А
• Джампер (6x)

Подшипники и прочее

• Подающая шестерня V-образной формы (диаметр 30 мм)
• Маленькая стальная пружина 4x6 мм
• Подшипник 3x10x4 мм
• Подшипник 6x15x5 мм
• 6 мм стальной стержень
• Небольшой стальной лист толщиной 2 мм для гибки листа (опционально)
• Деревянная доска для основы (минимальный размер - 450x100 мм)

Загрузите файлы STL для пластиковых деталей и запустите их печатать на 3D принтере. Я всегда проектирую детали таким образом, чтобы исключить необходимость в использовании опор, поэтому постобработка была намного проще, а детали были чище.

Я печатал файлы с высотой слоя 0,15 мм, 3 периметрами и 40% заполнением с настройкой шаблона Gyroid. Неважно, используете ли вы PLA или PETG. Детали не нагреваются, поэтому PLA подойдет, расчетное время печати 2 дня.

Пока вы печатаете пластмассовые детали, давайте посмотрим, как работает станок для гибки проволоки и из каких компонентов он состоит (справа налево):

• Держатель катушки - он удерживает катушку с проволокой для обработки машиной.
• Выпрямляющие ролики - набор из 7 роликов, чтобы проволока была как можно более прямой.
• Механизм подачи - вы можете найти аналогичный механизм в своем 3D-принтере. Набор шестерен, которые вытягивают проволоку с катушки через ролики и проталкивают ее к гибочной головке. Подающий механизм должен иметь достаточное сопротивление проволоке, чтобы он не соскользнул, что сделало бы машину неточной.
• Сгибатель - вращая штифт на головке, он сгибает проволоку в запрограммированную форму.

Все это управляется одним Arduino UNO с платой с ЧПУ. Arduino принимает команды от компьютера и переводит их в движения шаговых двигателей. Как и любой другой станок с ЧПУ.

Для начала возьмите деревянную основу и прикрутите основание для двигателей гибочного и подающего устройства. Используйте шурупы 3x16. Важно установить обе рамки, потому что их положение должно быть точным относительно друг друга, как показано на изображении макета ниже.

Продолжите установку одного из шаговых двигателей в раму двигателя гибочного станка и закрепите его четырьмя винтами M3x10. Ориентация значения не имеет. Теперь прижмите головку гибочного станка к валу двигателя. Они подходят друг другу. Довольно просто, да?

Давайте рассмотрим механизм подачи проволоки. Рама уже установлена, поэтому первый шаг в сборке механизма подачи - это построить каретку для промежуточной шестерни, которая будет прижимать проволоку к подающей шестерне. Вдавите пластиковую втулку внутри подшипника 6x15x4 мм, чтобы проделать отверстие под болт M3. Вставьте болт M3x20. Вдавите гайку M3 в каретку и прикрутите подшипник болтом. Убедитесь, что подшипник вращается свободно. Вдавите вторую гайку M3 в корпус двигателя (со стороны двигателя в левом нижнем углу) и прикрутите каретку через небольшой кронштейн с помощью болта M3x20. Не затягивайте болт слишком сильно, каретка должна двигаться свободно. Поднимите каретку и вставьте пружину в отверстие под ней.

Возьмите второй шаговый двигатель и поместите его в корпус двигателя. Пока не прикручивайте, еще нужна пластиковая деталь. Наденьте распорную втулку шестерни подающего механизма на вал двигателя и установите подающий механизм.

Подающий механизм, который я использую, взят от сварочного аппарата MIG. Шестерня имеет две бороздки сбоку. Один для провода 0,8 мм и один для провода 1 мм. Раньше я экспериментировал с шестернями с зубьями, используемыми в экструдерах 3D-принтеров. Но зубы оставляли видимые следы на проволоке.

Механизм подачи и гибочный станок соединены металлической пластиной толщиной 2 мм с небольшой канавкой на задней стороне, которая подает проволоку прямо в центр гибочной головки для идеального изгиба. Пластиковая пластина для гибки, напечатанная на 3D-принтере, отлично работает, но быстро изнашивается и требует частой замены. Так что используйте её, если не можете сделать идентичную деталь из металла.

Возьмите пластиковую деталь направляющей для проволоки и вдавите четыре гайки M3 в отверстия на ее задней стороне. Теперь прикрутите к ней изгибающуюся пластину болтами M3x20. Поместите направляющую для проволоки на переднюю часть рамы двигателя механизма подачи и закрепите ее на двигателе четырьмя болтами M3x12. Теперь отрегулируйте положение гибочной пластины. Он должен находиться точно в центре гибочной головки. Ослабьте четыре болта на гибочной пластине и плотно установите гибочную пластину в центр гибочной головки. Снова затяните болты.

Проволока обычно поставляется в виде катушки. Чтобы согнуть проволоку, ее сначала нужно распрямить. Это правда. Выпрямитель состоит из 7 роликов (4 вверху и 3 внизу), которые можно прижимать друг к другу для обеспечения надлежащего натяжения проволоки. Это также предотвращает скручивание проволоки при сгибании.

Начнем со сборки роликов. Вставьте подшипник 3x10x4 мм в пластмассовый роликовый корпус. Вставьте болт M3x12 с одной стороны и шайбу M3 с другой стороны ролика. Шайба предотвратит трение колеса о раму. Прикрутите все ролики к станине и верхней раме. Вставьте верхнюю раму с 4 роликами в раму кровати. Имеется набор V-образных канавок для обеспечения надлежащего контакта. Вставьте две гайки M3 к нижней стороне базовой рамы и вставьте два болта M3x40 сверху вниз. Этот болт регулирует натяжение троса.

Если вы хотите сэкономить на подшипниках для роликов. Напечатайте деталь Straightener_RollerNoBearing вместо Straightener_Roller. Но производительность будет намного хуже.

Чтобы добиться еще лучших результатов, используйте 2 выпрямителя подряд.

Держатель катушки - это простой цилиндр, который удерживает проволоку и позволяет ей разматываться с катушки. Прикрепите его к концу машины с помощью четырех винтов 3x16.

Во-первых, проволока для гибки должна быть подана на станок. Я использую латунную проволоку 0,8 мм или 1 мм в виде катушки 5 м или 25 м.

Проволока проходит с катушки сначала через набор роликов для правки. Просто поместите проволоку в ролики. Затем она проходит через подающее устройство. Отрегулируйте положение подающего механизма так, чтобы нужная вам леска была вровень с поверхностью направляющей для проволоки. Нажмите рычаг на ведомой шестерне и протолкните проволоку через подающее устройство до гибочной пластины. Отпустите рычаг и дайте холостой шестерне прижаться к шестерне механизма подачи. Теперь вы можете рукой вращать шестерню подающего механизма, чтобы продвинуть проволоку к гибочной головке. Аккуратно отрегулируйте натяжение роликов, затягивая болты. Ролики не должны вращаться свободно, но проволока должна двигаться плавно. Размотайте часть проволоки, чтобы убедиться, что вы начинаете с хорошей и прямой проволоки.

Во-вторых, электроника контроллера также должна быть подключена к машине. Я использую классический Arduino UNO с CNC платой с двумя драйверами шаговых двигателей A4988. Двигатель подачи подключен к оси Z, а двигатель гибочной головки - к оси X. Драйверы настроены на максимально возможную точность - 3 перемычки под драйверами шаговых двигателей. Все должно питаться от источника питания 12В 3А.

Все подключено? Хорошо. Наконец-то вы можете попробовать запустить станок. Я использую GRBL в сочетании с cncjs. Он разработан для запуска фрезерного станка, но отлично подходит для любого типа ЧПУ. GRBL - это прошивка, которую нужно прошить в Arduino UNO. Установите GRBL на Arduino и cncjs на свой компьютер.

Когда все готово, вы можете подключиться к станку и начать пробовать перемещать головку и проволоку вручную, нажимая кнопки Z+/- или X+/-.

; 1 degree = X0.1
$100=40
$101=400
; 10 mm = Z10
$102=34
$110=1600
$111=600
$112=1000
$120=500
$121=350
$122=350</p>

Вышеупомянутые команды определяют калибровку. Проще говоря, это набор значений, определяющих, как преобразовать число, указанное в коде, в движение двигателя. Например, если вы настроили перемещение оси Z на 30, это фактически означает, что 30 мм проволоки будет проталкиваться через механизм подачи.

Установка нулевого положения головки гибочной машины

Движение гибочной головки определяется известным фиксированным положением гибочной головки. В моем случае это положение, когда изгибающий штифт на голове обращен влево. см. картинку ниже. Разумно отметить это нулевое положение на голове, чтобы иметь возможность вернуть голову в то же положение. Нет такой необходимости в определении нулевого положения для механизма подачи, потому что он всегда перемещается относительно текущего положения.

G91
G1 Z1
G90
G1 X2
G1 X-6

Это пример программы гибки. Это последовательность инструкций по перемещению двигателей. 

G91 - использовать относительные координаты (требуется перед перемещением по оси Z)
G1 Z1 - подача 1 мм проволоки
G90 - использовать абсолютные координаты (требуется перед любыми перемещениями по оси X)
G1 X2 - поверните гибочную головку в положение 2 (в этом номере нет единиц измерения)
G1 X-6 - поверните гибочную головку в положение -6

Если вы повторите вышеуказанные шаги 100 раз, вы получите код изгиба пружины. Вы можете найти больше исходных файлов для начала ниже.

Хотя нет, это не так. У этой машины есть несколько ограничений или, скорее, упрощений, чтобы любой мог ее легко построить. Она предназначена для гибки только в одном направлении, потому что гибочная головка не может пропустить проволоку в другую сторону. Она может создавать только 2D-формы.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Строим фрезерный станок с ЧПУ своими руками [Схемы + Чертежи]»‎ и «‎Мощная торцовочная пила по дереву и металлу своими руками»‎.

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