Станок с ЧПУ из деревянных досок своими руками

[Гармонист]

Цель:
1. получить опыт в станкостроении
2. получить опыт в настройке станков с чпу
3. собрать станок для фрезерования в основном дерева

Вопрос: Почему из досок, а не из фанеры, алюминиевого/стального профиля, текстолита, капролона, водопроводных труб в конце-концов?
Ответ:
1. чтобы побольше по#%@тса, т.е. больше получить опыта
2. фанера(особенно водостойкая) содержит формальдегид
3. меньше выпиливать, меньше клеить - быстрее строить
4. нет сварочного аппарата, работать им не умею
5. дерево пилить/сверлить/шлифовать/обрабатывать... напильником легче чем металл
6. дерево можно клеить - причем соединение получается очень прочное
7. платить кому-то за сварку - зачем? А если сварят некачественно? На пол миллиметра в сторону приварят направляющие и ездить станок уже не будет


Вопрос: как ты уберешь разбухание древесины при наборе ею влаги из воздуха
Ответ: покрою доски олифой

Размеры максимальные: по Х - 103см, по Y 70см, высота от пола до конца ходового винта Z-113см
стол по Х - 86,5см по Y 48см высота
Рабочие размеры: ... (вставлю чуть позже)

Цены:
1. мастер-кит (3 движка, контроллер, блок питания, диск с Match3, разъемы и кабель для подключения к компу) -
$250.90 USD + доставка $196.00 USD = 446.90 USD
Доставка международной службой EMC )))
2.... (остальное вставлю чуть позже)

Муфты, рельсы(алюминиевые уголки с подшипниками) и ходовые гайки из черного(надеюсь - графитированного) капролона сделал токарь-родственник. Так что практически бесплатно.
Обсуждение муфт тутhttp://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic.php?f=40&t=1060.
Обсуждение гаек тут http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic.php?f=40&t=16
Обсуждение Рельсы из радиальных подшипников есть здесь http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... 1398#p1398

МастерКИТ покупал на ebay у продавца: longs_motor
лот с таким названием "3 Axis Nema 34 stepper motor 878 oz.in CNC Router/KIT"

3 Axis Nema 34 stepper motor 878 oz.in CNC Router/KIT

Растаможивание прошло без проблем и без моего участия. Что Очень порадовало.
Один разъем пришел разбитый. Очевидно его раздавило при транспортировке.
Один из валов двигателей при отключенном питании с трудом удавалось крутить рукой,
а при проворачивании слышался иногда скрипы как от ржавого подшипника... это было страшно.
Китаец, хоть и принимает назад лот в течении 2х недель, но я не уверен, что стоимость пересылки он бы взял на себя.

Двигатели шаговые биполярные странной модели 34HST9805-37B2
Очень тяжелые - каждый 3кг. Общий вес посылки 11,6 кг по словам китайца.
(Я не пере взвешивал). Поэтому пересылка вышла почти такой же стоимостью как посылка.
Документации на движки не нашел. Попросил у китайца, а он прислал pdf со содержанием, как на странице ebay - по сути ничем не помог.
Контроллер: TB6560, 3.5a, 16 микрошаг (на форумах все на него плюются - поживем увидим)
В винде под Match3 по прилагавшимся инструкциям - заработал сразу.
Под линуксом пришлось повозится: http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... ead#unread.

Посылка из Китая

Вот так все было упаковано

Содержание посылочки

вот так все это было:

Вот так выглядел станок в процессе сборки...

Очень тяжело собирать станок в прихожей

Материал для станка с ЧПУ )))

Первоначальный материал для станка пока он не закончился.
Доделывать пришлось из сосновых досок.

а теперь станок:

станок с ЧПУ из досок в собранном состоянии со результатами 2го теста

станок с ЧПУ из досок без стола

ось Y спереди

ось Y сбоку

ось Y сзади

Гравер РИТМ МГ-150

Параметры гравера РИТМ МГ-150

test №1 простым карандашом на бумаге (первый блин комом)

в конце вырезания обнаружил, что у меня не закручены винты на муфте балки Y.
Закрутил винты и отцентрировал вал....

test №2 простым карандашом на бумаге - уже что-то

Начинал я этот проект без малейших знаний в механике, сопромате, материаловедении, ....
Я не знал даже что такое "люфт" или "цанга"! Я и сейчас многого не знаю...
Это я для тех кто хочет сделать свой станок, но сомневается в своих силах.
Из двух учеников: умный/сообразительный(но не упорный) и упорный(но не сообразительный) - к концу школы в лидеры выйдет второй, а не первый.

конструктивная критика приветствуется.

[Nick]

Для такого станка ооооооочень большая ось Z. Это создает огромный рычаг на ось X и Y. Поэтому даже при рисовании карандашом буквы получаются кривые. Попробуй взяться за низ оси и подвигать его туда сюда, наверняка будет жуткий люфт. Во время фрезеровки (даже дерева) от фрезы будут исходить большие нагрузки на станок. И если он будет не жесткий, то фрезу просто уведет в сторону. Вообще из дерева сложно (практически невозможно) собрать фрезерный станок. Я промаявшись около года с фанерным станком, практически ничего не нам не вырезал, т.к. он был слишком мягкий. Фрезеровать на нем можно будет только очень маленьким съемом, но такой режим не подходит для фрезеровки дерева.

А что у тебя стоит в качестве направляющих?

Лучше всего укоротить ее максимум до 100 мм. И расположить как можно ниже. В твоем случае, это должно быть не сложно, просто отрежь портал и укороти саму ось.


Для первого станка самостоятельной сборки очень даже хорошо !!! У меня было гораздо хуже !

[Гармонист]

Для первого станка самостоятельной сборки

Чесно говоря - станок конечно 1й сборки, а балка это - 2ая модель.

Первоначальная модель балки поратал была вот такой:

Первоначальная экспериментальная модель оси Y

[Гармонист]

Попробуй взяться за низ оси и подвигать его туда сюда, наверняка будет жуткий люфт.

Люфт действительно есть, но я намереваюсь его убрать. Есть разные идеи еще не выбрал каким путем пойду...

Это создает огромный рычаг на ось X и Y.

Не могу представить как это? Дай, пожалуйста, ссылку где об этом рычаге можно почитать.
Может это поможет прояснить ситуацию:
1. у меня портал просто стоит на направляющих трубках под собственным весом
2. в статье Сергея Павлова "Механика самодельного станка ЧПУ" говорится, что

Усилия резания и шаговый двигатель

Имеет место заблуждение, что при фрезеровании нужно давить на фрезу, чтобы она лучше резала. Это неправильно. Вспомните выпиливание лобзиком, чуть надавил - пилка сломалась. Скорость выпиливания зависит от того, как быстро вы будете совершать возвратно-поступательные движения лобзиком, и от остроты пилки. При фрезеровании тонкими фрезами наблюдается та же самая картина, задал неправильные режимы резания - фреза сломалась.

Может я чего-то не понимаю, но мне кажется, что не жесткая модель даже лучше

Во время фрезеровки (даже дерева) от фрезы будут исходить большие нагрузки на станок. И если он будет не жесткий, то фрезу просто уведет в сторону.

Не могу понять как образуются большие нагрузки от фрезы? Можно поподробнее?

[Nick]

Не могу представить как это? Дай, пожалуйста, ссылку где об этом рычаге можно почитать.

Вот примерная картина по рычагу на который тянет ось Y.

2. в статье Сергея Павлова "Механика самодельного станка ЧПУ" говорится, что

Есть ссылка?
Вообще, это не совсем так. обычно дерево режут крупными фрезами (это позволяет увеличить скорость реза) при большом заглублении и с хорошей подачей. Но даже если резать маленькой фрезой, при мягком станке, фрезу будет просто водить из стороны в сторону. Каждый раз ударяясь зубом о материал фреза будет смещаться это будет приводить к уводу фрезы, большим вибрациям на всем станке, и бог еще знает к чему. Если сравнивать с лобзиком, это будет все равно что слабо натянуть полотно.

Может я чего-то не понимаю, но мне кажется, что не жесткая модель даже лучше

Точно нет. Aftaev - ату его !
На мягком станке будет примерно тоже самое, что у тебя получилось с карандашом в первый раз.

Не могу понять как образуются большие нагрузки от фрезы? Можно поподробнее?

Лучше всего дерево фрезеровать большими фрезами с крупными зубами. Но даже если фреза меленькая, то будут возникать проблемы. У меня из, казалось слабенькой, бормашинки proxxon на раз вытягивало фрезы даже из цангового зажима! Пришлось купить дорогие цанги и затягивать патрон плоскогубцами. А фреза была всего-то 3мм.

1. у меня портал просто стоит на направляющих трубках под собственным весом

Это плохо, ооочень желательно закрепить его снизу оси Х также как на остальных осях.

[Nick]

И еще по оси Z, я бы поставил направляющие ближе к ходовому винту и к направляющим оси Y, т.е. перенес направляющие на ту сторону от оси Y, где находится двигатель. (двигатель можно перенести на другую сторону и соединить его с ходовым винтом ремнем.)

[Гармонист]

Вот примерная картина по рычагу на который тянет ось Y.

Примерно понял о чем ты говоришь.
Обрати внимание, что каждый двигатель весит 3кг и двигатель оси Z, который висит на балке Y, уравновешивает с другой стороны вес гравера и всего остального. Поэтому рычага не должно быть. Поправь меня если я ошибаюсь.

в статье Сергея Павлова "Механика самодельного станка ЧПУ"

Саму статья не ведел, но имею ссылку на не менее ценные комментарии к статье от других спецов:
http://electroprivod.ru/cnc_made.htm
По сути эта статья Павлова с комментами.

1. у меня портал просто стоит на направляющих трубках под собственным весом

Это плохо, ооочень желательно закрепить его снизу оси Х также как на остальных осях.

Думаю о том чтобы заменить рельсы оси Х на принтерные направляющие... как раз из-за этого еще не обрезал лишний конец вала Х.

В планах так же:
закрепить концы валов Х и Y в подшипниках;
обрезать концевики валов;
возможно укорочу ось Z(буду как-то убирать люфты);
сделать нормальный зажим для установки гравера;
поменять мои жесткие муфты осей X и Y на резиновые обрезки шланга высокого давления;
посадить "стол" на болты(он у меня сейчас просто лежит);
сделать приспособы крепления для заготовки;
...
проолифить станок;
...
сделать 2й станок )))
...хочу сделать высокоточный 5и осевой станок другого типа... когда начну - оформлю отдельную тему...
...вобщем-то ЭТОТ станок - "тренировочный", но нужно его довести до ума.(т.е. до рабочего состояния)

[Nick]

Обрати внимание, что каждый двигатель весит 3кг и двигатель оси Z, который висит на балке Y, уравновешивает с другой стороны вес гравера и всего остального.

Там нагрузка статическая - это не так страшно как динамические нагрузки! В крайнем случае можно поставить ремень. Хоть в той статье и пишут, что он эластичный, но его люфт не будет превышать пары градусов на ходовом валу. А это при твоей шпильке <.02мм, я уверен, что сейчас на том рычаге, на котором висит гайка люфт гораздо больше.

Саму статья не ведел, но имею ссылку на не менее ценные комментарии к статье от других спецов: http://electroprivod.ru/cnc_made.htmПо сути эта статья Павлова с комментами.

Там есть ссылка на оригинал. Это оказывается знаменитый Граф! Хотя с комментариями статья гораздо полезнее! И вообще смешно слушать, как он распинается про температурное расширение железа на станке для вырезания по бальpе...

Думаю о том чтобы заменить рельсы оси Х на принтерные направляющие... как раз из-за этого еще не обрезал лишний конец вала Х.

Из чего у тебя сейчас рельсы? Они выглядят внушительнее принтерных!

закрепить концы валов Х и Y в подшипниках;

Стоп, валы - это ходовые винты? А они у тебя не закреплены что-ли? Если нет, то это первое что нужно сделать и по возможности с обеих концов. Если винт не закреплен будут биения о которых ты пишешь в другой теме! И не стоит перекладывать нагрузку на подшипники двигателя! Как писал aftaev - это может плохо кончится!

обрезать концевики валов;

Что сделать?

сделать приспособы крепления для заготовки;

Можно просто насверлить дырок и забить в них мебельные гайки. Работы на 20 минут. Но лучше эти дырки просверлить станком, с шагов сантиметров в 5-10, потом будет удобно!

посадить "стол" на болты(он у меня сейчас просто лежит);

Помимо этого к столу не плохо бы прикрепить несколько ребер жесткости. Фреза может его не хило притянуть!


ЗЫ А какие у тебя стоят движки, на картинке не видно? И где контроллер?

[Гармонист]

Из чего у тебя сейчас рельсы? Они выглядят внушительнее принтерных!

Алюминиевые трубки. Чуть позже сделаю фотки и выложу.

"Обрезать концевики валов"

Что сделать?

Планирую закрепить валы(ходовые шпильки) с обеих сторон в подшипниках самоцентрирующихся, а длина валов чуть длиннее чем нужно и их нужно укоротить.

Можно просто насверлить дырок и забить в них мебельные гайки.

Спасибо за совет. А чем/как крепить потом заготовку в этих отверстиях?

Помимо этого к столу не плохо бы прикрепить несколько ребер жесткости.

Спасибо за совет. Надо бы не забыть. Я пока что использую мелкие фрезы и слабый фрезер которые не дают такой сильной нагрузки...

[Nick]

Спасибо за совет. А чем/как крепить потом заготовку в этих отверстиях?

Либо просто винтами через отверстия в заготовке, либо специальным прижимом, который представляет из себя прочную перекладину с отверстием под болт.

[Гармонист]

Переделал, но еще не доделал крепеж оси Z

новый крепеж оси Z

крепеж гравера

стружки на удивление немного, а все рассказывают что летит во все стороны... враки

Первый опыт вырезания по дереву

[Гармонист]

Еще решил потренироваться. Пример взял отсюда: http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... &t=34#p152

так было задумано. Делал в Inkscape + Gcodetools

Пытался вырезать логотип сайта

как обычно забыл инвертировать ось Х

чтобы было понятнее...

Видно как несколько раз фреза перегревалась и оставила на дереве пропаленые следы.
Да и сама фреза почернела... (((

Несколько раз я чуть не поломал фрезу(станок),
т.к. станок по оси Х не закреплен, а фреза предназначена не для дерева, не новая, и скорее всего тупая...
то портал несколько раз, чуть не упал на заготовку и немного продырявил заготовку - фрезой.
Это видно в некоторых местах, как раз там же где пропалено.
Фреза при этом глубоко уходила вглубь заготовки, терлась о дерево ножкой, перегревалась и подпаливала дерево...
вобщем - хорошо что не поломал станок. Опыт интересный...

...нужно продолжать доделывать станок. Назад дороги нет ...

[Nick]

Хмммм.... станку явно не хватает жесткости. Видно как скругляются прямые углы. Мой совет уменьшать ось Z до минимума и фиксировать каретки по X с двух сторон.

стружки на удивление немного, а все рассказывают что летит во все стороны... враки

Повезло с материалом/фрезой .

как обычно забыл инвертировать ось Х

Можешь просто изменить местоположение точки ориентации по оси X в Gcodetools. Или добавить пост процессор flip(x).

[Гармонист]

фиксировать каретки

а что такое коретки?

[Nick]

Ну штука с подшипниками, которая ездит по направляющей.

[evgenyjp]

я конечно не настоящий сварщик, но по моему моторы NEMA34 несколько великоваты для деревянного станка, такие бы моторы да на металическую раму...
Вобщем есть к чему стремиться


P.s. У меня на дюралевой раме стоят nema17(весят...да ничего не весят) и довольно бодро таскают станок на скорости 1800мм/мин

[Гармонист]

NEMA34 несколько великоваты для деревянного станка

Во 1х - брал с запасом...
2х - в Харьковской фирме по продаже ЧПУ комплектующих менеджер, выслушав какой станок я хочу, посоветовал брать двигатели мощностью не менее 3ньютон/метр, а лучше 5Н/м... ну я решил купить 8Н/м
3х - если я не ошибаюсь - чем мощнее движки - тем быстрее будет работать(конечно особенности конструкции тоже учитываются, но мощность двигателей задают верхний предел).
4х - я использую не модные ШВП РВП, а капролоновую гайку со шпилкой, которая даже рукой тяжело крутиться! а использование редукторов увеличивает мощность, но во столько же раз замедляет скорость

...так если есть возможность купить помощнее - почему бы не купить?

И при чем здесь "деревянный" станок? Я на мой станок сам становиться пробовал. Гнуться, но возвращаются к прежней форме. Липовые доски толщиной в 25мм и шириной в 90мм. На них прыгать можно - не поломаешь. Руками прогнуть такую доску на 1мм я врядли смогу - значит и фреза не сможет. На такую доску 10 таких 3хкиллограмовых двигателей повесить можно - легко выдержат...

В общем - не нашел я пока что весомых аргументов за металлическую раму.

Мне многие говорят - делай раму металлическую, но весомых аргументов не приводят. С металлом на порядок больше геморроя, а увеличение точности/жесткости идет на 5-30%, исходя их этой пропорции делать из метала не целесообразно.
К тому же я не собираюсь фрезеровать крупные металлические/каменные детали на большой скорости, а собираюсь заняться мелкосерийным производством из дерева, к тому же фрезеровать буду маленькими фрезами, которые ну никак не прогнут мою раму из 2хсантиметровой доски... может я ошибаюсь - время покажет...

Из минусов заметил:
-тяжесть двигателей прямо пропорциональна мощности. А тяжесть накладывает дополнительные сложности при проектировании конструкции рамы станка.

а где в emc2 - посмотреть скорость передвижения?

[Гармонист]

Мой совет уменьшать ось Z

Решил воспользоваться твоим(и еще нескольких человек) советом.
Сейчас кипит работа в этой части станка... как доделаю - выложу фотки...

[Nick]

а где в emc2 - посмотреть скорость передвижения?

В смысле текущую скорость? Там где отображаются координаты, внизу есть vel - это скорость.

Мой совет уменьшать ось Z

Решил воспользоваться твоим(и еще нескольких человек) советом.
Сейчас кипит работа в этой части станка... как доделаю - выложу фотки...

Вот это правильно, ждем фоток!

[Гармонист]

Стоп, валы - это ходовые винты? А они у тебя не закреплены что-ли? Если нет, то это первое что нужно сделать и по возможности с обеих концов.

Купил японские самоустанавливающиеся подшипники на фирме ГалПодшипник по 13грн

самоустанавливающиеся подшипники

поставил пока с одной стороны на ось X и на ось Y
в отверстие не вклеивал, т.к. очень туго входят, поэтому просто запресовал(с силой вставил)

самоустанавливающиеся подшипник и установленная шпилька(ходовой винт)

прочитал в одном из тем что у меня неверно установлены каретки,
они прокатывают канавки по мягкому алюминию и когда-нибудь появиться люфт...

мои каретки сделаны из алюминиевых уголков и подшипников...

к сожалению фрезера не имею, поэтому канавку в доске чтобы алюминиевая трубка точно лежала,
пришлось вырезать ножом, а канавки заполнил клеем...

вот так подшипниками прокатываются канавки

решил долго не мучатся и просто согнул тисками уголки

слева еще не согнутый, а остальные уже я подогнул

теперь надеюсь прокатывать канавки не будет