Токарный станок по дереву с чпу своими руками. Пошаговая инструкция сборки станка с чпу своими руками. Чертежи слесарного верстака своими руками из металла

Сложная обработка различных материалов давно перестала быть уделом заводских цехов. Еще двадцать лет назад, максимум, что могли себе позволить домашние мастера – это фигурное выпиливание лобзиком.

Сегодня, ручные фрезеры и режущие лазеры можно запросто купить в магазине бытового инструмента. Для линейной обработки предусмотрены различные направляющие. А как быть с вырезанием сложных фигур?

Элементарные задачи можно выполнить с помощью шаблона. Однако такой способ имеет недостатки : во-первых, надо изготовить собственно шаблон, во-вторых, у механического лекала есть ограничения по размеру закруглений. И наконец, погрешность таких приспособлений слишком велика.

Выход давно найден: станок с ЧПУ позволяет вырезать из фанеры своими руками такие сложные фигуры, о которых «операторы лобзиков» могут лишь мечтать.

Устройство представляет собой систему координатного позиционирования режущего инструмента, управляемую компьютерной программой. То есть, обрабатывающая головка движется по заготовке, в соответствии с заданной траекторией. Точность ограничена лишь размерами режущей насадки (фреза или лазерный луч).

Возможности таких станков безграничны. Существуют модели с двухмерным и трехмерным позиционированием. Однако стоимость их настолько высока, что приобретение может быть оправдано лишь коммерческим использованием. Остается своими руками собрать ЧПУ станок.

Принцип работы координатной системы

Основа станка – мощная рама. За основу берется идеально ровная поверхность. Она же служит рабочим столом. Второй базовый элемент – это каретка, на которой закрепляется инструмент. Это может быть дремель, ручной фрезер, лазерная пушка – в общем, любое устройство, способное обрабатывать заготовку. Каретка должна двигаться строго в плоскости рамы.

Для начала рассмотрим двухмерную установку

В качестве рамы (основы) для станка ЧПУ, сделанного своими руками, можно использовать поверхность стола. Главное, после юстировки всех элементов, конструкция больше не перемещается, оставаясь жестко прикрученной к основе.

Для перемещения в одном направлении (условно назовем его X), размещаются две направляющих. Они должны быть строго параллельны друг другу. Поперек устанавливается мостовая конструкция, также состоящая из параллельных направляющих. Вторая ось – Y.

Задавая вектора перемещения по осям X и Y, можно с высокой точностью установить каретку (а вместе с ней и режущий инструмент) в любую точку на плоскости рабочего стола. Выбирая соотношение скоростей перемещения по осям, программа заставляет инструмент двигаться непрерывно по любой, самой сложной траектории.

Рама станка из ЧПУ сделана руками умельца, видео

Существует еще одна концепция: каретка с инструментом закреплена неподвижно, перемещается рабочий стол с заготовкой. Принципиальной разницы нет. Разве что размеры основания (а стало быть, и заготовки) ограничены. Зато упрощается схема подачи питания на рабочий инструмент, не надо беспокоиться о гибких кабелях питания.

В наше время всё более частым становится производство мелких деталей из древесины, для тех или иных конструкций. Также в магазинах можно встретить разнообразие красивых объёмных картин, выполненных на древесном полотне. Такие операции совершаются при помощи фрезерных станков с числовым программным управлением.Точность деталей или картин из дерева достигается за счёт управления с компьютера, специализированной программой.

Фрезерный станок по обработке древесины с числовым управлением представляет собой высокопрофессиональную машину, созданную по последнему слову техники.

Вся работа заключается в обработке специальной фрезой по дереву, которой можно совершить работу по вырезке маленьких деталей из древесного материала, создание красивых рисунков. Работа осуществляется за счёт подачи сигналов на шаговые двигатели, которые, в свою очередь, двигают фрезер по трём осям.

За счёт чего и происходит высокоточная обработка. Как правило, вручную такие работы совершить невозможно так качественно. Поэтому фрезерные станки по дереву с ЧПУ является большой находкой для столяров.

Предназначение

Издавна, фрезеровка предназначалась для строгальных работ с древесиной. Но двигатель прогресса движется строго вперёд и в наше время, к таким станкам создали числовое программное управление. На этом этапе, фрезеровальный станок может выполнять разнообразные действия, которые касаются обработки дерева:

Вырезание различных деталей из массива древесины.
Отрезание лишних частей заготовки.
Возможность делать пазы и отверстия различных диаметров.
Рисование сложных орнаментов, посредством фрезы.
3D Трёхмерные изображения на массиве дерева.
Полноценное мебельное производство и многое другое.

Какой бы ни была поставлена задача, она будет выполнена с высокой точностью и аккуратностью.

Совет: Во время работы на самодельном с ЧПУ оснащением, необходимо плавно снимать толщину древесины, иначе ваша деталь будет испорчена или сожжена фрезой!

Разновидность

В современном технологическом мире различают следующие виды фрезеровочных станков по дереву с числовым управлением:

Стационарные

Эти машины размешаются на производствах, так как имеют огромные размеры и вес. Зато такое оборудование способно изготавливать продукцию в больших объёмах.

Ручные

Это самодельные устройства или устройства из готовых наборов. Эти станки можно смело устанавливать в вашем гараже или собственной мастерской. К таким относятся следующие подвиды:

Оборудование с использованием портала, с числовым управлением

Непосредственно сам фрезер способен передвигаться по двум декартовым осям X и Z. У такого типа станка высокая жёсткость при обработке на изгибы. Конструкция портального фрезерного станка с числовым управлением достаточно проста в своём исполнении. Многие столяры начинают познание станков с ЧПУ именно с такого подтипа. Однако в данном случае размер заготовки будет ограничен размером самого портала.

С числовым управлением и передвижным порталом

Конструкция данного подтипа немного усложнена.

Передвижной портал

Именно этот тип передвигает фрезер по всем трём декартовым осям, по X, Z и Y. В данном случае необходимо будет использовать прочную направляющую для оси X, так как вся большая нагрузка будет направляться именно на неё.

С передвижным порталом очень удобен для создания печатных плат. По оси Y есть возможность обрабатывать длинные детали.

Фреза движется по оси Z.

Станок, на котором фрезеровочная деталь способна передвигаться в вертикальном направлении

Этот подтип обычно используют при доработке производственных образцов или при переделке сверлильного оборудования в гравировально - фрезерное.

Рабочее поле, то есть сама столешница имеет размеры 15х15 сантиметров, что делает невозможным обработку крупных деталей.

Такой тип не очень удобен в эксплуатации.

Безпортальный с числовым управлением

Этот тип станка очень сложен в своей конструкции, однако является самым производительным и удобным.

Заготовки можно обрабатывать длинной до пяти метров, даже если ось X составляет 20 сантиметров.

Такой подтип крайне не подходит для первого опыта, так как требует навыков на этом оборудовании.

Ниже мы рассмотрим конструкцию собственноручного фрезерного станка по дереву с ЧПУ, разберём принципы его работы. Узнаем, как сделать данное детище и как налаживается такое оборудование.

Устройство и принцип работы

Основными деталями устройства фрезерования являются следующие детали:

Станина

Непосредственно сама конструкция станка, на которой располагаются все остальные детали.

Суппорта

Узел, который представляет собой крепление для поддержки передвижения автоматического инструмента.

Рабочий стол

Область, на которой производится вся необходимая работа.

Вал шпинделя или фрезер

Инструмент, который выполняет фрезеровочные работы.

Фреза для обработки древесины

Инструмент, а точнее приспособление для фрезера, различных величин и форм, с помощью которых производится обработка древесины.

ЧПУ

Скажем так мозг и сердце всей конструкции. Программное обеспечение исполняет точный контроль всей работы.

Работа заключается в программном управлении. На компьютере установлена специализированная программа, именно она преобразует загруженные в неё схемы в специальные коды, которые программа распределяет на контроллер, а затем на шаговые двигатели. Шаговые двигатели, в свою очередь, передвигают фрезер по координатным осям Z, Y ,X, за счёт чего и происходит обработка деревянной заготовки.

Выбор комплектующих

Основным этапом в изобретении самодельного фрезерного станка является выбор комплектующих деталей. Ведь выбрав плохой материал, может пойти что - нибудь не так в

Пример сборки из алюминиевой рамы.

самой работе. Обычно используют простые материалы, такие как: алюминий, древесина (массив, МДФ), оргстекло. Для правильной и точной работы всей конструкции важно разработать всю конструкцию суппортов.

Совет: Перед сборкой своими руками , необходимо проверить все, уже подготовленные детали на совместимость.

Проверить, нет ли где загвоздки, которая будет мешать. А главное, чтобы не допустить различного рода колебаний, так как это напрямую приведёт к некачественному фрезерованию.

Существуют некоторые назначения по подбору рабочих элементов, которые помогут в создании, а именно:

Направляющие

Схема направляющих чпу для фрезера.

Для них используют прутья диаметром 12 миллиметров. Для оси X, длинна прута, составляет 200 миллиметров, а для оси Y длина составляет 90 миллиметров.

Использование направляющих позволит выполнить высокоточную установку движущих деталей

Суппорта

Суппорт фрезерного ЧПУ станка.

Суппорт в сборке.

Для этих комплектующих можно использовать текстолитовый материал. Довольно прочный материал в своём роде. Как правило, размеры текстолитовой площадки составляет 25х100х45 милли

Блок фиксации фрезера

Пример каркаса для фиксации фрезера.

Также можно использовать текстолитовый каркас. Размеры непосредственно зависят от имеющегося у вас инструмента.

Шаговые двигатели или серводвигатели

Блок питания

Контроллер

Электронная плата, которая распределяет электричество на шаговые двигатели, чтобы перемещать их по осям.

Совет: При паянии платы необходимо использовать конденсаторы и резисторы в специальных SMD корпусах (для изготовления корпусов таких деталей используют алюминий, керамика, пластик). Это уменьшит габариты платы, а также внутреннее пространство в конструкции будет оптимизировано.

Сборка

Схема самодельного станка с числовым программным управлением

Сборка не займёт у вас слишком много времени. Единственное что, процесс настройки будет самым долгим во всём процессе изготовления.

Для начала

Необходимо разработать схему и чертежи будущего станка с числовым управлением.

Если вам не хочется этого делать, то можно скачать чертежи из интернета. По всем размерам подготовить все необходимые детали.

Проделать все необходимые отверстия

Предназначенные для подшипников и направляющих. Главное соблюдать все необходимые размеры, иначе работа станка будет нарушена. Представлена схемас описанием расположения механизмов. Она позволит вам получить общее представление, особенно если вы собираете его в первый раз.

Когда все элементы и детали механизма у вас готовы, то можно смело приступать к сборке. Первым делом собирается станина оборудования.

Каркас

Должен быть геометрически правильно собран. Все углы должны быть ровненькими и равнозначными. Когда каркас готов, можно монтировать направляющие оси, рабочий стол, суппорта. Когда эти элементы установлены, можно установить фрезер, либо шпиндель.

Остаётся последний шаг - электроника. Установка электроники является основным этапом в сборке. К установленным на станке шаговым двигателям подключается контроллер, который и будет отвечать за их работу.

Далее контроллер подключается к компьютеру на котором уже должна быть установлена специальная программа для управления. Широко применяется торговая марка Arduino , которая производит и поставляет аппаратное оборудование.

Когда всё подключено и находится в режиме готовности, самое время запустить пробную заготовку. Для этого подойдёт любая древесина, которая не будет выходить за пределы рабочего стола. Если ваша заготовка прошла обработку и всё в порядке, то можно приступать к полноценному изготовлению того или иного продукта фрезерования.

Техника безопасности

Безопасность с фрезеровальным оборудованием является основой основ. Если не беречь себя, можно угодить в больницу с серьёзными травмами. Все правила для безопасности одинаковы, однако ниже будут перечислены самые основные:

Необходимо заземлить ваше оборудование, во избежание ударов током.
Не допускать детей к станку.
Ни есть и не пить на рабочем столе.
Одежду следует подбирать соответствующую.
Не обрабатывать громоздкие детали, которые превышают размеры рабочего стола, станочного оборудования.
Не бросать различные инструменты на рабочую область станка.
Не использовать материал, (металл, пластик и т.д.).

Видео обзоры

Видео обзор деталей к станку и где их взять:

Видео обзор работы фрезерного станка по дереву:

Видео обзор электроники

Для многих проектов фрезерный станок с ЧПУ необходим для хороших и быстрых результатов. После некоторого исследования существующих на данный момент машин CNC, я пришел к выводу, что все машины с ценой до 150 тыс. не могут удовлетворить мои потребности в отношении рабочего пространства и точности.

Что я хочу:

рабочее пространство 900 х 400 х 120 мм
относительно тихий шпиндель с высокой мощностью на низких скоростях вращения
максимально возможная жесткость (для фрезерования алюминиевых деталей)
максимально возможная точность
USB-интерфейс
потратить до 150 тыс. рублей

С этими требованиями я начал 3D конструирование с разработкой схем и чертежей, проверяя множество доступных деталей. Основное требование: части должны сочетаться друг с другом. В конце концов я решил построить машину на гайке типа 30-B с 8 алюминиевыми рамами с 16-миллиметровыми шарикоподшипниковыми шпинделями, 15-мм шарикоподшипниковыми направляющими и 3-амперными шаговыми двигателями NEMA23, которые легко вписываются в готовую систему крепления.

Эти детали идеально сочетаются друг с другом без необходимости в изготовлении специальных деталей.

Шаг 1: Строим раму

Главное — это хорошее планирование…

Через неделю после заказа прибыли запчасти. И через несколько минут ось Х была готова. — Проще, чем я думал! 15-миллиметровые линейные подшипники HRC имеют очень хорошее качество, и после их установки вы сразу понимаете, что они будут работать очень хорошо.

Через 2 часа при сборке своими руками станка ЧПУ на Ардуино появилась первая проблема: шпиндели не хотят попадать в роликовые подшипники. Мой морозильник недостаточно большой для 1060 мм шпинделей, поэтому я решил достать сухой лед, что означало приостановить проект на неделю.

Шаг 2: Настройка шпинделей

Пришел друг с пакетом сухого льда, и после нескольких минут заморозки шпиндели отлично вписываются в роликовые подшипники. Еще несколько винтов, и это уже немного похоже на станок с ЧПУ.

Шаг 3: Электрические детали

Механическая часть закончена, и я перехожу к электрическим деталям.

Поскольку я очень хорошо знаком с Arduino и хочу иметь полный контроль через USB, я сначала выбрал Arduino Uno со щитом GRBL и степперами TB8825. Эта конфигурация работает очень просто, и после небольшой настройки машина стала управляемой на ПК. Отлично!

Но так как TB8825 работает максимум на 1,9 А и 36 В (становится очень горячим), этого достаточно для запуска машины, но я заметил потери в шагах из-за слишком малой мощности. Длительный процесс фрезерования при такой температуре представляется кошмаром.

Я купил дешевый TB6560 из Китая (300 рублей за каждый, доставка 3 недели) и подключил их к щиту GRBL. Номинальные напряжения не очень точны для этой платы, вы найдете номиналы от 12 до 32В. Поскольку у меня уже есть источник питания 36 В, я попытался приспособить именно его.

Результат: два шаговых привода работают нормально, один не может выдержать более высокое напряжение, а другой поворачивается только в одном направлении (невозможно изменить направление).

Итак, снова в поисках хорошего драйвера…

TB6600 — мое окончательное решение. Он полностью закрыт алюминиевым охлаждающим покрытием и прост в настройке. Теперь мои степперы работают по осям X и Y с 2,2А и по оси Z с 2,7А. Я мог поднять до 3А, но поскольку у меня есть закрытая коробка для защиты цепей от алюминиевой пыли, я решил использовать 2,2А, что достаточно для моих нужд и почти не выделяет тепла. Также я не хочу, чтобы степперы уничтожили машину в случае ошибки, когда я даю им слишком много мощности.

Я долго думал над решением для защиты блока питания степперов и преобразователя частоты от мелких алюминиевых деталей. Существует много решений, когда преобразователь устанавливается очень высоко или на достаточном расстоянии от фрезерного станка. Основная проблема в том, что эти устройства выделяют много тепла и нуждаются в их активном охлаждении. Мое окончательное решение — прекрасные колготки моей девушки. Я разрезал их на кусочки по 30 см и использовал в качестве защитного шланга, что очень просто и обеспечивает хороший воздушный поток.

Шаг 4: Шпиндель

Выбор подходящего шпинделя требует много исследований. Сначала я подумал о том, чтобы использовать стандартный шпиндель Kress1050, но, поскольку у него всего 1050 Вт на скорости 21000 об / мин, я не могу ожидать большой мощности на более низких скоростях.

Для моих требований к сухому фрезерованию алюминия и, возможно, некоторых стальных деталей мне нужна мощность на 6000-12000 об / мин.

Вот почему я, наконец, выбрал частотно-регулируемый привод на 3кВт из Китая (вместе с конвертером) за 25 тыс. рублей.

Качество шпинделя очень хорошее. Он довольно мощный и простой в настройке. Я недооценил вес в 9 кг, но, к счастью, моя рама достаточно крепкая и с тяжелым шпинделем проблем нет. (Высокий вес является причиной для привода оси Z на 2,7 А)

Шаг 5: Работа завершена

Готово. Машина работает очень хорошо, у меня было несколько проблем с шаговыми драйверами, но в целом я действительно доволен результатом. Я потратил около 120 тыс. руб., и у меня есть машина, которая точно соответствует моим потребностям.

Первый фрезерный проект был отрицательной формой в POM (Parallax occlusion mapping). Станок отлично справился с задачей!

Шаг 6: Доработка для фрезерования алюминия

Уже в POM я увидел, что крутящий момент на Y-образном подшипнике немного велик, и машина изгибается при высоких усилиях вокруг оси Y. Вот почему я решил купить вторую рейку и соответственно модернизировать портал.

После этого почти нет люфта из-за усилия на шпинделе. Отличное обновление и, конечно, стоит своих денег (10 тыс. рублей).

Теперь я готов к алюминию. При работе с AlMg4,5Mn я получил очень хорошие результаты без какого-либо охлаждения.

Шаг 7: Заключение

Создание собственного станка с ЧПУ на самом деле не ракетостроение. У меня относительно плохие условия работы и оборудование, но имея хороший план работ нужно всего несколько бит, отвертка, зажимы и обычный сверлильный станок. Один месяц в CAD и на план покупок, и четыре месяца сборки, чтобы завершить установку. Создание второго станка прошло бы намного быстрее, но без каких-либо предварительных знаний в этой области мне пришлось много узнать о механике и электронике за это время.

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.

Arduino + GRBL-Shield: ~ 1500 руб.
Шаговый драйвер: 1000 руб.\шт
Блок питания: 3000 руб.
Шаговые двигатели: ~ 1500 руб.\шт
Фрезерный шпиндель + инвертор: 25 тыс. руб.

Механические:

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

Портальные:

Профиль на линейном подшипнике X: ссылка
Задняя панель / Монтажная панель: 5 мм алюминиевая пластина 600×200.
Y-профили: 2x ссылка
Z-профиль: ссылка
Z-монтажная пластина: 5 мм 250×160 Алюминиевая пластина
Z-скользящая пластина для крепления шпинделя: 5 мм 200×160 Алюминиевая пластина

Шаг 9: Программное обеспечение

Попользовавшись CAD, затем CAM и, наконец, G-Code Sender я очень разочарован. После долгих поисков хорошего программного обеспечения я остановился на Estlcam, которое является очень удобным, мощным и очень доступным (3 тыс. рублей).

Он полностью перезаписывает Arduino и самостоятельно контролирует шаговые двигатели. Есть много хороших задокументированных функций. Пробная версия обеспечивает полную функциональность программного обеспечения, лишь добавляя время ожидания.

К примеру, поиск края. Нужно просто подключить провод к контакту Arduino A5 и к заготовке (если не металлическая, то используйте алюминиевую фольгу, чтобы временно покрыть ее). С помощью машинного управления вы можете теперь прижимать инструмент для фрезерования к рабочей поверхности. Как только цепь замыкается, машина останавливается и устанавливает ось на ноль. Очень полезно! (обычно заземление не требуется, потому что шпиндель должен быть заземлен)

Шаг 10: Усовершенствование

До настоящего времени оси Y и Z имели временные пластиковые кронштейны для передачи усилий гаек шпинделя и соответственно перемещали фрезерный шпиндель.

Пластиковые скобы были из прочного пластика, но я им не слишком доверяю. Представьте, что скоба оси Z будет тормозить, фрезерный шпиндель просто упадет (очевидно, в процессе фрезерования).

Вот почему я теперь изготовил эти кронштейны из алюминиевого сплава (AlMgSi). Результат прилагается на картинке. Они теперь намного прочнее, чем пластиковая версия, которую я сделал раньше без фрезерного станка.

Шаг 11: Станок в работе

Теперь с небольшой практикой ЧПУ станок по дереву своими руками уже дает очень хорошие результаты (для хобби). На этих снимках изображено сопло из AlMg4,5Mn. Я должен был фрезеровать его с двух сторон. На последнем фото то, что получилось еще без полировки или наждачной бумаги.

Я использовал фрезу VHM 6 мм с 3 лопостями. Я понял, что 4-6-миллиметровые инструменты дают очень хорошие результаты на этом станке.

Целью этого проекта является создание настольного станка с ЧПУ. Можно было купить готовый станок, но его цена и размеры меня не устроили, и я решил построить станок с ЧПУ с такими требованиями:
- использование простых инструментов (нужен только сверлильный станок, ленточная пила и ручной инструмент)
- низкая стоимость (я ориентировался на низкую стоимость, но всё равно купил элементов примерно на $600, можно значительно сэкономить, покупая элементы в соответствующих магазинах)
- малая занимаемая площадь(30"х25")
- нормальное рабочее пространство (10" по оси X, 14" по оси Y, 4" по оси Z)
- высокая скорость резки (60" за минуту)
- малое количество элементов (менее 30 уникальных)
- доступные элементы (все элементы можно купить в одном хозяйственном и трех online магазинах)
- возможность успешной обработки фанеры

Станки других людей

Вот несколько фото других станков, собравших по данной статье

Фото 1 – Chris с другом собрал станок, вырезав детали из 0,5" акрила при помощи лазерной резки. Но все, кто работал с акрилом знают, что лазерная резка это хорошо, но акрил плохо переносит сверление, а в этом проекте есть много отверстий. Они сделали хорошую работу, больше информации можно найти в блоге Chris’a. Мне особенно понравилось изготовление 3D объекта при помощи 2D резов.

Фото 2 - Sam McCaskill сделал действительно хороший настольный станок с ЧПУ. Меня впечатлило то, что он не стал упрощать свою работу и вырезал все элементы вручную. Я впечатлён этим проектом.

Фото 3 - Angry Monk"s использовал детали из ДМФ, вырезанные при помощи лазерного резака и двигатели с зубчато-ремённой передачей, переделанные в двигатели с винтом.

Фото 4 - Bret Golab"s собрал станок и настроил его для работы с Linux CNC (я тоже пытался сделать это, но не смог из-за сложности). Если вы заинтересованы его настройками, вы можете связаться с ним. Он сделал великую работу!

Боюсь что у меня недостаточно опыта и знаний, чтобы объяснять основы ЧПУ, но на форуме сайта CNCZone.com есть обширный раздел, посвященный самодельным станкам, который очень помог мне.

Резак: Dremel или Dremel Type Tool

Параметры осей:

Ось X
Расстояние перемещения: 14"

Скорость: 60"/мин
Ускорение: 1"/с2
Разрешение: 1/2000"
Импульсов на дюйм: 2001

Ось Y
Расстояние перемещения: 10"
Привод: Зубчато-ременная передача
Скорость: 60"/мин
Ускорение: 1"/с2
Разрешение: 1/2000"
Импульсов на дюйм: 2001

Ось Z (вверх-вниз)
Расстояние перемещения: 4 "
Привод: Винт
Ускорение: .2"/с2
Скорость: 12"/мин
Разрешение: 1/8000 "
Импульсов на дюйм: 8000

Необходимые инструменты

Я стремился использовать популярные инструменты, которые можно приобрести в обычном магазине для мастеров.

Электроинструмент:
- ленточная пила или лобзик
- сверлильный станок (сверла 1/4", 5/16", 7/16", 5/8", 7/8", 8мм (около 5/16")), также называется Q
- принтер
- Dremel или аналогичный инструмент (для установки в готовый станок).

Ручной инструмент:
- резиновый молоток (для посадки элементов на места)
- шестигранники (5/64", 1/16")
- отвертка
- клеевой карандаш или аэрозольный клей
- разводной ключ (или торцевой ключ с трещоткой и головкой 7/16")

Необходимые материалы

В прилагаемом PDF файле (CNC-Part-Summary.pdf) предоставлены все затраты и информация о каждом элементе. Здесь предоставлена только обобщенная информация.

Листы --- $ 20
-Кусок 48"х48" 1/2" МДФ (подойдет любой листовой материал толщиной 1/2" Я планирую использовать UHMW в следующей версии станка, но сейчас это выходит слишком дорого)
-Кусок 5"x5" 3/4" МДФ (этот кусок используется в качестве распорки, поэтому можете брать кусок любого материала 3/4")

Двигатели и контроллеры --- $ 255
-О выборе контроллеров и двигателей можно написать целую статью. Коротко говоря, необходим контроллер, способный управлять тремя двигателями и двигатели с крутящим моментом около 100 oz/in. Я купил двигатели и готовый контроллер, и всё работало хорошо.

Аппаратная часть --- $ 275
-Я купил эти элементы в трех магазинах. Простые элементы я приобрёл в хозяйственном магазине, специализированные драйвера я купил на McMaster Carr (http://www.mcmaster.com), а подшипники, которых надо много, я купил у интернет-продавца, заплатив $40 за 100 штук (получается довольно выгодно, много подшипников остается для других проектов).

Программное обеспечение --- (бесплатно)
-Необходима программа чтобы нарисовать вашу конструкцию (я использую CorelDraw), и сейчас я использую пробную версию Mach3, но у меня есть планы по переходу на LinuxCNC (открытый контролер станка, использующий Linux)

Головное устройство --- (дополнительно)
-Я установил Dremel на свой станок, но если вы интересуетесь 3D печатью (например RepRap) вы можете установить свое устройство.

Печать шаблонов

У меня был некоторый опыт работы лобзиком, поэтому я решил приклеить шаблоны. Необходимо распечатать PDF файлы с шаблонами, размещенными на листе, наклеить лист на материал и вырезать детали.

Имя файла и материал:
Всё: CNC-Cut-Summary.pdf
0,5" МДФ (35 8.5"x11" листов с шаблонами): CNC-0.5MDF-CutLayout-(Rev3).pdf
0,75" МДФ: CNC-0.75MDF-CutLayout-(Rev2).pdf
0,75" алюминиевая трубка: CNC-0.75Alum-CutLayout-(Rev3).pdf
0,5 "MDF (1 48"x48" лист с шаблонами): CNC-(One 48x48 Page) 05-MDF-CutPattern.pdf

Примечание: Я прилагаю рисунки CorelDraw в оригинальном формате (CNC-CorelDrawFormat-CutPatterns (Rev2) ZIP) для тех, кто хотел бы что то изменить.

Примечание: Есть два варианта файлов для МДФ 0,5". Можно скачать файл с 35 страницами 8.5"х11" (CNC-0.5MDF-CutLayout-(Rev3), PDF), или файл (CNC-(Один 48x48 Page) 05-MDF-CutPattern.pdf) с одним листом 48"x48"для печати на широкоформатном принтере.

Шаг за шагом:
1. Скачайте три PDF-файла с шаблонами.
2. Откройте каждый файл в Adobe Reader
3. Откройте окно печати
4. (ВАЖНО) отключите Масштабирование страниц.
5. Проверьте, что файл случайно не масштабировался. Первый раз я не сделал это, и распечатал всё в масштабе 90%, о чем сказано ниже.

Наклеивание и выпиливание элементов

Приклейте распечатаные шаблоны на МДФ и на алюминиевую трубу. Далее, просто вырезайте деталь по контуру.

Как было сказано выше, я случайно распечатал шаблоны в масштабе 90%, и не заметил этого до начала выпиливания. К сожалению, я не понимал этого до этой стадии. Я остался с шаблонами в масштабе 90% и, переехав через всю страну, я получил доступ к полноразмерному ЧПУ. Я не выдержал и вырезал элементы при помощи этого станка, но не смог просверлить их с обратной стороны. Именно поэтому все элементы на фотографиях без кусков шаблона.

Сверление

Я не считал сколько именно, но в этом проекте используется много отверстий. Отверстия, которые сверлятся на торцах особенно важны, но не пожалейте времени на них, и использовать резиновый молоток вам придется крайне редко.

Места с отверстиями в накладку друг на друга это попытка сделать канавки. Возможно, у вас есть станок с ЧПУ, на котором это можно сделать лучше.

Если вы дошли до этого шага, то я поздравляю вас! Глядя на кучу элементов, довольно сложно представить, как собрать станок, поэтому я постарался сделать подробные инструкции, похожие на инструкции к LEGO. (прилагаемый PDF CNC-Assembly-Instructions.pdf). Довольно интересно выглядят пошаговые фотографии сборки.

Готово!

Станок готов! Надеюсь, вы сделали и запустили его. Я надеюсь, что в статье не упущены важные детали и моменты. Вот видео, в котором показано вырезание станком узора на розовом пенопласте.

В настоящее время можно приобрести готовые станки, для оснащения собственной мастерской, но все это обойдется достаточно дорого. Самодельные станки помогут мастеру в его практической работе , при этом не обременят его бюджет. Зачем покупать то, что можно сделать своими руками, да еще применительно к конкретным условиям.

Оснащение собственной мастерской каждый владелец выбирает сам. Оно зависит от особенностей хобби , т.е. вида работ и площади помещения. Минимальная площадь домашней мастерской, в которой есть смысл размещать оборудование составляет 3-4 м² .

Оно может располагаться в небольшой комнатке или на балконе квартиры, отдельной постройке на собственном участке или в гараже. Идеальный вариант – это уединенное помещение, в котором можно шуметь, не мешая другим людям.

По своему назначению домашняя мастерская может быть универсальной , т.е. для проведения любых работ, неожиданно возникших в быту, или иметь конкретное направление , связанное с увлечением мастера. Чаще всего, оборудуются мастерские для работы с деревом, т.е. для столярных работ . Достаточно часто появляется потребность в обработке металла (слесарные работы ) и ремонте автомобиля .

В целом, обустройство домашней мастерской включает такие элементы:

конструкции для размещения инструмента и материалов (стеллажи, полки, шкафы);
оборудование для проведения работ (верстаки, рабочие столы);
станки для обработки материалов;
приспособления для механизации работ, облегчения труда, подготовки инструмента и т.п.

Размещать оборудование нужно так, чтобы к нему был свободный подход , соблюдалась техника безопасности и противопожарные нормы , обеспечивался минимальный комфорт.

Полки для инструмента и материалов

Обустройство домашней мастерской начинается с установки практичных полок для инструмента своими руками. Они могут изготавливаться из металла или дерева, а также иметь комбинированную конструкцию – металлический каркас с полками из дерева, фанеры, ДСП, пластика и т.д.

Выделяются такие основные конструкции :

Стеллажи в виде каркаса и полок, расположенных на разной высоте.
Полки, закрепленные на стене. Они могут устанавливаться на кронштейнах или крепиться дюбелями непосредственно к стеновой поверхности.
Подвесные полки с потолочным креплением.

Практичные полки-щиты имеют такую конструкцию. Основу составляет щиток, вырезанный из фанеры толщиной 8-12 мм.

На нем монтируются крепления 3-х типов:

рейка с прорезями для размещения инструмента с ручкой в вертикальном положении (молоток, отвертки, стамески и т.п.);
полки с бортиком для установки коробочек с мелким инструментом (сверла, метчики, плашки и т.п.);
крючки для подвешивания небольшого инструмента (нож, ножницы, измерительный инструмент и т.д.).

Такая полка-щит закрепляется на стене с помощью дюбелей.

Столярный верстак

Столярный верстак – это прочный стол с рабочей поверхностью, на которой закрепляются столярные тиски (2 штуки), фиксаторы для закрепления заготовки при строгании рубанком, предусматриваются места для установки фрезера и иных ручных станков .

Важно. Размеры верстака выбираются, исходя из практических соображений.

Высота должна обеспечивать удобство проведения работ с учетом фактического роста мастера. Длина должна составлять не менее 1 м (обычно 1,7-2 м), а ширина – 70-80 см .

Инструкция по изготовлению столярного верстака:

Рабочая поверхность изготавливается в виде щита с плотно подогнанными досками толщиной не менее 55 мм. Лучше всего подходит бук, дуб, граб. Предварительно их следует пропитать олифой. Упрочнение достигается брусом размером 4-5 см, который крепится по всему периметру щита.
Вертикальные опоры стола можно сделать из сосны или липы. Обычно используется брус размером 12х12 или 15х15 см длиной порядка 120-135 см. Опорные элементы соединяются горизонтальными перемычками из широкой доски, закрепляемой на высоте 20-30 см от пола.
Хранение инструмента и приспособлений производится на полках, которые располагаются под крышкой. Лучше их изготавливать в виде тумбы с дверцей. Щиты-полки можно расположить на стене над верстаком.
На рабочей поверхности крепится пара самодельных или заводских столярных тисков.

Справка . Верстак может быть мобильным (передвижным), складным (разборным) или стационарным. В последнем случае рекомендуется опоры заглубить в землю на 15-20 см.

Тиски

Для самодельных тисков потребуется длинный винтовой стержень диаметром не менее 20 мм с длиной резьбовой части не менее 14-16 см, металлические шпильки и деревянные бруски.

Изготовление осуществляется в следующем порядке:

Вырезается деревянный брусок (можно из сосны) размером порядка 20х30 см и толщиной не менее 5 см, в котором сверлится по центру отверстие для винта, а внизу 2 отверстия для направляющих шпилек. Эта первая губка тисков стационарно закрепляется на рабочей поверхности.
Вторая губка выпиливается из аналогичной доски и имеет размеры 20х18 см. Это будет передвижной элемент.
Через губки пропускается винтовой штырь. Для исключения смещения элементов закрепляются шпильки диаметром порядка 8-10 мм. На винтовой стержень устанавливается ручка.

Как сделать слесарный верстак из металла своими руками?

Для проведения слесарных работ потребуется металлический верстак. Стандартный его размер: длина 1,8-2,1 м, ширина – 0,7-0,8 м, высота – 0,9-1,2 м. Изготовление включает такие этапы:

Сборка каркаса верстака с приданием продольной жесткости.
Сборка и закрепление 2-х тумб в виде каркаса, обшитого металлическим листом.
Установка рабочей поверхности – деревянный щит, обшитый сверху металлическим листом.
Монтаж стеллажа для инструмента, который закрепляется с задней стороны верстака и дополнительно упрочняет его.

стоечные балки – профильная труба со стенкой не менее 2 мм размером 4х6 см. Нужно – 4 шт.;
балки размером 5х4 см для горизонтальной связки стоек, обеспечивающие продольную жесткость. Количество – 3 шт.;
профилированная труба (9 шт) для изготовления каркаса тумб размером порядка 4х3 см с толщиной стенок не менее 1 мм.;
уголок 5х5 см для вертикальных стоек стеллажа высотой 1,5-2 м. Для горизонтальной увязки можно применить уголок 4х4 см.;
доска для столешницы толщиной не менее 5 см.;
металлический лист для рабочей поверхности толщиной не менее 6-8 мм.

Особенности создания токарного станка по дереву

Самодельный токарный станок для работы с деревянными заготовками включает следующие элементы:

Станина . Она должна обладать достаточной прочностью. Ее лучше изготовить из металлического профиля (труба, уголок), но можно и из деревянного бруса. Важно надежно закрепить каркас на полу мастерской и утяжелить конструкцию в нижней части.
Передняя бабка или зажимной шпиндель . В качестве этого элемента станка можно использовать головку от дрели повышенной мощности.
Задняя бабка . Для того, чтобы обеспечить продольную подачу заготовки, лучше использовать стандартный фабричный шпиндель с 3-4 кулачками.
Суппорт или упор для резцов . Он должен обеспечивать надежное закрепление и возможность перемещения в сторону заготовки, что обеспечивается винтовым стержнем.
Стол для инструмента . На станине следует сформировать рабочую поверхность, на которую можно разложить резцы и другой инструмент.
Привод . Для создания вращающего момента используется электродвигатель со скоростью вращения 1500 об/минуту мощностью 250-400 Вт. Можно применить двигатель от стиральной машины. В качестве трансмиссии используется ременная передача, для чего на валах устанавливаются шкивы нужного размера.

Резцы

Даже в самодельном токарном станке лучше использовать заводские резцы , которые обеспечат повышенное качество. Однако при желании можно обойтись и в этом вопросе своими силами. Самодельные резцы по дереву можно изготовить из следующих материалов:

Стальная арматура . Наилучший вариант – квадратное сечение с размером, близким к размеру заводского инструмента.
Напильники . Подбирается изношенный инструмент, но без значительных дефектов.
Автомобильная рессора прямоугольного (квадратного) сечения.

Подготовленные заготовки резцов подвергаются заточке . Для черновых работ используются полукруглая режущая кромки, а при чистовой обработке нужен резец с прямым лезвием. Кроме того, могут потребоваться фасонные и проходные резцы со специфической заточкой. Далее, режущая часть требует закалки . Для этого она нагревается, а затем опускается в машинное масло.

Инструкция по созданию стационарной циркулярной пилы

Важнейший элемент стационарной циркулярной пилы – надежный стол с рабочей поверхностью . Для нее наиболее подходит металлический лист, упрочненный ребрами жесткости из стального уголка. На рабочей столешнице располагаются такие детали: режущий диск, направляющие, упорные и регулирующие элементы.

Привод обеспечивается электродвигателем мощностью порядка 0,8 кВт с минимальной скоростью 1700 об/мин. Трансмиссия – ременная передача.

Изготовить циркулярную пилу можно из болгарки в следующем порядке :

Монтаж каркаса и изготовление рабочей поверхности. Прорезание места для установки диска.
Закрепление параллельных упоров из деревянного бруса.
Установка шкалы для регулировки процесса резания.
Установка струбцин для фиксации направляющих и заготовки.
Закрепление болгарки снизу столешницы с направлением диска в прорезь.

Сборка самодельного сверлильного станка

Порядок сборки самодельного сверлильного станка показан на видео ниже . Основу его составляет электродрель, которая закрепляется на станине с возможность вертикального перемещения.

Основные элементы станка:

Электродрель.
Металлическое основание с фиксаторами для заготовки (струбцины).
Стойка для крепления дрели. Ее можно изготовить из ДСП толщиной 2-2,5 см. Хороший вариант — основание от старого фотоувеличителя.
Механизм подачи режущего инструмента. На стойке устанавливаются направляющие рейки, обеспечивающие строго вертикальное перемещение дрели. Самый простой способ подачи инструмента – рычаг для ручного нажатия и пружины . Для контроля глубины монтируются регулируемые упоры.

Фрезерные станки с ЧПУ для дерева и по металлу

При фрезеровании деревянных деталей программное обеспечение позволяет значительно расширить возможности станка и качество обработки. Для его формирования устанавливаются такие элементы, как порт LPT и блок ЧПУ . Для изготовления копировального блока можно использовать каретки старого матричного принтера.

Сборка фрезера для дерева осуществляется в следующем порядке:

Столешница изготавливается из ДСП или фанеры толщиной не менее 15 мм.
Делается вырез для фрезы и ее установка.
Закрепляется привод, трансмиссия и шпиндель станка.
Устанавливаются упоры и ограничители.

Сборка фрезера по металлу требует более прочного основания для станка:

Монтаж колонны и станины в форме буквы «П». Элементы делаются из стального швеллера. В П-образной конструкции перемычку образует основание самого инструмента.
Направляющие элементы выполняются из стального уголка и на болтах устанавливаются на колонну.
Направляющие консоли выполняются из прямоугольной трубы. В них вставляется винтовой штырь. Движение консоли обеспечивается с помощью автомобильного домкрата на высоту до 12-15 см.
Рабочая столешница изготавливается из ДСП или фанеры.
На столешнице закрепляются тиски, направляющие из металлического уголка, штыревые фиксаторы.
Вращающаяся часть устанавливается так, чтобы вал располагался вертикально.

Рейсмусовый станок

Самодельный рейсмусовый станок по дереву включает такие элементы:

Станина . Изготавливается из 2-х рам, сваренных из уголка 40х40 или 50х50 мм. Рамы соединяются шпильками.
Протяжка . Хорошо подходят выжимные валики из резины от стиральной машины. Они одеваются на подшипники, а вращаются вручную с помощью ручки.
Рабочая поверхность, столешница . Используется широкая доска, пропитанная олифой, которая закрепляется на станине болтами.
Привод . Нужен трехфазный электродвигатель мощностью 5-6 кВт со скоростью вращения не менее 3000 об/мин.
Кожух . Для защиты вращающихся частей устанавливается кожух их стального листа толщиной 4-5 мм, закрепленного на каркасе из стального уголка 20х20 мм.

Обратите внимание

В качестве рабочего органа можно использовать электрорубанок .

Он фиксируется струбцинами на рабочей поверхности с формированием необходимого зазора. Этот зазор должен регулироваться с помощью прокладок и выставляться с учетом толщины заготовки.

Создание шлифовального станка по дереву

Самодельный шлифовальный станок имеет барабанную конструкцию , т.е. вращающийся цилиндр с надетой на него наждачной (шлифовальной) шкуркой . Его можно изготавливать таких разновидностей:

плоскошлифовальный тип, обеспечивающий шлифование только в одной плоскости;
планетарный тип, способный обрабатывать деталь в разных направлениях, создавая ровную плоскость на ней;
круглошлифовальный тип для обработки заготовок цилиндрической формы.

При закреплении абразивного полотна следует учитывать такие рекомендации:

Ширина ленты выбирается порядка 20-25 см.
Соединение полос производится встык, без зазора.
Для упрочнения стыковочного шва под него укладывается плотная лента.
Использовать необходимо только высококачественный клей.
Вал для наждачной полосы имеет по краям бортик, выступающий на 2,5-4 мм.
В качестве подложки под абразивный элемент рекомендуется использовать тонкую резину (например, велосипедная камера).

Правила эксплуатации фуговального станка по дереву

Самодельный фуговальный станок поможет при ремонте мебели и квартиры. При его эксплуатации следует соблюдать такие правила:

Настройка фуганка производится так, чтобы обеспечивались такие максимальные погрешности – по вертикали (перпендикуляр) – не более 0,11 мм на каждый 1 см; в плоскости – не более 0,16 мм на каждый 1 м.
При обработке заготовок размером менее 3,5х35 см следует использовать толкатели для их удержания.
На износ режущего элемента указывают подпалины и мшистость на поверхности детали.
Неровная поверхность после обработки указывает на неточное расположение режущих кромок.

Самодельные приспособления для гаража

В условиях домашней мастерской, оборудованной в гараже, можно обеспечить ремонт своего автомобиля своими руками. В частности, интерес представляют следующие самодельные приспособления и станки.

Пресс из домкрата гидравлического типа

Он поможет при извлечении и опрессовке сайлентблоков автомобиля. С его помощью обеспечивается нагрузка в несколько сотен кг.

Конструкция состоит из рамы и гидравлического домкрата. Рама сваривается из прямоугольной трубы высокой прочности.

После подъема машины именно она становится стационарной, надежной опорой для автомобиля.

Это позволяет смело выпрессовывать заклинившую деталь с применением внутренних обойм от подшипника.

Съемник шаровых опор

Его можно изготовить разным способом:

Рычажной тип . Это 2 рычага, соединенных в центре. С одной стороны на них устанавливается стяжной болт. При воздействии на опору он выкручивается, сближая концы рычагов. При этом один конец заводится между опорой и проушиной, второй – под палец.
Вариант «клин» . Из металлической пластины вырезается заготовка в виде клина. Со стороны верхнего угла делается строго вертикальный прорез на 70% высоты. Такой клин устанавливается между шаровой опорой и проушиной. Далее он забивается до тех пор, пока палец не выйдет из гнезда.