Фрезерный станок своими руками: сборка самодельного фрезерного станка по металлу

Электрическая начинка

Промышленные станки могут иметь лазерные или другие датчики. Самодельное оборудование работает на основе программного обеспечения

При его выборе следует уделить внимание тому, чтобы возможности электрической начинки позволяли реализовать функциональность станка. Применяемое ПО должно иметь драйвера для контроллеров, которые будут устанавливаться на оборудовании

К особенностям электрической начинки отнесем:

Самодельный станок ЧПУ должен иметь порт LPT. Он применяется для подключения электронной системы управления к оборудованию.
Подключение электрического блока управления проводится через шаговый мотор.
От качества выбранной электрической начинки зависит то, насколько точно будут проводиться технологические операции.
После установки и подключения электрических компонентов проводится загрузка программного обеспечения и требуемых драйверов.

Originally posted 2018-07-04 08:20:10.

Фрезерные станки и их разновидности

Разные типы фрезерных станков существенно отличаются друг от друга как по конструкции, так и по назначению, некоторые предназначены только для обработки дерева, другие же для металла, есть также и универсальные модели. Ряд конструкций имеет ручное управление, а другие работают в автоматическом режиме, наиболее простые варианты можно сделать своими руками, а есть сложные конструкции заводского изготовления.

Рассмотрим несколько типов станков ниже, также вы сможете при желании найти чертежи, которые касаются их самостоятельного изготовления и конструкции.

Вертикальный тип фрезерного станка очень распространен. В них в качестве рабочих инструментов выступают такие фрезы:

цилиндрические;
концевые;
фасонные.

Можно также выполнять сверлильные работы. С помощью такого станка можно обрабатывать:

пазы;
зубчатые колеса;
углы;
вертикальные и горизонтальные поверхности из металла;
рамочные элементы.

Особенностью другого типа станка, горизонтального, является то, что шпиндель располагается горизонтально. Благодаря такому типу конструкции вы сможете обрабатывать небольшие детали. Универсальность применения такого станка обусловлена за счет использования фрез фасонного, углового, торцевого, концевого и цилиндрического типа. Стандартная заводская комплектация не дает возможности обрабатывать детали по винтовой поверхности, в таком случае можно с применением чертежей доработать конструкцию своими руками.

Сверлильно-фрезерные станки помогают обрабатывать горизонтальные, вертикальные и наклонные поверхности, а также пазы габаритных деталей. Они предназначены для работ по металлу ручным способом.

Станок имеет фрезерно-сверлильную головку, которая может выполнять работы по сверлению под наклоном и обрабатывать поверхности, которые расположены к горизонтальной оси под углом. А еще рабочая головка может работать в реверсном режиме.

Пошаговая инструкция

Фрезерный станок по дереву, собранный своими руками, предполагает готовый или чертёж собственной разработки, на котором показаны размеры деталей и комплектующих. Простой деревообрабатывающий станок выполняется в стационарном и разборном варианте.

Первый предполагает использование его в одной мастерской на протяжении десятков лет, пока не сменится хозяин объекта и его профильная деятельность. Для стационарного место подготовлено так, что его менять и переоборудовать смысла нет.
Второй вариант – конструкция, проносимая в дверь даже при значительной ширине столешницы, большей, чем ширина холодильника, неразборных столов и кресел, диванов и иной крупногабаритной техники и мебели.

Преимущества станков по дереву

Наличие профессионального оборудования в корне меняет весь производственный процесс, в том числе, в области столярного дела. К преимуществам приобретения станка следует отнести:

Возможность уникальной обработки древесины. С помощью станка можно придать любую форму обрабатываемой основе.
Высокая производительность оборудования. Все профессиональны станки имеют достаточную мощность, обеспечивающую длительную бесперебойную работу.
Точность исполнения при правильном обращении с оборудованием.
Высокое качество. Всего лишь после небольшой тренировки и «обкатки» инструмента можно производить предметы интерьера и сувениры на продажу или под заказ.
Все модели от качественного производителя безопасны в технической эксплуатации. В случае перегревания прибора срабатывает система автоматического отключения. Подобная особенность значительно продлевает срок службы станка.
Большинство деревообрабатывающего оборудования не требует сложного ухода, достаточно лишь регулярного осмотра комплектующих и очистка рабочей части от стружек и пыли.
Низкий уровень шума.

Выбор комплектующих для фрезерного станка с ЧПУ

Оборудование для фрезерной обработки из алюминиевой рамы

Следующим этапом является выбор компонентов для сборки самодельного оборудования. Оптимальным вариантом является использование подручных средств. В качестве основы для настольных моделей 3D станка можно использовать дерево, алюминий или оргстекло.

Для правильной работы всего комплекса необходимо разработать конструкцию суппортов. Во время их движения не должно возникать колебаний, это может привести к неточному фрезерованию. Поэтому перед сборкой все компоненты проверяются на совместимость друг с другом.

Рекомендации по выбору комплектующих для мини-фрезерного станка с ЧПУ, которые можно сделать своими руками:

направляющие. Используются стальные шлифованные прутки диаметром 12 мм. Длина для оси x составляет 200 мм, для y — 90 мм;
суппорт. Оптимальным вариантом является текстолит. Обычный размер площадки — 25*100*45 мм;
шаговые двигатели. Специалисты рекомендуют использовать модели от принтера 24в, 5А. В отличие от приводов дисковода они имеют большую мощность;
блок фиксации фрезы. Его также можно сделать из текстолита. Конфигурация напрямую зависит от имеющегося инструмента.

Блок питания лучше всего собрать заводской. При самостоятельном изготовлении возможны ошибки, которые впоследствии отразятся на работе всего оборудования.

Использование дрели

Ни для кого не секрет, что дрель можно использовать не только как сверло, но и как многофункциональный инструмент. Существует целый набор различных приспособлений, облегчающих труд рабочего.

К примеру:

фреза по металлу для дрели позволяет избежать монотонной ручной работы напильником;
насадка ножницы на дрель обеспечивает возможность резать металлические листы и элементы;

насадка на дрель для резки металлочерепицы в свою очередь помогает аккуратно резать кровлю из листового металла под любым углом.

Работа с этим комплектом требует некоторой сноровки, но со временем вы поймете преимущества такого способа.

Рассмотрим подробнее каждый вариант.

Для резки черепицы

Другое название этой насадки на дрель – сверчок. Набор применяется как для гладких поверхностей, так и для профильных железных листов. Преимущество этой фрезы в возможности создания ровного среза, без заусенцев и неровностей.

Насадку для дрели сверчок удобно использовать для:

раскроя тонколистных изделий;
вырезания деталей из металлических листов.

Так как ее применение не зависит от пространственного расположения, вы с легкостью распилите горизонтальный, и даже вертикальный лист.

Насадка ножницы

Из всех представленных насадок эта меньше всего похожа на сверло. Она превращает дрель в электрические, а не высечные ножницы. Они работают по принципу прямого реза, рассекая металл острыми кромками при помощи механического усилия. Это более грубый способ для резки металла и пластика. Такие ножницы выполняют только прямой рез, изменить его направление в процессе работы очень трудно.

Этот набор больше подходит для беспроводных инструментов.

Фреза

По-другому эту насадку называют шарошка. Она предназначена для обработки деревянных и металлических изделий:

шарошка заменяет собой напильник;
значительно ускоряет процесс шлифовки;
устраняет дефекты.

В один набор могут входить шарошки разной формы, таким образом, для каждой конкретной ситуации можно подобрать самую подходящую насадку. Некоторые из них внешне практически не отличаются от сверла.

Варианты конструкции: делаем фрезерный станок из подручных средств

Оборудование можно соорудить из дрели, болгарки, «стиралки». Это наиболее популярные бытовые варианты. Устройства получаются с меньшей мощностью и ручного типа, но пригодны для незначительных работ.

Как из обычной дрели сделать функциональный фрезер по дереву

Здесь сооружается подставка, и меняется оснастка. Это главные критерии сотворения такого варианта фрезера.

Хвостовик фрезы фиксируется в патроне. Можно сделать фрезер вертикального и горизонтального действия (пример 1 и 2). Подставка создаётся из ЛДСП.

Пример 1:

Пример 2:

Преимущества и недостатки фрезера из дрели

Плюсы такого устройства:

Простота применения.
Мало пыли от работы.

Минусы:

Слабое качество результата по причине невысоких оборотов (3000 в мин).
Очень узкий спектр функций.

Как сделать фрезер из болгарки

Есть два способа:

На шпиндель инструмента накручивается цанга. Работа может идти со всеми оснастками, которые имеют хвостовики цилиндрической формы.
На шпиндель крепится стандартный патрон кулачкового типа (от дрели)

Фрезер из двигателя от стиральной машины

Создаётся стол по описанному методу. Вал мотора ставится на цангу. Для этого заказывается специальный переходник.

Создаётся подъёмная система для контроля над выходом инструмента: на двух трубах крепится двигатель и резьбовая шпилька.

Она одним окончанием идёт в гайку, фиксированную к дну стола, а вторым – в нижнюю сторону двигателя. На ней прочно фиксируется поворотное устройство – колесо. За счёт регулируется высота.

Задача

Вообще говоря, «на скорую руку» делаются бутерброды и салаты, романтический ужин можно соорудить на скорую руку, но не станок. Тем не менее, я вынес это словосочетание в заголовок статьи. Почему? Попробую объяснить.

«На скорую руку» это значит технологично для домашнего производства. Т.е. станок должен быть сконструирован так, чтобы его можно было изготовить, используя минимальный набор самых обычных слесарных инструментов. Буквально, если у вас в арсенале имеется электролобзик с пилкой по металлу, сверлильный станок, плашки-метчики и напильник, то этого должно быть достаточно. На худой конец, сгодится простая ножовка по металлу и дрель.

Кое-кто скажет: «Ну, ты загнул, товарищ! Так не бывает», и будет прав. Так действительно не бывает. Потому что, если фрезерные работы можно исключить полностью, то без элементарных токарных работ нам не обойтись, значит, работ этих должно быть совсем не много, все остальное – ручками, на кухне.

Ставя перед собой такую задачу, надо хорошо понимать, что осуществить задуманное можно только при условии широкого применения покупных комплектующих и стандартных алюминиевых профилей. Направляющие – этакие краеугольные камни портального гравировально-фрезерного станка — тоже придется купить, а они дорогие. Так что, «на скорую руку» не значит дешево!

И последнее соображение. «На скорую руку» ассоциируется с понятиями просто и быстро. Если с определением «просто» можно согласиться, то быстро вряд ли получится. Изготовление даже простых деталей может затянуться на неопределенный срок, но как говорится, «терпение и труд – все перетрут».

Подытожим:

Для фрезерования бальзы, фанеры, дерева, пластиков и тонких (до 2 мм) алюминиевых сплавов.
На линейных шариковых направляющих и зубчатых ремнях.
Рабочее поле не менее 1000х300х90.
Разрешение позиционирования не хуже 0,1 мм.
Скорость позиционирования не менее 2 м/мин.

Общая конструкция и устройство самодельного агрегата

При проектировании самодельного станка для токарных работ можно рассмотреть два варианта конструкций: с электроприводом и без электродвигателя. Несмотря на древность метода обработки древесины с помощью мускулатуры человека, этот вариант имеет право на существование в условиях, когда необходимо обработать древесину, но возможности использовать электричество нет.

Основными конструктивными элементами токарного станка перечислены ниже.

Станина

Станина представляет собой раму всего механизма. Именно от надежности станины зависит безопасность мастера и качество будущего изделия.

Передняя бабка

Передняя бабка — патрон для зажима изделия и последующего его вращения. На нее через шестеренчатую передачу передается, шкивы или ремень передается вращение от двигателя. На конце бабки установлен шпиндель с планшайбой для фиксации изделия.

Задняя бабка

Задняя бабка нужна для дополнительной фиксации заготовки, что поможет повысить точность соблюдения оси вращения и избежать лишних вибраций. Она представляет собой свободно вращающееся острее, которое можно передвигать вдоль оси вращения изделия, для регулировки расстояния между бабками.

Подручник

Подручник необходим для опоры стамески во время обработки древесины. Без подставки под ручной инструмент невозможно соблюдать высокую точность попадания острия лезвия в эскизные линии и крайне сложно регулировать силу нажатия резца.

ЧПУ фрезерный станок по металлу своими руками

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.

Шаг 3: Портал

Подвижной портал – исполнительный орган вашего станка, он перемещается по оси X и несет на себе фрезерный шпиндель и суппорт оси Z. Чем выше портал, тем толще заготовка, которую вы можете обработать. Однако, высокий портал менее устойчив к нагрузкам которые возникают в процессе обработки. Высокие боковые стойки портала выполняют роль рычагов относительно линейных подшипников качения.

Основная задача, которую я планировал решать на своем фрезерном станке с ЧПУ – это обработка алюминиевых деталей. Поскольку максимальная толщина подходящих мне алюминиевых заготовок 60 мм, я решил сделать просвет портала (расстояние от рабочей поверхности до верхней поперечной балки) равным 125 мм. В SolidWorks все свои измерения я преобразовал в модель и технические чертежи. В связи со сложностью деталей, я обработал их на промышленном обрабатывающем центре с ЧПУ, это дополнительно мне позволило обработать фаски, что было бы весьма затруднительно сделать на ручном фрезерном станке по металлу.

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.

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.

Конструктивное исполнение фрезерного стола

Настольный станок для фрезерования древесины показан ниже.

	Конструктивная проработка изделия в программах трехмерного моделирования.
	Общий вид готового столика
	Вид сзади. Из специального ящика, установлено на упоре выходит шланг, соединяемый с пылесосом. Так производится отвод пыли, образующейся при фрезеровании заготовок.
	Вид спереди.
	В настоящий момент пальцевая фреза поднята максимально высоко. Окно раздвинуто.
	Створки сдвинуты. Сама фреза опущена вниз.
	Ручной фрезер, устанавливаемый в пространство под столешницей.
	Конструктивное выполнение соединений для отвода пыли (аспирационная система).
	Особенности крепления инструмента. Видны трубопровода для отвода стружки.
	Установка длинного винта. С его помощью регулируется положение фрез на рабочей поверхности.

	Вращая гайку на винте, производится перемещение фрезера вверх или вниз. Используется торцевой ключ.
	С помощью мерительного инструмента выставляется вертикальный вылет фрезы за пределы стола.
	Регулирование положения фрезы от упора.
	Рабочий стол. Фрезер не установлен. Видно только оргстекло, к которому выполняется крепление фрезера.
	Качество выполнения работы. Между стеклом и столешницей нет зазоров.
	Перед установкой в стол фрезер прикручивается к опорной площадке из оргстекла.

Требования к двигателю для фрезера

Главный параметр электромотора для будущего фрезера – мощность. Рекомендуется устанавливать двигатель на 1100-1200 Вт. Для несложной обработки древесины хватит и 400 Вт, но более высокая мощность позволит работать с разными видами режущих насадок, то есть расширять возможности инструмента. Подойдёт трёхфазный движок асинхронного типа от дрели, перфоратора, болгарки.

Трёхфазный асинхронный движок

Частота вращения двигателя от 10 до 35 тысяч об / мин. Недостаточная частота приведёт к плохому затачиванию, избыточная чревата перегреванием и даже возгоранием деревянной заготовки.

Что же до питания, то подключение домашних фрезеров-самоделок осуществляется через стандартную сеть в 220 В. Стоит снабдить станок кабелем питания с сечением, достаточным для мощности двигателя.

Оригинальные идеи декора из дерева

Еще с давних времен натуральный массив дерева широко использовался в качестве отделочного материала. Красивая фактура и необычная окраска поражают человеческое воображение. Из древесины получается роскошная мебель и предметы декора.

Поделки из дерева своими руками добавляют частичку теплоты и лаконичности в окружающую обстановку. Например, красивая фото рамка с резными узорами станет прекрасным украшением в зоне приема гостей и близких. Для этого можно использовать различные породы древесных культур. Добавить цвета и подчеркнуть фактуру помогут специальные морилки и пропитки.

Поделки из спилов дерева станут настоящим украшением приусадебного участка. Тонкие части древесины применяют для изготовления много ярусных стеллажей и полок, на которых в дальнейшем будут располагаться цветочные композиции. Поверхность массива можно обработать наждачной бумагой или оставит в первозданном виде.

Деревянные спилы широко применяют в качестве основы, на которой в дальнейшем располагаются различные декоративные мелочи. Например, поделки в виде картины. На переднем плане будут располагаться плоские камушки. Они помогут имитировать туловище и голову маленьких человечков.

Из подарочной бумаги, можно сделать красивую одежду. Другие мелкие элементы прорисовываем с помощью тонкого маркера.

По такой же методике изготавливают природные пейзажи. Добавить роскоши поможет мраморная или гранитная крошка. Для этих целей можно использовать мелкий янтарь. Зафиксировать результат поможет лакокрасочное покрытие. На фото поделок из дерева представлены эксклюзивные варианты декораций. Они добавят изящности в окружающую обстановку.

X-Y-Z

Устанавливаем Z на Y.

Устанавливаем боковые стенки портала и клеммную коробочку для кабелей.

Устанавливаем портал на раму.

Вот и все. Станок получился удобный, стройный, я бы даже сказал поджарый, ничего не торчит, к рабочему полю хороший доступ со всех сторон, никаких кожухов, которые чего-то там прикрывают, нет «гусениц» для проводов, все провода спрятаны. Кстати, в моем экземпляре контроллер тоже спрятан под стол, к станку подходит только шнур питания и кабель LPT порта от компьютера.

Даже если вы все кривовато выпилили и не очень точно просверлили отверстия, вы все равно сможете доработать станок, довести его до ума и заставить нормально работать. Потому что в этой конструкции все определяется заведомо точными покупными направляющими и приемлемой геометрической точностью прессованных профилей (параллельность и перпендикулярность граней). Тут в принципе нет сложно выполнимых посадок и жестких допусков на линейные размеры. Однако, само собой разумеется, чем точнее вы сделаете детали, тем лучше и для станка и для тех изделий, которые вы будете на нем выпиливать.

Верстак

Это специальный стол для рабочего процесса. Его можно оснащать разными вспомогательными элементами. Его параметры обуславливаются количеством свободного пространства в помещении. Также учитывается и планируемый объём работ.

Сегодня самыми распространёнными видами верстаков для фрезерных столов являются:

Статичный. Это полноценная рабочая площадка.
Портативный. Это настольный вариант, быстро собирающийся и позволяющий проводить фрезерные операции.
Агрегатный. Обладает такими возможностями, за счёт которых расширяется пильная площадь.

Для бытовой мастерской оптимальным является п.1. Второй вид годится для работ с небольшими деталями и имеет ограниченный функционал. Для третьего должно быть просторное помещение.

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.