Выбор комплектующих запчастей для станков с ЧПУ

Запчасти к станкам с числовым управлением пользуются большим спросом. И дело не только в поломках — множество самоделкиных пытаются собрать устройства самостоятельно из готовых деталей. Результат бывает разным. Какие же комплектующие можно приобрести для станков с ЧПУ?

Группы комплектующих

запчасти для станков с числовым управлением
запчасти для станков с числовым управлением

Все запчасти к числовым станкам CNC делятся на три основные группы:

  • электронные;
  • электромеханические;
  • механические.

В каждую группу входит по несколько наименований запчастей.

Механические комплектующие отвечают за точность, надежность и прочность основания:

  • направляющие (линейные, цилиндрические);
  • винты и гайки ШВП, опоры для гаек и винтов для шариковых и винтовых передач;
  • трапециевидные винты, опоры для гаек и гайки из капролона, опоры винтов;
  • приводные ремни и шкивы для ременных передач;
  • шестеренки, зубчатые рейки для реечных передач;
  • соединительные муфты (сильфонные, жесткие, упругие);
  • трубки для подвода воды;
  • подшипники (радиальные, упорные, комбинированные);
  • держатели шпинделей;
  • редукторы.

Электромеханические комплектующие, необходимые для оборудования с ЧПУ:

  • шаговые электромоторы;
  • электрические шпиндели коллекторные и бесколлекторные с охлаждением водой или воздухом;
  • частотные преобразователи;
  • концевые датчики.

Электронные запчасти, без которых невозможен станок CNC:

  • контроллеры;
  • драйверы для двигателей разного типа;
  • электроника для модулей питания;
  • платы коммутации драйверов.

Выбор основных комплектующих

Двигатель

шаговые двигатели
шаговые двигатели

Одним из наиболее распространенных типов двигателей в промышленной технике является асинхронный трехфазный. Он справляется там, где нет повышенных требований к скольжению, параметрам пуска и энергоэффективности.

Для станков CNC рекомендуется использовать сервоприводы. Это двигатель бесщеточного типа, у которого на шкиве работает регулятор угла поворота. Благодаря ему положение ротора станка CNC постоянно корректируется с помощью отрицательных обратных связей. Такие двигатели отличаются мощными ускорениями, динамичностью, высокой перегрузочной возможностью.

Необходимо учитывать недостаток сервоприводов: нежесткое крепление ротора, влияние которого смягчается редуктором.

Шаговые сервоприводы — основа их шаговый электромотор с контроллером угла поворота. За счет наличия обратной связи устраняется основной минус шаговых моторов — перескакивание через шаги. Благодаря чему по характеристикам они не уступают сервоприводам переменного тока. Из-за некоторых особенностей предпочтительнее использовать их в ременных передачах.

Редукторы

В станках CNC используют волновые безлюфтовые и планетарные редукторы. Они повышают разрешающую способность двигателя, крутящий момент, устраняют резонанс и снижают «рысканье» сервоприводов.

Для устройства с ЧПУ предпочтительнее планетарные редукторы. Они небольшого размера, рассчитаны на высокий крутящий момент, обладают повышенным сопротивлением скручиванию, почти не люфтят и очень точны. Оси валов совпадают, поэтому устанавливать планетарный редуктор легко.

Волновые редукторы работают точнее, обладают большим эксплуатационным сроком, совершенно не люфтят. Их используют в конструкциях особой точности.

Шпиндели

шпиндель для станка с числовым управлением
шпиндель для станка с числовым управлением

Отличаются по конструкции и мощности. Конструктивно различают с воздушным и водным охлаждением. Для компактного самодельного станка с ЧПУ удобнее выбрать шпиндель с воздушным охлаждением, так как для организации водяного нужна дополнительно помпа и емкость с охлаждающей жидкостью. Водяные работают тише, их можно эксплуатировать на малых скоростях, не боясь перегрева мотора. Поэтому они очень хороши для станков CNC по металлу. Цена их ниже, чем воздушных.

Отдельная категория — мини-шпиндели, используются для гравировальных аппаратов с ЧПУ. Справляются с изготовлением печатных плат, авиамоделей, ювелирных, стоматологических изделий.

Подбирая мощность, можно руководствоваться принципом чем больше — тем лучше. Для универсального станка CNC подойдет шпиндель с 30 — 40 тысячами оборотов в минуту. Но есть и высокоскоростные модели, выдающие до 120 тысяч, а также специальные низкоскоростные для работ по черным металлам.

Направляющие

Могут быть круглого сечения (полированные валы), в форме рельс и цилиндрические. Самые дешевые, обеспечивающие наименьшую точность — полированные валы. Устанавливать и менять их очень просто — крепятся за концы к станине. Используются только для небольших моделей и легких шпинделей, так как могут провисать.

Самые надежные — профильные направляющие, они обеспечивают самый высокий класс точности. По стоимости они лидируют, поэтому для любительских станков CNC покупаются редко.

Подшипники

Радиально-упорные шарикоподшипники отличаются высокой точностью, поэтому они используются в шпинделях, осях, для монтажа в опоры винтов. Они слабо нагреваются и обеспечивают высокие скорости.

Радиальные однорядные подшипники воспринимают нагрузки по оси и радиусу с двух сторон.

Датчики

оптические датчики
оптические датчики

В аппаратах с ЧПУ используются индуктивные концевые датчики. Они ограничивают передвижение по осям. Это делает работу более безопасной, предупреждает перекосы и поломки при неграмотной эксплуатации. В качестве концевого датчика можно использовать и механический микропереключатель.

Контроллеры на станки ЧПУ это вспомогательные управляющие устройства, основная программа устанавливается на ПК. Автономные стойки и контроллеры управляют трехосевыми станками с ЧПУ без привлечения компьютера. Коды считываются с внешнего накопителя или собственной памяти. Комплектуется платой опторазвязки, облегчающими присоединение приводов и датчиков станка CNC.

Для работы под NC Studio и Mach3 предлагаются специальные контроллеры.

Источники питания

Аппараты с ЧПУ подключаются к электросети через блоки питания. Они могут быть импульсными, трансформаторными или линейными. Импульсные блоки питания это недорогие комплектующие, которые работают с любыми типами двигателей. Выдают стабильное напряжение, работают в широком диапазоне частот.

Трансформаторные и линейные источники питания больше подходят для работы с сервоприводами.

Видеоролики о сборке станка с ЧПУ и необходимых для этого комплектующих: