Требования и конструктивные особенности к станкам CNC при самостоятельном изготовлении

Применение числового программного управления в станкостроении значительно расширило функциональные возможности оборудования. Это положительным образом сказалось на увеличении скорости выполнения операций, а также их точности. CNC блоки также можно устанавливать в самодельные станки. Но для этого необходимо детально ознакомиться со спецификой их конструкции.

Общие требования к станкам

Пример простого самодельного станка
Пример простого самодельного станка

На начальном этапе разработки проекта по созданию самодельного станка рекомендуется изучить аналогичные заводские модели. Нередко этот принцип помогает избежать распространенных ошибок.

Прежде всего, следует определить функциональное назначение станка. Стоит помнить, что блок ЧПУ является лишь вспомогательным элементом, который предназначен для максимальной автоматизации работы. Поэтому большое внимание уделяется конструкции оборудования, его элементам и узлам.

При проектировании модели, которую нужно сделать своими руками, необходимо руководствоваться такими принципами:

  • выполнение предварительного расчета. На этом этапе следует вычислить размеры каждого компонента, определиться с оптимальными эксплуатационными и техническими характеристиками;
  • согласование узлов. Нормальная работа станка, сделанного своими руками, возможна только в том случае, если его элементы будут адаптированы друг к другу. Это касается не только мест соединения, но и согласованности работы;
  • выбор ЧПУ и программное обеспечение для него.

Для выполнения этих условий необходим комплексный подход. Сначала разрабатывается техническая документация, в которой указываются свойства и эксплуатационные качества составляющих компонентов. При этом параметры блока CNC должны быть максимально адаптированы под технические характеристики установки.

Нередко для сборки подобного оборудования применяют заводские комплектующие от оригинальных моделей. Это позволяет минимизировать появление ошибок и повышает качество работы.

Конструктивные особенности

Самодельный граверный станок
Самодельный граверный станок

После выбора чертежной схемы и блока ЧПУ следует рассчитать характеристики составляющих компонентов. В качестве примера можно рассмотреть методику конструирования настольного граверного станка с CNC.

Специалисты рекомендуют начать работу с выбора механической части. Затем после ее сборки можно по фактическим параметрам выбрать ЧПУ. Для начала необходимо разобраться с комплектующими, из которых будет состоять будущая установка.

Перечень элементов граверного станка CNC:

  • суппорт. Он представляет собой рабочий стол, на котором будет размещена заготовка для обработки. В качестве материала изготовления лучше всего применять текстолит;
  • направляющие для перемещения рабочей головки. Они изготавливаются из шлифованных прутков. Рекомендуется использовать алюминиевые модели, так как они достаточно надежны и обладают небольшим весом. Для крепления лучше всего устанавливать корпусные элементы с подшипниками скольжения;
  • ходовые винты. Необходимы для передачи движения от электродвигателей к раме. Они должны быть заводского изготовления, так как другие не обеспечат должного уровня точности;
  • двигатели. Для подобных конструкций обычно применяют шаговые электродвигатели, которые можно подключить к ЧПУ;
  • блок крепления инструмента. Он может обладать функцией изменения положения фрезы по высоте. Таким образом можно формировать 3D модели при правильно выбранном ПО для ЧПУ. Но это сказывается на сложности изготовления оборудования.

Корпус станка можно изготовить из стальных уголков или аналогичных им материалов. Важно, чтобы он обладал должным показателем жесткости.

При выборе системы CNC станка следует проверить, чтобы она подходила для подключения к электродвигателям. Если планируется автоматическая работа режущего инструмента – это также является одним из условий.

Проектирование ЧПУ

Схема ЧПУ
Схема ЧПУ

Приобрести блок CNC в сборе для самодельного станка будет проблематично. Это обусловлено различными требованиями к эксплуатационным и техническим характеристикам этого устройства. Поэтому единственным вариантом остается изготовление ЧПУ своими руками.

ЧПУ необходим для передачи командных сигналов двигателям оборудования. С помощью специализированного ПО составляется программа действий. Для этого лучше всего выбирать универсальные пакеты программ, которые рассчитаны для работы с подобным оборудованием. После ввода программы и ее запуска станок начинает работу. Причем программа может работать в автоматическом или полуавтоматическом режиме. В последнем случае после выполнения одной операции происходит остановка и ожидание внешней команды для возобновления действий.

Стандартный блок CNC должен состоять из следующих компонентов:

  • контроллер. Является ключевым элементом системы. С его помощью происходит преобразование цифровых команд в аналоговые для передачи на электродвигатели. Определяющим параметром выбора является количество контролируемых силовых агрегатов. Для станка обычно достаточно трех электродвигателей;
  • драйвер. Является промежуточным элементом для передачи команд электродвигателю.
  • блок питания. С его помощью происходит подача питания для работы электрической части оборудования. При выборе учитываются характеристики всех электрических компонентов.

После сборки ЧПУ следует правильно выбрать программное обеспечение. Зачастую выбор останавливают на стандартных ПО — Proteus 7.8 SP2, Rosette или KCam. Они отличаются простотой выбора функций и составления программ.

Для первого запуска станка рекомендуется использовать тест-режим. С его помощью проверяется работа всех элементов оборудования. При этом деталь для обработки не устанавливается.

Рекомендации по эксплуатации

Мини-станок с ЧПУ
Мини-станок с ЧПУ

Одним из недостатков самодельного оборудования является относительно быстрое изменение первичных параметров. Это может быть обусловлено несколькими факторами – неправильной эксплуатацией, ненадежными элементами оборудования. Поэтому работы по поддержанию установки в нормальном состоянии следует проводить часто.

Прежде всего необходимо выполнить правильный монтаж CNC. Большинство моделей имеют настольное исполнение. Функцию станины при этом выполняет обычный стол. Важно чтобы он был ровным и не способствовал возникновению вибрации во время работы оборудования.

Кроме этого, следует руководствоваться такими правилами эксплуатации:

  • периодическая проверка компонентов. Она заключается в контроле отсутствия дефектов, потери первоначальной формы;
  • после проведения работы поверхность станка очищается от стружки и пыли;
  • при возникновении поломки оборудование останавливается, и выполняются ремонтные работы.

Зачастую CNC очень чувствителен к перепаду напряжения в сети. Во избежание выхода его из строя рекомендуется установить стабилизатор.

С примером работы самодельного оборудования с ЧПУ можно ознакомиться из содержания видеоматериала: