No Image

Чпу станок с подвижным столом

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
10 марта 2020

СТАНОК С ЧПУ СВОИМИ РУКАМИ. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ЭТАПЫ

Существует множество причин, по которым разработать и создать ЧПУ станок своими руками, однако успех вовсе не гарантирован, если подойти к вопросу недостаточно ответственно.

Принципы проектирования портальных станков достаточно бесхитростны, однако на самом деле, конечно же, существует множество подводных камней и неочевидных на первый взгляд нюансов, которые могут разом лишить Вас энтузиазма. Данное руководство призвано вооружить вас минимумом необходимых знаний перед тем, чтобы Вы могли сэкономить ваши время и деньги. Описываемые вещи в основном относятся к ЧПУ-роутерам хоббийного класса, однако подавляющее большинство информации справедливо и для любых других систем линейного перемещения с числовым программным управлением. Изложенные принципы позволят применить их впоследствии, скажем, при проектировании плазмореза, лазерного станка или даже покрасочного робота. Однако, здесь изложены именно принципы, и нет конкретных рецептов – придется вырабатывать их самим В конце концов, это же Ваш станок.

Этап 1. Выбираем характеристики станка

Перед началом постройки необходимо прежде всего определиться с тем, что же вы хотите получить в конце концов. Для начала вам стоит ознакомиться с обзором конструктивных частей портальных станков с ЧПУ и их видами, а затем попробовать определить необходимые технические характеристики вашего будущего станка. Постановка задачи – это существенный этап, и ему посвящена отдельная статья.

Этап 2. Тип компоновки

Все настольные станки с ЧПУ, исходя из компоновки, можно условно поделить на 2 класса:

  1. Станки с подвижным порталом
  2. Станки с подвижным рабочим столом

Рассмотрим эти типы в обратном порядке.

Станки с подвижным рабочим столом

Станки этого типа составляют заметное меньшинство в семействе роутеров с ЧПУ – причиной является в основном то, что рабочее поле у таких станков существенно меньше, чем у такого же размеров станка с подвижным порталом. Однако, станки с подвижным столом имеют ряд собственных преимуществ. Станки с подвижным столом обычно малоформатные – небольшой размер станка позволяет получить от преимуществ такой компоновки максимальную отдачу.
Первое преимущество заключается в том, что на таком станке намного проще сделать тяжелый и жесткий портал, который сможет принять на себя гораздо большую нагрузку фрезерования и тяжелый шпиндель – неподвижный портал может быть сколь угодно тяжелым, и вам не надо заботиться о том, как его потом перемещать, тогда как при подвижном портале Вам постоянно надо держать в уме вес портала, чтобы соотносить его с мощностью двигателей, нагрузочной способностью направляющих во избежание их прогиба, и как следствие – потери точности.
Конструкция осей Y и X при этом мало зависит от того, движется ли портал или рабочий стол.
Отсюда вывод – компоновка с подвижным столом подойдет тогда, когда нужен небольшой станок, с малым рабочим полем и жестким порталом

Подвижный портал

Станки с подвижным порталом – это подавляющее большинство всех ЧПУ роутеров. По сути станок ничем не отличается от предыдущего варианта, кроме того, что по оси Ч перемещается не стол, а сам портал целиком. Такая структура снимает ограничения на размер, и теортетически станок может быть любого размера. Однако, все усложняется тем, что зачастую весьма непросто спроектировать такой портал, который с одной стороны, был бы достаточно легким для перемещения с заданными ускорениями, а с другой – был бы достаточно жестким, чтобы не поддаваться под нагрузками. Однако, подвижный портал – более гибкое и универсальное решение, поэтому если вы строите станок с полем обработки больше, чем формат А4, скорее всего Вам лучше выбрать структуру с подвижным порталом.

Этап 3. Размер рабочего поля

Этап 4. Размер станка с ЧПУ

Конечно, чем станок больше, тем больше он предоставляет возможностей, однако, всегда есть сдерживающий фактор – место в мастерской. Оно, к сожалению, ограничено. Поэтому, если у вас нет запасных гектар производственных площадей, Вам стоит уделить некоторое внимание компоновке станка, чтобы его общие размеры в трех измерениях были минимальны, а размер рабочего поля при этом – максимальным. Недостижимым идеалом является случай, когда рабочее поле равно размеру станка.

Читайте также:  Гоод воод строительная компания

Этап 5. Точность

Мы уже упоминали их в начале, при выборе характеристик станка. Однако, их важность настолько велика, что мы повторим здесь основные моменты. Точность, наряду с повторяемостью – ключевая характеристика станка с ЧПУ. Важно различать эти два понятия – повторяемость показывает, насколько сильно ошибка размера плавает относительно среднего значения, тогда как точность показывает, насколько размер плавает относительно заданного значения. Точность и повторяемость часто упоминаются без указания, к чему они относятся – к координатам осей после позиционирования или к размерам обработанных деталей. Здесь и далее мы всегда будем иметь виду второе.
Точность станка с ЧПУ – тема настолько обширная, что невозможно о ней рассказать даже вкратце в рамках данного руководства. Скажем только, что ориентироваться стоит на точность в 0.1-0.2 мм для станка с полем около 0.5-1 кв. м: меньшие значения(0.05 мм и меньше) обычно удел станков профессиональных и получить такие значения без значительного опыта невозможно. Также, надо учитывать, что с ростом рабочего поля точность падает, и если есть необходимость увеличить рабочее поле, Вам придется смириться либо с падением точности обработки, либо с резким увеличением бюджета.

Этап 6. Из чего делать станок с ЧПУ

Портальный станок с ЧПУ может быть сделан из огромного спектра материалов. Несмотря на то, что промышленные станки делаются из стали и чугуна, существуют самодельные станки из оргстекла, алюминия, фанеры, полимерных материалов. Материал станины определяется 4 факторами – материалами, которые будут обрабатываться, бюджетом, доступными материалами для постройки и доступными вам средствами обработки. Влияние первого фактора вполне естественно – некоторые материалы, такие как камень, сталь, цветные металлы – требуют особой жесткости станины, и делать для них станок из фанеры или пластика не очень хорошая идея, и стоит рассмотреть чугун или полимергранит. Остальные три фактора всегда связаны, и тут тоже нет сложностй: не каждому доступен шлифовальный станок для выравнивания стальной станины под направляющие, не всегда есть возможность заказать фрезерованные детали станины из Д16Т, а заливка полимергранитом может оказаться дороже, если у вас под боком литейных цех, где вам отольют чугунную станину. На самом деле, нет каких-то универсальных рекомендаций по выбору материала, исходить надо из реальных возможностей. Немало станков из оргстекла показывают лучшую точность, чем станки из алюминия, сделанные без должного навыка и кое-как отфрезерованных деталей, потому что в процессе постройки не удалось найти нормальный фрезерный станок. Перед началом постройки составьте список доступных материалов и средств обработки, и проверьте, достаточно ли их для выполнения всех операций при производстве деталей для станка. Не беритесь за работу, прежде чем дважды не проверите этот список – одна изготовленная "на коленке" деталь, которая должна быть изготовлена на заводском оборудовании, может свести качество вашего станка к нулю. Возможно, придется сделать сперва станок попроще, чтобы потом на нем изготовить детали для будущего, улучшенного, станка.

Поскольку я давно собрал для себя ЧПУ станок и давно и регулярно эксплуатирую его для хоббийных целей, то мой опыт, надеюсь, будет полезен, как и исходные коды контроллера.

Постарался написать только те моменты, которые лично мне показались важными.

Ссылка на исходники контроллера и настроенную оболочку Eclipse+gcc и пр. лежат там же, где ролик: