Дубликаты не найдены

+4

Для неспециалиста нудная фигня.  Нифига не понятно, и нифига не зрелищно. Ни тайминга, ни качества обработки, ни сложности программы - ни нифига не оценить по ролику.

Как поезд по рельсам катится - и то интереснее смотреть.

раскрыть ветку 1
+1
Я, как не специалист, могу уверенно заявить: смотрел с большим интересом.
0
Автор хоть бы удосужился нормально ролик перевести. Навесной станок это что то новенькое ха ха.
0
А что за тип станка такой? Навесной?
Новое слово в станкостроении?
0

А фрезы те модульные либо как жигуль стоят. ?

раскрыть ветку 1
0
Как приора заниженная. И, кстати при изготовлении этой приоры ни одна фреза не пострадала))
0

Круто конечно. Но как по мне избыточно. Станок такой нужен для изготовления деталей, которые на более дешевых (даже нескольких) станках не выполнить(с той же точностью). Оснастка, обслуга, персонал, да и сам станок слишком дохрена стоят, что бы выполнять такие "высокоточные" детали как, например, шершавая шестерня на 1:13 в ролике.

0

Да, тут двумя пальцами не отделаешься XD

раскрыть ветку 1
+3
Иллюстрация к комментарию
Похожие посты
1003

Решил заняться производством станков с ЧПУ и не только. Сборка первого станка, или правильно выбирайте подрядчиков.

Решил заняться производством станков с ЧПУ и не только. Сборка первого станка, или правильно выбирайте подрядчиков. Станок с ЧПУ, Производство, Станок, Стартап, Малый бизнес, Видео, Длиннопост

Всем привет. Давно хотел написать пост, но не было повода, сегодня я это исправлю!


Начну издалека. Шел 2016 год, я мечтал о портальном станке с ЧПУ, купил шпиндель, частотный преобразователь и отложил идею из-за нехватки средств.

Весной 2018 меня приглашают работать на другой конец страны, обещая хорошую зарплату(инженер, разработчик). Я соглашаюсь и через несколько дней прыгаю в самолет. Проработал я около 6 месяцев и начались проблемы с ЗП- из накоплений было 90000 руб и куча амбиций.

Было решено занять денег и начать делать ЧПУ станки. Почему я решил "сунуться" в этот "бизнес" не смотря на конкуренцию? Потому-что ценник на станки мягко-говоря завышен, с учетом характеристик станков и их качества, а я тот еще перфекционист- мне нужно идеально, я получаю результат не от работы, а от результата, всегда стараюсь делать все идеально.


План был таков: спроектировать первый станок, собрать его в качестве прототипа, и на нем изготавливать часть комплектующих для станков на продажу. Скажу сразу- на станки у меня свой взгляд, уже отказал трем заказчикам из-за того, что не хочу собирать станки на слабых приводах(типоразмера nema 23) и цилиндрических направляющих. Но сейчас начинаю понимать, что всем нужно дешевле и придется временно пересмотреть список комплектующих.


Итак, за окном декабрь 2018, денег нет, но вы держитесь, начал обдумывать концепт первой модели станка. Поставил перед собой следующие задачи: получить максимум жесткости конструкции с минимальной массой(как показала практика с массой зря, расскажу позже), максимально снизить себестоимость, получить максимальную динамику(ускорения), сделать конструкцию простой для сборки, ну и сделать лучше, чем у других.


Летом на той самой работе собрал станок без проекта, получился не очень- нужен был сейчас, проектировать не было времени. Получился станок на зубчатой рейке, и ременных редукторах. Рама была сварена мною из профильной трубы, а укосины были выполнены фрезеровкой из дюралюминия, портальная балка была из конструкционного профиля.


Полученный опыт позволил избежать многих ошибок в первом проекте. За январь этого года я спроектировал первый станок. Получилась пространственная само несущая рама из листового металла. Масса станка с рабочим полем 1800х2750х200 вышла около 270 кг. Несмотря на такое большое рабочее поле я решил использовать ШВП, пара конструкционных решений позволили мне получить неплохую динамику. Почти все детали станка требуют гибки на гибочном станке.


В конце января я заказал лазерную резку металла, гибку и токарку в одном месте. Снял помещение, занял денег, закупился комплектующими. 64 квадратных метра мне обходятся в 19000 в месяц с учетом розетки. Через 3 дня привезли порезанный и погнутый металл. Тут меня ждал подвох: погнули криво, порезали тоже криво, токарку сделали криво, я получил груду металла, которая не собирается. Проблемы начались сразу- ШИП-ПАЗ не совпадали на длине больше 50 сантиметров, вышло так потому-что листы как правило кривые, а лазерный станок перемещается линейно. Лазерная головка "следит" за поверхностью листа, отъезжая то вверх то вниз, но софт не учитывает изменение геометрии реза. Если совсем простыми словами- представьте 2 точки, если их соединить линией- получим 3 метра, а если дугой- получим 3 метра и 2 миллиметра. Справился я с этим косяком достаточно просто: оставил по одному калибровочному шипу в каждой плоскости, а остальные чуть сточил болгаркой.


Супруга зачищала металл, я варил, когда нужно было придержать- держала.

Решил заняться производством станков с ЧПУ и не только. Сборка первого станка, или правильно выбирайте подрядчиков. Станок с ЧПУ, Производство, Станок, Стартап, Малый бизнес, Видео, Длиннопост

Собрали и сварили раму за неделю. Варить приходилось прихватками, чтобы металл не вело. После нескольких дней сварки в обычном респираторе появились боли в груди- пришлось купить нормальные маски и поставить вытяжку. У супруги появилось развлечение- собирать в гофру пары/дым во время сварки.

Решил заняться производством станков с ЧПУ и не только. Сборка первого станка, или правильно выбирайте подрядчиков. Станок с ЧПУ, Производство, Станок, Стартап, Малый бизнес, Видео, Длиннопост
Решил заняться производством станков с ЧПУ и не только. Сборка первого станка, или правильно выбирайте подрядчиков. Станок с ЧПУ, Производство, Станок, Стартап, Малый бизнес, Видео, Длиннопост

Следующий косяк был очень обидным, вместо пары часов я потратил на него 4 дня. Суть этой проблемы в том, что для крепления профильных направляющих были вырезаны отверстия во время лазерной резки, а после сборки рамы я нарезал в низ резьбу. Метчики жили ровно до 20-го отверстия, пробовал смазывать, смачивать- бесполезно, жаль сала не достал ;).

Как только я начал прикручивать направляющие я понял, что на трех метрах отверстия смещены на 2 миллиметра: болты не закручивались, направляющая вставала криво. Пришлось по месту сверлить новые отверстия и садить болты на гайки, усложнилась юстировка направляющих. Во время сверления отверстий сверла бывало ломались из-за закусывания в старом отверстии. Я очень долго не мог понять почему такое смещение, но потом понял- если измерять рулеткой "внатяг", то она на 2 миллиметра врет. По всей видимости ребята настраивали станок рулеткой, а не использовали расчеты передач. Меня знатно с этого бомбануло. Как я это понял? Я измерил весь станок вдоль и поперек разными рулетками, все они показывали размеры правильно, но как только я измерил в упор, а не в натяг- все стало понятно.

Раньше рулеткой измерял только лес- 4 метра, 6 метров, 12 метров, черкал и отпиливал. Да, лесом я тоже успел позаниматься.

Дальше я начал собирать приводные узлы, там я обнаружил косячную гибку- линии сгибов не совпадали, они были не параллельны- на 100мм было смещение на 1мм, но меня спас зазор в отверстиях под болты. На следующий день меня ждал сюрприз с токаркой- на втулках под подшипник есть круговые отверстия с торца, между ними должно быть 45 градусов, всего 6 отверстий. Должны быть 2 группы по 3 отверстия. но они просверлили отверстия с интервалом в 60 градусов, размазав их по всей плоскости детали- болты не совпали. Пришлось опять ломать сверла. Зачем им чертежи готовил- не понимаю. Никогда больше не буду с этой конторой связываться, их косяки у меня украли много времени, местами горело так, что можно было вызывать пожарных.

Решил заняться производством станков с ЧПУ и не только. Сборка первого станка, или правильно выбирайте подрядчиков. Станок с ЧПУ, Производство, Станок, Стартап, Малый бизнес, Видео, Длиннопост
Решил заняться производством станков с ЧПУ и не только. Сборка первого станка, или правильно выбирайте подрядчиков. Станок с ЧПУ, Производство, Станок, Стартап, Малый бизнес, Видео, Длиннопост

Со следующем косяком я маялся 2 дня. Деталь, которая помещается на ладони, была с двумя косяками- смещенная линия сгиба на перекосяк с общим смещением на 2 миллиметра при допуске в 0.25мм. Эта деталь служит опорой гайки ШВП на оси Z, как итог- ШВП не вкручивался, пришлось молотком править деталь и сверлить новые отверстия для соосности гайки с винтом.

На этом мои страдания закончились. После двух недель работы с 10 утра до часу ночи в прохладном помещении появились проблемы со здоровьем как у меня, так и у супруги. Взяли пару дней выходных.

Еще за неделю я собрал электрику и запустил станок. Вышли неплохие характеристики: ускорения XY 1300 мм/сек2, а по оси Z вовсе 1700. Скорость перемещения XY вышла 9000 миллиметров в минуту, а по оси Z 12000. Вот тут то масса станка и сыграла свою роль - на таких ускорениях станок ездил по бетону.

Какие косяки проекта обнаружились после сборки?

Ну первое- низкая масса. Она слишком низкая для таких ускорений. Недостаточная жесткость портальной балки на скручивание и недостаточная жесткость укосин. Тут как бы не совсем косяки- для раскроя всякой фанеры ее достаточно, но для обработки алюминия ее мало.

По итогу на помещение, оборудование(ключи, сверла, итп) и на станок я потратил порядка 400000 за три месяца. Почти 100000 было, 100000 занял, остальное заработал на фрилансе в промежутках. Кучи заказов на станки пока не поступило- всем нужно максимально дешево - пофигу, что он будет медленно работать. Ускорения решают, особенно в обработке капризных материалов, да и ресурс инструмента не страдает. Еще от ускорений зависит скорость 3D обработки и обработки с множественными переходами. Бывают такие моменты, когда шаг по Z 0.01 миллиметра, вот тогда уже нужны скорость и ускорение в комплексе - с таким шагом стружку можно не контролировать, а просто гнать станок с максимальной подачей. Банальный пример 3D обработка детали размером 400х400 мм, с допуском гребешка в сотку- на станке знакомого заняла 26 часов, а на моем 5, я думаю разница более чем существенна. Жаль не все этого понимают, особенно любители выпиливать иконы или что-то рельефное с множеством деталей. Еще не все понимаю что такое УП и вообще как нужно работать со станком. И опять пример со знакомым- одну и ту же деталь- его УП на моем станке пилилась 6 часов, моя УП пилилась чуть больше часа. Он просто сделал обработку рельефа растром, я сделал обработку карманов, контурную обработку, обработку поверхности и обработку по ватерлиниям на максимальной подаче.


На ближайшие пару месяцев в планах не загнуться от поиска денег на аренды, накопить денег на вакуумный насос, сделать вакуумный стол, сделать стружкоотсос.


Еще в планах спроектировать годный 3D принтер, более дорогую модель станка на сервоприводах и с автосменой- хочу иметь проекты на любой кошелек, да и вообще нужно расширять ассортимент так сказать. По предварительным подсчетам следующий станок будет весить не меньше 400 килограммов. Очень хочу делать станки в цене 800-2000, но пока-что так, портфолио еще не набил так сказать.


Постараюсь ответить на возможные вопросы сразу.


- Сколько станков продал?

Только лазерный CO2 на 400 ватт для резки металла с маржей всего в 70000 р.

-Сколько времени изготавливаешь станок?

4-5 недель, если нужно срочно- могу закупить комплектующие тут, тогда цена может подняться в полтора раза, что как бы не комильфо.

- Почему не из профильной трубы?

Потому-что профильная труба не даст идеальной геометрии в короткие сроки, есть некоторые ограничения и усложнение сборки.

- Какие двигатели на станке?

86мм флянец, 45 кг момент удержания.

- Почему нет понижающих редукторов, а у других они есть?

Потому-что у шаговых двигателей с ростом оборотов возрастает индуктивное сопротивление, следовательно возрастают потери и теряется момент. Редукторы- зло, использовать только если совсем нет денег.

- Почему не на зубчатой рейке, она ведь ниче так?

Потому-что зубчатые рейки кривые, слишком большая погрешность, 2 двухметровые рейки могут не встать зуб в зуб, вот настолько они плохие.

- Есть ли пропуски шагов?

Нет. Если упереться в портал руками, а ногами упереться в стену- не удержать на подачах до 6000 мм/мин.

- Сколько окупается ЧПУ станок?

Окупаемость напрямую зависит от упорства владельца. Можно окупить за месяц на раскроях для рекламщиков+ раскроев с авито, тяжело, но можно, только если если один за станком с утра до вечера, а второй готовит УП и общается с заказчиками/рекламщиками. Станок сам не заработает денег, если хочется денег- нужно херачить, херачить и еще раз херачить, приходить домой и высыпать стружку из ушей.

- Где берешь комплектующие?

Комплектующие мне возят хорошие знакомые прямо из поднебесной. У нас покупать их слишком дорого. Часть комплектующих беру в России, чтобы подстраховать себя от брака.

- За сколько продашь свой станок?

Свой станок не продам- там есть косяки, которые исправлять нет смысла. Продам такой же, но без косяков за 360-380к/р, вообще ценник очень меняется от хотелок и бюджета заказчика, на любой бюджет можно собрать станок, для рабочего поля 1500х2000 нижняя планка 80 000, а верхняя около 4 500 000.

- Какой самый крутой станок сможешь изготовить, сколько он будет стоить?

Самый крутой- с параллельной кинематикой и автосменой, 6 осей, автосмена, будет грызть даже сталь, но он уже больше похож на обрабатывающий центр, а не просто ЧПУ станок. 

- Кто ты по образованию?

Кроме школы ничего нет, родом из деревни на 3000 жителей. Учился на инженера-математика в Красноярске, но с первого курса меня пнули за не посещение. Вообще я веб-разработчик, сисадмин, на с++ тоже немножко умею(делал прошивки для разгона ASIC майнеров), ну и немножко инженер- занимался иммерсионным охлаждением тех же ASIC майнеров. Весьма любознателен, вот откуда ноги растут, а руки откуда надо.

- Зачем все это затеял?

Хочу просто построить дом, поставить небольшой парк станков в цоколе или гараже и изготавливать крутые штуки.

Следующий пост будет о монетизации самого станка- что я хочу пилить и куда продавать, дам советы на будущее тем, кто хочет собрать или купить станок. Особо не пинайте, будьте столь сказочно любезны- писун из меня не особо, может быть зря расписал FAQ. Выслушаю все пожелания и отвечу на любые вопросы.


Запрещенным приемом закончу этот пост. Увидимся в комментариях.

Решил заняться производством станков с ЧПУ и не только. Сборка первого станка, или правильно выбирайте подрядчиков. Станок с ЧПУ, Производство, Станок, Стартап, Малый бизнес, Видео, Длиннопост
Показать полностью 6 1
56

Одноступенчатый редуктор с приводом от Шагового Двигателя

В этом посте я хочу рассказать про изготовление при помощи ранее изготовленного мной станка с ЧПУ одноступенчатой прямозубой передачи.

Одноступенчатый редуктор с приводом от Шагового Двигателя Своими руками, Arduino, Cnc, ЧПУ, Станок, Станок с ЧПУ, Шестеренки, Шаговые двигатели, Видео, Длиннопост

Не так давно мной был спроектирован портальный станок с ЧПУ, про его разработку и постройку на этом ресурсе расположена моя предыдущая статья.


Сразу хочу сказать, что данный проект служит только для получения опыта проектирования простых зубчатых пар и их изготовления для возможного применения в последующих проектах.


Так как на изготовленном станке планировалось обрабатывать не только дерево и пластики, а еще и дюраль, то интересно было сделать зубчатую пару как раз из этого материала.


По наличию у меня были обрезки дюралевого листа толщиной 6мм. В качестве привода я решил использовать Шаговый Двигатель (ШД) 23HS8430, он тоже у меня был в наличие и валялся без дела.


Проектирование началось с моделирования всего механизма в среде Компас 3Д, сразу же возникло несколько ограничений, ввиду малого размера дюралевой заготовки, а это соответственно повлияло на габариты ведомой шестерни, а так же на количество и размер зубьев, так как наименьший диаметр фрезы которая у меня была, составлял всего 2мм, а это значит что наименьший радиус которым я могу описать контур в процессе изготовления 1мм.


Учтя все ограничения, я перевел двигатель в 3Д модель и дальше стал сопрягать с ним остальные детали…


Теперь что касается построения зубчатой пары: в машиностроительной конфигурации Компас 3Д (v13) есть такая утилита как «Расчеты цилиндрической зубчатой передачи внешнего зацепления», в ней производим геометрический расчет, вводя требуемые параметры: число зубьев, модуль и т.д. Углубляться в это не буду, достаточно будет прочитать главу про построение зубчатых передач из курса механики: детали машин.

Одноступенчатый редуктор с приводом от Шагового Двигателя Своими руками, Arduino, Cnc, ЧПУ, Станок, Станок с ЧПУ, Шестеренки, Шаговые двигатели, Видео, Длиннопост

Использованная мной утилита производит расчет и построение шестерни, также если при расчете возникают ошибки, то она об этом информирует. После расчета выводит отчет со всеми геометрическими размерами. Из него мне потребовалось только межосевое расстояние, так как саму шестерню он прорисовывает автоматически.

Одноступенчатый редуктор с приводом от Шагового Двигателя Своими руками, Arduino, Cnc, ЧПУ, Станок, Станок с ЧПУ, Шестеренки, Шаговые двигатели, Видео, Длиннопост

Для большего интереса я решил сделать шестерни с разным количеством зубьев и передаточным отношением 2:1.

Одноступенчатый редуктор с приводом от Шагового Двигателя Своими руками, Arduino, Cnc, ЧПУ, Станок, Станок с ЧПУ, Шестеренки, Шаговые двигатели, Видео, Длиннопост

Исходя из межосевого расстояния, было нарисовано основание. С ним сопрягли двигатель и ось, на которой будет крепиться ведомая шестерня.

Одноступенчатый редуктор с приводом от Шагового Двигателя Своими руками, Arduino, Cnc, ЧПУ, Станок, Станок с ЧПУ, Шестеренки, Шаговые двигатели, Видео, Длиннопост

После окончания 3Д проектирования, все детали перевел в 2Д вид и сохранил их в векторном формате *.dxf.


Для того чтобы вырезать все детали на станке, я преобразовал векторный формат в G-code через постпроцессор в программе ArtCam. Полученный файл загрузил в станок и после обнуления координат, вырезал все детали.

В ведомую шестерню запрессовал подшипник, он достаточно плотно вошел, так как я занизил отверстие на несколько соток.


Отдельно на токарном станке выточили ось, на которую устанавливается ведомая шестерня.


Дальше все достаточно просто, собрал узел в едино, и осталось только его закрутить.

Но пришлось подождать месяц, так как драйвера для ШД у меня не оказалось, и я заказал драйвер DM542 на Али.


Для того чтобы ШД закрутился на вход драйвера требуется подать частотный сигнал, для этого я на ардуино уно собрал генератор частоты с изменяемой частотой с помощью внешне подключенного энкодера на 24 импульса.

Одноступенчатый редуктор с приводом от Шагового Двигателя Своими руками, Arduino, Cnc, ЧПУ, Станок, Станок с ЧПУ, Шестеренки, Шаговые двигатели, Видео, Длиннопост

Сразу хочу оговориться, что код для прошивки ардуино нашел на просторах Интернета.


Генератор частоты может: — генерировать меандр на 16 битном таймере. Диапазон частот 1Гц — 8МГц. Регулировка частоты производится энкодером. До частоты 2,8 кГц разрешение 1 герц, на частотах выше таймер аппаратно уже не может поддерживать это разрешение, поэтому более высокие частоты синтезируются, задавая параметром не требуемую частоту, а просто инкременируя регистр сравнения. Получается чем выше частота — тем больше шаг между щелчками энкодера. Вращая энкодер, с не нажатой кнопкой частота меняется на 1Гц; с нажатой кнопкой один шаг — 100Гц. Выше 2,8кГц. вращение энкодера с нажатой кнопкой так — же ускоряет счёт. Программного подавления дребезга контактов энкодера нет, поэтому нужно повесить конденсаторы 0,01..0,1 мкф. относительно земли. На кнопке конденсатор не обязателен. Рассчитанная математически частота выводится в сериал.

***********************************************************************************

/* Генератор 1 Hz..8 MHz. Энкодер подключен к пинам A0 и A1, кнопка

энкодера подключена к A2. Требуется использовать конденсаторы 0,01..0,1uf

относительно земли на каждый из 2х выводов энкодера.

Скетч для ардуино на мк atmega328 (UNO,Nano, MiniPro)

*/


float freq;

void setup() {

pinMode (9,OUTPUT); // выход генератора

pinMode(A0,INPUT); // с рассчетом, что энкодере внешняя подтяжка-

pinMode(A1,INPUT); // -к шине питания. Если нету, то подтянуть программно.

pinMode(A2,INPUT_PULLUP); //кнопка энкодера


Serial.begin(9600);

PCICR=1<<PCIE1; //разрешить прерывание PCINT

PCMSK1=(1<<PCINT9);// По сигналу на А1 создавать прерывание

TCCR1A=1<<COM1A0; //подключить выход OC1A первого таймера

TCCR1B=0;//

}


ISR (PCINT1_vect){

static boolean gen_mode=0; //флаг режима управления

static uint32_t enc=1; //переменная счёта энкодера

uint32_t ocr=OCR1A;

uint32_t divider=1; //переменная коэфф. деления прескалера


byte n=PINC&3; //считать значение энкодера

boolean knopka = PINC&(1<<2); // 0-кнопка нажата, 1-кнопка НЕ нажата.

if (freq<2848) gen_mode=0; //переключение режима управления по частоте

if (freq>=2848) gen_mode=1; //переключение режима управления по OCR


// Если увеличение частоты

if (n==3||n==0){

if (gen_mode){if (knopka){ if(ocr>0) {ocr--; } } else { if(ocr>9)ocr-=10; } }

else knopka? enc++ : enc+=100; // в нч режиме

} //end GetUP


// Если уменьшение частоты

if (n==2||n==1){

if (gen_mode){ if (knopka){ if(ocr<65535) {ocr++; } } else { if(ocr<=65525)ocr+=10; } }

else {if (knopka) { if (enc>=2)enc--; } else { if (enc>100) enc-=100; } }

} //end GetDown


if(gen_mode){ OCR1A=ocr; freq= (float)F_CPU/2 / (OCR1A+1); }

else { //расчёт прескалера и OCR по нужной частоте

divider=1; ocr = (F_CPU / enc /2 /divider) -1;

if (ocr >65536) { divider=8; ocr = F_CPU / enc /2 /divider;

if (ocr >65536) { divider=64; ocr = F_CPU / enc /2 /divider;

if (ocr >65536) {divider=256; ocr = F_CPU / enc /2 /divider;

if (ocr >65536) { divider=1024; ocr = F_CPU / enc /2 /divider;

if (ocr >65536){ocr=65536; }}}}} OCR1A=ocr-1;

//запись в регистр прескалера

switch (divider) {

case 1: TCCR1B=1|(1<<WGM12); break;

case 8: TCCR1B=2|(1<<WGM12); break;

case 64: TCCR1B=3|(1<<WGM12); break;

case 256: TCCR1B=4|(1<<WGM12); break;

case 1024: TCCR1B=5|(1<<WGM12); break; }


freq= (float) F_CPU/2 / (OCR1A+1) /divider;

} //end if !gen_mode

}

void loop() {


if (freq <10000) { Serial.print(freq,1);Serial.println(" Hz "); }

if (freq >10000) { Serial.print(freq/1000,3);Serial.println(" kHz");}


delay(100);

}

*****************************************************************************************


После того как все собрал, подсоединил и залил в Arduino скетч, можно приступать к включению:

Теперь про работу сего механизма: вращение и работа передачи вполне не плохое хоть и при звоне шестерен. В итоге получилось разогнать до 12,5 оборотов в секунду ведущую шестерню, а на ведомой соответственно в два раза меньше. Сгенерированная частота при этом составила порядка 5кГц при 400 имп/об. выставленное на драйвере. При этой частоте двигатель еще не уходил в ступор, а это значит, что можно было дать частоту и больше.


Спасибо за прочтение! :)

Показать полностью 5 2
147

Большой портальный фрезерный станок с ЧПУ своими руками

Здравствуй дорогой читатель, в этой статье хочу поделиться своим опытом постройки фрезерного портального станка с числовым программным управлением.

Большой портальный фрезерный станок с ЧПУ своими руками Своими руками, ЧПУ, Cnc, Станок, Станок с ЧПУ, Фрезеровка, Видео, Длиннопост

Подобных историй в сети очень много, и я наверное мало кого удивлю, но может эта статья будет кому то полезна. Эта история началась в конце 2016 года, когда я со своим другом – партнером по разработке и производству испытательной техники аккумулировали некую денежную сумму. Дабы просто не прогулять деньги (дело то молодое), решили их вложить в дело, после чего пришла в голову идея изготовления станка с ЧПУ. У меня уже имелся опыт постройки и работы с подобного рода техникой, да и основной областью нашей деятельности является конструирование и металлообработка, что сопутствовало идее с постройкой станка ЧПУ.


Вот тогда то и началась движуха, которая длиться и по сей день…


Продолжилось все с изучения форумов посвященных ЧПУ тематике и выбора основной концепции конструкции станка. Предварительно определившись с обрабатываемыми материалами на будущем станке и его рабочим полем, появились первые бумажные эскизы, в последствии которые были перенесены в компьютер. В среде трех мерного моделирования КОМПАС 3D, станок визуализировался и стал обрастать более мелкими деталями и нюансами, которых оказалось больше чем хотелось бы, некоторые решаем и по сей день.

Одним из начальных решений было определение обрабатываемых на станке материалов и размеры рабочего поля станка. Что касается материалов, то решение было достаточно простым - это дерево, пластик, композитные материалы и цветные металлы (в основном дюраль). Так как у нас на производстве в основном металлообрабатывающие станки, то иногда требуется станок, который обрабатывал бы быстро по криволинейной траектории достаточно простые в обработке материалы, а это в последствии удешевило бы производство заказываемых деталей. Отталкиваясь от выбранных материалов, в основном поставляемых листовой фасовкой, со стандартными размерами 2,44х1,22 метра (ГОСТ 30427-96 для фанеры). Округлив эти размеры пришли к таким значениям: 2,5х1,5 метра, рабочее пространство определенно, за исключением высоты подъёма инструмента, это значение выбрали из соображения возможности установки тисков и предположили что заготовок толще 200мм у нас не будет. Так же учли тот момент, если потребуется обработать торец какой либо листовой детали длиной более 200мм, для этого инструмент выезжает за габариты основания станка, а сама деталь/заготовка крепится к торцевой стороне основания, тем самым может происходить обработка торца детали.


<b>Конструкция станка</b> представляет собой сборное рамное основание из 80-й профильной трубы со стенкой 4мм. По обе стороны длинны основания, закреплены профильные направляющие качения 25-го типоразмера, на которые установлен портал, выполненный в виде трех сваренных вместе профильных трубы того же типоразмера что и основание.


Станок четырех осевой и каждую ось приводит в движение шарико-винтовая передача. Две оси расположены параллельно по длинной стороне станка, спаренных программно и привязанных к Х координате. Соответственно оставшиеся две оси – это Y и Z координаты.

Почему именно остановились на сборной раме: изначально хотели делать чисто сварную конструкцию с закладными приваренными листами под фрезеровку, установку направляющих и опор ШВП, но для фрезеровки не нашли достаточно большого фрезерно-координатного станка. Пришлось рисовать сборную раму, чтобы была возможность обработать все детали своими силами с имеющимися на производстве металлообрабатывающими станками. Каждая деталь, которая подвергалась воздействию электродуговой сварки, была отожжена для снятия внутренних напряжений. Далее все сопрягаемые поверхности были выфрезерованны, и в последствии подгонки пришлось местами шабрить.


Залезая вперед, сразу хочу сказать, что сборка и изготовление рамы оказалась самым трудоемким и финансово затратным мероприятием в постройке станка. Первоначальная идея с цельно сваренной рамой по всем параметрам обходит сборную конструкцию, по нашему мнению. Хотя многие могут со мной и не согласиться.


Многие любители и не только, собирают такого рода и размера (и даже большего) станки у себя в мастерской или гараже, делая целиком сварную раму, но без последующего отжига и механической обработки за исключением сверления отверстий под крепление направляющих. Даже если повезло со сварщиком, и он сварил конструкцию с достаточно хорошей геометрией, то в последствии работы этого станка ввиду дребезга и вибраций, его геометрия будет уходить, меняться. Я конечно могу во многом ошибаться, но если кто то в курсе этого вопроса, то прошу поделиться знаниями в комментариях.


Сразу хочу оговориться, что станки из алюминиевого конструкционного профиля мы тут пока рассматривать не будем, это скорее вопрос другой статьи.


Продолжая сборку станка и обсуждая его на форумах, многие начали советовать сделать внутри рамы и снаружи диагональные стальные укосины для добавления еще большей жесткости. Мы этим советом пренебрегать не стали, но и добавлять укосины в конструкцию то же, так как рама получилась достаточно массивной (около 400 кг). А по завершению проекта, периметр обошъётся листовой сталью, что дополнительно свяжет конструкцию.


Давайте теперь перейдем к механическому вопросу этого проекта. Как было ранее сказано, движение осей станка осуществлялось через шарико–винтовую пару диаметром 25мм и шагом 10мм, вращение которой передается от шаговых двигателей с 86 и 57 фланцами. Изначально предполагали вращать непосредственно сам винт, дабы избавиться от лишних люфтов и дополнительных передач, но без них не обошлось в виду того, что при прямом соединении двигателя и винта, последний на больших скоростях начало бы разматывать, особенно когда портал находится в крайних положениях. Учитывая тот факт, что длина винтов по Х оси составила почти три метра, и для меньшего провисания был заложен винт диаметром 25мм, иначе хватило бы и 16 мм-го винта.


Этот нюанс обнаружился уже в процессе производства деталей, и пришлось быстрым темпом решать эту проблему путем изготовления вращающейся гайки, а не винта, что добавило в конструкцию дополнительный подшипниковый узел и ременную передачу. Такое решение так же позволило хорошо натянуть винт между опорами.


Конструкция вращающейся гайки довольно проста. Изначально подобрали два конических шарикоподшипника, которые зеркально одеваются на ШВП гайку, предварительно нарезав резьбу с ее конца, для фиксации обоймы подшипников на гайке. Подшипники вместе с гайкой вставали в корпус, в свою очередь вся конструкция крепится на торце стойки портала. Спереди ШВП гайки закрепили на винты переходную втулку, которую в последствии в собранном виде на оправке обточили для придания соостности. На неё одели шкив и поджали двумя контргайками.

Очевидно, что некоторые из вас, зададутся вопросом о том – «Почему бы не использовать в качестве механизма передающего движения зубчатую рейку?». Ответ достаточно прост: ШВП обеспечит точность позиционирования, большую двигающую силу, и соответственно меньший момент на валу двигателя (это то, что я с ходу вспомнил). Но есть и минусы – более низкая скорость перемещения и если брать винты нормального качества, то соответственно и цена.

Кстати, мы взяли ШВП винты и гайки фирмы TBI, достаточно бюджетный вариант, но и качество соответствующее, так как из взятых 9 метров винта, пришлось выкинуть 3 метра, ввиду несоответствия геометрических размеров, ни одна из гаек просто не накрутилась…

В качестве направляющих скольжения, были использованы профильные направляющие рельсового типоразмера 25мм, фирмы HIWIN. Под их установку были выфрезерованны установочные пазы для соблюдения параллельности между направляющими.


Опоры ШВП решили изготовить собственными силами, они получились двух видов: опоры под вращающиеся винты (Y и Z оси) и опоры под не вращающиеся винты (ось Х). Опоры под вращающиеся винты можно было купить, так как экономии ввиду собственного изготовления 4 деталей вышло мало. Другое дело с опорами под не вращающиеся винты – таких опор в продаже не найти.


Из сказанного ранее, ось Х приводится в движение вращающимися гайками и через ременную зубчатую передачу. Так же через ременную зубчатую передачу решили сделать и две другие оси Y и Z, это добавит большей мобильности в изменении передаваемого момента, добавит эстетики в виду установки двигателя не вдоль оси винта ШВП, а сбоку от него, не увеличивая габариты станка.


Теперь давайте плавно перейдем к <b>электрической части</b>, и начнем мы с приводов, в качестве них были выбраны шаговые двигатели, разумеется из соображений более низкой цены по сравнению с двигателями с обратной связью. На ось Х поставили два двигателя с 86-м фланцем, на оси Y и Z по двигателю с 56-м фланцем, только с разным максимальным моментом. Ниже постараюсь представить полный список покупных деталей…


Электрическая схема станка довольно проста, шаговые двигатели подключаются к драйверам, те в свою очередь подключается к интерфейсной плате, она же соединяется через параллельный порт LPT с персональным компьютером. Драйверов использовал 4 штуки, соответственно по одной штуке на каждый из двигателей. Все драйвера поставил одинаковые, для упрощения монтажа и подключения, с максимальным током 4А и напряжением 50В. В качестве интерфейсной платы для станков с ЧПУ использовал относительно бюджетный вариант, от отечественного производителя, как указанно на сайте лучший вариант. Но подтверждать или опровергать это не буду, плата проста в своем применении и самое главное, что она работает. В своих прошлых проектах применял платы от китайских производителей, они тоже работают, и по своей периферии мало отличаются, от использованной мной в этом проекте. Заметил во всех этих платах, один может и не существенный, но минус, на них можно всего лишь установить до 3-х концевых выключателя, но на каждую ось требуется как минимум по два таких выключателя. Или я просто не разобрался? Если у нас 3-х осевой станок, то соответственно нам надо установить концевые выключатели в нулевых координатах станка (это еще называется «домашнее положение») и в самых крайних координатах чтобы в случае сбоя или не хватки рабочего поля, та или иная ось просто не вышла из строя (попросту не сломалась). В моей схеме использовано: 3 концевых без контактных индуктивных датчика и аварийная кнопка «Е-СТОП» в виде грибка. Силовая часть запитана от двух импульсных источников питания на 48В. и 8А. Шпиндель с водяным охлаждением на 2,2кВт, соответственно включенный через частотный преобразователь. Обороты устанавливаются с персонального компьютера, так как частотный преобразователь подключен через интерфейсную плату. Обороты регулируются с изменения напряжения (0-10 вольт) на соответствующем выводе частотного преобразователя.


Все электрические компоненты, кроме двигателей, шпинделя и конечных выключателей были смонтированы в электрическом металлическом шкафу. Все управление станком производится от персонального компьютера, нашли старенький ПК на материнской плате форм фактора ATX. Лучше бы, чуть ужались и купили маленький mini-ITX со встроенным процессором и видеокартой. При не малых размерах электрического ящика, все компоненты с трудом разместились внутри, их пришлось располагать достаточно близко друг к другу. В низу ящика разместил три вентилятора принудительного охлаждения, так как воздух в нутрии ящика сильно нагревался. С фронтальной стороны прикрутили металлическую накладку, с отверстиями под кнопки включения питания и кнопки аварийного останова. Так же на этой накладке разместили панельку для включения ПК, ее я снял с корпуса старого мини компьютера, жаль, что он оказался не рабочим. С заднего торца ящика тоже закрепили накладку, в ней разместили отверстия под разъемы для подключения питания 220V, шаговых двигателей, шпинделя и VGA разъем.


Все провода от двигателей, шпинделя, а также водяные шланги его охлаждения проложили в гибкие кабель каналы гусеничного типа шириной 50мм.

Что касается программного обеспечение, то на ПК размещенного в электрическом ящике, установили Windows XP, а для управления станком применили одну из самых распространенных программ Mach3. Настройка программы осуществляется в соответствии с документацией на интерфейсную плату, там все описано достаточно понятно и в картинках. Почему именно Mach3, да все потому же, был опыт работы, про другие программы слышал, но их не рассматривал.


<b>Технические характеристики:</b>


Рабочее пространство, мм: 2700х1670х200;

Скорость перемещения осей, мм/мин: 3000;

Мощность шпинделя, кВт: 2,2;

Габариты, мм: 2800х2070х1570;

Вес, кг: 1430.


<b>Список деталей:</b>


Профильная труба 80х80 мм.

Полоса металлическая 10х80мм.

ШВП TBI 2510, 9 метров.

ШВП гайки TBI 2510, 4 шт.

Профильные направляющие HIWIN каретка HGH25-CA, 12 шт.

Рельс HGH25, 10 метров.

Шаговые двигатели:

NEMA34-8801: 3 шт.

NEMA 23_2430: 1шт.

Шкив BLA-25-5M-15-A-N14: 4 шт.

Шкив BLA-40-T5-20-A-N 19: 2 шт.

Шкив BLA-30-T5-20-A-N14: 2 шт.


Плата интерфейсная StepMaster v2.5: 1 шт.

Драйвер шагового двигателя DM542: 4шт. (Китай)

Импульсный источник питания 48В, 8А: 2шт. (Китай)

Частотный преобразователь на 2,2 кВт. (Китай)

Шпиндель на 2,2 кВт. (Китай)


Основные детали и компоненты вроде перечислил, если что-то не включил, то пишите в комментарии, добавлю.

<b>Опыт работы на станке:</b> В конечном итоге спустя почти полтора года, станок мы все же запустили. Сначала настроили точность позиционирования осей и их максимальную скорость. По словам более опытных коллег максимальная скорость в 3м/мин не высока и должна быть раза в три выше (для обработки дерева, фанеры и т.п.). При той скорости, которой мы достигли, портал и другие оси упершись в них руками (всем телом) почти не остановить - прёт как танк. Начали испытания с обработки фанеры, фреза идет как по маслу, вибрации станка нет, но и углублялись максимум на 10мм за один проход. Хотя после заглубляться стали на меньшую глубину.


По игравшись с деревом и пластиком, решили погрызть дюраль, тут я был в восторге, хоть и сломал сначала несколько фрез диаметром 2 мм, пока подбирал режимы резания. Дюраль режет очень уверенно, и получается достаточно чистый срез, по обработанной кромке.


Сталь пока обрабатывать не пробовали, но думаю, что как минимум гравировку станок потянет, а для фрезеровки шпиндель слабоват, жалко его убивать.


А в остальном станок отлично справляется с поставленными перед ним задачами.

<b>Вывод, мнение о проделанной работе:</b> Работа проделана не малая, мы в итоге изрядно при устали, так как ни кто не отменял основную работу. Да и денег вложено не мало, точную сумму не скажу, но это порядка 400т.р. Помимо затрат на комплектацию, основная часть расходов и большая часть сил, ушла на изготовление основания. Ух как мы с ним намаялись. А в остальном все делалось по мере поступления средств, времени и готовых деталей для продолжения сборки.


Станок получился вполне работоспособным, достаточно жестким, массивным и качественным. Поддерживающий хорошую точность позиционирования. При измерении квадрата из дюрали, размерами 40х40, точность получилась +- 0,05мм. Точность обработки более габаритных деталей не замеряли.


<b>Что дальше…:</b> По станку есть еще достаточно работы, в виде закрытия пыле - защитой направляющих и ШВП, обшивки станка по периметру и установки перекрытий в середине основания, которые будут образовывать 4 больших полки, под объем охлаждения шпинделя, хранения инструмента и оснастки. Одну из четвертей основания хотели оснастить четвертой осью. Также требуется на шпиндель установить циклон для отвода и сбора стружки о пыли, особенно если обрабатывать дерево или текстолит, от них пыль летит везде и осаждается повсюду.


Что касается дальнейшей судьбы станка то тут все не однозначно, так как у меня возник территориальный вопрос (я переехал в другой город), и станком заниматься сейчас почти некому. И вышеперечисленные планы не факт что сбудутся. Не кто этого два года назад и предположить не мог.


В случае продажи станка с его ценником все не понятно. Так как по себестоимости продавать откровенно жалко, а адекватная цена в голову пока не приходит.


На этом я пожалуй закончу свой рассказ. Если что-то я не осветил, то пишите мне, и я постараюсь дополнить текст. А в остальном многое показано в видео про изготовления станка на моем YouTube канале.

Показать полностью 8
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: