Мой простейший CNC

По просьбе коллег - хоббистов, кратко опишу свой простейший CNC станочек.
За основу был взят довольно известный проект самого простого станка. Вот ссылка на оригинальное описание. В сети есть так же и более краткие описания на русском. Я брал за основу вот это.
Почему я остановился именно на этой модели? Да и вообще, какова была цель? Скажем так - нет у меня особой усидчивости лобзиком пилить рамы из стеклотекстолита. Попробовал сделать 2, и обе вышли тяп ляп. Раскрой же хоть в Краснодаре и вполне доступен, но подумалось, что наличие станка, пусть и простейшего, перекроет накладные расходы. Да и просто интересна была эта тема. В общем, решение было принято.

Перво наперво, заказал на Алиэкспрессе то, что можно конечно было бы и и самому спаять или собрать из частей матричных принтеров, но было решено что лучше куплю сразу что то рабочее, нежели еще на подстройку время дополнительно тратить. Заказал следующее:

• Двигатели NEMA 17 3 шт.
• Драйверы шаговых двигателей 3шт.
• Основной контроллер на 5 осей 1 шт.

На тот момент стоило это все порядка 4 тыс. р. Сейчас, где то на тысячу дороже.

Пока это все шло из Китая, собрал рамe. Использовались обычные сантехнические трубы диаметром 1 дюйм и диной 30см(3шт) и 10 см (2шт), уголки и контргайки. Единственное что потребовалось дополнительно, это приварить металлическую площадку размером 10х15 см к отрезку трубы(10см.), которая служит основой для оси Z.

В данной конструкции применяются направляющие из обычного алюминиевого профиля 20х20мм. Две параллельные полосы служат опорой и направляющей для выше расположенного стола двигающегося вдоль одной из осей. На этом столе крепится ответная часть из такого же профиля. В целом на все ушло где то 1.5м профиля.
Итого тут затраты мне обошлись где то в тысячу.

В качестве прижима используется обычный подшипник прижимающий профили друг к другу. Так как исходная схема была для куда меньшего стола (15х15см.), то использование одно прижимного ролика при моих размерах 20х30см. оказалось мало. Поэтому в дальнейшем пришлось докупать подшипники и ставить по 4 на каждую из осей X и Y, и 2 на ось Z. Перед этим я пробовал устранить поперечные микро-люфты путем использования подпружиненных роликов, но затея себя не оправдала. Надежнее оказалось просто жестко закрепить ролики. Всего понадобилось 12 подшипников и 1 алюминиевая полоска. По цене вышло где то в 800р.

В качестве основ для столов по осям использовалась наборная мебельная древесная плита. Обошлась что то в около 200р.

Еще из расходов непосредственно на станок это винты, гайки и шайбы М4, М5, М6. Тоже где то в районе 250-300р.

Блок питания - от компьютера. Nema 17 работают на 12В и мощности от БП вполне хватило.

В качестве переходной муфты применил самый простой путь: два слоя термоусадки и сверху это все обжимается самодельными муфтами. Очень просто, и сравнительно надежно. Еще из плюсов: если не досмотреть (пока не стоят концевые датчики 😦) и допустить что стол упрется в крайнее положение, то такая муфта тупо разрывается и заменить ее дело нескольких минут. И при этом ничего не повреждается ни в двигателе, ни в столе.

Были конечно еще совсем мелкие расходы. Хомуты под Дремель, уголки крепления двигателей, разъемы. В целом ну где то еще 500р.

Суммарно (приблизительно, но порядок цен не сильно будет перевран в любом случае) это все мне обошлось 6-7 тыс.р.

Это как бы плюс. Так же плюс в сравнительной легкости сборки и наладки.

Теперь про минусы:

1. Точность. Само собой люфты довольно велики. Поэтому особой точности ожидать не приходилось. Но по началу она просто удручала. Сейчас добился что она хотя бы на уровне 0.2-0.5 мм
2. Использование мебельной шпильки и соединительной гайки как вала, сильно разочаровало. Продольный люфт и как следствие провалы в начале движения очень велики. Однозначно нужна разрезная гайка и жесткое крепление вала на подшипниках.
3. Ось Z в данной конструкции - просто тихий ужас. Реально перпендикулярность движения Дремеля столу при подъеме-опускании в такой схеме добиться нельзя! Для раскроя еще куда ни шло, но про 3D можно забыть! Нужны только жесткие оси и линейные подшипники! Уже в пути
4. Отсутствие жесткого крепления столов к направляющим по осям не позволяет сделать нормального усилия вдоль оси Z, что приводит иногда к перекашиванию стола в крайних его положениях. Опять же выход в использовании линейных подшипников. Тоже уже в пути.

В общем, вывод мой такой: поскольку основные затраты приходятся на двигатели, драйверы и контроллер, то такой станок, для откатывания навыков в постройке и чтобы попробовать, что такое CNC, вполне можно и сделать можно сказать на коленке. Так же на таком станочке вполне можно резать что то малых размеров. Ну, где то 15 на 15 см. Более крупный стол (20 на 30) уже будут слишком малой точности. Но если что-то резать без особых претензий на микронную точность (скажем туже раму квадракоптера по контуру, а отверстия сверлить вручную), то этот станок вполне может и справиться. Что-то более серьезное делать - увы не выйдет! Надо понимать, что такая конструкция не годится и потребуется потребуется еще как минимум 10 тыс вложений для постройки нормального портальника.
P.S. За внешний вид станка конечно извиняюсь. Думал сперва: потом приведу его в порядок, как налажу. Теперь понимаю, что меня он не слишком устроит в дальнейшем и пока не вижу особо смысла красить его.