Фрезерный станок 800х600х200 мм
Несколько слов в качестве предисловия…
Тема ЧПУ фрезера интересует меня еще с 2005 года. Несколько раз садился за проект но всегда находились обстоятельства из-за которых приходилось отказываться от этой благой идеи. Сейчас похоже я окончательно созрел. Плюс больше нету ни сил ни желания облизываться на чужие проекты и продолжать “пилить ручками”. В результате изучения матчасти и готовых проектов засветившихся в инете родился мой проект 3D-фрезера ЧПУ.
Отдельные конструктивные элементы и технические решения были позаимствованы у увиденных экземпляров. Отдельное спасибо хочу сказать Графу, CINNу и другим конструктивно “наследившим” форумчанам в соответствующих темах за большой вклад в любительское станкостроение и публикацию результатов своих трудов - это очень полезная информация. Спасибо.
Итак ближе к станку:
Вот так выглядит задуманная 100-килограммовая тушка:
Основаная задача - обработка дерева, пластика, цветмета (алюминия) на рабочем поле в 800х600х200мм. Точность в “классические” 5 соток будет желанным ориентиром. Этим обусловлено использование рельсовых направляющих и ШВП.
Я выбрал настольное исполнение станка тк использоваться он будет в условиях отапливаемого гаража (в крайнем случае “полужилого” помещения). Несмотря на то что станок впоследствии будет оснащен пылесосом конструкция спроектирована так чтобы максимально защитить направляющие и ШВП от стружки/пыли.
Еще одним важным критерием была доступность материалов для изготовления. Мой предыдущий неудачный опыт постройки станка был обусловлен в т.ч. и закладыванием в базу хитрых “хрен-достанешь” сортаментов и типоразмеров металлопроката. Поэтому сейчас основным материалом была выбрана листовая сталь. Соответственно дальнейшая ее обработка подразумевает лазерный раскрой, гибку, точечную сварку, покраску, фрезеровку (только под рельсы) и минимальную нарезку резьбы. Еще 11-12 деталей будут отфрезерованы из алюминиевой пллиты с последующей с минимальной нарезкой резьбы.
Используемые материалы:
(1) листовая сталь
- 2 мм (всего несколько деталей не особо нагруженных)
- 3 мм (почти все детали Y и Z)
- 4 мм (периметр станины X)
- 5 мм (опоры стоек портала, 2 швелера Y, несущие кронштейны Z)
(2) стальной пруток ф12мм (12 втулок внутри стоек Y)
(3) алюминий/дюраль (платформа Z, крепеж шпинделя, корпуса для подшипниковых узлов, крепеж гаек ШВП)
(4) листовой поликарбонат (защитный кожух тыловой стороны портала Y)
(5) пластиковый профиль (дорожка для кабель-каналов)
(6) 16мм плита МДФ (стол станка (обработка плоскости самим станком + многослойная покраска + шлифовка самим станком))
Комплектующие:
- рельсовые направляющие HIWIN (HGR20)
- каретки HIWIN (HGW20CA)
- винты ШВП 1605 (с custom разделкой под подшипники ф8.0 мм) и гайки SFU
- упорно-радиальные подшипники 8/22/7мм (с выбором поставщика не определился еще:))
- ШД серии PL57 (на момент 18кг*см)
- драйверы ШД, источники питания - ??? (пока не определился)
- муфты (6.35 - 6.35 мм)
- кабель-каналы (X, Y)
- вибро-ножки (они еще не выбраны поэтому на изображении станка ножек вообще нету)
Вопрос электроники (драйверы, источники питания) пока не изучал тк на данном этапе для меня было важно спроектировать механику станка чтобы осметить все железки и понять примерный бюджет.
Т.е. на текущий момент для меня самым актуальным вопросом является поиск завода который в состоянии выполнить данный заказ. Хочется отдать 3D-модели (и возможно схему резки стального листа) и забрать готовые детали.
Если подскажете куда можно обратиться с подобной просьбой в Москве/самом ближайшем Подмосковье - буду очень рад и признателен.
Вот.
На сегодня время сделать паузу 😃 Продолжение следует.
PS. А если тема перейдет еще и в дискуссию - буду только рад 😎
Швед, красиво у тебя картинки получаются… Я так не могу 😃
Из своего опыта, могу посоветовать сразу продумать, как у тебя будут проложены кабеля от шпинделя, моторов, и концевиков. И кнопки аварийного останова, которую желательно иметь прямо на станке. Сколько я видел красивых конструкций с висящими проводами. Все портится сразу.
Еще стоит продумать, как ты эту красоту смазывать будешь. Если Х еще как то доступна , то У и Зе уж никак. Не будешь же ты раз в неделю снимать свой красивый черный пластик, чтоб шприц засунуть к гайке швп.
Еще было бы неплохо закрыть кожухом проем, который образуется между мотором Зэ и платформой, в ее нижнем положении. И еще снизу, как раз под шпинделем. Можно вставить металлическую или пластиковую пластину с вырезами под рельс. Внутрь попадет толька та стружка, которая залетит в щель , когда станок обдувать будешь.
Я бы не рекомендовал делать алюминиевые блоки для подшипников. Гимор. Купи готовые.
Гайки лучше использовать там, где без них никак. Резьбу нарезать ничего не стоит. Только время, которого у нас обычно нет… 😃
Также можно впуполить косынки поперек станины, чтоб квадрать держать.
P.S. В какой программе проектировал?
Почти Граф.
Точность в “классические” 5 соток будет желанным ориентиром. Этим обусловлено использование рельсовых направляющих и ШВП
Точность чего, перемещений - может быть и достигнута, хотя я и сомневаюсь. Уважаемый Граф давал уже характеристики ШВП по классам точности. При достижении такой точности на таких перемещениях станок станет по цене “золотым”
Лучшие производители дают 0,05мм на длине 300 мм.
Что касается точности обработки, а тем более аллюминиевых сплавов, то тут всё зависит от режимов обработки - если снимать по 5 соток это одно, если по 3мм то это совсем другое.
Поэтому называть 5 соток на портальной настольной конструкции “классическими” - это ну очень круто:)
Но тем не менее - симпатичный проект - один из лучших, что здесь показывались. Будет очень интересно увидеть завершение проекта в виде видео обработки аллюминиевых сплавов.
П.С. Главный недостаток конструкции - мала жёсткость в направлении Y - но это болезнь всех портальных конструкций с подвижным порталом.
Вы слишком спрятали ходовые винты по Х. Как болты на ходовой гайке будете завинчивать? А что-либо отрегулировать вообще не выйдет.
В столе слишком много поперечин. На такой длине пары штук вполне достаточно. Кроме того, если поперечина гнутая, то профиль ее лучше делать открытый, типа тавра или двутавра, почти замкнутый профиль, который вы нарисовали согнуть не получится.
При таком креплении рельс все поперечные связи стола придется фрезеровать по торцам.
Корпус упорных подшипников крепить на ту же плоскость, на которую крепится торцевая поперечная балка, не лучший вариант - будет сложно регулировать и стол разобрать без снятия ходовых винтов не получится. Надо стараться делать так, чтобы балка Х собиралась отдельно. Т.е. балка, рельс с каретками и площадкой, ходовой винт с мотором, крепление ходовой гайки, все это должно быть самостоятельной сборочной единицей, которую можно включить, отрегулировать и, если понадобится, доработать.
Ширина балки Y великовата. Такую ширину делать просто нет необходимости.
Это не критика 😃
Это советы 😃
Если нет каких-то конструктивных ограничений, а здесь их нет, то подшипниковый узел винта Z должен быть один, и распологаться он должен в верху, около мотора. Второй конец винта - просто висит. Так удобнее и винт получается дешевле, это классика.
Еще надо учесть, сто припуск на фрезеровку под рельсы на метровой длине должен быть не менее 3 мм. На балке Y припуск на фрезеровку под рельсы - не менее 2 мм с каждой стороны. Иначе плоскость не вывести.
продумать, как у тебя будут проложены кабеля от шпинделя, моторов, и концевиков.
Кабели пойдут по левой части станка. Кабель вдоль Х будет размещен на отдельной дорожке вдоль балки. На картинках этого нету. Далее по задней части левой стойки Y в гофре. Сверху заход в кабель канал на дорожке над порталом Y и далее в основание Z через кронштейн (на картинке присутствует).
Еще стоит продумать, как ты эту красоту смазывать будешь. Если Х еще как то доступна , то У и Зе уж никак.
Да, этот практичный момент я упустил из виду. Спасибо за указание на этот недочет. Подумаю как это исправить.
Еще было бы неплохо закрыть кожухом проем, который образуется между мотором Зэ и платформой, в ее нижнем положении. И еще снизу, как раз под шпинделем.
В идеале конечно бы раздобыть “гармошку” и занавесить этот проем (от ШД до верхнего края платформы шпинделя). Но ничего в голову не пришло где б подобную раздобыть… Над этим тоже помозгую.
А снизу пространство закрыто:
Я бы не рекомендовал делать алюминиевые блоки для подшипников. Гимор. Купи готовые.
Готовые мне по габаритам не подходят.
А в чем собсвтенно гимор? Просто фрезеровка алюминиевой плиты ведь…
Гайки лучше использовать там, где без них никак. Резьбу нарезать ничего не стоит. Только время, которого у нас обычно нет… 😃
Самому нарезать не хочется категорически. Поэтому тут решать будет стоимость нарезки. Если оч небюджетно то придется гайки использовать наверное.
P.S. В какой программе проектировал?
Проектировал в Autodesk Inventor’е 2010. Скриншоты оформил в фотошопе.
Поэтому называть 5 соток на портальной настольной конструкции “классическими” - это ну очень круто:)
Ну это некий идеал к которому хочется стремиться.
Но тем не менее - симпатичный проект - один из лучших, что здесь показывались. Будет очень интересно увидеть завершение проекта в виде видео обработки аллюминиевых сплавов.
Спасибо 😃 Но пока нету натурального воплощения оценки носят “потенциальный” характер 😃
Вы слишком спрятали ходовые винты по Х. Как болты на ходовой гайке будете завинчивать?
На ходовой гайке болты с внутренним шестигранником которые очень хорошо садятся на соответствующую головку (или даже торекс) из автомобильного набора с гибким 15-20см удлинителем. С его помощью добраться к “наружним” и “нижнему внутреннему” болтам будет легко. Если “внутренний верхний” будет труднодоступен то можно предусмотреть отверстие со внутренней стороны несущей балки. После монтажа заклеить скотчем чтобы не летела стружка.
В столе слишком много поперечин. На такой длине пары штук вполне достаточно. Кроме того, если поперечина гнутая, то профиль ее лучше делать открытый, типа тавра или двутавра, почти замкнутый профиль, который вы нарисовали согнуть не получится.
У поперечин задачи 2:
>> первоочередная - не дать прогнуться столу из 16мм МДФ. поэтому это гнушка из 2мм стали и длинными полками. внутр расстояние между полками 21 мм. вроде как гибочные машины должны справиться с такой геометрией.
врнемся к МДФ столу: пролеты получаются по 155 мм. на этой длине в МДФ будет прорезано 2 ряда прямоугольных крепежный отверстий по 10мм в ширину. Если сократить количество поперечин вдвое то нагрузка на МДФный стол возрастет.
>> не дать “прогнуться” балке в той части где крепится рельс.
При таком креплении рельс все поперечные связи стола придется фрезеровать по торцам.
Ну на гнушке плоскости очевидно будут ровными. Если же длины поперечных балок будут неравными то неужели невозможно будет это компенсировать допустим проставочными листами из той же фольги?
Корпус упорных подшипников крепить на ту же плоскость, на которую крепится торцевая поперечная балка, не лучший вариант - будет сложно регулировать и стол разобрать без снятия ходовых винтов не получится.
Очевидно с этим мне придется смириться. Тем более что собирать-разбирать станок на регулярной основе не планирую.
Надо стараться делать так, чтобы балка Х собиралась отдельно. Т.е. балка, рельс с каретками и площадкой, ходовой винт с мотором, крепление ходовой гайки, все это должно быть самостоятельной сборочной единицей, которую можно включить, отрегулировать и, если понадобится, доработать.
Мысль понятная. Но я предпочел компактность и благодаря этому сократил рычаги - расстояние от стойки Y до рельса Х составляет всего 34.5мм. А от продольной оси винта Х до нижней границы стойки Y - 23 мм. Это была основная причина почему все собрано так близко.
Ширина балки Y великовата. Такую ширину делать просто нет необходимости.
Мне показалось что уменьшаться уже некуда - ширина швелера по внешним полкам - 64мм, разлет крепежных болтов (Стойка Y <> Балка Y) - 42 мм.
Это не критика 😃
Это советы 😃
Это в любом случае заслуживает внимания 😃
Если нет каких-то конструктивных ограничений, а здесь их нет, то подшипниковый узел винта Z должен быть один, и распологаться он должен в верху, около мотора. Второй конец винта - просто висит. Так удобнее и винт получается дешевле, это классика.
А вот за такую подсказку отдельное спасибо 😃 На самом деле долго мучался с выбором… и совсем упустил из виду финансовый вопрос в этом узле…
Еще надо учесть, сто припуск на фрезеровку под рельсы на метровой длине должен быть не менее 3 мм. На балке Y припуск на фрезеровку под рельсы - не менее 2 мм с каждой стороны. Иначе плоскость не вывести.
А вот это досадно 😦 у меня припуск заложен всего 1 мм 😦(
если увеличивать припуск то вся конструкция оч серьезно изменится… что ж буду решать эту проблему. спасибо за наводку…
* * *
PS.
Совсем забыл добавить еще несколько изображений голой механики в разборе
но это пока исходная ночная версия - без утренних доработок 😃
Возможно глупость, но может стоит на будущее - пристроить на раму посадочное место под поворотную ось а на первую поперечину под “заднюю бабку”, остальной контруктив это не должно поменять (ось Z у вас вроде чуть ли не да стола достает)
В принципе, это же ваша конструкция… 😃 Просто будете сильно мучатся с винтами по Х. Никакие отвертки с гибкими валиками не помогут.
Все гибочные машины имеют стандартные пуансоны.
При ширине гнутого швеллера 21 мм, полка может быть 18.5 мм мах.
Оптимальная балка Y для вашего случая должна быть вроде этой.
124.20.02.000 Балка портала.zip
Столешница толщиной 16 мм это мало. Надо толще хотя бы раза в 2. Пазы для крепления заготовок в МДФ делать нельзя - раскрошатся через неделю 😦 Лучше отверстия и футорки (резьбовые втулки), хотя бы, мебельные.
2 Граф:
Сергей, а почему вы говорите что не получится вывести плоскость если припуск будет менее 3 мм (на длине в 1 метр)?
ведь изначально берется ровный лист, режется, гнется. после этого фрезеруется полоса 1005х20мм… ведь деталь не прогибается во время фрезеровки - она же всей плоскостью лежит на столе обрабатывающего станка… почему не получится равномерно снять 1мм толщины на такой длине?
Далее по задней части левой стойки Y в гофре.
Я бы кабеля запихал прямо в стойку, она же пустая внутри.
Готовые мне по габаритам не подходят.
А в чем собсвтенно гимор? Просто фрезеровка алюминиевой плиты ведь…
Я весь свой станок из этой самой плиты сделал… Гимор, однако…
По габаритам есть разные. Может неблизко, но есть.
Самому нарезать не хочется категорически.
😃
В идеале конечно бы раздобыть “гармошку” и занавесить этот проем (от ШД до верхнего края платформы шпинделя). Но ничего в голову не пришло где б подобную раздобыть… Над этим тоже помозгую.
У меня это просто сделано:
А рельсы сверху и снизу не засоряются?
Да пофиг рельсам моя стружка. Тут главное, закрыть отверстия с болтами, в них может металл какой, али песок налипнуть и оттуда уже попасть внутрь.
А так родные резинки вполне справляются
ладно, промежуточный список исправлений выглядит так:
(1) вал Z (оптимально сделать один свободный конец)
(2) технологическое отверстие для смазки гайки ШВП оси Z
(3) стол (16мм толщины плита МДФ недостаточно, вероятные проблемы с крепежными отверстиями)
(4) поперечины X (слишком длинные полки - проблемы с изготовлением)
(5) припуск на фрезеровку под рельсы недостаточен
(6) (из лички) механически синхронизировать винты X (натянуть шкивы между валами)
п. 1 и 2 проработаны
п. 3: МДФ планировал обработать самим же станком (плоскость, отверстия) после чего покрыть многими слоями уличной краски и потом полирнуть.
теоретически для придания прочности можно сначала залить стол эпоксидкой (можно и со стеклотканью). толщину можно сделать и больше.
над остальными пунктами подумаю сегодня-завтра.
п. 5 конечно самый критичный и безрадостный.
господа,
может все-таки кто-то может привнести ясность вот по этому вопросу::
2 Граф:
Сергей, а почему вы говорите что не получится вывести плоскость если припуск будет менее 3 мм (на длине в 1 метр)?
ведь изначально берется ровный лист, режется, гнется. после этого фрезеруется полоса 1005х20мм… ведь деталь не прогибается во время фрезеровки - она же всей плоскостью лежит на столе обрабатывающего станка… почему не получится равномерно снять 1мм толщины на такой длине?
😃
Потому что у вас не просто гнутая балка. У вас СВАРНАЯ балка, и канавка под рельс подходит почти вплотную к приваренным торцам (что само по себе плохо, т.к. придется использовать концевую фрезу).
Вы ее не прижмете к станку по плоскости, как собираетесь. Или в середине балка будет звенеть и канавка прорежет ее почти насквозь, или тоже самое будет на концах. про чистоту поверхности я уже не говорю.
Сначала выводится плоскость по которой деталь прижимается к станку, а потом фрезеруется канавка. Или фрезеруется в сборе, но тогда уж точно толщины не хватит.
Проще вообще без канавки.
п. 3: МДФ планировал обработать самим же станком (плоскость, отверстия) после чего покрыть многими слоями уличной краски и потом полирнуть.
Это чтоб краска на заготовках оставалась?
теоретически для придания прочности можно сначала залить стол эпоксидкой (можно и со стеклотканью). толщину можно сделать и больше.
Стеклоткань будет работать при замкнутом контуре. Не стоит заморачиваться. Сделайте больше 40 мм МДФ
Это чтоб краска на заготовках оставалась?
никакой краски на заготовках оставаться не будет.
обработав МДФ обычной грунтовкой и задув несколько слоев обычной эмали (для внутренних и наружных работ) а затем шлифанув по-мокрому 2000-й наждачкой у меня получилась твердая зеркальная поверхность устойчивая к механическим воздействиям. при этом форма была довольно сложная. на плоской будет еще лучше. поэтому и решил пойти по такому же пути.
а что касается МДФ 40… зачем? можно склеить и 100мм пирог…
сейчас вообще думаю может насверлить кучу дырок с фаской на рабочей стороне и снизу сделать порты для подключения вакуумных шлангов…
единственная сложность - станок вроде как настольный и каждый раз лазить под него надевать шланги на нужные штуцера будет довольно утомительно…
Лучше в эти насверленые отверстиявклеить втулки с резьбой и все их заглушить пробками, а открывать только нужные. Количество шлангов под столом… ну наверно много их будет или придумать что-то типа коллектора… или как там это называется…😁