Приветствую Вас, Гость! Регистрация

Персональный сайт Пьяных А.В.

Пятница, 22.09.2017
Если Вы делаете покупки в интернет магазинах AliExpress, GearBest, Banggood, ASOS, Ozon, то вступайте в мою партнерскую программу. Таким образом поможете развитию моего сайта и скорейшему выходу новых статей. Ваша выгода - возврат до 18% потраченных средств. Кэшбэк проверенный. Деньги выводят быстро и без лишних проволочек.


Главная » Статьи » Станки CNC » Общая информация

Как я увлекся станками с ЧПУ. Часть 2.

В этой статье я расскажу про "железо". Просматривая интернет-ресурсы, посвященные самодельным станкам, мне приглянулся один вариант исполнения. Автором является Сергей Павлов (http://www.rcdesign.ru/articles/tools/cnc_mechanics). Хочу сказать ему ОГРОМНОЕ СПАСИБО! Боковые стенки из алюминия должны придавать жесткость конструкции, да и смотрится станок хорошо. Станки, сделанные из обрезков согнутых водопроводных труб с примотанными к ним проволокой подшипниками, и прочую неэстетичную гадость делать совсем не хотелось.

 
3D модель станка (автор Сергей Павлов).
 
Общий вид готового станка.
 
Было принято решение делать похожий станок с увеличенной высотой по оси Z.  Цилиндрические направляющие для оси X длинной 1100 мм, для оси Y - 800 мм и для Z - 300мм.
 
Модель моего станка.
 
 Через контору ЗАО "СЕРВОТЕХНИКА" на все оси станка были куплены цилиндрические направляющие фирмы "SBC" диаметром 16 мм,  8 линейных подшипников стандартного исполнения для осей Y, X и 2 удлиненных для оси Z. Заморачиваться с бронзовыми втулками я не стал. Основным критерием выбора была цена, которая была заметно ниже чем на рельсовые направляющие. Так как это был первый станок и все деньги, потраченные на него, шли из бюджета семьи, пришлось экономить. 
 
Цилиндрическая направляющая и линейные подшипники.
 
Стоимость ШВП была очень высока, поэтому ходовые винты были изготовлены из обычной резьбовой шпильки диаметром 16 мм с шагом резьбы 2 мм. Резьба на них изготавливается накаткой и сильно прослаблена. Стандартная гайка болтается на резьбе. У Сергея подсмотрел как с этим можно бороться. На все 3 оси были изготовлены 4 разрезные гайки, которые можно было стягивать для уменьшения люфта. 
 
Эскиз разрезной гайки.
 
Забегу вперед и скажу, что через 2 года и гайки, и резьба на шпильках непропорционально длине износились. Смазывались винты регулярно. Редко приходится обрабатывать заготовки большого размера, в основном около 80-90% всех обрабатываемых деталей умещаются в 200 мм по большей стороне, поэтому износ винтов около "0" координат был намного больше. Гайки, затянутые до исчезновения люфта в начале координат, при перегоне в удаленные области стола клинило. Хорошо, что цена на шпильки позволяет их заменить без больших потерь.
 
После изготовления гаек и обработки концов шпилек их необходимо приработать друг к другу. Делается это так. По всей длине резьбы на винт наносится небольшое количество алмазной пасты 40/20 мкм. Затем накручивается гайка. Конец винта зажимается в патрон дрели. Легким нажатием на курок дрели гайка перегоняется на другой конец винта и обратно несколько раз. Далее гайка немного стягивается и процесс повторяется. Гайка должна быть стянута  так, чтобы не было видимых люфтов и она плавно перемещалась по всей длине вала. Затем паста тщательно смывается бензином или растворителем. Винт с гайкой готовы. Вся операция занимает около 10-15 минут.
 
Для передачи крутящего момента с двигателя на ходовой винт используются сильфонные, эластомерные и жесткие муфты. Использование эластомерных муфт предпочтительнее. Они очень хорошо гасят вибрации. Чтобы свести затраты к минимуму, вал с винтом был соединен обрезком кислородного армированного шланга необходимой длины и по краям затянут с помощью металлических хомутов. Армирование шланга придавало ему жесткость на скручивание. Позднее были куплены алюминиевые муфты со спиралевидной нарезкой. Так как драйверы работали в полушаговом режиме, при работе двигателей создавалась ощутимая вибрация, из-за которой ограничивалась максимальная скорость перемещений. На резонансных частотах двигатель просто клинило. 
 
  Алюминиевая муфта Обрезок шланга
X 450 мм/мин 800 мм/мин
Y 600 мм/мин 1200 мм/мин
Z 600 мм/мин 800 мм/мин

Сравнение скорости перемещения с алюминиевой муфтой и обрезком шланга
 
После проведенных измерений были обратно установлены самодельные муфты. С новыми драйверами,установленными год спустя, работающими в микрошаговом режиме, вибрации уменьшились, но по-прежнему максимальные скорости можно было достичь только с самодельными муфтами. Поэкспериментировать с эластомерными муфтами пока не получается ввиду их отсутствия.
 
Скорость перегона для осей X, Y и Z была установлена в 700 мм/мин для исключения заклинивания ходовых винтов. Из-за маленького шага винта скорость небольшая. 
 
Фрезер был установлен кромочный Makita 3708. 35000 оборотов в минуту было достаточно, чтобы выполнять гравировку с большой скоростью. Позднее был собран регулятор мощности на симисторе. Точные измерения не проводились, но "на глазок" тысяч от 8-10 до 35 регулировал нормально. На более низких оборотах была заметна большая потеря мощности. Паспортная мощность 440 Вт. Цанга 6 мм максимум. Под заказ был выточен набор цанг от 1 до 6 мм. Фрезер оригинальный, очень качественная сборка. Номерной ротор отбалансирован, в трех местах видны небольшие проточки. За 5 лет работы поменял один передний подшипник. Полагаю, что сломался из-за перегрузок. Был заказ по раскрою оргстекла 8 мм толщины. Чтобы доделать заказ в срок поставил временно подшипник от генератора автомобиля таких же габаритов. Проработал он около часа и практически рассыпался. Потом привезли оригинальный, который уже третий год работает. За все время наработка составила около 350 часов. Щетки родные стоят, и думаю часов на 200 их хватит. В общем, о фрезере только положительные отзывы.
 
Фрезер.
 
Все алюминиевые детали и бронзовые гайки были сделаны под заказ на заводе. Боковые стенки толщиной 35 мм имели высокую прочность. Слабым местом конструкции оказались направляющие. Для мелких гравировальных работ станок был идеален. А вот для раскроя алюминия толщиной в 10 мм фрезой 6 мм или других подобных работ с большой нагрузкой совсем не годился. Под нагрузкой направляющие гнулись и возникала неточность, порой доходящая до 2-3 мм. Двигатели FL57STH76, установленные на осях X и Y, развивали давление на рабочий инструмент до 32 кг (измерял пружинными весами на 40 кг), чего более чем достаточно для 440 Вт фрезера.
 
По точности позиционирования могу сказать следующее: после 10 прогонов туда-обратно на 100 мм ошибка выхода в 0 составила 0,05 мм по оси X и 0,03 мм по оси Y. Измерял часовым индикатором ИЧ-10. Потерю шагов не замечал, если и была, то не значительная.
 
Готовый станок.
Категория: Общая информация | Добавил: Zlitos (18.12.2013) | Автор: Пьяных А.В.
Просмотров: 759 | Комментарии: 4 | Теги: чпу, портальный станок, CNC | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 4
0
3  
Здравствуйте! Крутой у вас получился станок! Хочется то же собрать, искал проекты и наткнулся на ваш. По мне, это наверное самое стоящее, что я нашел, ради чего реально можно потратить время и деньги. Вроде в целом все понятно, но единственное не понятно как рассчитать размеры деталей осей x y z?

0
4  
Приветствую. Для не очень мелкой гравировки по дереву (элементы больше 0,5мм) он пойдет. По латуни работал. Вроде бы ничего, но если присмотреться видны искривления линий. Алюминиевые листы я на нем резал в 10мм толщиной по 0,25 мм за проход. Тогда это был мой станок, который реально работал и я был рад. После создания второго станка я понял каким он должен быть и что такое настоящая жесткость конструкции. Для станка с рабочим полем более чем 200х200 мм по X и Y я цилиндрические направляющие посоветовать не могу. Я говорю о самых популярных диаметром 16мм. Если взять толще, попробовать можно. А нужно ли? Еще есть недостаток по оси Z. Каретка опускается не ниже направляющей оси Y. Соответственно до стола остается еще далеко. Пришлось делать переходную пластину между кареткой и фрезером. Пластину делал из 10 мм сплава. Ее жесткость была избыточна, однако маленький люфт при сильных нагрузках был. Фрезер + пластина = большой рычаг. Люфт от линейных подшипников. Ну и последнее. Точно о наработке в часах не скажу, но ориентировочно около 400 часов станок наработал. 90% всех работ умещались на площади 100х100 мм. Остальная часть рабочего поля практически не задействовалась. Выработка на винтах (они же резьбовые шпильки) была неравномерной. При появлении люфта я чуть затянул разрезную гайку и вроде все стало ок. А нет. Там, где выработка была меньше, гайки стало клинить. Да и шаг винта слишком мал. Быстрых перемещений не добиться.
Сейчас я могу сказать точно, что станок нужно делать на рельсах и ШВП. Для небольшого станка можно взять рельсы серии мини (7, 9, 12 мм). ШВП тоже есть в миниатюрных исполнениях.
По поводу расчета размеров деталей. Придется освоить Компас или тому подобное. А там уже на выбор 2 варианта. Или выбираете компоненты и под них делаете детали, а рабочее поле как получится. Или исходя из нужного рабочего поля подбираете компоненты. Так, как я покупаю детали на али, я иду по первому варианту. Бывает, находишь продавца у которого 500 мм рельсы дешевле, чем у остальных и у него же рельсы на 600 мм стоят в половину дороже. И думаешь ну ладно, пускай рабочее поле будет на 10 см меньше......

0
2  
hands

0
1  
Такой станок иметь в личном пользовании - многого стоит. Здорово Вы его! Молодчина! Очень полезная штука. И главное - СВОЁ. v yes

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]