Верстат ЧПУ «на швидку руку»
Несподівано багато Новомосковсктелей, які прочитали мою статтю, присвячену деяким аспектам проектування механіки саморобного гравіювання фрезерного верстата ЧПУ, висловили в своїх відгуках, як би це м'якше. здивування тією обставиною, що про лінійних кулькових підшипниках кочення я згадав побіжно і без належного захоплення. Дійсно, захоплень я не марнував. До лінійним кульковим направляють я ставлюся спокійно, як до одного з можливих варіантів побудови координатного столу. Як і у будь-якого іншого варіанту, у цього є свої переваги і недоліки, з яких головне достоїнство - відносна технологічна простота досягнення заданих точностей при робочих ходах більше метра, а головний недолік - висока ціна комплектуючих.
Я як і раніше вважаю, що невеликий верстат, наприклад, з робочим полем 500х300 мм, простіше, більш технологічні і дешевше зробити, застосувавши круглі напрямні з бронзовими втулками ковзання. Однак, чим більше за розміром робоче поле, тим складніше забезпечити задану точність за прийнятні гроші. Нарешті, настає момент, коли технологічні труднощі виготовлення та монтажу напрямних ковзання, а значить і їх вартість виявляється порівнянної з вартістю блоків кулькових лінійних підшипників на рейках.
Ось і виходить, що невеликий гравіювання фрезерний верстат дешевше зробити на круглих направляючих ковзання зі звичайною гвинтовою передачею. Але, якщо робочий хід хоча б по одній з осей перевищить деяке значення, при якому вигідніше купити кулькові напрямні, то звичайно, простіше купити. Само собою, згадане «деяке значення» - річ відносна. Вартість виготовлення механіки в Москві і, наприклад, на Уралі відрізняється в рази. За моїми оцінками, для Москви розмір робочого ходу, при якому варто подумати про кулькових лінійних напрямних, становить 1000 ... 1200 мм і більше.
Взагалі кажучи, «на швидку руку» робляться бутерброди і салати, романтичну вечерю можна спорудити на швидку руку, але не верстат. Проте, я виніс це словосполучення в заголовок статті. Чому? Спробую пояснити.
«На швидку руку» це значить технологічно для домашнього виробництва. Тобто верстат повинен бути сконструйований так, щоб його можна було виготовити, використовуючи мінімальний набір звичайнісіньких слюсарних інструментів. Буквально, якщо у вас в арсеналі є електролобзик з пилою по металу, свердлильний верстат, плашки-мітчики і напилок, то цього повинно бути достатньо. На худий кінець, згодиться проста ножівка по металу і дриль.
Дехто скаже: «Ну, ти загнув, товариш! Так не буває », і буде правий. Так дійсно не буває. Тому що, якщо фрезерні роботи можна виключити повністю, то без елементарних токарних робіт нам не обійтися, значить, робіт цих має бути зовсім небагато, все інше - ручками, на кухні.
Ставлячи перед собою таке завдання, треба добре розуміти, що здійснити задумане можна тільки за умови широкого застосування покупних комплектуючих і стандартних алюмінієвих профілів. Напрямні - отакі наріжні камені портального гравіювання фрезерного верстата - теж доведеться купити, а вони дорогі. Так що, «на швидку руку» не означає дешево!
І останнє міркування. «На швидку руку» асоціюється з поняттями просто і швидко. Якщо з визначенням «просто» можна погодитися, то швидко навряд чи вийде. Виготовлення навіть простих деталей може затягтися на невизначений термін, але як то кажуть, «терпіння і труд - усе перетруть».
- Для фрезерування бальзам, фанери, дерева, пластику і тонких (до 2 мм) алюмінієвих сплавів.
- На лінійних кулькових напрямних і зубчастих ременях.
- Робоче поле не менше 1000х300х90.
- Дозвіл позиціонування не гірше 0,1 мм.
- Швидкість позиціонування не менше 2 м / хв.
Почнемо з простого - зі столу-підстави. Елементарний геометричний розрахунок показує, що при ході по Х рівному 1000 мм довжина столу повинна бути 1300 мм. По крайней мере, у мене так вийшло. При ході по Y більше 300 мм ширина столу повинна бути не менше 460 мм.
Вивчивши сортамент стандартних пресованих прямокутних труб (боксів) з алюмінієвого сплаву АД31 (інших промисловість, на жаль, не випускає) вибираємо бокс 80х40х4 мм. Нарізаємо з нього кілька балок (1300 мм - 2 шт. І 460 мм -4шт.). Ще нам знадобляться два швелера 50х30х4 довжиною 1300 мм. У них відмінно вписуються кулькові напрямні SBS15SL, які я вирішив застосувати. В якості ніжок використовуємо відповідні круглі ніжки від дивана, куплені в магазині ОБІ. Свердлимо у всьому цьому дірочки, дещо фарбуємо, якщо є така можливість, і збираємо каркас підстави.
Ремінь виявляється добре захищений від стружок і бруду. У нижній частині профілю (всередині) буде розміщена петля кабелю від двигунів Y і Z. Залишилося поставити заглушки на торці балки і все.
З лицьового боку (з боку каретки Z) балка не має отворів, що дуже добре, тому що саме тут летить стружка. Як бачите, балка з кареткою Y вийшла дуже простий.
Хід по Z планується зробити 90 мм. Чому 90? Тому що мені досить 90, а можна зробити і 150 мм. Це не принципово.
Каретка Z і все, що з нею пов'язано, сама многодельная і трудомістка частина нашого верстата. Воно і зрозуміло, привід по осі Z не можна зробити на ремені. При кожному виключенні верстата під дією своєї ваги і ваги шпинделя каретка буде з'їжджати вниз, і втрачати «0». Крім того, від двигуна потрібно значний момент утримання, який повинен компенсувати не тільки зусилля фрезерування, але і вага шпинделя. Тільки гвинт з кроком не більше 5 мм (краще 3 мм) рятує становище. Отже, ось деталі, які треба виготовити.
ходовий гвинт
Почнемо з гвинта. Я вже писав детально про ходові гвинтах і гайках в статті «Механіка саморобного верстата ЧПУ», не буду повторюватися. АЛЕ. Так чи так уже необхідний в даному випадку на осі Z ходовий гвинт з гайкою, виконаний за всіма правилами точної механіки? Навряд чи. Верстат призначений для плоского фрезерування, по суті, це просто лобзик з ЧПУ - опустив фрезу на потрібну глибину і - погнали випилювати. Тут згодиться катаний гвинт. Так, чого там катаний, простий гвинт з метричної різьбою згодиться! І гайка капронова згодиться! Інша справа, якщо планується 3D фрезерування, наприклад барельєфів і медалей ..., але таке завдання погано узгоджується з ремінним приводом інших осей. Так що, гвинт можна застосувати будь-. Будь то будь-який, але я застосував катаний гвинт Tr12х2 і бронзову гайку з компенсацією люфту. Оскільки сьогодні у мене це просто лобзик, а завтра я, можливо, захочу поставити гвинти на всі осі. Конструкція дозволяє.
До речі, ходовий гвинт, перехідна втулка для двигуна і опорні кільця підшипників - єдині деталі, для виготовлення яких нам буде потрібно токарний верстат. Навіть якщо ви купили різьбову шпильку на ринку, кінці такого гвинта потрібно обробити.
Конструкція підшипникового вузла ходового гвинта описана у вищезгаданій статті. Вона виявилася вдалою, тому в новому верстаті зробимо точно також.
Отвір у стінці під підшипники розточувати по посадці не обов'язково, досить просто просвердлити. Робочі навантаження спрямовані по осі гвинта, і якщо радіально-наполегливі підшипники будуть злегка елозить в поперечному напрямку, то нічого страшного, на точності роботи осі це практично не позначиться.
Встановлюємо ходовий гвинт всередину підстави-швелера, зробленого з профілю 60х40х5 мм, якого ж, як і той, який ми використовували для каретки Y. До торців підстави пригвинчуємо рейки.
Уважний Новомосковсктель скаже: «Ага! Деталь, на яку ставиться двигун, що фрезерується. ». Не обов'язково. Її можна зробити з двох плоских деталей і свінтіть разом. Наприклад, так.
Встановлюємо куточки на кулькові блоки. Куточки зроблені з профілю 50х50х5 мм. Це єдиний доступний профіль зі сплаву Д16Т.
Спереду на куточки ставиться панель, яка, по суті, і є каретка Z. Але перед цим встановимо перемичку, яка зв'яже куточки з ходовою гайкою.
На перший погляд ця деталь зайва. Ходову гайку можна закріпити відразу на передній панелі. Але в цьому випадку, суттєво зростають вимоги до точності виготовлення деталей, і монтаж гайки доведеться виробляти наосліп. Оскільки верстат у нас «на швидку руку» і робимо ми його на кухні, то в даному випадку така перехідна деталька може виявитися корисною. Втім, хто в собі впевнений, може її і не ставити.
Останній штрих. Встановлюємо передню панель і кронштейн для шпинделя.
Кронштейн може бути фрезерований, а може бути і просто плоский. Це у кого як вийде. Ходовий гвинт по осі Z виявився добре захищений від прямого попадання стружки. В цілому, каретка Z вийшла компактною, її ширина 118 мм. Непоганий результат, якщо врахувати, що основні деталі зроблені зі стандартних профілів.
Встановлюємо Z на Y.
Встановлюємо бічні стінки порталу і клемну коробочку для кабелів.
Встановлюємо портал на раму.
Навіть якщо ви все кривовато випиляли і не дуже точно просвердлили отвори, ви все одно зможете доопрацювати верстат, довести його до розуму і змусити нормально працювати. Тому що в цій конструкції все визначається свідомо точними покупними напрямними і прийнятною геометричній точністю пресованих профілів (паралельність і перпендикулярність граней). Тут в принципі немає складно здійсненних посадок і жорстких допусків на лінійні розміри. Однак, само собою зрозуміло, чим точніше ви зробите деталі, тим краще і для верстата і для тих виробів, які ви будете на ньому випилювати.
Відповідаю відразу - МОЖНА! Все можна! Тільки чи потрібно?
«А можна замість чотирьох кулькових блоків поставити на каретку два? Буде майже в два рази дешевше »- Можна! Але я поставив чотири, і вам раджу.
«А можна замінити звичайні профілі верстатними? Буде краще »- Можна! В якомусь сенсі дійсно буде краще. Скажімо так, буде краще рівно на стільки, на скільки, наприклад, стануть краще «Жигулі», якщо поставити на них сімнадцятидюймовий колеса від «Мерседеса», Але дорожче буде, це точно!
«А можна для збільшення міцності замінити що не вселяють довіри алюмінієві профілі хорошими сталевими?» - Можна! Якщо вдасться підібрати відповідні за розміром, і за умови заміни кулькових направляючих на 20-й типорозмір. До речі і ремені потрібно взяти товстіший, і двигуни потужніший, і, чого там розмінюватися на дрібниці, краще відразу на ШВП перейти.
«А можна такий верстат зробити розміром 2х3 метра, і щоб 10 мм фанеру пиляв зі швидкістю 600 мм / хв.?» - Можна! Тільки профілі потрібно брати верстатні і кріпити їх до сталевих зварних рам, і ремені замінити зубчастими рейками і мотори брати з редукторами, і інші дрібниці.
«А можна замість дорогих кулькових направляючих застосувати звичайні кулькові підшипники, щоб все так же їздило?» - Можна! Їздити буде! Але я все-таки розорився на рейки і дорогі лінійні підшипники, самі здогадайтеся чому.
«А можна замість імпортних кулькових лінійних направляючих використовувати наші, вітчизняні, меблеві, або комп'ютерні?» - Можна! Див. Відповідь на попереднє запитання.
«А ось у мене немає ні дрилі, ні ножівки по металу. Як бути? »- Займіть у сусіда або купіть ... краще відразу готовий верстат.
«Хочу побудувати такий же верстат як у вас. Чи не могли б ви: дати мені готові креслення, ткнути носом, де продаються всі комплектуючі, відвести за руку до дядька, який виточить потрібні деталі, надати допомогу у виготовленні, збірці і налаштування верстата, консультувати, відповідати на питання, і взагалі, всіляко сприяти ? »- Міг би, якщо у вас вистачить грошей на все це сприяння.
І останнє. Комплект корейських напрямних SBS (рейки - майже 3 м; кулькові блоки - 12 шт.) В «Сервотехніке» коштує на сьогодні 27000 рублів. Профілі, алюмінієві пластини, гвинт, ремені, ролики, робота токаря тощо. Обійшлися приблизно в 15000 рублів. А ще двигуни, контролери, блоки живлення, кабелі, програма, і інші дрібниці тисяч на двадцять п'ять ...
