Хоббийный фрезерный станок по металлу

ЧПУ в хоббийной мастерской (часть 1)

Работа программиста имеет один существенный недостаток: как правило, мы не можем потрогать результат своего труда. Можем наслаждаться красотой кода, восторгаться оригинальностью алгоритма, но пощупать программу, увы, никак. Меня этот нюанс профессии всегда расстраивал. Чтобы как-то компенсировать виртуальность результата в основной сфере деятельности, несколько лет назад я завел себе вполне материальное хобби — столярничество. По началу все шло хорошо, но очень скоро стали сказываться профессиональные болезни любого программиста — лень и перфекционизм. Особенно, добивал тот факт, что когда нужно сделать 10 одинаковых деталей я не мог качественно сделать одну и скопировать ее еще 9 раз. В общем, вы поняли, через некоторое время в мастерской появился ЧПУ. Этот рассказ о двухлетнем опыте владения этим чудом техники.

Муки выбора

Приняв решение обзавестись CNC-станком я встал перед дилеммой: купить готовый или собрать самодельный. Мне нужен был агрегат приличных размеров, т.к. в планах было использовать его в мебельных делах. Но, с другой стороны, я был сильно ограничен в выборе двумя вещами: бюджетом и размером мастерской (в моем распоряжении было 9 квадратных метров, уже изрядно заставленных). После тщательных измерений стало понятно, что девайс больше чем метр в длину поставить будет проблематично. Соответственно, нужно искать вариант с размером стола метр на 50 — 60 сантиметров.

Вот основные параметры выбора:

  1. Размер стола 1000х500
  2. Хорошая жесткость стола и портала
  3. Реечная передача по осям X и Y

Последний пункт важен: для столярных дел нужна хорошая скорость перемещения портала. Винтовая передача ооочень медленная.

Почитав тематические форумы мне стало понятно, что не имея опыта работы с металлом в обозримом будущем нормальный станок сделать не получится, а в многолетний проект с неясным результатом влазить тоже не хотелось.

Оставалось купить готовый. Искать что-то дешевое в Китае показалось не логичным — доставка 80-100 килограммов железа обещало вылететь в копеечку. Несколько месяцев мониторил авито, но там продавали либо промышленные станки большого размера, либо не очень качественные маленькие самоделки.

Поизучав московский рынок производителей ЧПУ, более-менее в моем бюджете я нашел 3 компании (описываю события двухлетней давности, сейчас ситуация может быть другая). Чтобы не расстраивать НЛО, не буду приводить их названия. Станок с подходящими характеристиками нашелся у одного из этих 3 производителей. На тематических форумах отзывы об этом производителе были не самые лестные, но откровенно ругательных было тоже немного. Основной посыл отзывов был «Комплектующие — Китай, сервис хреновый, но за эту цену ничего лучшего нет». К слову, «эта цена» роутера со шпинделем была в районе 115k вечно деревянных…

Покупка

Цена кусалась и я уже не был уверен хочу ли этих жертв. Но помог случай: совершенно неожиданно со мной расплатились по одному старому проекту на котором я уже давно поставил крест. Сумма примерно соответствовала стоимости станка. Это был знак свыше, в тот же день сделал заказ и перечислил 50% стоимости на счет производителя.

Спустя месяц поехал забирать свой девайс. Компания располагалась на территории какого-то завода. Похоже, спрос на ЧПУ в Москве хороший: помимо моего станка в коридоре стояло еще с десяток готовых станков поменьше.

Первый запуск и первый облом

Для станка еще нужен компьютер. У себя в закромах нашел старый Pentium4 с LPT портом. Будучи в душе линуксоидом в качестве управляющего софта я выбрал CNC Linux (http://www.linuxcnc.org/). Быстро был скачен/установлен дистрибутив. С некоторым волнением включаю тумблер, станок ответил оптимистичным жужжанием.

Вот оно будущее, уже рядом! Нажимаю Reset и пытаюсь клавишами курсора подвигать каретку. Тут случился первый облом: по осям Y и Z все работает прекрасно, но с X серьезные проблемы. Дело в том, что в моем станке на оси X два шаговых двигателя (по одному на правой и левой направляющей) и при попытке перемещения крутился один из них, а второй мертво стоял на месте. Таким образом, родной конфиг, который прилагался к станку не работал в среде CNC Linux.

Следующие несколько часов прошли в изучении форумов и курении доков. Но максимум чего удалось добиться, чтобы задвигались оба шаговика, но делали они это нехотя и с разной скоростью. По не характерному звуку и по тому как дергается портал, в какой-то момент, я понял, что такими темпами я скоро сломаю, к чертям, эту дорогущую железку и усилием воли прекратил эксперименты с CNC Linux.

Mach3

На следующих выходных продолжил попытки запустить станок. На этот раз четко следовал инструкции изготовителя. Установил Microsoft Windows for Legacy PCs, отключил почти все службы, выключил скринсэйвер и энергосбережение. Поставил Mach3. Загрузил конфиг. И случилось чудо, станок заработал.

Читайте также:  Ротационная вытяжка металла на токарном станке по дереву

Второй облом

Неприятность случилась примерно через пару недель после удачного запуска. Я оставил станок включенным в режиме ожидания, а сам отошел на пару минут. По возвращению меня ждал неприятный сюрприз, станок вел себя как Шварценеггер-Терминатор когда его Кристанна Локен заразила нано-роботами. Портал хаотично дергался в конвульсиях. Я быстро обесточил девайс. Через пару минут включил. Все было тихо, но минут через 5 нано-роботы вернулись.

Настроение скатилось куда-то под плинтус. Я живо себе представил путешествие через всю Москву в сервисный центр. Да и просто вытащить 70 килограммовый кусок железа из тесного подвала то еще удовольствие.

Для очистки совести я решил заглянуть в китайские потроха. В моем ЧПУ вся электроника смонтирована на задней стенке портала. Вскрыть коробку оказалось не сложным. Под крышкой расположено 2 блока — блок питания и блок управления. Последний сразу вызвал подозрение. Точнее, не сам блок, а то что было на нем. На нем было 2 очень подозрительных вентилятора. При подаче питания не включился ни один! Вскрытие одного из них меня слегка шокировало. Такое впечатление, что китайцы отлили его из одного куска г пластика, включая подшипники и провода.

Оба вентилятора были отправлены в помойку (к сожалению, я тогда не сфотографировал) их место занял один большой куллер от компьютерного блока питания.

Для лучшего охлаждения в задней крышке я насверлил дырок:

С тех пор, вот уже два с лишним года, электроника станка никаких проблем не доставляет. Риторический вопрос: почему это нельзя было учесть на производстве? Цена вопроса — 100 рублей. Не думаю, что я единственный кто столкнулся с такой проблемой…

Компьютер

Отдельно хочу рассказать об управляющем компьютере. Как уже писал выше, изначально, я подключил станок к старенькому Pentium4. Сейчас уже не вспомню на каком он был чипсете,
для своего времени это была неплохая машинка. С первых же дней начали наблюдаться небольшие проблемы. Как правило, они заключались в единичных пропусках шагов. Еще очень раздражало то, что «0» по оси Z медленно но верно «уплывал». Особенно это было заметно при большом количестве повторений. Например, когда я делал экраны на батареи мне нужно было в листе фанеры проделать несколько сотен фигурных отверстий. Где-то на середине работы «0» по Z у меня «ушел» вниз на сантиметр, насквозь просверлив жертвенный стол.

В тот момент я грешил на контроллер станка, как-никак, пока я не поменял родные куллеры он у меня пару раз серьезно перегревался. Но, через некоторое время, я обратил внимание на закономерность. Иногда, при включении компьютера наблюдался такой эффект: при запуске любого приложения в Windows сначала гас экран на пару секунд, после этого приложение запускалось. Если такой эффект имел место быть, то и станок работал как хотел — пропускал шаги, терял «0». Для исправления ситуации достаточно было перегрузить компьютер. Если после рестарта этого эффекта не наблюдалось, все работало как надо.

Разбираться с этим не было ни времени ни желания. Я просто перегружал комп если мигал экран при запуске Mach3. Так продолжалось длительное время. Но с какого-то момента я стал понимать, что с компьютером что-то происходит. По-началу, было достаточно одной перезагрузки при старте. Но со временем, для запуска системы в нормальном режиме, приходилось делать по 5-6 рестартов. Ну и в довершении всего стала «слетать» клавиатура. Лечилась выниманием/вставлением usb-разъема. В общем, пришло понимание того, что компьютеру пора на свалку.

Решил больше не экспериментировать и купить то, что рекомендует производитель. А производитель настоятельно советовал найти что-то на старом Intel Atom. Задача представлялась мне элементарной. Дерзкий план заключался в том, чтобы поехать на Горбушку и за 20 минут купить за 2 копейки то, что мне нужно. Энтузиазм быстро улетучился столкнувшись с суровой реальностью. Я облазил весь Горбушкин двор, все найденные там комиссионки, найти atom с lpt не получилось.

Далее был Avito. Я обзвонил c десяток продавцов, у кого в объявлении был intel atom, результат тот-же: как только узнавали, что мне нужен atom с lpt, разговор заканчивался. Но, кто ищет тот найдет, после долгих мытарств я, наконец, нашел благодетеля, у которого была новая(!) плата на Atom D2700 с LPT, да еще за смешные 2500р.

После замены компьютера наступил, наконец, праздник: станок заработал как часы, шаги не пропускаются, «0» стоит как прибитый. С тех пор, мой ЧПУ стал приносить исключительно положительные эмоции.

Читайте также:  Взаимодействие щелочных металлов с кислотами уравнение

На этом заканчиваю первую часть. Вторая будет целиком посвящена механике. Про то, как мне удалось приспособить обычный ЧПУ-роутер для решения не характерных для него задач. Обещаю, будет интересно.

Источник

ЧПУ в хоббийной мастерской (часть 2)

В статье рассмотрим стандартное и нестандартное использование CNC-роутера. Для чего кроме вырезания деревянных картинок можно приспособить такой станок. Осторожно, трафик.

Смена инструмента

Когда еще только рассматривал покупку ЧПУ, я пересмотрел на Youtube кучу роликов. В большинстве случаев, народ использует такие станки для всякого рода вензелей, каких-то рельефных картинок и тому подобного. Я не планировал вырезать 3d иконы. Были кое-какие идеи различной оснастки. Для их реализации нужен был максимально универсальный узел крепления инструментов. В зависимости от типа шпинделя, при покупке можно было выбрать один из двух вариантов.

1. Первый вариант:

2. Второй вариант:

Я выбрал 2й. Это универсальный узел крепления с диаметром отверстия 43мм. Такой выбор позволил сделать несколько оснасток для выполнения широкого спектра операций от банального вырезания плоских форм до токарной обработки.

Базовые операции

В моем дилетантском понимании для CNC-роутера базовыми операциями являются:

  • Сверление отверстий
  • Выпиливание шаблонов
  • Вырезание пазов
  • Всякие художественные вещи (ну куда же без них)

В качестве шпинделя была куплена прямая шлиф.машина малоизвестной фирмы Bosch:

Тут все просто: закрепляем шпиндель, вставляем фрезу, загружаем g-code и вперед! Основная сложность — это подобрать правильные обороты шпинделя. При слишком больших оборотах дерево может подгорать, при недостаточных страдает качество. Все режимы подбираю опытным путем.

Пример результата базовой операции (вертикальные полоски на филенках):

Присадка

При создании корпусной мебели очень часто стоит задача соединить в торец 2 панели мебельного щита. Для того, чтобы деревянная панель не выгибалась со времени, через равные промежутки сверлятся отверстия куда забиваются деревянные шканты. Отверстия в обеих соединяемых панелях должны точно соответствовать друг-другу. Смещение даже на миллиметр не допускается. Для сверления этих отверстий существуют специальные присадочные фрезеры. Стоят они больных денег (50k+).

Но у меня же есть агрегат с точностью позиционирования 0.05мм (если продавец не врет). Все что нужно сделать — это развернуть режущий инструмент на 90 градусов. Для этого заменяю шпиндель на болгарку:

Выглядит просто, но чтобы это сделать пришлось изрядно поломать голову. Подобрать патрон, который можно было бы прикрутить к болгарке я не смог. Пришлось на заводе заказать такой переходник:

Никаких чертежей я не делал, просто привез ребятам болгарку и патрон от фрезера и попросил их подружить. Парни оказались грамотные, сделали идеально-сбалансированный переходник. Никаких биений даже на максимальных оборотах, которые для сверления особо не нужны. Цена вопроса, если мне не изменяет память, была 4k.

Оставалось придумать как присобачить УШМ к ЧПУ. Решение придумалось такое: от старой сломанной дрели отпилил кусок редуктора, к которому и прикрутил болгарку. В собранном состоянии эта оснастка выглядит так:

Небольшое лирическое отступление. В старых советско-российских дрелях корпус редуктора часто делали из магниевого сплава (как в моем случае). При работе с магнием, как оказалось, нужно соблюдать меры предосторожности. У меня от искры от болгарки вспыхнула горка магниевой пыли, которая осталась на верстаке после пиления редуктора дрели. Благо, горка была небольшая и огнетушитель всегда держу под рукой…

Эту же оснастку пытался приспособить как шипорезку. Написал простенькую программу, которая генерирует g-code по введенным размерам шипа. И она даже работала, шипы получались вполне достойные. Но от идеи пришлось отказаться. Был риск повредить инструмент, поэтому приходилось снимать небольшие слои древесины за проход. Из-за этого времени на выпиливание одного шипа уходило очень много.

Раскройка листовых материалов

При изготовлении корпусов шкафов так же важно четко соблюдать размеры отдельных панелей и прямые углы. До того как я приспособил для этих целей ЧПУ, эта операция, при кажущейся простоте, отнимала очень много времени и часто результат был далек от идеала.

Правильные столяры для этих целей используют форматно-раскроечный станок (в просторечии «форматник»). Но он даже теоретически не влазил в мои 9 квадратов, про цену даже не говорю. Некоторое время пользовался всякими направляющими шинами. Но качественного реза не получалось. Разобравшись в вопросе, я понял в чем проблема. Оказывается, в профессиональных форматниках 2 диска — один маленький подрезной (режет не на всю глубину заготовки) и второй основной.

Снова пришлось соображать. В результате брейнсторма родилась вот такая штукенция:

Длинный болт внизу предназначен для точного выставления прямого угла между пильным диском и столом. Тонкий диск и большие обороты болгарки позволяют получить идеальный срез даже при пилении мягкой сосны. Для эмуляции профессионального форматника я каждый распил делаю в 2 прохода: первый проход на 1/4 глубины (симуляция подрезного диска) и второй проход на полную глубину.

Читайте также:  Металл медь для здоровья

Вот тут, как раз, и нужна высокая скорость перемещения, про которую я писал в комментариях к предыдущему посту. В противном случае, один распил будет занимать несколько минут.

Та-же оснастка повернута на 90 градусов для пиления вдоль:

И с другого ракурса:

Труба которая выходит из болгарки не для отвода пыли, как может показаться, а для
охлаждения мотора.

Токарная обработка

Изделия профессиональных токарей у меня всегда вызывают восхищение. До сих пор не понимаю, как работая только стамесками и резцами они ухитряются выточить 2 одинаковых предмета (копировальные устройства не в счет). Честно скажу, я пытался, нифига не получилось.

На помощь пришел все тот же ЧПУ-агрегат и болгарка. В дополнение к ним за приятные 2.5к на Авито я прикупил советский любительский токарный станок 1983го года выпуска. Получилась такая замысловатая конструкция:

Зеленая труба — это охлаждение болгарки, черная — отсос опилок.

Видео как все это работает (звук потише):

При кажущейся простоте токарного станка он позволяет обрабатывать метровые заготовки, что соответствует длине оси Х моего ЧПУ. Таким образом, эта конструкция пригодна для изготовления, например, сборного бильярдного кия.

Про поворотные оси к ЧПУ я знал, но от этого сразу отказался. Во-первых, дороговато (+30к). Во-вторых, для нее нужен портал повыше. Это сразу отсекало все бюджетные варианты, которые нашел. И, в-третьих, скорость. Для точения большого количества балясин для беседки на даче этот вариант явно не подходит (болгарочный вариант точит балясину за один проход за какие-то пару минут).

В комментариях к предыдущему посту была целая ветка с дискуссией насчет моего выбора реечной передачи вместо винтовой. Не хотелось раньше времени раскрывать интригу, поэтому, сейчас поясню по каким соображениям я выбрал то, что выбрал. Еще до покупки у меня была мысль описанной выше токарной приставки. Еще точно не знал как это сделать, но общая картинка в голове уже была.

На последнем этапе выбор свелся к 2м вариантам. Первый — тот что я в итоге купил и второй такой:

Разница в цене была в районе 30k. Но в варианте с ШВП было 2 существенных минуса:

  1. Скорость перемещения (1500 мм/мин против 7500 мм/мин у рейки).
  2. Один привод посередине.

Подсознательно я понимал, что высокая скорость может пригодиться, но на тот момент про ЧПУ-форматник не думал. А вот для конструкции токарной приблуды один привод посередине был очень не кстати. В этом случае диагональные нагрузки на портал могли оказаться критическими и вся конструкция портала пружинила бы при точении. Ни о какой точности в этом случае речи бы не шло. Поэтому я и переплатил тридцатку за отдельный привод с каждой стороны.

Болгарка

Отдельно хочу сказать про болгарку. Когда я только задумывал эти конструкции, были серьезные сомнения насчет того, как долго проживет УШМ при таких нагрузках. Поэтому, прикупил профессиональный Бош. Несколько напрягала пластмассовая крышка редуктора куда впрессован подшипник вала (я не уверен, что правильно назвал эту деталь). Но, на удивление, болгарка живет уже второй год.

При раскрое и присадке экстремальных нагрузок на нее нет. Поэтому, при сверлении отверстий я не подключаю болгарку к пылесосу для охлаждения. При раскрое все зависит от объема который нужно распилить.

Серьезная нагрузка на болгарку, в основном, при токарных работах. Там без охлаждения никак. Пока я не приделал зеленый шланг, приходилось делать 20-и минутные перерывы каждые 5 минут работы. Сейчас перерывы тоже делаю, но гораздо реже. Ну и не забываю после каждой крупной работы обновлять смазку в редукторе.

Резюме

ЧПУ-станок стал незаменим в моих столярных экспериментах. В некоторых случаях, только благодаря ему, будучи дилетантом в столярном деле, я могу приблизиться к качеству профессиональных мастеров (например, в токарных изделиях).

P.S.: Когда я готовил материалы для статьи не думал, что эта тема будет на столько интересна. Сейчас понимаю, что нужно было снять видео по каждому пункту. Постараюсь на выходных доснять и приаттачить к этому посту.

UPD В комментариях многие написали про технику безопасности. Я, просто, обязан транслировать это здесь. При работе с колюще-режуще-пилящим инструментом необходимо соблюдать технику безопасности:
— очки на глаза;
— наушники на уши;
— маску или респиратор на нос;
— не стоим в плоскости вращения пильного диска;
— болгаркой с пильным диском руками не работаем;
— варежки-перчатки (кроме тонких резиновых) запрещены;
— на голове берет, волосы под беретом (если бейсболка, то козырек назад);
— на туловище халат, рукава не висят;
— под рукой огнетушитель;
— крем от солнца (ультрафиолет опасен);
— в голове здравый смысл.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector