Станки дома Что можно сделать на таком станке
В первую очередь у меня ушла проблема корпусов. Любой формы корпус фрезеруется из «оргстекла» и по идеально по гладким срезам склеивается растворителем.
Стеклотекстолит отказался универсальным материалом. Точность станка позволяет вырезать посадочное место под подшипник, в которое он холодный зайдет, как положено с легким натягом, а после уже не вытащить. Шестерни из текстолита отлично вырезаются с честным эвольвентным профилем.
Обработка дерева (рельефы и пр.) – широкий простор для реализации своих творческих порывов или, как минимум, для реализации чужих порывов (готовые модели).
Вот только ювелирку не пробовал. Негде опоки прокаливать/плавить/лить. Хотя брусок ювелирного воска ждет своего часа.
Самоучители для начинающих по основам программирования станков с чпу
Научиться собственно программированию несложно. В сети есть много самоучителей для начинающих, вот некоторые из них:
- Пайвин А. С., Чикова О. А. Основы программирования станков с ЧПУ;
- Должиков В. П. Основы программирования и наладки станков с ЧПУ;
- Сосонкин В. Л. Методика программирования станков с ЧПУ на наиболее полном полигоне вспомогательных G-функций;
- Учебное пособие оператора станков с ЧПУ;
- Основы программирования ЧПУ;
- Ловыгин А. А., Теверовский Л. В. Современный станок с ЧПУ и CAD/CAM-система;
- Уроки ЧПУ начинающим;
- Турчин Д. Е. Программирование обработки на станках с ЧПУ.
Эти пособия и онлайн-уроки рассчитаны на начинающих и предназначены для освоения программирования для разных типов станков. Все они включают знакомство с G-кодированием, содержат полное описание и назначение всех команд и помогают разобраться в особенностях выбора инструмента для той или иной операции, задании координат, модальных и адресных кодах.
Программированием ЧПУ овладеть несложно. Обычно этот процесс занимает не больше нескольких недель. Конечно, под руководством опытного наставника процесс пойдет быстрее, но это не всегда осуществимо. Начинать освоение программирования ЧПУ нужно со знакомства с самим оборудованием и технологическими операциями по обработке деталей.
G-коды
G-коды содержат цифровую маркировку от 00 до 97 и каждый из них соответствует определенной операции или настройке станка — от прямолинейных и круговых перемещений, выбора плоскостей, ввода метрических данных до коррекции и контроля скоростей инструментов и двигателей.
M-коды
Это машинные коды, которые отличаются на разных станках с ЧПУ. Они управляют функциями оборудования (его агрегатов, двигателей и узлов). Например, подача или отключение охлаждения, вращение шпинделя или направление его движения.
Автоматизировано
Для предприятий, выпускающих детали высокой точности и сложной конфигурации, оптимальной считается CAM-система. Она существенно повышает производительность, поскольку автоматически вычисляет траекторию перемещения инструмента, производящего обработку заготовки.
Предприятия, на которых станки с ЧПУ выполняют большое разнообразие технологических операций, также предпочитают оборудование полностью автоматизированное. Потому что временные затраты на написание программ в ручном режиме будут несопоставимыми со временем работы станков. Либо придется существенно увеличивать штат технологов и операторов.
Преимущества автоматизированных систем:
- избавляют технолога или проектировщика от громоздких и длительных математических расчетов;
- на одном и том же базовом языке генерируют УП (G-код) для станков всех типов;
- имеют набор готовых функций, сокращающих время составления программы;
- загрузка готового кода в память станка прямо с ПК технолога.
Важно! CAM-системы могут быть языковыми или графическими. Первые требуют знания определенного языка программирования, вторые ведут диалог с разработчиком в интерактивном режиме и значительно более просты в освоении.
Блоки g –кода
Набор команд для станка с ЧПУ объединяют в блоки. Их записывают в одну строку и управляющая система будет считывать их последовательно слева направо. Если строки недостаточно, код будет продолжен в следующей, и машина перейдет к ней.
Примеры блоков:
- G17 G54 G90 — этот блок задает параметры (плоскость, нулевую точку и абсолютные значения);
- G0 X-19 Y-19 — ускоренное перемещение в точку с указанными координатами;
- G1 ХЗ Y3 F600 — линейное перемещение инструмента в точку с указанными координатами и подачей 600 мм/мин.
Операторы и технологи знают G-коды наизусть, поэтому для них не составляет труда быстро формировать нужные программы.
Возможно, меня уволят за это!
Я давно хотел разместить серию постов по теме самодельных станков с ЧПУ. Но всегда останавливал тот факт, что Станкофф — станкоторговая компания. Дескать, как же так, мы же должны продавать станки, а не учить людей делать их самостоятельно. Но увидев этот проект я решил плюнуть на все условности и поделиться им с вами.
И так, в рамках этой статьи-инструкции я хочу, что бы вы вместе с автором проекта, 21 летним механиком и дизайнером, изготовили свой собственный настольный фрезерный станок с ЧПУ. Повествование будет вестись от первого лица, но знайте, что к большому своему сожалению, я делюсь не своим опытом, а лишь вольно пересказываю автора сего проекта.
В этой статье будет достаточно много чертежей, примечания к ним сделаны на английском языке, но я уверен, что настоящий технарь все поймет без лишних слов. Для удобства восприятия, я разобью повествование на «шаги».
Для токарных станков с чпу
Лучшие CAD-программы для станков данного типа:
- AutoCAD — полифункциональная проектировочно-чертежная система;
- SolidWorks — ПО для проектирования 2D и 3D объектов любого назначения и сложности;
- Pro/ENGINEER — пакетный софт для решения инженерных и конструкторских задач.
Эти программы дают широкие возможности для проектирования любых деталей — от простых до геометрически сложных.
CAM-софт для формирования управляющей программы:
- SprutCAM — отечественная разработка для формирования УП по токарной обработке любых деталей и изделий;
- Fusion 360 — комплексная система, позволяющая и проектировать и ставить задачи управляющей системе станка;
- EdgeCAM — эффективное ПО, позволяющее формировать УП для токарного станка.
Эти программы трансформируют созданную в CAD-софте модель в понятный для станка код.
Важно! Для экономии можно устанавливать сразу пакетные системы, совмещающие в себе функции CAD/CAM. Например, AutoCAD или «Компас-3D».
Для фрезерных станков с чпу
В зависимости от стоящих перед технологом задач, подбирают ПО для работы с фрезерным станком. Для создания эскизов для плоской резки подойдут:
- CorelDraw — графический редактор для векторных изображений;
- LibreCAD — программа, создающая 2D-чертежи;
- Adobe Illustrator — программа для создания и обработки векторных изображений.
Для работы с 3D-моделями можно использовать тот же софт, что и для токарного станка.
Дополнительно стоит присмотреться к программам:
- MasterCAM — софт для 2D/3D моделирования и формирования управляющих команд для станка;
- ArtCAM — система, работающая с векторной и растровой графикой, позволяет выстроить траекторию движения фрезы для создания рельефных поверхностей;
- Mach3 — программа для управления фрезерным станком на базе ОС Windows, она позволяет создавать пользовательские коды, управлять фрезерованием по шести осям, генерировать G-коды.
Использование энкодеров для коррекции траектории станка с шаговыми двигателями
Заметил, что при вырезании рельефа, при задании ускорения по Z больше определенной величины, ось Z начинает медленно, но уверенно ползти вниз. Но, время вырезания рельефа при этом ускорении на 20% меньше. По окончанию вырезания рельефа 17×20 см с шагом 0.
1мм фреза может уйти вниз на 1-2 мм от расчетной траектории. Анализ ситуации в динамике по энкодерам, показал, что при подъеме фрезы иногда теряется 1-2 шага. Простой алгоритм коррекции шагов с использованием энкодера дает отклонение не более 0.03 мм и позволяет уменьшить время обработки на 20%. А даже 0.1 мм выступ на дереве заметить сложно.
История создания
Регулярно сталкиваясь, с необходимостью сделать ту или иную мелкую «штучку» сложной формы, первоначально задумался о 3D принтере. И даже начал его делать. Но почитал форумы и оценив скорость работы 3D принтера, качество и точность результата, процент брака и конструкционные свойства термопластмассы, понял, то это не более чем игрушка.
Заказ на комплектующие из Китая пришел за месяц. И уже через 2 недели станок работал с управлением от LinuxCNC. Собирал из всякой фигни, что была под рукой, поскольку хотелось побыстрее (профиль шпильки). Собирался потом переделать, но, как оказалось, станок получился достаточно жесткий, и гайки на шпильках не пришлось подтягивать ни разу. Так что конструкция осталась без изменений.
Начальная эксплуатация станка показала что:
- Использовать в качестве шпинделя бормашинку “china noname” на 220V не лучшая идея. Перегревается и жутко громко работает. Боковой люфт фрезы (подшипников?) ощущается руками.
- Бормашинка Proxon работает тихо. Люфт не ощутим. Но перегревается и выключатся через 5 минут.
- Компьютер, взятый на время, с LPT двунаправленным портом — не удобен. Взят на время (найти PCI-LPT оказалось проблемой). Занимает место. И вообще..
После первоначальной эксплуатации заказал шпиндель с водяным охлаждением и решил сделать контроллер для автономной работы на самом дешевом варианте STM32F103, продаваемом в комплекте с 320×240 LCD экраном.
Почему народ до сих пор упорно мучает 8-и разрядные ATMega для относительно сложных задач, да еще через Arduino для меня загадка. Наверное любят трудности.
Как написать программу чпу станка с нуля?
Для того чтобы составить правильный набор команд, нужно понимать принцип работы оборудования, знать режимы и инструменты резания, допуски и посадки, технологический процесс производства детали, основы программирования в G и M кодах. Последнее — самое простое из того, что нужно знать.
Сам процесс программирования состоит из последовательности действий:
Команда | Этап |
Т5/Т0505 | Вызов исполнителя |
G10-G54 | Значение соответствующего инструмента |
G97 S1000 CW/CCW | Запуск вращения главного шпинделя со скоростью 1000 об/мин по часовой стрелке/против часовой стрелки |
М08 | Запуск охлаждения |
G00 X… Y… | Быстрое перемещение исполнителя в заданные координаты |
G02 X… Z… R… | Работа исполнителя по дуге по часовой стрелке |
М30 | Останов программы |
Важно! Чтобы самостоятельно составлять программы для станков с ЧПУ, недостаточно знать команды, нужно предварительно построить чертеж в координатной сетке, чтобы понимать, куда и зачем будет передвинут режущий инструмент.
Как составлять программы для станков с чпу?
Чтобы написать программу для оборудования с числовым программным управлением, нужно придерживаться определенных правил:
- деталь рассматривают как геометрическое тело;
- взаимодействие инструмента и заготовки должно учитывать их одновременное перемещение относительно друг друга;
- траектория рабочего инструмента задается его центром;
- инструмент перемещается из одной области в другую, причем эти области могут быть дугами, кривыми, прямыми;
- точки пересечения областей (опорные, или узловые точки) включаются в качестве координат в управляющую программу;
- УП создается покадрово, где каждому кадру соответствует описание.
Чем сложнее деталь, тем больше кадров будет содержать УП.
Конвертации файлов
Предприятия, которые используют устаревшее ПО, часто сталкиваются с проблемой открытия файлов, созданных в более свежих версиях софта или программах, расширения файлов которых не поддерживает и не понимает старая программа.
Заменить ПО на новое не всегда возможно: лицензионный софт стоит дорого. А кроме того, современные программы попросту не будут работать на устаревших ПК с ОС Windows XP или 7. Замена же компьютерного парка и вовсе многим предприятиям не по карману.
Поэтому у проектировщиков есть три пути — установить бесплатное ПО, поддерживающее требуемый формат файлов, воспользоваться облачными программами или специальными конвертерами.
Autodesk выпустил программу DWG TrueView, которая не дает просматривать файлы, но конвертирует их в нужный тип. Правда, она занимает много места на жестком диске, зато бесплатная. Альтернативный вариант — DWG Converter. Он не требует установки, позволяет конвертировать как одиночные, так и пакетные файлы
Онлайн-конвертер CAD Exchanger способен трансформировать в нужный формат практически любой тип файлов. При этом следует помнить, что бесплатно в сутки и месяц можно обработать не более 10 файлов.
Конструкция
Идеальным вариантом для хоббийных целей посчитал настольный вариант с полем чуть больше чем A4. И до сих пор мне этого хватает.
Методы программирования на станках с чпу
Способов написания программ для оборудования с ЧПУ несколько:
- ручной — разработчик или проектировщик создает код на удаленном ПК, затем переносит готовую программу в станок с помощью CD-диска, флеш-накопителя, дискеты или посредством интерфейсного кабеля;
- с пульта ЧПУ — оператор с клавиатуры вводит набор предустановленных команд, которые выполняет станок;
- автоматизированным методом с помощью интегрированных CAD/CAE/CAM систем.
Важно! Автоматизированные методы применимы только в станках последних поколений, включенных в единую компьютерную систему производственного процесса.
Ручной способ программирования чаще всего применяют для однотипных и простых токарных работ, на фрезерных станках для обработки по двум координатам, для сверления групп отверстий.
Программирование с пульта позволяет осуществлять запуск тех же операций, что и при ручном методе, плюс переходы при 2,5–3-координатных перемещениях. Такой метод удобен для запуска однотипных операций или корректировки текущих.
Самая сложная и одновременно самая гибкая система — программирование в CAM-средах. Здесь нужно сначала получить эскиз и модель из CAD, выбрать станок в диалоговом окне, задать приспособления, пределы перемещений, инструменты, режимы, способы обработки и коррекции.
Модальные и адресные коды
Модальные необходимы для активации и отключения определенных функций станка, например, охлаждения или запуска шпинделя.
Адресные коды включают координаты по осям для перемещения исполнителя.
Модели сапр
Системы автоматического проектирования с появлением ПК стали называть CAD-системами — компьютерного проектирования. Тем не менее аббревиатура САПР прочно закрепилась, и технологи, разработчики, программисты, проектировщики любой софт для проектирования по-прежнему называют САПР.
Основные модели САПР:
- AutoCAD — лидер среди всех систем, программа, позволяющая программировать в 2D и 3D-средах. В AutoCAD можно строить чертежи, трехмерные модели и многое другое. Кроме того, это платформенный софт, то есть не узкоспециализированный, а предназначенный для любых видов проектирования — машиностроительного, автомобильного, дорожного и пр.
- Bricscad — альтернатива предыдущему софту. Включает инструменты вариационного моделирования, поддерживает напрямую формат DWG и BIM-технологии.
- Autodesk Inventor — профессиональная система 3D-проектирования для промышленного производства. Этот софт поддерживает импорт моделей и файлов из других САПР, интегрирован с иными программными средами линейки — 3ds Max, AutoCAD, Revit и другими. Адаптирован для российских стандартов при проектировании, проведении расчетов, моделировании, создании документации. Включает большой набор стандартизированных моделей, функций, параметров и инструментов.
- Компас 3D — отечественный софт для параметрического моделирования. Предназначен для машиностроения, строительства и приборостроения. Полностью поддерживает ЕСКД и ГОСТ.
- РТС Creo — «тяжелая» САПР для параметрического проектирования больших сборок (например, для авиа- или кораблестроения).
- NX — предназначена для моделирования и проектирования сложных изделий, включая многосоставные. Работает практически на любых ОС, поддержка кросс-функциональной многопользовательской команды, продвинутые возможности для промышленного дизайна. Этот софт позволяет даже моделировать поведение мехатронных систем.
- Fusion 360 — облачная САПР, работающая в виртуальной среде. Сохраняет большинство функций десктопного софта, при этом позволяет взаимодействовать пользователям удаленно.
Важно! При выборе ПО следует учитывать задачи, стоящие перед технологом или проектировщиком, объем работы, возможности программы и поддержку ее интегрирования в общую электронную систему производства.
На пульте
Многие станки с ЧПУ оборудованы дисплеем и клавиатурой. Поэтому задавать программу оборудованию можно непосредственно с пульта. Производители предусмотрели два варианта постановки задачи станку:
- ввод G и M кодов с клавиатуры;
- использование диалогового окна.
Важно! Станки с ЧПУ, оборудованные дисплеем, позволяют запустить имитацию обработки детали с визуализацией на экране. Эта опция дает возможность провести отладку программы до запуска станка.
Написание программ для станков с чпу
Для создания программы, которая осуществит реализацию инженерной разработки, технолог должен владеть специальным кодом, который схож с C# или Basic. Это специализированный G-code, который способны распознавать управляющие системы станков с числовым программным управлением.
От идеи до станка. фрезерный станок чпу своими руками
Подвижный стол
Для меня до сих пор остается загадкой, почему все выбирают для настольных станков конструкцию с подвижным порталом. Единственное её преимущество – возможность обработать по частям очень длинную доску или, если приходится регулярно обрабатывать материал вес которого больше веса портала.
За все время эксплуатации ни разу не было необходимость выпилить по частям рельеф на 3-х метровой доске или сделать гравировку на каменной плите.
Подвижный стол обладает следующими преимуществами для настольных станков:
- Конструкция проще и, в общем случае, конструкция более жесткая.
- На неподвижный портал навешиваются все потроха (блоки питания, платы и пр.) и станок получается компактнее и удобнее для переноски.
- Масса стола и куска типичного материала для обработки существенно ниже чем масса портала и шпинделя.
- Практически исчезает проблема с кабелями и шлангами водяного охлаждения шпинделя.
Послесловие
Друзья, если вам понравилась история, делитесь ей в социальных сетях и обсуждайте в комментариях. Успехов вам в ваших проектах!
Предисловие от автора
Уже в 12 лет я мечтал построить машину, которая будет способна создавать различные вещи. Машину, которая даст мне возможность изготовить любой предмет домашнего обихода. Спустя два года я наткнулся на словосочетание ЧПУ или если говорить точнее, то на фразу «Фрезерный станок с ЧПУ». После того как я узнал, что есть люди способные сделать такой станок самостоятельно для своих нужд, в своем собственном гараже, я понял, что тоже смогу это сделать. Я должен это сделать! В течение трех месяцев я пытался собрать подходящие детали, но не сдвинулся с места. Поэтому моя одержимость постепенно угасла.
В августе 2022 идея построить фрезерный станок с ЧПУ вновь захватила меня. Я только что окончил бакалавриат университета промышленного дизайна, так что я был вполне уверен в своих возможностях. Теперь я четко понимал разницу между мной сегодняшним и мной пятилетней давности. Я научился работать с металлом, освоил техники работы на ручных металлообрабатывающих станках, но самое главное я научился применять инструменты для разработки. Я надеюсь, что эта инструкция вдохновит вас на создание своего станка с ЧПУ!
Программ g –кода
Команды даются последовательно и логично, поэтому программа состоит, как правило, из этапов:
- Пуск.
- Загрузка инструмента.
- Включение шпинделя.
- Подача охлаждения.
- Перемещение инструмента в исходное положение.
- Запуск процесса обработки.
- Отключение охлаждения.
- Останов шпинделя.
- Возвращение шпинделя на исходную позицию.
- Завершение программы.
Если обрабатываться будет серия заготовок, то повторяться будут команды со 2 по 9.
Программирование станков с чпу
Для того чтобы оборудование могло выполнять операции, ему необходимо задать набор команд, так называемый G-код. Он трансформируется из программы, написанной разработчиком, в постпроцессоре. Отсюда система управления станком получает информацию о задаче и этапах ее выполнения, затем формирует профиль, и станок выполняет технологические операции.
Чтобы в реальности воплотить конструкторские или инженерные разработки, нужно написать программу для создания конкретной детали. Это делает программист с помощью CAD-софта.
Важно! В зависимости от поколения станков, управляющей системы, типа оборудования применяются различные платформы программирования.
Производство фрезерных станков с чпу
Разработка фрезерного станка с ЧПУ
Чтобы сделать фрезерный станок, оснащенный системой ЧПУ, можно воспользоваться двумя вариантами: купить готовый набор, из специально подобранных элементов которого и собирается такое оборудование, либо заказать изготовление станка под собственные задачи в сответствии с требованиями конкретного производства.
Самое сложное, что придется конструировать в таком оборудовании — это механизм, обеспечивающий передвижение инструмента в трех независимых плоскостях. Он обеспечит перемещение инструмента в двух плоскостях. Если станок предназначен для обработки «мягких» материалов, то этот механизм можно собрать даже из кареток от принтера. Но следует учитывать, что данные каретки не позволят резать камень или твердые металлические сплавы.
Поворотная голова со шпинделем является важнейшим элементом станка с ЧПУ. Ее выбирают в зависимости от количества осей, возможности устанавливать тот или иной шпиндель, точночти, с которой требуется производить фрезерные работы. Можно выделить оси на волновом и на ременном редукторе. Первый тип подходит для металлов и твердых пород камня. Второй для мягких материалов (древесина, пластмассы и т.п.).
Масштабируемость производства
Рабочая поверхность – область, на которой закрепляется заготовка для последующей обработки. Как правило, это алюминий. Так же, рабочая поверхность может быть выполнена из стального листа. В ряде случаев допустимо использование твердых пород древесины. Для изготовления рабочей области будущего станка с ЧПУ предпочтительно использовать плазменную либо гидроабразивную резку металлов.
Направляющие служат для перемещения головы с фрезой вдоль рабочей области. При изготовлении станков с ЧПУ используют в основном направляющие двух типов: скольжения и качения. Направляющие скольжения применяют в оборудовании небольшой мощности, не требующем особой точности и высокой производительности. Такими деталями комплектуют сверлильные и токарные агрегаты настольного типа, деревообрабатывающие станки. Направляющие качения сконструированы при участии подшипников качения. У линейных подшипников – больший люфт, чем у каретки рельсовых направляющих, он меньше нагружен.
Качественные комплектующие
Чтобы станок с ЧПУ был способен выполнять полноценные фрезерные операции с заготовками из различных материалов, за перемещение рабочего инструмента должен отвечать достаточно мощный шаговый двигатель. Не обязательно искать двигатель именно шагового типа, но его применение на фрезерном станке даст возможность избежать использования винтовой передачи, а функциональные возможности и характеристики оборудования от этого не станут хуже.
Разработка контроллера
Программу создавал после вдумчивого просмотра исходников LinuxCNC и gbrl. Однако ни те, ни те исходники расчета траектории не взял. Захотелось попробовать написать модуль расчета без использования float. Исключительно на 32-х разрядной арифметике.
Результат меня устраивает для всех режимов эксплуатации и прошивку не трогал уже давно.
Скорость максимальная, подобранная экспериментально: X:2000мм/мин Y:1600 Z:700 (1600 step/mm. режим 1/8).
Но ограничена не ресурсами контроллера. Просто выше уже мерзкий звук пропуска шагов даже прямых участках по воздуху. Бюджетная китайская плата управления шаговиками на TB6560 не самый лучший вариант.
Фактически скорость по дереву (бук, 5мм заглубления,d=1мм фреза, шаг 0.15мм) больше 1200 мм не ставлю. Возрастает вероятность поломки фрезы.
В результате получился контроллер со следующим функционалом:
Контроллер подключатся к плате управления шаговиками через тот же разъем LPT. Т.е. он выполняет роль управляющего компьютера с LinuxCNC/Mach3 и взаимозаменяем с ним.
После творческих экспериментов по вырезанию собственноручно нарисованных рельефов на дереве, и экспериментов с настройками ускорений в программе, захотел дополнительно еще и энкодеры на осях. Как раз на e-bay нашел относительно дешевые оптически экодеры (1/512), шаг деления которых для моих ШВП был 5/512= 0.0098мм.
Кстати, использование оптических энкодеров высокого разрешения, без аппаратной схемы работы с ними (в STM32 она есть) – бессмысленно. Ни обработка по прерыванию, ни, тем более, программный опрос никогда не справятся с «дребезгом» (это говорю для любителей ATMega).
В первую очередь, я хотел для следующих задач:
- Ручное позиционирование на столе с высокой точностью.
- Контроль пропуска шагов с контролем отклонение траектории от расчетной.
Однако, нашел им еще одно применение, пусть и в довольно узкой задаче.
Разработка нового станка
Челябинский завод станочного оборудования – это высококвалифицированные конструкторы и технологи машиностроительной отрасли.
Обширные знания в области обработки металлов и конструирования узлов деталей и машин помогает специалистам нашей компании решать поставленные заказчиком задачи.
Собственный парк многофункционального оборудования, оснащенного современными системами ЧПУ, позволяет выполнять механическую обработку с высокой точностью, производительностью и стабильной повторяемостью, что имеет высокое значение при производстве.
Ручное программирование
Подавляющее большинство предприятий применяют именно станки, программируемые вручную. Это связано с тем, что основные выполняемые операции — простые и однотипные. Поэтому приобретать современные станки, интегрированные в единую электронную систему, нет необходимости.
Ручное программирование требует скрупулезной точности и выверенности параметров. Оператор должен в совершенстве владеть G-кодом и знать все его команды. Программу технолог создает на своем компьютере в текстовом редакторе. Расширение файла — .txt. Программа включает координаты, по которым двигается инструмент, обрабатывая деталь, и набор кодов. После написания программы ее переносят в управляющую систему станка.
Важно! Для малых предприятий или мелкосерийных производств станки с ЧПУ с ручным программированием — оптимальное решение. Они эффективно справляются с работой, а от технолога или оператора требуется только один раз написать необходимые программы, либо писать их нечасто — по мере необходимости.
Самые распространенные g-коды
Чаще всего оператор или технолог используют коды, которые обозначают наиболее типичные движения:
Код | Команда | Содержание |
G0 | Быстрое перемещение | Станок использует обе оси, чтобы максимально быстро доставить инструмент в нужную точку |
G1 | Линейное движение | Перемещает исполнитель по прямой |
G2, 3 | Дуга по часовой/против часовой стрелки | Обеспечивает плавное перемещение инструмента к заданным координатам через промежуточные, которые и задают дугу |
G17, 18, 19 | Задание плоскости | Дает команду станку, в какой из плоскостей совершить дуговое перемещение |
G43 | Компенсация длины инструмента | Задает длину исполнителя относительно оси Z |
Типы программного обеспечения
Для обеспечения работы оборудования с числовым программным управлением предусмотрены виды софта:
- CAM — система автоматизированного производства, которая работает с готовыми CAD-проектами;
- CAD — система автоматизированной разработки — ПО для проектирования и создания 3D-объектов на основе определенных параметров;
- CAE — вспомогательный софт, необходимый на предварительном этапе: подготовки проекта, анализа, моделирования, планирования;
- CAD/CAM-пакеты для полнофункциональной разработки и внедрения проекта в модуль ЧПУ.
Типы станков с чпу
Одна и та же деталь может подвергаться обработке на разных станках. В зависимости от геометрии модели, наличия или отсутствия отверстий, деталь может проходить несколько последовательных технологических операций на разных станках с ЧПУ:
- токарном — для придания формы, отрезания, нарезания канавок, подрезания;
- фрезерном — для резания плоскостей, создания лысок, пазов;
- сверлильном — для создания технологических отверстий и долбления;
- шлифовальном — с целью окончательной или черновой обработки деталей, удаления сварных швов;
- многоцелевом, который производит все операции предыдущих станков.
Как правило, на предприятии есть различные типы станков с ЧПУ, которые позволяют выполнять все необходимые технологические операции для создания как простых серийных деталей, так и сложных в стереометрическом отношении моделей.
Файлы для скачивания «шаг 1»
Габаритные размеры
Файлы для скачивания «шаг 2»
Чертежи основных элементов станины
Шаг 10: программное обеспечение
В качестве управляющей системы для своего детища я выбрал MACH3. Это одна из самых популярных программ для фрезерных станков с ЧПУ. Поэтому про ее настройку и эксплуатацию я не буду говорить, вы можете самостоятельно найти огромное количество информации на эту тему в интернете.
Шаг 11: он ожил! испытания
Если вы все сделали правильно, то включив станок вы увидите, что он просто работает!
Я уверен, моя история вдохновит вас на создание собственного фрезерного станка с ЧПУ.
Шаг 2: станина
Станина обеспечивает станку необходимую жесткость. На нее будет установлен подвижной портал, шаговые двигатели, ось Z и шпиндель, а позднее и рабочая поверхность. Для создания несущей рамы я использовал два алюминиевых профиля Maytec сечением 40х80 мм и две торцевые пластины из алюминия толщиной 10 мм. Все элементы я соединил между собой на алюминиевые уголки. Для усиления конструкции внутри основной рамы я сделал дополнительную квадратную рамку из профилей меньшего сечения.
Для того, чтобы в дальнейшем избежать попадания пыли на направляющие, я установил защитные уголки из алюминия. Уголок смонтирован с использованием Т-образных гаек, которые установлены в один из пазов профиля.
На обоих торцевых пластинах установлены блоки подшипников для установки приводного винта.
Шаг 3: портал
Подвижной портал — исполнительный орган вашего станка, он перемещается по оси X и несет на себе фрезерный шпиндель и суппорт оси Z. Чем выше портал, тем толще заготовка, которую вы можете обработать. Однако, высокий портал менее устойчив к нагрузкам которые возникают в процессе обработки. Высокие боковые стойки портала выполняют роль рычагов относительно линейных подшипников качения.
Основная задача, которую я планировал решать на своем фрезерном станке с ЧПУ — это обработка алюминиевых деталей. Поскольку максимальная толщина подходящих мне алюминиевых заготовок 60 мм, я решил сделать просвет портала (расстояние от рабочей поверхности до верхней поперечной балки) равным 125 мм. В SolidWorks все свои измерения я преобразовал в модель и технические чертежи. В связи со сложностью деталей, я обработал их на промышленном обрабатывающем центре с ЧПУ, это дополнительно мне позволило обработать фаски, что было бы весьма затруднительно сделать на ручном фрезерном станке по металлу.
Шаг 4: суппорт оси z
В конструкции оси Z я использовал переднюю панель, которая крепится к подшипникам перемещения по оси Y, две пластины для усиления узла, пластину для крепления шагового двигателя и панель для установки фрезерного шпинделя. На передней панели я установил две профильные направляющие по которым будет происходить перемещение шпинделя по оси Z. Обратите внимание на то, что винт оси Z не имеет контропоры внизу.
Шаг 5: направляющие
Направляющие обеспечивают возможность перемещения во всех направлениях, обеспечивают плавность и точность движений. Любой люфт в одном из направлений может стать причиной неточности в обработке ваших изделий.
Я выбрал самый дорогой вариант — профилированные закаленные стальные рельсы.
Это позволит конструкции выдерживать высокие нагрузки и обеспечит необходимую мне точность позиционирования. Чтобы обеспечить параллельность направляющих, я использовал специальный индикатор во время их установки. Максимальное отклонение относительно друг друга составило не более 0,01 мм.
Шаг 6: винты и шкивы
Винты преобразуют вращательное движение от шаговых двигателей в линейное. При проектировании своего станка вы можете выбрать несколько вариантов этого узла: Пара винт-гайка или шарико-винтовая пара (ШВП). Винт-гайка, как правило, больше подвергается силам трения при работе, а также менее точна относительно ШВП. Если вам необходима повышенная точность, то однозначно необходимо остановить свой выбор на ШВП. Но вы должны знать, что ШВП достаточно дорогое удовольствие.
Я все же решил использовать винт-гайку для своего станка. Я выбрал гайки со специальными пластиковыми вставками которые уменьшают трение и исключают люфты.
Необходимо обработать концы винтов в соответствии с чертежами. На концы винтов устанавливаются шкивы
Шаг 7: рабочая поверхность
Рабочая поверхность — это место на котором вы будете закреплять заготовки для последующей обработки. На профессиональных станках часто используется стол из алюминиевого профиля с Т-пазами. Я решил использовать лист обычной березовой фанеры толщиной 18 мм.
Шаг 8: электрическая схема
Основными компонентами электрической схемы являются:
- Шаговые двигатели
- Драйверы шаговых двигателей
- Блок питания
- Интерфейсная плата
- Персональный компьютер или ноутбук
- Кнопка аварийного останова
Я решил купить готовый набор из 3-х двигателей Nema, 3-х подходящих драйверов, платы коммутации и блока питания на 36 вольт. Также я использовал понижающий трансформатор для преобразования 36 вольт в 5 для питания управляющей цепи. Вы можете использовать любой другой готовый набор или собрать его самостоятельно. Так как мне хотелось быстрее запустить станок, я временно собрал все элементы на доске. Нормальный корпус для системы управления сейчас находится в разработке )).
Шаг 9: фрезерный шпиндель
Для своего проекта я использовал фрезерный шпиндель Kress. Если есть необходимость, средства и желание, то вы вполне можете поставить высокочастотный промышленный шпиндель с водяным или воздушным охлаждением. При этом потребуется незначительно изменить электрическую схему и добавить несколько дополнительных компонентов, таких как частотный преобразователь.
Шпиндель
Хотел бы заметить, что данный станок не для силовой обработки. ЧПУ станок для силовой обработки проще всего сделать на базе обычного фрезерного станка.
На мой взгляд, станок для силовой обработки металла и станок с высоко оборотистым шпинделем для обработки дерева/пластмасс — это совершенно разные типы оборудования.
Создать в домашних условия универсальный станок как минимум не имеет смысла.
Выбор шпинделя для станка с данным типом ШВП и направляющими с линейными подшипниками однозначен. Это высоко оборотистый шпиндель.
Для типичного высоко оборотистого шпинделя (20000 об/мин) фрезеровка цветных металлов (про сталь даже речи не идет) – это экстремальный режим для шпинделя. Ну, разве что очень надо и тогда съем по 0.3 мм за проход с поливом ОЖ.Шпиндель для станка рекомендовал бы с водяным охлаждением. С ним слышно во время работы только «пение» шаговых двигателей и бульканье аквариумного насоса в контуре охлаждения.
Загрузка...