Изготовление чпу станка из фанеры своими руками. Какими методами происходит процесс фрезерной резки фанеры на станках с ЧПУ? Фрезерный станок из фанеры чертежи

И так, в рамках этой статьи-инструкции я хочу, что бы вы вместе с автором проекта, 21 летним механиком и дизайнером, изготовили свой собственный . 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».

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 2013 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!

Шаг 1: Дизайн и CAD модель

Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: и .

Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.

Файлы для скачивания «Шаг 1»

Габаритные размеры

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.

Несущая рама в сборе

Уголки для защиты направляющих

Файлы для скачивания «Шаг 2»

Чертежи основных элементов станины

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.

Файлы для скачивания «Шаг 3»

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.

Файлы для скачивания «Шаг 4»

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.

Почему фанера?

1)Определение

Изначально слово «фанера» произошло от французского fournir (накладывать). Этот уникальный древесный материал представляет из себя несколько наложенных друг на друга и склеенных листов лущеного шпона. При этом каждый лист шпона располагается так, чтобы волокна древесины лежали перпендикулярно предыдущему листу. Именно поэтому фанера обладает такой высокой прочностью и более стабильно удерживает форму по сравнению с обычной древесиной. При склеивании листов используется смоляной клей на основе фенолформальдегида, чем обеспечивается высокая прочность и высокая степень влагостойкости.

Предел прочности фанеры ФСФ при растяжении вдоль волокон наружных слоев не менее 40 Мпа. Предел прочности фанеры ФСФ при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев не менее 60 МПа

Фанера применяется, в основном, когда требуется совместить в одном решении хорошую прочность и небольшой вес материала. Именно поэтому фанера так часто используется в строительстве, машиностроении и других сферах производства, где многое зависит от прочности используемых материалов.

2) примеры

В интернете вы найдете множество примеров самодельных ЧПУ станков из фанеры, легкость обработки в сочетании с высокой прочностью делает этот материал самым популярным среди ЧПУ самодельщиков. Итальянские ЧПУшники наладили выпуск наборов для сборки ЧПУ станков из фанеры, это BABY CNC KIT и ROTOR CNC KIT http://www.forumcnc.com/cnc-forum/viewforum.php?f=70

В России большой популярностью пользуется станок моделиста ГРАФа http://forum.rcdesign.ru/f111/thread147309.html

А здесь описан Апгрейд, на фанерном станке сделан алюминиевый собрат! Фрезеровали боковые стойки - Al 16 мм(однозаходной 8 мм фрезой). http://forum.rcdesign.ru/f111/thread260157.html . Первая версия была сделана из фанеры 18 мм - год проработал без серьезных повреждений на производстве.

Обшивка самых современных и комфортабельных парусных и моторных яхт состоит из фанеры – только фанера способна придать такому судну отменные технические показатели и легкость.

В СССР было налажено производство трубопроводов из фанеры для транспортировки углеводородов в нефтегазовой промышленности.

Фанера – незаменимый материал при изготовлении хоккейных клюшек.

Фанера используется как антифрикционный самосмазывающийся материал для втулок и вкладышей подшипников, зубчатых колес и элементов деталей машин.

Идеальная фрезеровка фанеры - операция, требующая точности и соблюдения технологии. Для фрезеровки больших объемов листового материала при отличном качестве наша компания располагает всеми необходимыми производственными мощностями и площадями.

• Фрезеровка фанеры осуществляется на современных станках с ЧПУ. Площадь рабочих столов 1300*2500 мм.
• Использование в работе высококачественных расходных материалов позволяет исключить сколы и прочие дефекты.
• Площади цеха (150 кв. м) достаточно для одновременного размещения больших объемов подлежащей обработке и готовой продукции.
• Для разгрузочно-погрузочных работ используются вилочные погрузчики.

Цена фрезеровки фанеры

Станки ЧПУ для фрезеровки фанеры

Компания располагает двумя фрезерно-гравировальными станками с рабочими поверхностями размером 1300*2500 мм. Кроме большой площади рабочих столов, станки обладают следующими характеристиками и особенностями:

1. Мощность шпинделей 4,5кВт, скорость вращения 400 оборотов в секунду, охлаждение воздушное.
2. Автоматизированное управление при помощи контроллеров с ЧПУ;
3. Максимальная толщина подаваемой на рабочую поверхность фанеры для фрезеровки на оптимальных скоростных режимах - 7 см;
4. Устойчивый корпус – основание и балка из стального профиля толщиной 9,5 мм;
5. Погашение возникающих вибраций происходит за счет высокой массы агрегатов;
6. Плавная подача режущего механизма;
7. Широкий диапазон регулировки скоростей, позволяющий настроить режим фрезеровки для каждого вида фанеры индивидуально и избежать сколов и возникновения нагара;
8. Погрешность при фрезеровке фанерных листов на высокоточных станках не превышает 0,01 мм;
9. Специальная опция помогает выставить вертикальную координату в нулевое положение и быстро определить толщину обрабатываемого листа фанеры, что значительно сказывается на темпе работы.

Фрезеровка крупных партий фанеры

Мы специализируемся на обработке больших объемов. Например, фура фанеры толщиной 18 мм фрезеруется не дольше четырех дней. Для фрезеровки фанеры с ламинированным покрытием разработана собственная уникальная технология, позволяющая выполнять операцию на высоких скоростях с идеальным результатом – кромкой без гари, сколов и заусениц. После прохождения производственного цикла готовая продукция маркируется и аккуратно упаковывается. На фото – погрузка готового комплекта для строительной опалубки из фанеры хвойных пород.

Фрезеровка фанеры на заказ

Для фрезеровки используются специальные конфигурации фрез, позволяющие избежать дефектов обработки, как с лицевой, так и с изнаночной стороны и получать идеальную кромку. В отличие от лазерной резки, наша технология помогает получать детали без следов гари на древесине и сразу готовые к дальнейшим этапам обработки: шлифовке и нанесению декоративных покрытий. Выбор фрезы возможен от 2 мм до 1,2 см в диаметре, скорость фрезеровки в зависимости от сложности от 150 до 5000 см в минуту.

Радиусность

При обработке мебельных деталей для сборки методом шип-паз, следует учитывать поправки в соответствии с толщиной материала, и при необходимости корректировать чертежи для компенсации эффекта радиусности.

Выбор материала для фрезеровки

Для получения высококачественной продукции необходим правильный выбор материала. В зависимости от назначения и требуемых свойств будущего изделия, следуют использовать определенные виды и сорта фанеры. Рациональный выбор материала сведет к минимуму потери при обработке и сократит себестоимость.

Породы древесины

Фанера может изготавливаться из березы или хвойных пород.

• Березовая фанера. За гладкую текстуру и благородный цвет ее предпочитают производители мебели и сувениров. Подвергаясь обработке, березовая фанера показывает себя как технологичный материал, легко и эффективно позволяющий добиться требуемого качества обработки.
• Фанера хвойных пород (еловая) . Имеет менее удачные в плане возможностей обработки характеристики и применяется для изготовления временных и вспомогательных конструкций в строительстве, например, опалубки. В результате резки или фрезеровки кромка может иметь сколы.

Пропитки

Пропитки, или клей для фанеры используются двух видов:

• на основе карбамидной смолы (ФК),
• на основе формальдегидов (ФСФ).

Основное отличие заключается в том, что присутствующие в составе ФСФ формальдегиды небезопасны, поэтому для изготовления мебели или внутренней отделки помещений этот вид фанеры нежелателен. В применении на открытом воздухе ФСФ зарекомендовала себя отлично из-за более высокой, чем у ФК устойчивости к влаге и деформации. Фанеру марки ФК используют для изготовления мебели и изделий для дома. Она безопасна, и, если ее не подвергать воздействию агрессивных сред, вполне долговечна.

Обработка

По виду обработки фанера может быть шлифованной с одной стороны – Ш1, с двух сторон – Ш2. Нешлифованная фанера маркируется как НШ. Так как обычно фрезеровка проходит по торцевой плоскости, на качестве фрезеровки фанеры вид обработки ее лицевой поверхности почти не отражается.

Сорт

Сорт фанеры зависит от качества шпона, из которого изготовлены слои фанеры, а так же количество вставок, сучков или участков с переходом цвета (дефектов). Количество дефектов на лицевой и оборотной стороне фанерного листа может не совпадать. Для обозначения сорта применяется двойное обозначение, если цифры не совпадают, значит, количество дефектов на лицевой и оборотной стороне неодинаковое.

Например, если сравнить 2/4 и 2/2, это обозначает, что на первом листе с обратной стороны дефектов больше, чем на лицевой, а второй лист имеет одинаковую текстуру с обеих сторон. Низкосортную фанеру, 3-4 сорта, фрезеровать сложнее, есть большой риск сколов и расслоения. Отбирать листы следует очень тщательно.

Ламинированная фанера предназначена для изготовления многоразовой опалубки. Она не боится взаимодействия с водой и строительными растворами. Перепады температур также не меняют ее свойств. При производстве поверхности листа покрываются ламинирующим слоем, а после раскроя листа, для предотвращения попадания влаги через срез, обрабатываются специальным составом торцы. Фрезеровка ламинированной фанеры сложнее, для этого необходим точный подбор настроек станков.

Станок ЧПУ с разным рабочим полем можно изготовить самостоятельно из фанеры. Этот материал стоит недорого, работать с ним легко, к тому же, он обладает высокой прочностью и может переносить большие нагрузки. Изделия из фанеры прочны и практичны. Работа по созданию станка проводится в несколько этапов: сначала делают чертежи, затем готовят материалы и инструменты, выпиливают необходимые элементы конструкции, собирают в виде конструкторов и настраивают станки.

Каждый этап требует внимательного подхода. ЧПУ из фанеры позволит обрабатывать дерево в домашних условиях, создавать мебель из фанеры. Готовый станок можно посмотреть на фото. Фанерная машина будет работать не хуже фабричного изделия. Возможности такого оборудования велики.

Чертежи

На начальном этапе рабочего процесса делают чертежи. Чертежи могут отличаться друг от друга в зависимости от того, какой тип оборудования с программным управлением был выбран, какое рабочее поле предусмотрено. Создавая чертёж будущему станку, заостряют внимание на следующих факторах:

• какие детали нужно будет сделать самостоятельно, а какие купить в готовом виде;
• какой толщины потребуется фанера;
• каким образом будут фиксироваться детали.

Элементы простой формы делают самостоятельно. К таким деталям относят: станину, столешницу, держатели, кожух, суппорт и некоторые другие. Элементы посложнее покупают готовыми. Люди, не имеющие опыта в создании чертежей, могут отыскать готовые чертежи, их можно найти в разных источниках, к примеру, в интернете. Там же есть чертежи мебели и схемы прочих фанерных изделий.

рабочий стол

макет станка

Подготовка материала и инструментов

Мебельные станки из фанеры с ЧПУ подходят только для работы в домашних условиях. Для начала готовят фанерный лист любого сорта, разной толщины. Столы, станины и суппорты изготавливают из фанерного листа толщиной 10мм, для станков, на которых планируется изготавливать крупные заготовки, берется фанера толщиной 20 мм. Кожухи, стопоры и прочие элементы выпиливают из фанеры толщиной 6 мм. Кроме материала, потребуются следующие инструменты и детали:

• подшипники и фиксаторы;
• валы;
• винты;
• шкивы;
• дрель или сверло;
• ремни передачи вращения;
• кабели;
• алюминиевый уголок;
• направляющие;
• острый нож;
• контроллер;
• лобзик или натяжная пила;
• наждачка.

Также, следует приготовить клей. Для работы с фанерой подойдет обычный ПВА. Для установки на корпус металлических деталей используют эпоксидную смолу. В качестве дополнительного оборудования приобретается шаговый мотор, вместо него может использоваться мотор от отработавшего сканера или принтера.

В процессе работы для соединения отдельных элементов используют шипы и пазы, которые предварительно смазывают клеем. При нанесении ПВА используют ватную палочку. Важно, чтобы в местах соединения не было щелей. Гвозди и саморезы для соединения элементов не годятся.

Как выпиливать детали

Фанерные детали выпиливают вручную, если их толщина не превышает 4 мм. Для этих целей подойдет ручной лобзик либо натяжная пила. Листы побольше, толщиной от 6 мм, допустимо пилить электрическим лобзиком, также подойдет дисковая пила. С тонкими листами (2 мм) можно работать ножом.

Пилу или лобзик ведут по линии разреза медленно, при быстром движении края изделия будут грубыми. Вырезая мелкие детали, лучше оставить запасное место, чтобы не ошибиться с размером. Отверстия в фанерных деталях проделывают с помощью сверлильного станка или сверла, также можно воспользоваться дрелью.

Выпиленное изделие следует обрабатывать, чтобы в ходе эксплуатации отдельные элементы не расслоились. Отшлифовка производится с помощью наждачной бумаги. Движения начинают от углового края фанерной детали по направлению волокон. Сами углы обрабатывают отдельно. Отверстия тоже требуют шлифовки, это делают той же наждачкой. Чтобы повысить устойчивость изделия к перепадам температур, поверхности обрабатывают грунтовкой. По завершении работы фанеру окрашивают.

Сборка деталей

Когда все детали будут готовы, их собирают наподобие конструктора. Сборка осуществляется с большой осторожностью, поскольку фанера представляет собой хрупкий материал, при неосторожном подходе она может растрескаться. В процессе сборки пазо-шипового соединения на фанерном полотне по всей длине проходятся клеем ПВА.

Болтовые соединения дополняют шайбами и граверами, чтобы они не разболтались и не раскрутились в ходе работы на станках. Все кабели размещают в ПВХ гофре. Станину и стол нужно устанавливать по уровню. Контроллер должен находиться отдельно, его помещают в шкаф. Сборку деталей можно осуществлять, глядя на фото, также в данном случае поможет схема.

Настройка

После сборки фрезера приступают к настройке станков. Следует тщательно проверить, как перемещаются движущиеся детали, как функционирует передающий механизм. Также следует отрегулировать положение включателей и выключателей, настроить показания датчиков.

На этапе настройке осуществляют следующие функции:

• установка нулевого показателя устройства;
• осевая калибровка движения суппорта, стола;
• диагностика точности обработки информации на датчиках.

Когда все будет готово, останется установить программу. Программное обеспечение для работы со станками могут создать не все, поэтому его покупают у специалистов, после чего устанавливают на оборудование. Произведя настройки можно приступать к работе на новом станке.

Фрезерный станок из фанеры разного рабочего поля можно изготовить самостоятельно. Для этого требуется подготовить нужный материал, инструменты и детали. В процессе работы необходимо следовать правилам. Готовый мебельный ЧПУ станок позволит проводить фрезерные работы в домашних условиях. Станок ЧПУ своими руками обойдется гораздо дешевле фабричного.

К изделиям самодельного производства следует подходить со всей ответственностью, они должны быть изготовлены согласно всем правилам.

Фрезером можно будет создавать большое количество деталей для изготовления мебели.