Зачастую встречаются мастера, которые сами изготавливают необходимое для работы оборудование. Создав своими руками чпу из фанеры можно неплохо сэкономить. Почему выбирают для создания деталей именно листы склеенного древесного шпона?
Такой материал выбирают по многим причинам:
- прежде всего, это низкая стоимость (по сравнению с цельным деревом, фанера обойдется в разы дешевле);
- работать с таким материалом несложно (для того чтобы вырезать деталь из листа склеенного шпона, не надо обладать большим опытом);
- материал обладает высоким показателем прочности, независимо от того, какой сорт выберут (по износоустойчивости и долговечности первый сорт от четвертого ничем не отличается);
- переносит большие нагрузки;
- перепады температуры негативно на изделие не скажутся;
- устойчив к химическим веществам.
Какую фанеру выбрать, чтобы сделать ЧПУ
Многие детали для станка можно изготовить из листа склеенного шпона. Это может быть стол, предназначенный для раскройки, кожухи или для изготовления мебели из фанеры на чпу опоры, или какие либо другие немаловажные детали.
От предполагаемой нагрузки зависит толщина материала. Оптимальным вариантом считается фанерный лист средней толщины. Например, для изготовления стола подойдет фанера толщиной от восьми до десяти миллиметров. Если станку надо придать дополнительной прочности, то выбирают лист, толщина которого превышает десять миллиметров.
Важно! Независимо от того, какой станок обираются изготовить, от листов, толщина которых менее трех миллиметров следует отказаться. Такой материал менее прочный, поэтому для изготовления домашних ЧПУ он не подходит.
Если собираются работать с листом, толщина которого не превышает шести миллиметров, то в таком случае для распилки можно воспользоваться ручным/электрическим лобзиком.
Дисковую пилу применяют в том случае, если надо совершить распил материала, толщина которого превышает шесть миллиметров.
Что касается сорта фанеры, то для изготовления самодельного чпу подойдет любой сорт.
Особенности резки фанерного листа
Прежде чем начать изготавливать самодельный чпу из фанеры, необходимо знать основные правила работы со склеенным шпоном:
- Фрезеровка фанеры на чпу происходить вдоль волокон первого слоя, а не поперек. Однако на практике не всегда есть возможность это осуществить. Зачастую мастерам приходиться совершать поперечный распил. Поэтому при изготовлении станка зачастую совершают комбинированный распил материала. Для этого разрезают первый слой. Что касается остальных слоев, то они все пройдут технические средства распила.
- При работе с материалом следует учесть, что березовый склеенный шпон труднее разрезать, нежели хвойный. Это объясняется тем, что лист фанеры, изготовленный их шпона сосны, более мягкий и рыхлый, чем березовый.
- Чтобы осуществить распил с лицевой стороны, используют пилу с мелкими зубьями. Для распила с обратной стороны применяют дисковую пилу.
- Если осуществляют разрез материала с помощью дисковой пилы, то скорость вращения такого инструмента должна быть максимальной, а фанерный лист, напротив, надо двигать очень медленно.
- Работая со склеенным шпоном, от пилок с крупными зубьями следует отказаться.
Станок из фанеры. Основные моменты
Прежде всего стоит отметить, что изготовленные модели из фанеры для чпу своими руками пригодны только для применения в домашних условиях.
Что понадобится для работы
Помимо фанерного листа следует запастись:
- подшипники и держатели;
- специальные валы, винты и ремни;
- фреза для фанеры чпу;
- нож;
- наждачная бумага.
Ход работы:
- Начинается процесс изготовления чпу из фанеры с чертежей – об этом должен помнить каждый мастер. Также следует помнить, что склеенный шпон не переносит сильного механического воздействия. Поэтому отдельные элементы соединять следует с помощью шипов и пазов, которые, прежде чем соединить промазывают клеевым раствором. Соединяют «шип-паз» таким образом, чтобы между ними не было щелей.
Важный момент! Гвозди, саморезы использовать для крепления деталей запрещено.
- Особое внимание при изготовлении станка следует обратить на креплении. Оно должно получиться надежным. В противном случае в самый ответственный момент в процессе создания изделия из фанеры на чпу крепление может развалиться (если сделано некачественно).
- При работе со сверлом необходимо под рабочий лист положить кусок такого же материала (остатки). Таким образом, можно будет избежать образования сколов.
- Все выпиленные детали необходимо обработать. В противном случае материал начнет расслаиваться. Прежде всего надо позаботиться о краях (они более всего подвержены воздействию влаги).
- Каждую деталь отшлифовывают наждачной бумагой. Шлифовать начинают от угла по направлению волокон.
- Затем отдельно обрабатывают наждачкой углы.
- С помощью специального состава все детали грунтуют. За счет грунтовки, изделие становится более стойким к перепадам температур и влажности.
- Завершающий этап. Окрашивание всех деталей.
Советы:
- Пилить можно только сухой материал. В противном случае фанера начнет слоиться.
- В случае если заметили, что зубья, находящиеся в рабочем материале затупились, процесс резки следует тут же прекратить (на время). После того как инструмент заменен, можно продолжать распил.
- Для того чтобы распилить материал по направлению волокон, лучше всего использовать электрический лобзик. Ручную пилу чаще всего используют тогда, когда необходимо совершить поперечный распил.
- Если надо распилить фанеру, толщина которой превышает восемь миллиметров, используют мебельную фрезу.
Изготовление токарного станка с использованием фанеры
Чтобы изготовить из фанеры чпу своими руками, необходимо запастить терпением. Для работы помимо всех перечисленных выше инструментов и подручных средств потребуется фанерный лист толщиной 21 мм и 19 мм.
Процесс работы:
- Из листа фанеры вырезают четыре элемента. Две детали размером 1,22х0,08 м и еще две 1,06х0,08 м. В вырезанной детали (которая меньше) делают отверстия с помощью сверла под саморезы. Соединяют и скрепляют с помощью саморезов короткую деталь с длинной.
- Затем выпиливают из листа фанеры деталь размером 1,65х0,15 м. Получается крышка станины.
- Станину переворачивают. Выпиливают четыре прямоугольника. Они необходимы для того, чтобы придать конструкции жесткость. Выпиленные куски вставляют внутрь конструкции. Фиксируют их с помощью саморезов. Получившуюся конструкцию отфрезеровывают.
- Изготавливают детали, в которые впоследствии будут вмонтированы подшипники и вал. Размер детали 40х30 см. Создают шестиугольник. Выпиливают его.
- Создают два небольших отверстия в передней детали.
- Затем создают отверстие под подшипник. Вставляют в проделанное отверстие подшипник. Дырку закрывают.
- С вала снимают ротор. К той шайбе, которая осталась после снятия ротора, приваривают новую шайбу большего диаметра. В центре шайбы делают несколько отверстий (они необходимы для того, чтобы осуществить крепление шкифа на валу).
Важно! Для изготовления шкифа используют фанерный лист толщиной 21 миллиметр.
- Изготавливают кружки, диаметр которых зависит от характеристик мотора. Пучившиеся детали склеивают. Затем осуществляют крепление детали с отверстиями с помощью саморезов. Для дополнительной фиксации можно использовать смолу. Далее следует запрессовать вал в подшипники.
- Во второй заготовке делают отверстие под второй подшипник. Затем запрессовывают второй подшипник.
- Осуществляют крепление задней части и подшипника. Затем изготавливают из фанерного листа деталь для верхней крышки.
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.
Станки. Особенно ценятся станки с числовым программным управлением (ЧПУ), позволяющие производить обработку с высокой точностью. Но все промышленные образцы имеют высокую стоимость. Выходом является сделать станок с ЧПУ из фанеры.
Высокая цена на промышленные станки, обусловлена тем, что силовые элементы их сделаны из металла. Это позволяет им работать с большими силовыми нагрузками. Но для домашней мастерской в этом нет необходимости. Поэтому бытовые станки и приспособления для них можно изготавливать из фанеры, что значительно снизить стоимость и позволит сделать его самому.
Этапы производства станка
Отвечая на вопрос – как сделать самодельный станок, необходимо понимать, что создание любого оборудования начинается с разработки чертежей. Этот этап занимает больше всего времени, так как при проектировании будущего оборудования предусматриваются все нюансы.
После разработки чертежей, наступает этап закупки и изготовления деталей. На этом этапе ключевое значение имеет технология обработки фанеры. Она должна быть подобрана таким образом, чтобы будущие детали имели необходимую точность и не имели внутренних дефектов.
Третьим этапом является сборка. Очень важно аккуратно собирать самодельный станок, без применения сильных ударов, так как детали из фанеры могут разрушаться.
Последним этапом является настройка станка с ЧПУ. При этом производится калибровка начального положения головки с инструментом, проверка отработки станка по написанной и внесение поправок в настройку станка.
Разработка чертежей
Разрабатывая чертежи станка необходимо обратить внимание на следующие моменты:
- какие детали стоит изготовить самостоятельно;
- выбор толщины материала;
- вид соединения деталей между собой.
Важно еще на стадии проектирования четко понять, какие элементы будущего станка изготовить самостоятельно, а какие лучше приобрести. Делать самому нужно детали, которые не имеют сложной формы и для их обработки не применяются сложные технологические процессы:
- станины;
- столы;
- различные держатели;
- кожухи;
- суппорта и т. д.
В некоторых случаях фанера может применяться для изготовления шкивов. Для того чтобы станок работал долго и не ломался, необходимо правильно подобрать толщину фанеры.
- Для изготовления столов, станин и суппортов обычно применяется фанера толщиной 10 мм.
- Если на станке будут обрабатываться габаритные заготовки, то станину и стол могут изготавливать из фанеры 20 мм.
- Для изготовления неответственных деталей (кожухов, щитков, стопоров и т. д.) обычно применяют листы с толщиной 6 мм.
При проектировании соединений деталей из фанеры необходимо минимизировать их крепеж при помощи болтов и шпилек. Идеальным вариантом является соединять при помощи шипа и паза. Категорически запрещается применять гвозди и шурупы, так как это может привести к растрескиванию фанеры в местах присоединения.
Для людей, которые никогда не делали подобные агрегаты, лучшим вариантом является найти уже готовые чертежи, и внести лишь небольшие изменения в них. Это позволит не допустить серьезных ошибок, которые впоследствии могут привести к напрасному вложению сил и средств.
Детали, которые необходимо купить
Для изготовления станка с ЧПУ, кроме деталей, которые будут сделаны из фанеры, необходимо будет приобрести следующие элементы:
- валы и подшипники;
- направляющие для перемещения подвижных частей;
- соединительные элементы (болты, гайки, шпильки и т. д.);
- контроллер;
- силовые и контрольные кабеля;
- ремни для передачи вращения от двигателя к инструменту;
- шкивы, если они не будут выполнены из фанеры;
- различные датчики и конечные выключатели.
Еще понадобиться компьютер для программирования контроллера. Кроме того, если в компьютере не реализована возможность управление агрегатом, понадобиться пульт, на котором будут выведены кнопки запуска и остановки.
Изготавливаемые детали
Все детали, которые не вошли в список выше, нужно изготовить из фанеры. Поэтому вопрос о правильной обработке стоит на первом месте при .
Механическая обработка фанеры имеет ряд правил, которые необходимо неукоснительно соблюдать.
Распил листа
При распиливании фанерного листа необходимо придерживаться следующих правил:
- Для материала толщиной менее 10 мм применяются ручные или электрические лобзики, у которых полотно с мелкими зубьями.
- Фанера более 10 мм раскраивается только дисковыми пилами, с высоким числом оборотов.
- Материал для распила необходимо высушить, иначе может произойти расслоение.
- Раскройка листа идет вдоль волокон первого слоя.
- Поперечные разрезы необходимо производить ручным инструментом.
- При использовании электроинструмента подача должна быть минимальна.
- Для предотвращения сколов, можно применять бумажный скотч, который наклеивается по линии распила.
Для изготовлений отверстий в деталях из фанеры лучше всего использовать сверлильный станок. При этом выбирается большая скорость вращения сверла и минимальная его подача.
Еще может применяться , что позволяет выполнить отверстие любой формы с минимальной погрешностью, а также получить соединение шип-паз.
Но если станка нет, то для сверления отверстий подойдет и обычная дрель. Единственное необходимо чтобы биенье патрона было минимальным, иначе значительно вырастет погрешность.
Изготовление отверстий на станках с ЧПУ
После того как произошел распил и сверление отверстий заготовку необходимо отшлифовать. Для этого применяется нулевая наждачка. Шлифовка производится вдоль направления волокон и начинается от угла. Сам угол шлифуется уже в конце.
Отверстия шлифуются той же наждачной бумагой по дереву.
После шлифовки обязательно нужно покрыть всю поверхность детали специальными составами, которые предотвратят ее расклеивание и растрескивание. В некоторых случаях детали покрывают лакокрасочными изделиями, но если агрегат не будет находиться на улице, то в этом нет необходимости.
Шлифовка и равнение углов
Сборка
Собирать готовое изделие необходимо аккуратно, так как фанера все-таки не металл и может расколоться. Необходимо придерживаться следующих рекомендаций:
- Соединение шип-паз нужно проклеивать ПВА по всей длине.
- В болтовых соединениях применять шайбы и граверы, для предотвращения их самораскручивания из-за вибрации.
- Кабеля прокладывать в ПВХ гофре.
- Места, в которых устанавливаются подшипники, закрываются крышками.
- Станины и столы устанавливаются по уровню.
- Контроллер устанавливается либо в шкафу управления, либо выноситься за рабочую зону.
Настройка и наладка
После того как станок собран, начинается его настройка. При этом проверяется свободное перемещение всех движущихся деталей и работа передающего механизма, регулируется положение концевых выключателей и датчиков.
Наладка сделанного станка заключается в выставление нулевого положения инструмента, калибровке точного перемещения суппорта и стола по осям, а также проверке правильности обработки информации с датчиков.
Программное обеспечение для станков с ЧПУ очень сложно создать самому, поэтому оно приобретается у специалистов и устанавливается на агрегат.
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.
