Хабрахабр

[Из песочницы] Хоббийный CNC-роутер своими руками. Гуманитарий для гуманитариев

Сначала я хотел лодку. Начитавшись отчетов на сайте каякеров, насмотревшись на эту красоту, я представлял, как рассекаю на шервотере по утренней глади, и все такое. Попутно, с целью хоть как-то расшевелить остатки межушного ганглия, я уныло ковырял уроки по КОМПАСу.

Позже добавились видеозалипалочки на Ютубе, чтение форума на cnc-club.ru, и постепенно как-то так получилось, что я захотел станок.

Из инструмента имелась болгарка и две дрели. Чтобы пояснить, насколько я на тот момент не владел материалом, а желание получить результат дешевлелучшедаром было настолько сильным, что я всерьез обдумывал строительство фанерного станка с направляющими из профильной трубы с приводом на велосипедной цепи. Об этом уже достаточно написано людьми более подготовленными. В качестве верстака — письменный стол.
Сразу скажу, что я не собираюсь описывать принцип действия шагового двигателя и принципы работы ЧПУ. Я ни словом, ни намеком не собираюсь утверждать, что теория не нужна, мысль в том, что в Сети уже накоплен достаточный опыт для того, чтобы любитель мог построить дома достаточно работоспособный агрегат для работ по дереву и возможно по мягким металлам. Я буду вспоминать свои заблуждения и проблемы, с которыми пришлось столкнуться. Если будут поправки — с меня спасибо. Я отдаю себе отчет, что в статье могут быть неточности, но пишу, как понял.

Во-первых, полных их нет. Также я не собираюсь выкладывать чертежи своего станка. В-третьих, опубликованных моделей хоббийных ЧПУ с отчетами о строительстве в Сети предостаточно. Во-вторых, нет никаких проблем смоделировать хоббийный станок самостоятельно, получив бонус в виде понимания конструкции своего детища. Гораздо более продуманных и лучше сделанных.

Я начал моделировать свой будущий станок. Итак, возвращаясь к нашим нам. Первыми пострадали направляющие из профильной трубы. Предполагалась портальная конструкция с рабочим полем 1500х1000х100 мм. Лучше 6-10%. После того как я построил каретки, которые катались бы по направляющим на шарикоподшипниках, и попытался представить, как собираю их в натуре, я понял, что на коленке их ни за что не выставлю не то что точно, а хоть как-то параллельно.
Цилиндрические SFC не рассматривались изначально, поскольку, чтобы при закреплении направляющих только на концах и отсутствии связи между ними обеспечить хоть какую-то устойчивость фрезера, по данным портала purelogic.ru, диаметр направляющей должен быть не менее 5% длины. То есть, даже при длине направляющей в полметра диаметр ее должен быть 25-50 мм.

Во-первых, полированный металлический вал просто прикручен через каждые двадцать сантиметров к дюралевой основе, не обеспечивая достаточной жесткости крепления. Цилиндрические направляющие на опоре, хотя и значительно лучше, однако, тоже имеют свои недостатки. В-третьих, линейные подшипники сами по себе люфтят. Во-вторых, шарик линейного подшипника соприкасается с направляющей только в одной точке, что приводит к повышенному износу. Приходилось слышать, что данные направляющие на настоящих станках применяются для защитных экранов. Принято считать, что цилиндрическая направляющая на опоре обеспечивает точность в десятые доли миллиметра.

Направляющая привинчивается непосредственно на станину, что увеличивает жесткость конструкции, шарики подшипника движутся по специальному желобу, позволяющему сильно увеличить площадь соприкосновения, вследствие чего сильно уменьшить износ. Ну, и лучший вариант для ЧПУ-фрезера — направляющие HGR. Каретки для этих направляющих продуманы и выполнены более тщательно, и, как результат, обещают точность в сотые доли миллиметра.

Брать нормальные на тот момент задавила жаба. Что до меня, то я тогда выбрал второй вариант: направляющие SBR16. Вырасту большой — поменяю. Сейчас думаю, что надо было месяц подождать и выписать, наверно, их, но что сделано, то сделано.

Были куплены:

  • 2 штуки SBR16 — 1500 мм 112 USD
  • 2 штуки SBR16 — 1000 мм 65 USD
  • 2 штуки SBR16 — 300 мм + 2 шт подшипники SBR16UU 48 USD

Разумеется, были куплены и линейные подшипники по четыре на ось, но с их приобретением произошла скандальная история, и точную цену сейчас не скажу. Дело в том, что я тогда был очень неопытным и очень жадным покупателем на Али-экспресс, и когда в первый раз искал направляющие, наткнулся на несколько мутным образом составленное предложение комплекта из полутораметровой направляющей и пары подшипников. Очумев от такой халявы, я заказал сразу четыре комплекта, решив, что я всех обхитрил и молодец. Когда принесли коробку, длиной явно не полтора метра, в которой были восемь линейных подшипников, я очумел еще раз и открыл спор. Продавец некоторое время прикидывался дурачком, намекая на мою лоховатость, но перед тем, как в дело вмешалась площадка, предложил вернуть часть денег. Я прикинул, сумма получилась адекватной, и согласился на частичный возврат. Сумму сейчас не помню. А вообще, подшипники стоили около пяти долларов за штуку. То есть 5х12=60 USD.

Когда дело дошло до проектирования, все велосипедные фантазии пропали как-то сами собой, и выбор получился между гофрированным ремнем, зубчатой рейкой, винтом с трапециевидной резьбой и шариковинтовой передачей. После того как определился с направляющими, встал вопрос: чем я буду это дело тянуть-толкать.

Позже наткнулся на метод борьбы с растяжением, но выбор к тому времени уже был сделан. Некоторое время рассматривался зубчатый ремень HTD, широко применяемый в любительском станкостроении, но я так и не нашел, насколько он растягивается на длине в полтора метра. Без намека на иронию. Но тот, кто это изобрел — чертов гений.

image

Единственное, что удалось найти — утверждение, что ШВП работает легче процентов на тридцать. Винт с трапецеидальной резьбой, во-первых, имеет малый шаг, что замедляет движение каретки по оси, во-вторых, я так понял, что там все не просто с регулировкой гайки для избежания люфтов, и, в-третьих, мне не удалось узнать, какое необходимо усилие для преодоления силы трения между винтом и гайкой.

И, в конце концов, остановился на ШВП. Недорогую рейку я на тот момент просто не нашел. Закрепления требует только на концах, редукторы и прижимы изобретать не надо. Думаю, что данная передача оптимальна для начинающего. На скорости 40 мм/с не вибрирует. Жесткость достаточная. Уверен, что и при увеличении скорости до 50-60 мм/с вибрировать не будет.

Затраты на ШВП:

  • 1 штука ШВП SFU1605 — 1000 мм 44 USD
  • 1 штука ШВП SFU1605 — 300 мм 30 USD
  • 2 штуки ШВП SFU1605 — 1500 мм 50 USD
  • 4 штуки муфта с полиуретановой вставкой 16 USD
  • 4 комплекта опор для ШВП BK12+DF12 24 USD

Таким образом, на передачи и направляющие мной было потрачено 450 долларов. Все железо нонейм, бренды брать для строительства на коленке посчитал излишним. Про сверхточность врать не буду (хотя, а кто проверит?), поскольку станок находится в неотапливаемом помещении, но повторяемость нескольких двухсотмиллиметровых кругов из пятнадцатимиллиметровой фанеры составляет, если мне не врут глаза и советский штангенциркуль, одну десятую миллиметра.

В следующей постараюсь рассказать, как я проектировал узлы своего станка и чем при этом руководствовался. На этом вводную часть закончу.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть