Я продолжаю описание сборки самодельного фрезерного станка с ЧПУ. В части 1 был описан процесс построений модуля оси Z.
Следующим этапом было сооружение портала (оси Х). Такой длины шиповое соединение моя ящичная шипорезка вырезать не в состоянии, поэтому на шипах склеил только бока «коробки», а лицевую часть пришлось вклеивать, предварительно срезав углы под 45 градусов. Для жесткости добавил крепление сквозными вставками.
Затем установил модуль крепления двигателя и переднего подшипника. Модуль вставляется на пазах в боковинах и дополнительно усилил сквозными шкантами.
Вся конструкция должна быть не только прочной и жесткой, но и иметь возможность снять и заменить любую деталь в случае износа или модернизации.
Опоры для направляющих стержней (диаметр 16мм) для оси Х делал с зажимом, иначе из-за большого рычага был люфт. (Вообще, устанавливать на почти метровый портал стержни было большой ошибкой. При навешивании на них подвижной платформы с осью Z они начали провисать даже под собственным весом, но об этом я узнал позже).
Далее как и в предыдущем модуле – подгонка и настройка все деталей в сборе.
У меня была идея развернуть все детали оси Х назад, чтобы меньше пыли летело на направляющие и винт, но для перемещения оси Z вместе с инструментом понадобился дополнительный переходной модуль (такое решение тоже было ошибочным и результаты приведу ниже).
После общей сборки портала я поставил его на рельсу с уже предполагаемым шпинделем и примерно нашел центр тяжести портала. Он в идеале должен быть в точке фрезы. Из этого обычно и исходят при проектировании боковых опор портала, и часто он имеет изогнутую назад форму. У меня железо приводов было настолько тяжелое, что опоры нужно было делать практически вертикальными.
Портал по оси У двигается на рельсах (стержень диаметром 16мм). Это обеспечивает хорошую жесткость и гарантирует отсутствие прогибов под тяжестью портала. Опоры дополнительно усилены для жесткости.
Следующим этапом установил рельсы на верхнюю панель (стол) основания и проверил все углы и параллели.
После закрепил внешние крышки опор портала.
Перемычку портала можно вынуть вверх, так что все абсолютно можно разобрать. Так как приводные винты оси У будут ниже уровня стола (опять для защиты от пыли), временно всю конструкцию приподнял на ящики и занялся сооружением основания.
Основание по проекту должно вмещать в себя всю электронику и электрику, кроме монитора, чтобы конструкция была максимально компактная и мобильная (планируется установить на тумбу с колесами).
Для жесткости основание состоит из верхней и нижней цельной фанерной крышки и стенок с большим количеством перемычек.
Они обеспечат жесткость от прогибания стола, крепежные функции и герметичность отсеков. Кроме этого на боках основания установил концевые выключатели (использовал самые простые механические).
Нижняя крышка крепится к стенкам жестко, а верхняя на мебельных винтах, чтобы была возможность легко добраться внутрь. В собранном виде также можно добраться до всей электроники через боковые крышки спереди и сзади.
Центральная часть основания разделена на две зоны. Задняя для компьютера (использовал старенький уже потерявший актуальность комп), передняя для контроллера станка с драйверами и отдельным блоком питания.
В боковых частях проложил воздуховоды от вентиляторов на компьютер и контроллер отдельно. Для доступа к компьютеру при полной сборке станка снимается задняя панель и его можно вынуть. Также можно вынуть плату контроллера и блок питания через переднюю панель.
Для удобства платы смонтированы на одном основании, а провода имеют запас. Переднюю приборную панель сделал временную и наспех, лишь бы закрепить все выключатели и кнопки. Точное их количество было неизвестно и планировалось потом уже на станке сделать настоящую панель. Для вывода внешних проводов сбоку предусмотрен отдельные канал. Его также сделал из картонной трубы для облегчения прокладки проводов.
В обоих отсеках с платами ближе к центру есть вентиляционные отверстия для подсоса воздуха. Воздух будет поступать через будущую тумбу и выходить через каналы из труб на задней части основания. Так я думаю минимизировать количество опилок внутри основания. Вентиляторы со временем все равно могут обрасти пылью и начать плохо вращаться, что может привести к перегреву плат. Для этого я желтый провод вентиляторов (обычные компьютерные 90х90мм с контролем вращения) повесил светодиод и вывел его на переднюю панель. Вентилятор вращается достаточно быстро и на глаз мерцание светодиода не видно, когда вращение замедлится он будет мигать (есть один нюанс конструкции датчика вращения, если вентилятор совсем остановится, то светодиод может оказаться в двух положениях либо потухнуть, либо постоянно гореть. Это не очень хорошо, но прежде чем остановиться, он все равно будет достаточно долго мигать сообщая, что пора почистить вентилятор).
Провода к шаговым двигателям желательно экранировать. Дело в том, что на двигатели поступают достаточно большие токи (у меня по 3А каждый), причем на каждом двигателе как минимум две катушки, а провода располагаются параллельно и на большой длине. Кроме этого нужно обеспечить хорошее сечение провода. Оно зависит от тока двигателя и длины кабеля. Самое неприятное, что провода к оси X и Z постоянно находятся в движении и гнутся. Для более плавного изгиба используют специальный гибкий кабель-канал, но и этого бывает не достаточно. Найти хороший гибкий экранированный кабель, да еще и сечением 0.75 я тогда не смог (сейчас можно купить специальный на метраж). Поэтому делал его сам, купив отдельно мягкий акустический провод и экранирующую оплетку. Концы обжал дополнительно термоусадочной трубкой. Провода оси Y лежат неподвижно и там я сэкономил, поставив жесткий экранированный кабель.
После долгой укладки всех внутренних кабелей, крышку все же удалось закрыть и собрать на ней портал. Доступ к платам для настроек остался спереди и сзади.
Теперь стало понятно где нужно проделать дополнительные отверстия для проводов и установить крепеж для кабель-каналов.
После всех подготовительных работ весь станок был снова разобран. Это нужно, чтобы убедиться, что разборка в принципе возможна, а также для покрытия всех деталей лаком.
Обратная сборка дополнительно потребовала прокладки всех проводов во внешних модулях станка. Добавились концевые переключатели, двигатели, силовые провода и. т.д.
Так как станина планировалась не только для фрезера, пришлось заводить еще много дополнительных проводов.
Собрав в первом приближении станок я в первую очередь проверил насколько стол параллелен движению портала. Оказался небольшой перекос, но он легко исправлялся подкладкой под крепление опоры.
Мне сильно не терпелось что-то попробовать сделать на станке и наскоро соорудив держалку для ручки мы с сыном сделали первый запуск. Программу писал прямо в G-коде, поэтому все было очень просто.
Тут же вылезли первые недостатки и ошибки. Одна из них – прогиб направляющих по оси Х.
Я долго ругал себя, что из-за экономии поставил стержни, а не рельсы, но было поздно. Позже я также заметил, что токарь выточил посадочное место под подшипник с биением (в следующей версии я перетачивал винт и получилось хорошо). Чтобы много не переделывать и попробовать отказаться от покупки рельс я добавил дополнительный упор из квадратной дюралевой трубы и пустил по нему подшипник.
Проблема с провисом решилась, но потом при попытке делать 3D гравировку вылезло подскакивание вверх при резких колебаниях оси.
Рельсы на такой длине – неизбежность, но пока я продолжил эксперименты.
Замерил температуру двигателей и выставил токи на драйверах.
Изготовил крепление для шпинделя. В качестве шпинделя в зависимости от задач можно установить гравер, микродрель, шпиндель постоянного тока, фрезер или специальный асинхронный шпиндель. Все они имеют свои плюсы и минусы. Первые достаточно дешевы, но маломощные и не рассчитаны на продолжительную работу - греются. Асинхронный шпиндель лучший, но обычно он на 400Гц и к нему нужен еще частотный преобразователь, что в сумме достаточно дорого.
Я решил использовать фрезер Энкор ФМЭ-850. Очень мне понравилось, что у него съемное основание. Могу сказать, что гонял его непрерывно часам, так как гравировка требует очень много времени и он практически не нагревался. Один недостаток – очень шумный и обязательно нужны при работе наушники.
Для крепления заготовок изготовил из лиственницы плиту. Самим станком и торцевой фрезой выровнял ее, чтобы быть уверенным в горизонте. Если плита будет постоянно лежать на столе, то нет смысла ровнять сам стол – достаточно только плиту. После этого крепить прямо к ней заготовки было жалко и я делал это через кусок ДСП (позже заменил на толстую фанеру), пока высота позволяет.
По бокам установил защитные бортики для рельс.
На этом основная сборка станка была завершилась.
Было сделано несколько пробных работ и …. я понял что станок надо усовершенствовать.
На станке можно работать и несложные работы он выполнял прекрасно (особенно крупные, где нет очень мелких деталей), но хотелось от него большего. Основной недостаток я уже писал – это колебания направляющих по оси Х и большой рычаг от крепления направляющих до шпинделя. Обе эти ошибки давали достаточно большое биение по оси Х и как следствие невысокое качество обработки.
В заключительной части 3 я расскажу про все мои переделки, которые позволили получить хороший функциональный инструмент.
Если вы заинтересовались статьей, нажмите "палец вверх".
Чтобы проще находить мои статьи, подпишитесь на канал.
Все вопросы и замечания пишите в комментариях.
