В этой статье описывается создание самодельного резака горячей проволокой с ЧПУ управлением, предназначенного для вырезания сложных форм и узоров из пенополистирола/пенопласта с использованием доступных компонентов.
Самодельный ЧПУ станок использует раму и детали, напечатанные на 3D-принтере, модифицированные шаговые двигатели 28BYJ-48 для точного перемещения, шаговые драйверы A4988 для управления двигателем и Arduino Nano с CNC Shield V4 для обработки команд G-кода.
Горячая проволока, питаемая контролируемым источником тока, разрезает материал, расплавляя его по запрограммированной траектории.
Этот ЧПУ станок идеально подходит для любителей моделизма и мелкосерийного прототипирования.
Печать деталей на 3D принтере:
• Используйте PLA пластик.
• Печатайте с заполнением 20–30% и высотой слоя 0,2 мм для точности.
Модификация шаговых двигателей 28BYJ-48 в биполярные
28BYJ-48 — это легкий и дешевый униполярный шаговый двигатель. Его легко можно модифицировать в биполярный для использования с драйверами A4988, что улучшит крутящий момент и совместимость.
• Откройте корпус двигателя (синяя пластиковая крышка).
• Найдите печатную плату с пятью проводами (четыре фазы + общий).
• Перережьте дорожку, соединяющую общий провод (обычно красный), чтобы изолировать две пары катушек.
• Определите две пары катушек (например, A1-A2 и B1-B2) с помощью мультиметра для проверки целостности.
• Припаяйте четыре провода к концам катушки (игнорируя общий провод), фактически сделав ее биполярной.
• Проверьте двигатель с драйвером A4988, чтобы подтвердить работоспособность.
Электроника ЧПУ пенорезки
- Шаговый двигатель х2: 28BYJ-48 5 Вольт
- Драйвер мотора х2: A4988
- Плата: CNC Shield V4
- Процессор: Arduino Nano
- ШИМ регулятор: 5-12В 10А
- Источник питания: кейс на 2 аккумулятора 18650 с выключателем
В качестве источника питания можно использовать бок питания на 5-12 вольт.
Кроме вышеперечисленного вам потребуется 2 спицы от велосипеда для армирования "руки" пенорезки и тонкая нихромовая или стальная проволока.
Чертежи ЧПУ станков
Посмотреть видео сборки и использования, а так же скачать чертежи для 3D принтера можно тут.
После последних инноваций на Дзен смысла выкладывать видео нет, а чертежи и раньше было невозможно тут разместить.
ЧПУ плоттер
Практически из этих же деталей сделан и плоттер - устройство для рисования любым пишущим объектом на плоской поверхности.
Я не буду останавливаться подробно на данном ЧПУ станке, для него есть подробное видео сборки. Ссылка на видео сборки и работу дана выше.
Эти станки очень просты в изготовлении, их может сделать любой школьник, если у него будет доступ к 3D принтеру.
Виды работ для ЧПУ пенорезки
- Архитектурное и техническое моделирование
Создание деталей макетов зданий, мостов, городской инфраструктуры для учебных проектов или хобби.
Изготовление деталей для моделей транспорта: элементы корпусов машин, самолетов, кораблей. - Декоративное творчество
Резка узоров, рамок, рельефных панно для украшения интерьера.
Изготовление тематических украшений: снежинки, тыквы, звезды для праздников. - Образовательные проекты
Демонстрация принципов работы ЧПУ-технологий на уроках технологии или физики.
Обучение 3D-моделированию: проектирование в программах (например, Blender, Fusion 360) и реализация в материале. - Прототипирование и дизайн
Создание прототипов упаковки, элементов мебели или корпусов бытовых устройств для проверки концепций. - Игрушки и игровые аксессуары
Производство безопасных детских игрушек: пазлы, конструкторы, фигурки животных.
Изготовление деталей для настольных игр: ландшафты для Warhammer, домики для мафии. - Скульптура и арт-объекты
Художественная резка абстрактных форм, статуэток, масок для театральных постановок.
Создание арт-инсталляций из модульных элементов, которые можно комбинировать. - Практические решения для мастерской
Вырезка организационных систем из плотного пеноплекса: держатели для инструментов, подставки под гаджеты.
Изготовление легких корпусов для электронных устройств или прототипов роботов. - Авиамоделизм и хобби
Производство крыльев, фюзеляжей или других деталей для радиоуправляемых моделей.
Создание элементов дирижаблей или дронов с учетом аэродинамических свойств.
Важные аспекты:
- Безопасность: Используйте защиту органов дыхания и проветривание из-за возможного выделения токсичных веществ при резке.
- Точность: ЧПУ пенорезка подходит для средних и крупных деталей (если вы масштабируете проект), но может быть ограничена при работе с мелкими элементами.
- Материалы: Экспериментируйте с разными типами пены (XPS, пенополистирол, пеноплекс, техноплекс и тд) для достижения нужной прочности и текстуры.
Такой ЧПУ станок сочетает доступность, простоту освоения и широкий спектр применений — от учебных задач до реализации творческих идей.
Обзор возможностей небольшого ЧПУ-плоттера для домашней мастерской или школьных проектов
Небольшой ЧПУ-плоттер — универсальный инструмент для творчества, обучения и практических задач. Его можно использовать для резки, гравировки и рисования на различных материалах.
При желании, маркер можно заменить на лазерную головку или небольшой моторчик с цанговым зажимом и фрезой, что превратит плоттер в ЧПУ гравер.
Вот ключевые направления работ:
1. Декоративное творчество и сувениры
- Гравировка на дереве и акриле: создание персонализированных табличек, брелоков, рамок для фото. Например, акриловые подвески в форме звезд или сердец.
- Трафареты для текстиля: разработка шаблонов для нанесения рисунков на ткань, включая футболки или сумки.
- Праздничный декор: вырезка снежинок, елочных игрушек или тыкв на Хэллоуин из фанеры.
2. Образовательные проекты
- Изучение основ ЧПУ и программирования: освоение G-кода через программы типа Inkscape или LaserGRBL.
- Моделирование и прототипирование: изготовление деталей для робототехники, например, клешни манипулятора.
- Демонстрация физических принципов: проекты по аэродинамике или механике.
3. Практические решения для дома
- Организация пространства: вырезка держателей для инструментов или декоративных органайзеров.
- Персонализация предметов: гравировка на кухонных досках или мебели.
- Ремонт и кастомизация: создание заменяющих деталей для бытовой техники.
4. Бизнес-идеи и малый бизнес
- Сувенирная продукция: изготовление деревянных карт городов или шкатулок с гравировкой.
- Полиграфия и реклама: резка виниловых наклеек или табличек для магазинов.
- Упаковка: создание эксклюзивных коробок для подарков.
5. Моделирование и хобби
- Архитектурные макеты: вырезка деталей для моделей домов или мостов из пенопласта.
- Авиамоделизм: изготовление крыльев для радиоуправляемых самолетов.
- Настольные игры: создание игровых полей или фигурок для D&D.
6. Работа с электроникой
- Печатные платы: отрисовка под последующее травление или гравировка дорожек на текстолите для прототипирования.
- Корпуса для гаджетов: проектирование акриловых корпусов для Raspberry Pi.
7. Эксперименты с материалами
- Тонкие материалы: резка бумаги, картона или кожи для открыток с ажурными узорами.
- Композитные материалы: работа с оргстеклом для создания 3D-эффектов.
Важные аспекты работы:
- Безопасность: проветривание при резке материалов, выделяющих токсичные испарения.
- Программное обеспечение: использование LaserGRBL или Inkscape с плагинами.
- Аппаратные возможности: самодельные плоттеры на Arduino требуют точной калибровки.
Небольшой ЧПУ-плоттер открывает возможности для творчества, обучения и интересных проектов — от декора до инженерных задач.
Всем интересного хобби! Роботам - работать, людям - отдыхать!
С уважением, Константин.