Самопальный ЧПУ — бюджетный вариант
Самодельные ЧПУ станки — это способ получить возможность обрабатывать дома или в гараже дерево/пластик/легкие металлы. Для кого-то это способ начать свой бизнес, для кого-то это дешевый способ реализовать свое хобби.
Небольшая статья на тему о самостоятельной сборке простого ЧПУ станка.
Предыдущие посты по теме:
Это наверное самый простой способ собрать ЧПУ станок. И один из самых недорогих. Софт простой в освоении (достаточно закинуть файл-2D-рисунок для простейшей фрезеровки).
Стоимость самой станины не велика (профиль Соберизавод), в зависимости от размеров это от тысячи рублей для небольшого станка до нескольких тысяч для мощного профиля большого размера (с учетом уголков и метизов).
Станок не претендует на самую оптимальную конструкцию, но наверняка один из самых недорогих и простых в сборке.
Идея взята из похожего станка CNC2417 
В попытках исправить косяки китайских разработчиков были переделаны боковые пластины для рамы и держатели моторов. Прикладываю ссылку на Чертежи пластин для самостоятельной сборки подобного станка (под двигатели Nema17, направляющие цилиндрические 8 мм).
Для потребуется алюминиевый профиль, фурнитура для сборки (уголки) и метизы. Размеры станка могут быть любые, в разумных пределах. Я использовал 7 отрезков по 260 мм и два на 300 мм. Длинные отрезки идут для увеличенного хода стола по Y. В результате рабочая область будет чуть больше, чем у 2418.
В каталоге Соберизавод ищем нужный тип профиля и кликаем «купить» 
Режем в размер (размеры можно примерно прикинуть исходя из ваших потребностей 
Нарезаем сразу нужный профиль, в нужном количестве для рамы. 
Подтверждаем. 
Плюс не забываем уголки и метизы для сборки. Опционально можно докупить и пластины для крепления.
В части сборки рамы все просто — свинчиваем профили с помощью уголков и закладных гаек.
Устанавливаем боковые пластины и держатели двигателей.
Далее нужно будет установить на раму остальные комплектующие.
Помимо рамы, для сборки потребуются другие комплектующие: «мозги», направляющие, ходовая часть, шпиндель, блок питания и т.п.
Большинство запчастей заказывал на площадке Таобао, так как получается дешевле при покупке комплекта (из-за одной запчасти нет смысла там заказывать, а если подбираете комплект — тогда да, удобно и выгодно).
Для доставки большой сборной посылки пользовался услугами посредника Yoybuy, воспользовался скидкой $10 для доставки (этот купон на скидку $10 то $20 дают всем вновь зарегистрированным пользователям).
В качестве платы управления используется простая МК1. Это самый бюджетный вариант с таким функционалом. Существуют «детские варианты» на Arduino Uno (Nano) + CNC Shield с прошивкой GRBL, которые могут подойти для ознакомления с ЧПУ, но для серьезной работы малопригодны, хотя бы из-за ограниченных возможностей прошивки.
(Не всегда ссылки корректно работают — я дублирую прямые ссылки на Таобао.)
Плата МК1 построена на основе PICmicro, имеет силовые выходы, входы для концевиков и датчика калибровки, а также возможность подключения ручного пульта управления.
Настройки плата не требует, подключается все просто (в лоте есть вариант с драйверами двигателей в комплекте).
Кстати, можно сделать ход конем, и прикупить полноценный пульт типа DDCSV — альтернативный вариант управления станком, хотя больше подходит для больших ЧПУ. Это наиболее бюджетный вариант автономного (без компьютера) управления станком, можно купить «навырост» — изготовив на маленьком станке детали для сборки большого ЧПУ фрезера. Пульт представляет собой автономный контроллер станка ЧПУ на 3 оси и имеет огромный функционал.
В качестве направляющих рекомендую рельсы SBR10. Можно взять 12-16, хотя 16 мм явно будет перебор.
Размер берите исходя их ваших хотелок (размеры хода по XY). В моем случае используются простые полированные валы 8 мм, это эконом-вариант направляющих. Но рекомендую именно рельсы.
Для обработки материалов потребуется шпиндель.
На Таобао есть неплохие варианты на 1,5кВт с воздушным охлаждением (до 24000 об/мин, диаметр 80 мм, цанга ER11, 400Гц).
Если размер станка 2418 для вас маловат, можно собрать что-то подобное, но на раме из профиля 6060 (6090) и рельсах SBR16. Для перемещения осей потребуются мощные двигатели типа 57BYG78 (57H2P7842A4) с током до 4.2A и усилием 2.1Nm. Это как раз мощный вариант, у меня используются простые Nema17 42HS8404.
Для управления шпинделем потребуется частотный преобразователь (ЧП, Vector Frequency Converter — VFD для поиска).
Это устройство, вырабатывающее три фазы 220В с частотой до 400Гц и имеющее множество настраиваемых параметров.
Простой и недорогой ЧП, имеющий вход бытовой сети (220В/50Гц, одна фаза L +ноль N).
Если размеры позволяет и есть доступ к трехфазной промышленной сети, можно выбрать вот такой недорогой ЧП.
По комплектующим все, многое было рассмотрено в предыдущих обзорах. При наличии некоторого навыка собирается все достаточно быстро, если опыта нет — может занять некоторое время. Если есть вопросы — спрашивайте))).
Скриншот управляющей программы для станка.
Проба хода по осям собранного станка.
В целом все, станок собирал для своего друга, он только начинает осваивать технологии с ЧПУ, и настольный вариант ему очень удобен. Профиль приобретался в компании Соберизавод, остальные комплектующие на Таобао через посредника Yoybuy. Прикинул сразу что нужно, сформировал одну большую сборную посылку. Получилось дешевле, чем покупать на Али или в оффлайне. Не забывайте про скидку — купон на $10 для доставки посылок от $20. Средняя посылка до 3 кг можно привезти за $20 с этим купоном.
Источник
ЧПУ в хоббийной мастерской (часть 1)
Работа программиста имеет один существенный недостаток: как правило, мы не можем потрогать результат своего труда. Можем наслаждаться красотой кода, восторгаться оригинальностью алгоритма, но пощупать программу, увы, никак. Меня этот нюанс профессии всегда расстраивал. Чтобы как-то компенсировать виртуальность результата в основной сфере деятельности, несколько лет назад я завел себе вполне материальное хобби — столярничество. По началу все шло хорошо, но очень скоро стали сказываться профессиональные болезни любого программиста — лень и перфекционизм. Особенно, добивал тот факт, что когда нужно сделать 10 одинаковых деталей я не мог качественно сделать одну и скопировать ее еще 9 раз. В общем, вы поняли, через некоторое время в мастерской появился ЧПУ. Этот рассказ о двухлетнем опыте владения этим чудом техники.
Муки выбора
Приняв решение обзавестись CNC-станком я встал перед дилеммой: купить готовый или собрать самодельный. Мне нужен был агрегат приличных размеров, т.к. в планах было использовать его в мебельных делах. Но, с другой стороны, я был сильно ограничен в выборе двумя вещами: бюджетом и размером мастерской (в моем распоряжении было 9 квадратных метров, уже изрядно заставленных). После тщательных измерений стало понятно, что девайс больше чем метр в длину поставить будет проблематично. Соответственно, нужно искать вариант с размером стола метр на 50 — 60 сантиметров.
Вот основные параметры выбора:
- Размер стола 1000х500
- Хорошая жесткость стола и портала
- Реечная передача по осям X и Y
Последний пункт важен: для столярных дел нужна хорошая скорость перемещения портала. Винтовая передача ооочень медленная.
Почитав тематические форумы мне стало понятно, что не имея опыта работы с металлом в обозримом будущем нормальный станок сделать не получится, а в многолетний проект с неясным результатом влазить тоже не хотелось.
Оставалось купить готовый. Искать что-то дешевое в Китае показалось не логичным — доставка 80-100 килограммов железа обещало вылететь в копеечку. Несколько месяцев мониторил авито, но там продавали либо промышленные станки большого размера, либо не очень качественные маленькие самоделки.
Поизучав московский рынок производителей ЧПУ, более-менее в моем бюджете я нашел 3 компании (описываю события двухлетней давности, сейчас ситуация может быть другая). Чтобы не расстраивать НЛО, не буду приводить их названия. Станок с подходящими характеристиками нашелся у одного из этих 3 производителей. На тематических форумах отзывы об этом производителе были не самые лестные, но откровенно ругательных было тоже немного. Основной посыл отзывов был «Комплектующие — Китай, сервис хреновый, но за эту цену ничего лучшего нет». К слову, «эта цена» роутера со шпинделем была в районе 115k вечно деревянных…
Покупка
Цена кусалась и я уже не был уверен хочу ли этих жертв. Но помог случай: совершенно неожиданно со мной расплатились по одному старому проекту на котором я уже давно поставил крест. Сумма примерно соответствовала стоимости станка. Это был знак свыше, в тот же день сделал заказ и перечислил 50% стоимости на счет производителя.
Спустя месяц поехал забирать свой девайс. Компания располагалась на территории какого-то завода. Похоже, спрос на ЧПУ в Москве хороший: помимо моего станка в коридоре стояло еще с десяток готовых станков поменьше.
Первый запуск и первый облом
Для станка еще нужен компьютер. У себя в закромах нашел старый Pentium4 с LPT портом. Будучи в душе линуксоидом в качестве управляющего софта я выбрал CNC Linux (http://www.linuxcnc.org/). Быстро был скачен/установлен дистрибутив. С некоторым волнением включаю тумблер, станок ответил оптимистичным жужжанием.
Вот оно будущее, уже рядом! Нажимаю Reset и пытаюсь клавишами курсора подвигать каретку. Тут случился первый облом: по осям Y и Z все работает прекрасно, но с X серьезные проблемы. Дело в том, что в моем станке на оси X два шаговых двигателя (по одному на правой и левой направляющей) и при попытке перемещения крутился один из них, а второй мертво стоял на месте. Таким образом, родной конфиг, который прилагался к станку не работал в среде CNC Linux.
Следующие несколько часов прошли в изучении форумов и курении доков. Но максимум чего удалось добиться, чтобы задвигались оба шаговика, но делали они это нехотя и с разной скоростью. По не характерному звуку и по тому как дергается портал, в какой-то момент, я понял, что такими темпами я скоро сломаю, к чертям, эту дорогущую железку и усилием воли прекратил эксперименты с CNC Linux.
Mach3
На следующих выходных продолжил попытки запустить станок. На этот раз четко следовал инструкции изготовителя. Установил Microsoft Windows for Legacy PCs, отключил почти все службы, выключил скринсэйвер и энергосбережение. Поставил Mach3. Загрузил конфиг. И случилось чудо, станок заработал.
Второй облом
Неприятность случилась примерно через пару недель после удачного запуска. Я оставил станок включенным в режиме ожидания, а сам отошел на пару минут. По возвращению меня ждал неприятный сюрприз, станок вел себя как Шварценеггер-Терминатор когда его Кристанна Локен заразила нано-роботами. Портал хаотично дергался в конвульсиях. Я быстро обесточил девайс. Через пару минут включил. Все было тихо, но минут через 5 нано-роботы вернулись.
Настроение скатилось куда-то под плинтус. Я живо себе представил путешествие через всю Москву в сервисный центр. Да и просто вытащить 70 килограммовый кусок железа из тесного подвала то еще удовольствие.
Для очистки совести я решил заглянуть в китайские потроха. В моем ЧПУ вся электроника смонтирована на задней стенке портала. Вскрыть коробку оказалось не сложным. Под крышкой расположено 2 блока — блок питания и блок управления. Последний сразу вызвал подозрение. Точнее, не сам блок, а то что было на нем. На нем было 2 очень подозрительных вентилятора. При подаче питания не включился ни один! Вскрытие одного из них меня слегка шокировало. Такое впечатление, что китайцы отлили его из одного куска г пластика, включая подшипники и провода.
Оба вентилятора были отправлены в помойку (к сожалению, я тогда не сфотографировал) их место занял один большой куллер от компьютерного блока питания.
Для лучшего охлаждения в задней крышке я насверлил дырок:
С тех пор, вот уже два с лишним года, электроника станка никаких проблем не доставляет. Риторический вопрос: почему это нельзя было учесть на производстве? Цена вопроса — 100 рублей. Не думаю, что я единственный кто столкнулся с такой проблемой…
Компьютер
Отдельно хочу рассказать об управляющем компьютере. Как уже писал выше, изначально, я подключил станок к старенькому Pentium4. Сейчас уже не вспомню на каком он был чипсете,
для своего времени это была неплохая машинка. С первых же дней начали наблюдаться небольшие проблемы. Как правило, они заключались в единичных пропусках шагов. Еще очень раздражало то, что «0» по оси Z медленно но верно «уплывал». Особенно это было заметно при большом количестве повторений. Например, когда я делал экраны на батареи мне нужно было в листе фанеры проделать несколько сотен фигурных отверстий. Где-то на середине работы «0» по Z у меня «ушел» вниз на сантиметр, насквозь просверлив жертвенный стол.
В тот момент я грешил на контроллер станка, как-никак, пока я не поменял родные куллеры он у меня пару раз серьезно перегревался. Но, через некоторое время, я обратил внимание на закономерность. Иногда, при включении компьютера наблюдался такой эффект: при запуске любого приложения в Windows сначала гас экран на пару секунд, после этого приложение запускалось. Если такой эффект имел место быть, то и станок работал как хотел — пропускал шаги, терял «0». Для исправления ситуации достаточно было перегрузить компьютер. Если после рестарта этого эффекта не наблюдалось, все работало как надо.
Разбираться с этим не было ни времени ни желания. Я просто перегружал комп если мигал экран при запуске Mach3. Так продолжалось длительное время. Но с какого-то момента я стал понимать, что с компьютером что-то происходит. По-началу, было достаточно одной перезагрузки при старте. Но со временем, для запуска системы в нормальном режиме, приходилось делать по 5-6 рестартов. Ну и в довершении всего стала «слетать» клавиатура. Лечилась выниманием/вставлением usb-разъема. В общем, пришло понимание того, что компьютеру пора на свалку.
Решил больше не экспериментировать и купить то, что рекомендует производитель. А производитель настоятельно советовал найти что-то на старом Intel Atom. Задача представлялась мне элементарной. Дерзкий план заключался в том, чтобы поехать на Горбушку и за 20 минут купить за 2 копейки то, что мне нужно. Энтузиазм быстро улетучился столкнувшись с суровой реальностью. Я облазил весь Горбушкин двор, все найденные там комиссионки, найти atom с lpt не получилось.
Далее был Avito. Я обзвонил c десяток продавцов, у кого в объявлении был intel atom, результат тот-же: как только узнавали, что мне нужен atom с lpt, разговор заканчивался. Но, кто ищет тот найдет, после долгих мытарств я, наконец, нашел благодетеля, у которого была новая(!) плата на Atom D2700 с LPT, да еще за смешные 2500р.
После замены компьютера наступил, наконец, праздник: станок заработал как часы, шаги не пропускаются, «0» стоит как прибитый. С тех пор, мой ЧПУ стал приносить исключительно положительные эмоции.
На этом заканчиваю первую часть. Вторая будет целиком посвящена механике. Про то, как мне удалось приспособить обычный ЧПУ-роутер для решения не характерных для него задач. Обещаю, будет интересно.
Источник