Мини фрезерный станок с ЧПУ по металлу, дереву для дома

В поисках идеи для прибыльного и успешного бизнеса не обязательно, чтобы она была оригинальной и не похожей на другие, ведь многие успешные предприниматели начинали с чего-то малого, уже известного, и развивали это направление. Современный мир предлагает множество вариантов развития своего дела. Это может быть обучение и воспитание, реклама и оказание услуг, строительство и производство, и т.д. Если вы решили заняться каким-то небольшим производством, то первым пунктом в проекте, конечно, будет значиться оборудование.

Принцип работы и конструкция

Это оборудование состоит из механической части и электронной подсистемы. Обработку заготовки осуществляет вращающаяся фреза. Она закреплена в патроне на валу шпинделя. В зависимости от задачи выбирают форму и размер фрезы. Электродвигатель шпинделя создает вращательное движение.

Собственно контроллер ЧПУ осуществляет команды для перемещения заготовки в трех координатных осях, а также для фиксации фрезы в необходимой точке для обработки детали.

Электронная система состоит из следующих компонентов:

контроллер;
устройство памяти;
панель оператора;
дисплей.

Контроллер, считывая описание с компьютера, дает команды оборудованию. Управлять настольным фрезерным станком с ЧПУ можно с персонального компьютера или ноутбука.

Основные характеристики техники

При выборе мини-станков необходимо обратить внимание на основные характеристики фрезеров, исходя из чего и следует делать выбор. Из основных параметров такой техники можно отметить следующее:

Показатели мощности оборудования. Для работы с металлом необходимо подбирать фрезеры, мощностью в 400 Вт и более. Установки мощностью 200−400 Ватт предназначаются для работы с древесиной.
Размеры рабочей столешницы. У мини-станков рабочая столешница может выполняться с размерами от 15х35 сантиметров до 15х65 сантиметров. Выбор будет зависеть исключительно от того, с какими заготовками планируется работать на агрегате.
Ход шпинделя и расстояние до него.
Производительность фрезерного станка и скорость вращения шпинделя.
Вес и габариты агрегата.

Функциональность и универсальность использования такого мини-станка будет напрямую зависеть от разновидности установленной фрезы. Это инструмент для резки, который оснащается острыми и прочными зубцами.

Качественные фрезы выполнены из сверхпрочных материалов, а расположение зубцов у них такого, что зубья включаются в обработку не одновременно, а поочередно. В настоящее время существуют различные виды фрез, которые предназначаются для тех или иных видов работ.

Для выполнения канавок, выемок и пазов используют базовые, дисковые, угловые и концевые фрезы.
Обработка поверхности осуществляется цилиндрическими и торцевыми инструментами для резки.
Для фасонных поверхностей используют соответствующие фасонные фрезы.
Модульные, дисковые и пальцевые фрезы предназначены для обработки колес и выполнения зубцов.

Правильно подобрав используемую фрезу, можно будет обеспечить качество работы на мини-станке, режущий инструмент будет отличаться надежностью, износоустойчивостью, а острые кромки зубьев не будут стачиваться, качественно обрабатывая различные детали из металла и древесины.

Миниатюрный фрезерный станок — это универсальное и простое в использовании оборудование, которое с одинаковым успехом используется профессионалами и обычными домовладельцами в бытовых целях. Можно подобрать такую технику, которая будет различаться своей мощностью, конструкцией, предназначением и типом. Выбор следует делать исходя из предполагаемой работы на станке, что и позволит приобрести качественную технику, которая будет сочетать функциональность и простоту эксплуатации.

Назначение фрезеровочных малогабаритных (маленьких) станков

Оборудование отличается широкими функциональными возможностями и выполняет следующие виды работ: расточка, сверление, гравировка, фрезерование. Станки возможно применять практически на любом производственном предприятии. Компактный размер и небольшой вес позволяют использовать малогабаритные станки и в домашних условиях, а также для небольших мастерских.

В продаже имеются модели для обработки металла, дерева. Также на мини-станках можно работать с пластиком, пластмассой. При наличии гравировальной головки на заготовки из дерева и металла можно наносить любые узоры и украшения, что позволяет создавать декоративные изделия.

Предназначение мини-фрезеров

Сегодня в продаже можно найти универсальные модели, которые предназначаются для работы как с металлом, деревом и древесиной, так и узкоспециализированные мини-станки, способные работать только с тем или иным материалом. Использование мощных двигателей и специальная конструкция рабочей головки позволяет компактному оборудованию выполнять различные работы по обработке заготовок.

С помощью мини-фрезеров можно выполнять следующие работы:

Сверление.
Фрезерование.
Зенкерование.
Гравировку.
Выполнение отверстий.

Перенастройка станков не представляет особой сложности, поэтому с использованием такого агрегата справится каждый домовладелец, который ранее даже никогда не имел опыта работы с подобным мини-станком.

Это оборудование используется в автосервисах, в мастерских, где выполняют ремонт бытовой техники, станок будет незаменим в подсобном хозяйстве и пригодится каждому дачнику.

Из преимуществ мини-устройств можно отметить следующее:

Доступный уровень цен.
Работа от бытовой электросети.
Небольшое потребление электроэнергии.
Минимальный уровень шума.
Простота обслуживания техники.
Небольшой вес, компактные размеры.
Широкие возможности по использованию техники.

Сегодня многие покупатели по достоинству оценили широкие возможности по использованию фрезеровочных станков по металлу, их компактные габариты, доступную стоимость и простоту эксплуатации. В продаже имеются различные модели такого оборудования, что позволяет подобрать как относительно простые варианты техники, так и станки, которые полностью автоматизированы и позволяют работать с ними на профессиональном уровне.

Разновидности мини-фрезеров с ЧПУ

В зависимости от конструктивных решений все мини-фрезеры делятся на 2 типа:

Консольные. В данном решении деталь крепится к консоли – подвижному элементу. Консоль перемещается по направляющим станины. Все операции совершает неподвижный шпиндель, на котором закреплена фреза.
Бесконсольные. Стол совершает продольно-поперечные перемещения и на нем закреплена деталь. Шпиндель в данном решении подвижный, он обрабатывает заготовку в разных направлениях, в том числе и в вертикальном.

В зависимости от модели шпиндель может быть расположен вертикально или горизонтально.

Принцип работы мини фрезера по металлу

мини фрезер с ЧПУ

Все фрезерные станки, независимо от мощности и размеров, работают по единому принципу. Деталь обрабатывается фрезами разного размера и формы. Заготовка размещается на рабочей поверхности, фреза установлена в патрон, который закреплен в шпиндель. Шпиндель — это узел, который получает движение от двигателя и передает его на фрезу.

По положению исполнительного инструмента фрезеры бывают вертикальными или горизонтальными. Большинство настольных мини фрезеров производятся с вертикальным размещением исполнительного инструмента.

Часто в мини фрезерах шпиндель размещен на мобильном портале. На аппаратах с ЧПУ портал передвигается в трехмерном пространстве, исполняя команды контроллера. Устройства оснащаются шаговыми электромоторами. Электродвигатель вращает фрезу посредством прямого привода от карданного вала. Небольшой аппарат оснащается модулем управления с двумя или несколькими тягами.

Существуют мини модификации с подвижным столом. Он передвигается в плоскости перпендикулярно фрезе. Одновременно с этим фреза совершает поступательные и вращательные перемещения. Так обрабатываются фасонные и плоские поверхности.

При работе цилиндрической фрезой соблюдается попутное направление фрезы и столешницы. В противном случае значительно снижается качество обработки.

Некоторые настольные устройства дополнительно оснащаются гравировщиком, для этого предусмотрены специальные прижимы.

Наиболее примитивная модель мини-фрезера по металлу состоит из электромотора, привода, ротора и цанги. Как правило, мощность такого оборудования мала и возможности ограничены. Оно обладает небольшим ресурсом работы — около 10 000 часов, после чего механические узлы необходимо менять. Для любительского применения это вполне приемлемое устройство.

Классификация мини фрезерных станков

Основное различие фрезерных настольных станков по металлу в точности обработки:

средней;
повышенной;
высокой.

В чертежах детали всегда указаны допуски на размеры и степень чистоты обработки. По типу обработки материала все аппараты можно разделить на следующие группы:

вертикальные консольные: исполнительный инструмент находится вертикально, может передвигаться в вертикальной плоскости и поворачиваться;
горизонтальные консольные: исполнительный инструмент размещен горизонтально, зафиксирован в одной точке, передвигается столешница с деталью;
универсальные консольные: рабочая поверхность поворачивается на нужный угол;
широкоуниверсальные консольные: кроме горизонтально установленного исполнительного инструмента, снабжены еще дополнительной головкой, способной вращаться в двух плоскостях;
продольно-фрезерные: рабочая поверхность перемещается по рельсам в продольном направлении. Исполнительные органы и стойки передвигаются в вертикальном направлении и поперечнике;
бесконсольные: исполнительный инструмент перемещается в вертикальной плоскости;
объемные: используются как копиры и под управлением ЧПУ;
карусельные, они же непрерывно действующие: оснащены несколькими вертикальными исполнительными инструментами, которые передвигаются в вертикальной плоскости, вращается и круглая столешница;
шпоночные: оснащены вертикальным шпинделем, который двигается планетарно и дополнительно вращается вокруг своей оси. Параметры планетарного перемещения задаются.

Настольные мини фрезеры с ЧПУ

вертикальный настольный мини станок по металлу

Это высокотехнологичное оборудование, управление которым полностью осуществляет программа через подключение к компьютеру. В отличие от промышленного оборудования настольное никогда не оснащается пультом управления. Детали обрабатываются с высокой скоростью и точностью. Самые распространенные конструкции оснащены консолью, на которой фиксируется заготовка. При обработке консоль перемещается.

Управление станком осуществляется посредством программы:

контурной;
позиционной;
многоконтурной;
комбинированной.

Фрезерно-гравировальные мини станки

Отличием этих станков является обязательное наличие ЧПУ и невысокая мощность. Их устройство аналогично обычному настольному фрезеру.

Они приспособлены для гравировальных работ по металлу, а также резки небольших изделий из тонких материалов (фанеры, кожи, пластика). Используют такое оборудование для любительских работ и выполнения мелких партий рекламных, сувенирных, ювелирных изделий.

Что нужно учитывать при выборе?

При выборе необходимо обратить внимание на основные технические характеристики оборудования. Не стоит брать мощный станок, если предполагаемый рабочий процесс этого не требует. Так можно сэкономить не только деньги при покупке, но и уменьшить энергозатраты.

Все характеристики должны отвечать требованиям, которые предъявляются к конкретному рабочему процессу. При некоторых вариантах обработки достаточно шпинделя с небольшой мощностью, а при работе с тяжелым металлом и крупными заготовками, требуемая мощность увеличивается.

Мини-фрезерный станок с ЧПУ – высокотехнологичное оборудование, которое подходит для небольших серийных производств и использования в домашних условиях. При этом точность обработки и надежность агрегатов держится на высоком уровне. Основное преимущество – компактность и экономия в энергозатратах.

Небольшой фрезерный ЧПУ-станок

В этой статье мастер-самодельщик расскажет нам, как он спроектировал, изготовил, собрал и запустил этот мини-фрезерный станок ЧПУ. Задача была — сделать (относительно) недорогой фрезерный станок с ЧПУ, для домашнего применения. Давайте посмотрим небольшое демонстрационное видео. Инструменты и материалы: -Фрезерный станок с ЧПУ; -Ручная дрель; -Сверла; -Ножовка по металлу; -Ключи шестигранные; -Кусачки; -Мультиметр; -Фанера;

Весь остальной необходимый материал и комплектующие указаны в «ведомости материалов» .

Шаг первый: детали для рамы станка Сначала мастер разработал в графической программе дизайн станка. Для того, чтобы изготовить детали для сборки рамы этого фрезерного ЧПУ-станка нужен другой ЧПУ-станок. Вручную вырезать детали будет затруднительно.

Для изготовления рамы мастер использовал фанеру толщиной 12 мм. Кроме того, если вы заинтересованы в том, как внести изменения в эту конструкцию, я прикрепил Solidworks (2020) файлов и ступенчатую файл здесь.

Если нужно внести изменения в конструкцию, то файлы можно скачатьздесь. Для вырезания деталей он использовал плоскую концевую фрезу 1/8 дюйма со скоростью подачи 3 дюйма / с = 180 дюймов / мин. Все файлы можно найти здесь.

Шаг второй: сборка После того, как все детали подготовлены, а комплектующие в наличии, можно приступить к сборке станка. Сборка этой конструкции может быть немного сложной, нужно убедиться, что в движущихся частях нет заедания или дополнительного трения. Для каждой оси, прежде чем она будет собрана и зафиксирована, нужно установить линейные стержни и убедиться, что все детали стоят как нужно.

Сначала нужно собрать основание (не закручивая шурупов) и свободно прикрутить четыре опоры линейных направляющих оси X с помощью винтов и гаек M5x20 мм. Затем добавьте две линейные направляющие 300 мм и затянуть винты. Важно установить линейные направляющие перед использованием шурупов для обеспечения совмещения.

Перед закручиванием шурупов нужно просверлить отверстие, иначе фанера может лопнуть.

Дальше собирает ось Y. Здесь тоже нужно сначала собрать все предварительно, установить направляющие, выровнять, и затем зафиксировать шурупами.

Прикручивает держатель для оси X, направляющую и линейные подшипники.

Дальше снимает линейные направляющие оси X с основания и устанавливает каретку оси Y так, чтобы линейные направляющие можно было пропустить через линейные подшипники. Затягивает винты, чтобы зафиксировать линейные направляющие на месте.

Прикручивает опорный подшипник с помощью двух винтов и гаек M5x16 мм. Прикручивает двигатель оси x с помощью четырех винтов M3x12 мм. Устанавливает муфту вала двигателя. Затем устанавливает ходовой винт.

Устанавливает двигатель оси Y и опорный подшипник. Собирает каретку оси Z.

Устанавливает гайку ходового винта.

Устанавливает линейные подшипники.

Дальше нужно прикрутить гайку ходового винта к держателю, и затем всю конструкцию к каретке оси Z.

Прикручивает линейные подшипники.

Устанавливает шпиндель в держатель и всю деталь устанавливает на направляющие каретки. Теперь нужно установить каретки z на ось y.

Последнее, что нужно сделать, это сдвинуть шпиндель вверх в держателе и затянуть винты.

Шаг третий: электроника Для связки микроконтроллер + коммутационная плата можно использовать либо Arduino Mega 2560 + Ramps 1.4, либо плату расширения Arduino UNO + CNC. Последняя сборка дешевле и, возможно, лучше для этой цели, а первая чаще используется для 3D-принтеров. Мастер будет использовать Arduino Mega 2560 + Ramps 1.4, просто потому, что эти комплектующие у него были в наличии. Сначала нужно подготовить провода. При необходимости их нужно удлинить.

Питание 12 В собирается по следующей схеме.

Подключает шпиндель. Потенциометр управляет скоростью вращения шпинделя.

На плату RAMPS устанавливает перемычки, как на фото. Установка перемычек позволяет использовать режим микрошага 1/16. Устанавливает необходимое напряжение. Как это сделать, можно узнать перейдя по этой ссылке.

Дальше прокладывает провода и подключает к плате.

Шаг четвертый: прошивка Для этого проекта мастер использовал прошивку Marlin. Скачать прошивку можно здесь. Затем нужно ее отредактировать в Arduino IDE. Нужно открыть файл configuration.h и внесите изменения, перечисленные ниже. Примечания выделены наклонным текстом.

Показать / Скрыть текст

Marlin 2.0.7.2 L.130 BOARD_RAMPS_14_EFB Choose BOARD_RAMPS_14 the ending doesn’t matter because it isn’t a printer

L.144 EXTRUDERS 0
L.744 DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT { 400, 400, 400, 500 }
(leadscrew pitch = These values may need to be tuned. L.751 DEFAULT_MAX_FEEDRATE { 120, 120, 30, 25 } L.746 DEFAULT_MAX_ACCELERATION { 400, 400, 100, 10000 } L.799 DEFAULT_ACCELERATION 400 L.781 DEFAULT_TRAVEL_ACCELERATION 400 L.793 #define DEFAULT_XJERK 3.0 L.794 #define DEFAULT_YJERK 3.0 L.795 #define DEFAULT_ZJERK 0.2 L.828 #define S_CURVE_ACCELERATION (uncomment) L.1089 #define INVERT_X_DIR true L.1090 #define INVERT_Y_DIR false L.1091 #define INVERT_Z_DIR true
Последние 3 строки изменяют направление двигателей. Если после сборки двигатели будут крутиться неправильно, то нужно будет эти строки отредактировать или изменить подключение.
Для подключения компьютера к принтеру он использовал программу pronterface. Она предназначена для 3D-печати, но является одним из немногих интерфейсов, которые подключаются к прошивке Marlin.

Откройте приложение, подключите компьютер к микроконтроллеру и подключитесь к станку. После подключения используйте кнопки для перемещения + x -x, + y -y и + z, -z. В станке не используются концевые выключатели, поэтому нужно аккуратно переводить каретки в крайнее положение.

Шаг пятый: работа станка После создания траектории инструмента в Fusion 360 или другом программном обеспечении CAM необходимо выполнить ее постобработку в gcode, который может понять машина. Это операция зависит от типа прошивки, которую вы используете, поэтому нужен специальный постпроцессор для прошивки Marlin. Загрузить его можно здесь и затем добавить его в Fusion 360 в соответствии с этими инструкциями. После добавления в Fusion 360 нужно выбрать постпроцессор DIYCNC_Marlin20 и измените настройки, показанные синим текстом на картинке. Это предотвратит выход оси z за пределы рабочей зоны.

Теперь можно попробовать сделать несколько тестов. После тестирования он обнаружил, что оптимальная скорость для работы с древесиной около 1 дюйм / с = 60 дюймов / мин.