В последнее время на хабе все чаще появляются темы, посвященные 3D-печати вообще и домашним 3D-принтерам в частности.
И практически в каждом комментарии разгорается борьба между романтиками, которые ни разу в жизни не видели 3D-принты, и практиками, прикоснувшимися к ним один раз и разочаровавшимися.
При этом последние почему-то не предоставляют адекватных альтернативных технологий; комментарии либо чисто критические, либо предлагают заведомо более дорогие альтернативы.
Однако есть достойная альтернатива – домашний фрезерный станок с ЧПУ.
Звучит потрясающе, правда? Почему-то само слово машина в народе ассоциируется с производством, с отдельными помещениями и специально обученным персоналом.
Фактически существует большой класс станков с ЧПУ, предназначенных для настольного использования в офисе и на небольших производствах, а при желании и дома.
В то же время цена небольших фрезерных станков с ЧПУ приближается (если не сказать равна) к реальной цене 3D-принтеров.
Жизнь сложилась так, что последний год или около того я изготавливаю литьевые формы для изделий из полиуретана на фрезерном станке с ЧПУ.
Поскольку до этого я работал в IT-ритейле 10 лет, и мое образование не имело никакого отношения ни к инженерному делу, ни к ЧПУ, мне пришлось осваивать технологию с нуля.
За последний год я вырос с должности фрезеровщика до инженера-конструктора, а затем и до заместителя директора по технологии.
Благодаря моим усилиям парк ЧПУ компании вырос с одинокого старичка Roland до 5 станков разного размера.
В связи с этим опыт выбора, приобретения, наладки, настройки, эксплуатации и ремонта различных станков с ЧПУ по-прежнему свеж и актуален.
И поэтому я решил поделиться своим опытом с сообществом.
Я сам в курсе, и прошу читателей принять во внимание, что я самоучка без базового инженерного образования, все изложенное ниже основано исключительно на личном опыте.
После долгих мучений выбора, писать контрастную статью или статью с обзором технологии, победил третий вариант: написать серию статей, описывающих слегка отвлеченный опыт оператора ЧПУ - от выбора станка, пуско-наладочных работ и инструментов, через подбор материалов, программного обеспечения и режимов работы, настройке и доводке.
Ниже под катом первая статья серии - краткое описание подсистем фрезерных станков с ЧПУ, с комментариями и рекомендациями по выбору.
Что купить и как выбрать
Прежде всего, определяем задачи.Поскольку мы ищем альтернативы 3D-принтерам для дома/хобби, нашими основными рабочими материалами будут пластик, дерево, МДФ, ДСП, фанера, текстолит и немного цветного металла.
Размеры – не менее отечественных 20*30 см – формат листа А4. Шпиндель Шпиндель – рабочий инструмент станка, вращающий фрезу.
Мощность шпинделя является производной от желаемой скорости съема материала: у меня есть неплохой опыт фрезерования алюминия шпинделем мощностью 60 Вт, но с жалкими малыми подачами и глубиной.
Большинство китайских станков оснащены шпинделями мощностью 600-800 Вт, чего вполне достаточно для чистого удаления пластика/дерева на глубину 1 мм со скоростью 2 метра в минуту.
Отдельно я бы предостерег от использования шпинделей серии Kress FHE/FE: по сравнению с китайцами они гораздо шумнее и менее точны.
Если продавец предлагает установить такой шпиндель, лучше самому заказать нормальный шпиндель на Алиэкспресс, а еще лучше – найти другого продавца.
Рамка На любительских машинах в лучшем случае рама будет представлена конструкционным профилем в основании и алюминием толщиной 10-15 мм на портале и стойках оси Z. В принципе, для домашних хобби-задач этого достаточно, главное убедиться в этом.
На моей памяти есть одно китайское изделие с безрамной конструкцией, у которого самая длинная ось была безрамной - ее функция была передана столу.
Естественно, машина была крайне слабой.
Путеводители Для заявленных размеров подойдет станок на круглых направляющих 16-21 мм.
В целом, эмпирическое правило для заявленных целей «направляющих по длине» следующее: <15cm – 12mm round 15-40 см - 16 мм круглый 40-90 см - 22 мм круглый с подставкой Механика Поскольку в качестве цели использования мы указали цветной металл, передача усилия от двигателей на ось должна быть достаточно жесткой.
Поэтому долой ремни, да здравствуют ШВП и винты.
ШВП - это ШВП, по сути это тот же винт, только канавки резьбы отшлифованы и гайка - шарикоподшипниковая.
ШВП имеет гораздо более плавный ход, более высокую точность и надежность.
Так что винт, пожалуй, допустим только по оси Z, которая по определению менее подвижна, чем остальные.
Передача усилия от моторов к гребным винтам не критична для наших задач – достаточную жесткость обеспечивают ременная передача, редуктор и муфты.
Опять же главное, чтобы между мотором и пропеллером было что-то, компенсирующее биение оси и резкие силы в начале движения, а то китайцы в целях экономии могут и прямо шаговик прикрутить к гребного винта, что негативно скажется на сроке службы мотора.
Моторы В хобби-сегменте однозначно правят шаговые двигатели, они же шаговые двигатели.
Причем для заявленных целей вполне достаточно практически любого современного двигателя, начиная с 42/48 мощностью 5,5 кгсм.
Среди дополнительных плюшек, предлагаемых станкостроителями, можно отметить рукоятки на оси, энкодеры и т. д. – в наших задачах это не критично.
Ээлектроника Поскольку мы рассматриваем возможность приобретения готовой машины, мы предполагаем, что драйверы и блок питания соответствуют установленным двигателям.
Имеет смысл лишь отметить наличие управления шпинделем ЧПУ — некоторые китайцы экономят на частотном регулировании.
Стол Должен быть стол.
Поскольку точность детали во многом определяется жесткостью крепления, стол должен быть жестким.
А потом пошли вариации.
Китайцы любят устанавливать в свои станки столы из конструкционных профилей с Т-образными пазами – достаточно удобно и универсально, но не очень жестко.
Гораздо лучше подойдет пластина с сеткой с резьбовыми отверстиями.
Самым универсальным, но дорогим и сложным в эксплуатации является вакуумный стол.
Бонусы и дополнения Важными вспомогательными средствами являются датчики предельных значений по всем осям и датчик нулевой точки оси Z. Конкретные дополнения — дополнительная (вращающаяся) ось, DSP-контроллер, датчик положения, щуп, энкодеры, специальные зажимы и т. д., но всё это, пожалуй, выходит за рамки статьи для новичков.
Интерфейс и программное обеспечение Поскольку речь идет о недорогих фрезах с шаговыми двигателями без энкодеров, то стандартным интерфейсом в лучшем случае будет слегка кастомизированный PCI-LPT-контроллер с оптической изоляцией, в худшем — просто кабель к LPT-порту компьютера.
По моему это примерно одно и то же, по крайней мере я разницы в работе не заметил.
Программное обеспечение разнообразно, но функционально сводится либо к простому интерпретатору G-кода в сигналы драйвера шагового двигателя, либо к более совершенному эмулятору стойки управления станком.
В любом случае, если стандартная программа вас не удовлетворит, можно немного потерпеть и подключить станок к LinuxCNC, который по функциональности и удобству не уступает продвинутым фирменным решениям.
Возможно, эту статью можно завершить; если есть вопросы/предложения/дополнения, добро пожаловать в комментарии и в личку.
В следующей части - обзор режущего инструмента, крепежа, аспирации, СОЖ в домашних условиях.
УПД.
другие статьи из серии: Домашний фрезерный станок с ЧПУ как альтернатива 3D принтеру, часть вторая, инструменты и аксессуары Домашний фрезерный станок с ЧПУ как альтернатива 3D-принтеру, часть третья, ПО и G-код Домашний фрезерный станок с ЧПУ как альтернатива 3D-принтеру, часть четвертая.
Общие концепции обработки Теги: #Сделай сам или Сделай сам #ЧПУ #cnc #фрезерование
-
Беспроводная Отладка Stm32
19 Oct, 24 -
Анимация Фотографий. Открытие Рта
19 Oct, 24
