Бюджетный станок с подвижным столом.

[JudasPriest]

Добрый день.

Сейчас в процессе у меня бюджетный станочек с полем 240*180. Цель постройки - медленно и уверенно грызть мягкие металлы. Бюджет был невелик и себя уже исчерпал. Это у меня третий станок - был сначала переделанный под ЧПУ 1Д601, но не разобрался с программами под токарно-фрезерную обработку. После перекинул электронику на простейший фрезерный ЧПУ, который то и дал минимальные понятия что это такое вообще. На другом форуме особой помощи в советах не дождался, а постройка тем временем потихоньку шла. Работаю над станком только дома, так что ни о каком качестве изготовления не может идти речи.
И так, что на данный момент сделано:
В качестве столешницы куплена плита УСП-12 240х180х30мм

Всякими ручными граверами работать достало, а на хороший мощный шпиндель денег попросту нет. По-этому решил пойти другим путем - изготовить шпиндель самому и сделать привод от внешнего асинхронника. Минус такого решения - большой вес, малые обороты и сложности в регулировке оборотов механическим путем. Плюс - дешевизна и очень низкий уровень шума, что и сыграло решающую роль, так как станок будет работать дома. Рассчитанный момент на валу шпинделя получился где-то около 0.5-0.55 Н/м при оборотах 4770, к примеру китайский шпиндель на 1.5кВт выдает момент максимум 0,6 Н/м. Поговаривают, что высокооборотистые шпиндели на оборотах ниже 6-8 тыс. теряют момент, что мне неплохо греет душу, в смысле что ожидаю получить от своей затеи что-то толковое)
Найден в закромах асинхронник, шкивы с ремнем от проекта токарно-фрезерного ЧПУ, куплен вал с патроном ER16 и пока что пара дешевых радиально-упорных подшипников для проб. Найдена пружина от огнестрела какого-то, которую собираюсь обрезать по нужной длине и установить между шкивом и верхним подшипником, чтоб создать преднатяг. Вал пришлось немного шлифануть, так как разогретые подшипники никак не налазили. Сейчас все садится с нужным усилием. Из куска дюрали выточил втулку шпинделя.

Куплено 2.5метра вала Ф20мм на опоре и 12 кареток. Порезал, примостил в кучу, получилось так:

На тот момент денег уже практически не было. Нашел на рынке корпусные подшипники, которые в три раза дешевле специальных под станки.

Сделал наброски частей станка, отдал на плазменную резку. Вышло примерно в 50$ порезать из Ст-3 10мм, из них материала 45кг и 7м реза.
Примерял дома - как-то так:

И тут начался ад - надо высверлить больше сотни отверстий. Помогает мне в этом настольный токарничек 1Д601, так как дрелью и одно отверстие сделать проблематично. В процессе сверловки так-же постоянно примеряю и подгоняю каретки и валы, чтоб не было перекосов и заеданий в движении. Ходит все очень легко.

Будет уже на работающем станке изготовлена прокладка из текстолита или чего-то подобного под стол и подогнана плоскость относительно Z, чтоб столешница не стояла на шляпках болтов.

Работаю после основной работы, то-есть по вечерам и ночам, так что извините за плохое освещение на фото.
Стойку оси Z установил через соединение шип-паз к основанию, укрепил попавшимся под руку обрезком профиля. Уже довольно жестко, лучше чем на моем предыдущем станке Долго подгонял напильником, чтоб убрать перекосы вызванные плохим качеством обработки торцов деталей после плазменной резки. Внизу станка решил установить два уголка, которые будут выходить сзади станка и с их помощью дополнительно укрепить стойку оси Z, типа А-образной конструкции сделать.

Сейчас установлены каретки оси Z и идет установка валов. Длинную ось Z делал с расчетом установки поворотной оси, частью которой послужит шпиндель токарника 1Д601, который идеально становиться на плиту УСП-12.
Выслушаю все замечания, так как опыта в этом деле у меня очень мало, делаю "вслепую" можно сказать.

[Hamster13]

Буквально вчера попался китайчёнок, вот фотки:

(для просмотра содержимого нажмите на ссылку)

ИМХО: самая удачная конструкция для хоббийных станков с большим ходом по Z, если сподоблюсь делать свой станок, то возьму за исходник эту конструкцию, в ней нет ничего лишнего.
Как говорится: всё гениальное - просто!

[JudasPriest]

Конструкция действительно интересная. При одинаковом рабочем поле этот имеет гораздо меньшие габариты нежели мой. Ну что поделать, я уже переделывать не буду

[Serg]

Я делал модель подобного станка в солиде - такая схема сильно ограничивает рабочий ход по Y и имеет сложную реализацию автосмены.

XxYxZ = 340x210x220мм при занимаемой площади 650x600мм

[rean32]

Очень заинтересовала ваша тема, поскольку хочу строить нечто подобное со сходными размерами и задачами. Особенно интересна конструкция "шпинделя" Биения не меряли на цанге? Что за подшипники использовали? Обычные или специальные какие?

[JudasPriest]

Шпиндель простой до невозможности. Выточена обычная втулка, посажены два подшипника самых дешевых радиально-упорных по схеме >--< , на другой конец вала жестко крепится шкив. А между шкивом и верхним подшипником планирую поставить пружину, которая будет постоянно тянуть вал вверх и поджимать подшипники. Так как обороты не более 5 тысяч, то особо не парился на счет каких-то специальных подшипников. Единственное что когда эти сдохнут, то поставлю более качественные. Биение пока не мерял, шпиндель хочу жестко закрепить и тогда уже замерить.

[rean32]

Так как обороты не более 5 тысяч, то особо не парился на счет каких-то специальных подшипников. Единственное что когда эти сдохнут, то поставлю более качественные.

Отличное решение, особенно если действительно на 5000 оборотах не уступает китайцу.

Длинную ось Z делал с расчетом установки поворотной оси, частью которой послужит шпиндель токарника 1Д601, который идеально становиться на плиту УСП-12.

Получается вы хотите поворотку сделать сьемной, и в случае необходимости, просто ставить ее на плиту. Тогда может быть еще токарку сделать. Рядом с фрезером резцодержатель нужен только.

[JudasPriest]

Там можно хоть весь токарничек со станиной цеплять, по пазам встанет на плиту УСП-12, только смысл? Как токарничек отдельно пусть он живет дальше. Может он мало, но когда надо что-то быстренько проточить мелкое, то не надо искать токаря. Например ту же гайку из капролона. Другой момент, что с него легко снимается шпиндель с патроном и ставится на стол фрезера, только привод от шаговика примостить. Но это только планы на будущее, сейчас хоть бы три оси запустить в работу.

[rean32]

Это понятно. Я просто к тому, что можно было бы расширить фрезер возможностями токарного с чпу. Все таки поворотка не равноценная замена токарнику. Плюс автосмену резца на токарнике можно было бы очень просто реализовать.

[JudasPriest]

Не ребят, извините, но на счет автосмены точно не думаю. Думаю где бы денег взять на нормальные шаговики, а то валяются ДШИ-200 и их вряд-ли хватит чтоб вообще сдвинуть с места стол) Подскажите пожалуйста, крутящий момент какой у них должен быть минимальный? Станок планирую использовать в щадящем режиме, так как обороты шпинделя не высокие и отталкиваясь от рекомендуемой подачи на зуб скорость подачи будет до пол метра в минуту. Ось Z весит примерно 15кг+- , но планировал подвесить с обратной стороны стойки противовес или же установить пружину на растяжение, чтоб минимизировать постоянную нагрузку на винтовую пару и подшипник. ДШИ-200 выдают вроде 2.5кг/см, планировал на Х и У поставить где-то под 11кг/см, а на Z 18кг/см. Шаг резьбы ходового винта 1.75мм. Что думаете? Заранее благодарю

[rean32]

Шаг резьбы ходового винта 1.75мм. Что думаете? Заранее благодарю

Ходовой винт? . Еще скажите гайка капролон.

[JudasPriest]

ШВП рассматриваю в будущем, но сейчас именно винт и гайка с капролона. А что не так? Написано же - бюджетный станок. Или я шпиндель самодельный ставлю от того что скучно? Капролон меня не устраивал пока я с ним не работал. Потом я лично видел станок с полем ~2500х1500 где были вращающиеся гайки из графитонаполненного капролона, винт с трапециидальной резьбой, неподвижный. Общался с хозяином станка, его вполне устраивают - заменить дешего, люфты убираются, ходят много. Станку его несколько лет, работает без просыхания практически.

Сегодня установил направляющие оси Z и почти закрепил шпиндель, осталось шляпки болтов подогнать, а то цепляются. Фото завтра, с телефона не удобно загружать.

[rean32]

ДШИ-200 выдают вроде 2.5кг/см, планировал на Х и У поставить где-то под 11кг/см, а на Z 18кг/см. Шаг резьбы ходового винта 1.75мм. Что думаете? Заранее благодарю

Ну да, заменить на ШВП всегда можно будет. По поводу момента - надо исходить из того, какая сила нужна на оси.
Вы сознательно или нет допустили ошибку в обозначении крутящего момента "кг/см", правильно "кгс*см". Иначе полностью искажается физический смысл.

Для ДШИ - 200 при 3500 Гц и КПД передачи 50% сила на оси будет примерно 20 кгс. Много это или мало - не знаю, надо у "металлистов" спросить. Сам с металлом не работал.

[JudasPriest]

Не сознательно ошибся, извиняюсь, вчера целый день сонный ходил. Если не секрет, как вы силу на оси высчитывали? Этот вопрос меня давно мучает.


Вот фото того, что вчера сделал:

Шпиндель крепится болтами М6, которые входят в него на глубину 10мм. Как думаете, достаточно этого?

[JudasPriest]

Для ДШИ - 200 при 3500 Гц и КПД передачи 50% сила на оси будет примерно 20 кгс. Много это или мало - не знаю, надо у "металлистов" спросить. Сам с металлом не работал.

Нашел формулы, значение вышло то же, что и у вас. Получается, что шаговик с моментом 11 кгс/см выдаст усилие на оси винта в 80кг, что вполне хватит для подъема Z весом до 15кг. Резких скачков по Z у меня не будет, сложные рельефы обрабатывать не собираюсь, так что силами инерции пренебрегаю.

[rean32]

Шпиндель крепится болтами М6, которые входят в него на глубину 10мм. Как думаете, достаточно этого?

Быстро у вас дело идет. Так и до первой стружки недалеко. Болтов М6 думаю вполне достаточно.
Насчет расчета силы на оси - тут все просто:

Рассчитаем работу выполняемую двигателем за 1 оборот вала на 3500 Гц (Реально частота будет ниже)

Крут момент на 3500 Гц - 1,2 кгс*см
Т.е за 1 оборот вала сила 1,2 кгс описывает окружность радиусом 1см, т.е проходит растояние равное длине этой окружности, L=2*пи*R = 2*3.14*1=6.28 см.
Работа этой силы равна A=F*L = 1.2 кгс*6,28 см = 7.53 кгс*см
Та же самая работа будет совершена на оси. Учитывая КПД примерно 0,5 получаем:
А_оси=A*КПД=7,53 кгс*см*0,5=3,76 кгс*см
С другой стороны работа оси есть сила на оси умноженная на перемещение оси. А_оси=F_оси*L_оси
За одина оборот вала ось перемещается на шаг винта = 0,175 см, исходя из этого
F_оси=А_оси/L_оси=3.76 кгс*см/ 0,175 см = 21.4 кгс

[JudasPriest]

Спасибо большое, надо себе скопировать формулы чтоб не потерять. Не хочу я ставить ДШИ на этот станок, но денег нет. Решил продать авиамодель, вроде как есть потенциальный покупатель. Хватит на два таких шаговика http://cnc.prom.ua/p18598553-shagovyj-d ... s6403.html (не реклама). Думаю их поставить на Х и У, а на ось Z повесить ДШИ временно через какой-нибудь редуктор простенький. По Z особых перемещений не будет, пусть себе медленно работает пока не приобрету что-то посерьезней. Что скажете?

[rean32]

Вроде и нормально должно быть 11 кгс*см, но в тоже время как то лучше бы 18 кгс*см. Но это чисто интуитивно, не могу обьяснить почему. Может быть кто-то по опыту постройку фрезеров по металлу подскажет что лучше. Расчет расчетом, а реальная практика то лучше.

[JudasPriest]

Я отталкиваюсь от типа шпинделя. У меня он тихоходный, как следствие и подача будет не большая. Шпиндель то и не мощный, значит силовую фрезеровку не реализовать. Отсюда выходит, что мне не стоит брать большой запас по мощности шаговика, так как я его не реализую. Скорость подачи рассчитать можно легко, но по глубине за проход сколько реально получится снимать я пока даже не представляю.

[rean32]

Кстати не задумывались над вариантом регулировки оборотов с помощью системы из несколько шкивов. На шпинделе например 3 шкива разного диаметра и на двигателе. Передаточное отношение меняется переброской ремня. Также как в сверлильных станках например реализовано, да и и не только в них. Если сделать быстрозажимной узел натяга ремня, то его переброска будет занимать 1 минуту. Не такое уж большое усложнение , но зато получаем регулировку оборотов. Вот только момент на шпинделе будет обратно зависим от скорости. Движок скорее всего надо мощнее. Но если поставить асинхронник 1,5-2 квт, то наверно вполне нормально будет, конечно он будет весить килограмм 15, но большая масса на оси Z мне кажется не проблема, пружина уменьшит вес, а силами инерции можно пренебречь, так как ускорения на оси будут небольшими. А если взять движок б/у то и вполне бюджетно выйдет.