Шаговый двигатель станок с чпу своими руками

Шаговый двигатель станок с чпу своими руками

Самый простой способ изготовить самодельный ЧПУ станок — это распотрошить какой либо девайс имеющий шаговые двигатели. Например старый принтер или сканер.
Именно об изготовлении ЧПУ станка своими руками из последнего и пойдет речь в сегодняшней статье.

Итак, для создания небольшого станка нам потребуется выпотрошить старый сканер, из него можно извлечь следующие полезные вещи: микросхему ULN2003, шаговый двигатель и пару стальных прутков.

Кроме этого возьмем картонную коробку для изготовления корпуса нашего контроллера. Можно сделать ее и из текстолита или фанеры, особой разницы тут нет, просто картон легче обрабатывается простыми ножницами.

Подготовим инструменты, вот список того, что мы будем использовать:

Кусачки
Ножницы
Клеевой пистолет
Паяльник и принадлежности для пайки

Для изготовления контроллера нам так же понадобиться:
Разъем DB-25 (на LPT порт) с проводом
Цилиндрическое гнездо для питания контроллера ЧПУ станка

Для испытательного стенда
Стержень с резьбой в качестве ходового винта
Подходящая под ходовой винт гайка
А так же разные шурупы, шайбы и куски древесины

Подключать все это будем к компьютеру, который имеет порт принтера, а в качестве программного обеспечения будем использовать программу для работы на ЧПУ станке TurboCNC.

Скачать TurboCNC можно здесь .

Инструкция по сборке самодельного фрезерного станка с ЧПУ

Ниже на фото можно увидеть сделанный собственными руками фрезерный станок с ЧПУ, к которому прилагается подробная инструкция по изготовлению и сборке с указанием используемых материалов и комплектующих, точными «выкройками» деталей станка и приблизительными затратами. Единственный минус — инструкция на английском языке, но разобраться в подробных чертежах вполне можно и без знания языка.

Фрезерный станок с ЧПУ собран и готов к работе. Ниже несколько иллюстраций из инструкции по сборке данного станка

Подготовительные работы

Если вы решили, что будете конструировать станок с ЧПУ своими руками, не используя готового набора, то первое, что вам необходимо будет сделать, — это остановить свой выбор на принципиальной схеме, по которой будет работать такое мини-оборудование.

Схема фрезерного станка с ЧПУ

За основу фрезерного оборудования с ЧПУ можно взять старый сверлильный станок, в котором рабочая головка со сверлом заменяется на фрезерную. Самое сложное, что придется конструировать в таком оборудовании, — это механизм, обеспечивающий передвижение инструмента в трех независимых плоскостях. Этот механизм можно собрать на основе кареток от неработающего принтера, он обеспечит перемещение инструмента в двух плоскостях.

К устройству, собранному по такой принципиальной схеме, легко подключить программное управление. Однако его основной недостаток заключается в том, что обрабатывать на таком станке с ЧПУ можно будет только заготовки из пластика, древесины и тонкого листового металла. Объясняется это тем, что каретки от старого принтера, которые будут обеспечивать перемещение режущего инструмента, не обладают достаточной степенью жесткости.

Облегченный вариант фрезерного станка с ЧПУ для работы с мягкими материалами

Чтобы ваш самодельный станок с ЧПУ был способен выполнять полноценные фрезерные операции с заготовками из различных материалов, за перемещение рабочего инструмента должен отвечать достаточно мощный шаговый двигатель. Совершенно не обязательно искать двигатель именно шагового типа, его можно изготовить из обычного электромотора, подвергнув последний небольшой доработке.

Применение шагового двигателя в вашем фрезерном станке даст возможность избежать использования винтовой передачи, а функциональные возможности и характеристики самодельного оборудования от этого не станут хуже. Если же вы все-таки решите использовать для своего мини-станка каретки от принтера, то желательно подобрать их от более крупногабаритной модели печатного устройства. Для передачи усилия на вал фрезерного оборудования лучше применять не обычные, а зубчатые ремни, которые не будут проскальзывать на шкивах.

Узел ременной передачи

Одним из наиболее важных узлов любого подобного станка является механизм фрезера. Именно его изготовлению необходимо уделить особое внимание. Чтобы правильно сделать такой механизм, вам потребуются подробные чертежи, которым необходимо будет строго следовать.

Особенности сборки станка ЧПУ

Детали

Рассмотрим особенности сборки станка ЧПУ по дереву для домашней мастерской.

На корпус крепятся первые два шаговых двигателя. Они монтируются за вертикальной осью. Они обеспечивают вертикальное и горизонтальное перемещение фрезерной головки.

Для того чтобы установить шаговые двигатели оси Z , нужно использовать заднюю, переднюю, а также верхнюю пластины. Сделайте подложку фрезерного шпинделя.

Задействуйте резиновую обмотку лучше всего толстого электрокабеля, чтобы зафиксировать вал электрического двигателя. Фиксаторами могут стать прочные винты с втулками из нейлона.

Электроника

Выбирайте только высококачественные печатные платы и другую электронику.

ШД (шаговые двигатели).

Порт Line Print Terminal (LPT). С его помощью ЧПУ подключается к станку.

Драйверы для работы контроллеров.

Подходящий блок электропитания, рассчитанный на 36 В.

Компьютер либо ноутбук.

Кнопка аварийной (экстренной) остановки.

Прежде чем самодельный ЧПУ станок начнет работу, не забудьте сделать его пробный запуск.

Также вам понадобятся обычные инструменты, такие как дрель, сверла, отвертка и другие.

Шаг 1-й: найдите старый принтер или сканер

Чтобы сделать самодельный ЧПУ станок из принтера, для начала нужно запастись необходимыми материалами. Данный этап является самым приятным в процессе сборки станка, поскольку он представляет собой попытки найти тот хлам, от которого люди стремятся избавиться. Вы можете использовать свои материалы или купить их. Но если вы максимально сократить затраты на станок, лучшим вариантом будет ЧПУ из старого принтера. Вот предметы, которые вам нужно найти:

• Планшетный сканер
• Старый принтер

В этих устройствах есть отличные шаговые двигатели, а также замечательные стержни, изготовленные из закаленной стали, и не только.

Также вы найдете в них шестерни, втулки, холодные катоды, конденсаторы, кнопки, параллельные порты и многое другое.

Шаг 2-й: инструменты

При сборке использовалось только все самое необходимое, чтобы показать, что можно собрать ЧПУ станок из принтера своими руками, имея минимальный набор инструментов.

Необходимые инструменты:

• Дрель
• Набор отверток
• Комплект метчиков и плашек
• Многофункциональный инструмент
• Ножовка по металлу
• Станочные тиски или другое зажимное приспособление
• Плоскогубцы
• Сверла
• Напильник
• Кернер

Рекомендуемые инструменты:

• Ленточная пила
• Циркулярный станок
• Токарный станок
• Настольный шлифовальный станок
• Болторез

Шаг 3-й: линейные направляющие

Центром вашего ЧПУ из принтера является его рабочий стол, поэтому внимательно прочтите данную статью и следуйте инструкции

Необходимые материалы:

Это всего лишь перечень самого необходимого.

Как видите, для сборки ЧПУ из старого принтера своими руками требуются простые, общедоступные и недорогие инструменты. Подобные материалы имеются в запасе почти у каждого, но вы можете и приобрести их в любом магазине за небольшие деньги.

Положите два куска вспененного ПВХ одинакового размера друг на друга и просверлите в них отверстие по центру, и еще два отверстия — каждое на расстоянии 3/4 дюйма от осевой линии (от края).

Теперь отрежьте алюминиевые прутки под нужный размер и вставьте их в просверленные отверстия — у вас должны получиться детали, похожие на те, что показаны ниже. ЧПУ станок из принтера уже почти готов!

Повторите вышеописанную процедуру для каждой оси.

Шаг 4-й: плиты направляющих по осям X,Y, Z

Итак, мы переходим к самому материалоемкому этапу работы — изготовлению плит направляющих. По завершении их изготовления появляется реальное ощущение того, что работа по проекту начала продвигаться.

Необходимые материалы:

Теперь вам необходимо положить 4 листа оргстекла размерами 38х44х12 мм друг на друга и просверлить в них отверстие точно по центру, используя сверло на 9,5 мм.

После выполнения вышеописанной процедуры, продвиньте куски пластика, надетые на прутки (по 2 шт. на каждом прутке), до нужных мест, и выровняйте их, после чего поместите листы сверху. Затем переверните конструкцию и приклейте их.

Повторите процедуру для каждой оси.

Теперь самое время просверлить отверстия, необходимые для фиксации заготовок при обработке на планируемом ЧПУ из принтера.

Шаг 5-й: установка электродвигателя

В зависимости от того, какой вы взяли электродвигатель, для его установки вам потребуются различные крепления, поскольку все они отличаются друг от друга.

Желательно использовать шаговые электродвигатели от принтеров ввиду легкости их установки, но электродвигатели от сканеров также будут хорошо работать.

В ходе выполнения третьего шага вы должны были просверлить отверстия для установки электродвигателя, и теперь вам остается только закрепить его.

Выбор подходящего типа соединительной муфты, при помощи которой шаговый электродвигатель соединяется с резьбовым стержнем, зависит от типа двигателя, имеющегося в вашем распоряжении.

В данном случае в качестве соединителя использовали удлиненную гайку, но вы можете изготовить ее из пластика — главное, чтобы она имела достаточные размеры.

Все, что вам нужно будет сделать — это просверлить отверстие в центре прутка со стороны двигателя, соответствующее по диаметру валу шагового электродвигателя, затем просверлить отверстие диаметром 8 мм под резьбовой стержень с другой стороны.

После этого нарежьте резьбу со стороны, на которой находится отверстие диаметром 8 мм, и склейте части между собой.

Шаг 6: Делаем резьбу

После того как вы установили гайку, настало время закрепить резьбовой стержень и приклеить гайку к одной из прямоугольных пластин размерами 38х44х12 мм.

Необходимо убедиться в том, что центр гайки с резьбовым соединением совпадает с центром резьбового стержня.

После выполнения этой процедуры у вас должен получиться узел, похожий на тот, что изображен ниже.

Необходимые материалы:

3 шт 127 мм М24 удлиненная гайка

Повторите вышеописанную процедуру для каждой оси.

Шаг 7-й: пора склеивать

Теперь у вас должны быть готовы все три оси, поэтому пришло время выровнять их и склеить.

В качестве использовался кусок белого оргстекла размерами 508x304x6 мм, который можно приобрести в магазине товаров из пластика.

Вы можете использовать кусок меньшего размера, но это нежелательно.

Как только у вас появилось основание и самодельный ЧПУ станок из принтера уже начинает обретать свои черты, приклейте к нему ось «X», а затем приклейте ось «Y» к пластиковому основанию верхней части оси «X». У вас должен получиться узел, похожий на тот, что изображен ниже.

Для выполнения данной процедуры используйте акриловый клей.

Кстати, он также подходит для склеивания вспененного ПВХ.

После этого приклейте ось «Z» к куску оргстекла размерами 203x101x6 мм.

Необходимые материалы:

Шаг 8-й: А где же ось Z?

Не волнуйтесь — о ней тоже не забыли. Идем дальше.

Теперь нам необходимо изготовить крепление для многофункционального инструмента на листе оргстекла, расположенного на оси «Z».

Для этого используйте клипсу для крепления труб и хомут — вы можете приобрести их в любом строительном магазине по очень низкой цене.

Необходимо сделать небольшой выступ для закрепления многофункционального инструмента на листе оргстекла, поскольку клипса деформируется, когда вы вставите в нее многофункциональный инструмент.

Разместите хомут листе оргстекла в верхней части выступа на и приклейте его.

Необходимые материалы:

1 Клипса для крепления труб

Шаг 9-й: Райская штуковина

Теперь, когда крепление для многофункционального инструмента на оси «Z» установлено, самое время установить стойки и лист оргстекла, соединяющий их вместе.

Для этого необходимо сделать квадратное отверстие по центру листа из оргстекла размерами 10″x16″x5/16″, чтобы продеть через него ось «Z».

После этого следует установить толстый кусок оргстекла для опоры оси «Z».

Теперь приклейте ось «Z к куску оргстекла» и убедитесь, что последний выступает над верхним краем не менее чем на 1/16″, чтобы обеспечить наличие плоской грани.

Необходимые материалы:

Шаг 10-й: Какие высокие стойки!

Теперь настало время приклеить стойки размерами 1 1/2″x16″x1″ к верхней части оси «Z» из оргстекла, после чего приклеить их к нижнему основанию.

Необходимые материалы:

Шаг 11-й: мы уже закончили?!

Ответом на этот вопрос будет «нет», но в отношении механической части конструкции — это так. Также вам нужно провести работу над электронной частью станка, а как это сделать — узнаете во второй части статьи, которая будет опубликована в ближайшее время.

Такая работа занимает довольно много времени, хотя на первый взгляд может казаться совсем наоборот, поэтому к тому времени, когда вы завершите выполнение всех вышеописанных процедур, инструкция по изготовлению электронной части станка будет готова.

Весь необходимый пластик можно найти в мусорном контейнере с пластиком, а остальное приобрел в магазине строительных материалов и местном специализированном магазине изделий из металла.

Шаг 12-й: рекомендации

Поначалу ЧПУ станок из принтера может работать на шаговом электродвигателе от принтера, и он будет неплохо справляться со своими задачами, но будет лучше, если вы решите обзавестись более мощным мотором.

Готово! Вы сделали ЧПУ из принтера своими руками, практически (или полностью) бесплатно.

Как изготовить ЧПУ станок из принтера своими руками: пошаговая инструкция

Сборка станка с ЧПУ из принтера осуществляется в таком порядке:

1. Изготовление элементов корпуса из фанеры. Выпиливаются 2 боковые стенки размером 37 × 37 см, задняя стенка размером 34 × 37 см и передняя стенка размером 9 × 34 см.
2. Соединение стенок корпуса с помощью саморезов. Предварительно для них рекомендуется просверлить отверстия, чтобы не повредить заготовки.
3. Установка направляющих оси Y. Они изготавливаются из уголка. Для их монтажа на боковых стенках на расстоянии 30 мм от нижнего среза делается шпунт глубиной 2 мм. Он необходим для ровного крепления уголков. Длина направляющих составляет 34 см. Их крепление обеспечивается саморезами.
4. Изготовление рабочей поверхности. Используются уголки длиной 14 см. На рабочей поверхности закрепляются подшипники 608: 2 штуки снизу и 1 шт. сверху. Плавное перемещение площадки обеспечивается идеальной соосностью подшипников.
5. Выход для шагового двигателя оси Y делается в форме отверстия диаметром 22 мм на расстоянии 50 мм от низа. В передней стенке сверлится отверстие диаметром 7 мм для линейного подшипника опоры винта хода.
6. Изготовление винта хода из строительной шпильки. Он соединяется с валом двигателя через муфту.
7. На гайке М8 увеличенной длины сверлится отверстие диаметром 2,5 мм и нарезается резьба. Это отверстие необходимо для установки гайки на ось станка.
8. Изготовление направляющих оси Х из стальных направляющих принтера. На ось устанавливаются каретки, извлеченные оттуда же.
9. Изготовление оси Z. Основание для нее выполняется из фанеры толщиной 6 мм. Направляющие оси извлекаются из принтера (размер 8 мм). Фанерные детали скрепляются клеем ПВА, и на них с помощью эпоксидного клея закрепляются линейные подшипники. Можно использовать втулки каретки принтера. Изготавливается ходовая гайка аналогично вышерассмотренному варианту.
10. Изготовления шпинделя. В обычном понимании, такого элемента нет. Вместо него монтируется дремель с держателем, выполненным из кронштейна для доски. Для выхода дремеля сверлится отверстие диаметром 19 мм. Крепится кронштейн на основании Z оси с помощью саморезов.
11. Установка опор Z оси. Они изготавливаются из фанерных элементов: основание размером 15 × 9 см, 2 стороны размером 9 × 5 см. На верхней стороне в центе сверлится отверстие для подшипника опоры. Делаются отверстия для направляющих.

На фото показано расположение направляющих станка и внешний вид каретки оси Z. Завершает сборку монтаж электронной начинки. Если сборщик владеет нужными навыками, то ему не составит труда собрать плату ЧПУ из микросхем принтера. В противном случае рекомендуется приобрести уже готовую плату.

Изготовление муфт

Важным элементом станка является муфта, с помощью которой вращение шагового двигателя передается рабочему органу (винт хода). Она способна снижать вибрацию при работе, что защищает двигатель, продлевая его срок службы. Самодельную муфту можно изготовить из резинового шланга достаточной прочности.

Внутренний диаметр шланга должен соответствовать диаметру выходного вала электродвигателя. Шланг с одного конца одевается на вал и закрепляется с помощью клея или хомутов. Другой конец закрепляется на ходовом винте. Если винт имеет диаметр, превышающий диаметр шланга, то конец придется расточить до нужного размера. Лучше всего для муфты подходит шланг высокого давления. Для него следует заранее приготовить фланцы, заказав их у токаря.

Что ещё учесть?

Центр-краном называют обычный провод. Ещё для него используют обозначения «центральный», «средний». Часть моделей шаговых двигателей снабжаются подобными приспособлениями. Каждая обмотка идёт совместно с тремя проводами, когда речь идёт об униполярных вариантах. Два из них организуют соединение с транзисторами. Центр-кран или средний идёт прямо до источника питания или напряжения.

Два боковых провода вообще можно игнорировать, если транзисторы использовать не планируется.

Пяти- и шестипроводные модели во многом похожи друг на друга. Но внутри центральные провода выводятся в один общий кабель, вместе с остальными составляющими. Обмотки не удастся соединить друг с другом, если будут отсутствовать разрывы. Лучше всего именно средний провод соединять с другими проводниками. Тогда об эффективности и безопасности устройства можно будет не волноваться. Нужно просто брать подходящие детали.