www.ElectroPROG.ru

Как я ([EP] RoBinZon) собирал свой станок...

Автор: [EP] RoBinZon Источник: electroprog.ru Добавлено: 2007-05-21 14:43:59

Версия для печати Скачать статью

Ну так в общем начнем.

Начнем с того, что постараемся разобраться, что такое вообще станок с ЧПУ и зачем он может потребоваться в домашних условиях. Под словом "станок" я в данном случае подразумеваю электронно-механическое устройство, работающее от персонального компьютера или специализированного контроллера с ЖК-дисплеем. Т.к. разрабатывать специальный контроллер для меня было слишком сложно, то я решил что подключаться станок будет непосредственно к компьютеру через параллельный порт (LPT), т.к. этот порт имеет высокую защиту и от статического пробоя и от пробивки напряжением (вылетят SMD-резисторы на материнской плате). Для начала необходимо задать себе следующие вопросы, на которые нужно будет ответить:



Технические характеристики станка



Ход по оси X 400 мм.

Ход по оси Y 400 мм.

Ход по оси Z 100 мм.

Размер стола 420х420 мм.

Шаг винтов 5 мм. (или тросовые тяги...)

Приводы 4 шаговых двигателя

2 двигателя на управление по оси X (биполярные двигатели Robotron) и по одному двигателю для управления по осям Y(Dynasin... аналог ДШИ-200-1) и Z(Steptronics)



Разрешающая способность 0.01 мм. (может и меньше...)

Максимальный крутящий момент моторов 11кг./см.



Максимальная скорость перемещений 600 мм./мин. (грубо засек секундомером)

Максимальное усилие перемещений 5 кг. (засекал динамометром)



Мощность шпинделя 45 Вт. (двигатель типа МШ-45 с патроном)

Обороты шпинделя 1000-10000 об./мин. (данные двигателя)



Порт связи с PC LPT

Напряжение питания переменный ток 220 В/50 Гц



Габаритные размеры (не мерил)

Вес станка 3 кг.



Как человек, поднявший эту тему в посте "Станок из принтеров", имею право на первый ответ

Итак, какие варианты каких деталей имеем на сегодняшний день:



Направляющие:

- Направляющие для кареток принтеров/печатных машинок

- Трубы от плиткорезов

- Стойки из автомобильных запчастей

- Штоки гидроцилиндров.




Привод:

- Шаговые двигатели от старых 5-дюймовых дисководов;

- Комбинация мотор-редуктор (от шуруповерта) + энкодер (тот же шаговый двигатель от дисковода)

- Более мощные шаговые двигатели типа ДШИ-300.



Винтовые пары:

- Длинные оси с резьбой М12 + обычная гайка;

- Механика от микроскопов и прочей точной техники (тут уже кто что достанет).



Добавлю сюда еще один вариант, калиброваный пруток (или шестигранник) инструментальных или конструкционных сталей. Шестигранник даже поинтереснее, проще крепить, есть плоскости/дорожки для подшипников.



Во первых, вопросы крепления. С торцов - понятно, пластины с дырками, не проблема. Но длинную направляющую хорошо бы подпереть снизу (и ограничить движение вверх), чтобы не гуляла под нагрузкой, особенно, если тонкая. Хорошо бы для начала провести эксперимент, закрепив предполагаемую направляющую по краям и померить прогиб под разной нагрузкой. На направляющие будет давить вес конструкции плюс усилие вертикальной подачи (отдачи) режущего инструмента.



Конструкция узла качения-скольжения.



Если делать подпорки под направляющие - разрезная конструкция. Подшипники - самое простое. Легко регулировать, приемлемая точность. Если без подпорок (жесткость позволяет) - то либо латунные втулки в оправках, либо регулируемые конусные втулки. И то и другое требует хорошего оборудования и токаря.



Предполагается, что фирменные круглые направляющие или рельсы мы не рассматриваем.



Привод



Наверное, лучше сразу начать с хорошего, взять обычные шаговые двигатели ДШИ или импортные модификации. Движки дисководов слабоваты, энкодеры требуют сложной схематической обвязки.
Схем управления шаговыми множество, тут задача серьезно упрощается.



Винтовые пары



Самый сложный вопрос. Шпильки с резьбой использовать можно, но обычная гайка категорически не подойдет. Огромный люфт. Как вариант - взять длинный кусок капрона и нарезать в нем резьбу. Теряем на трении, но уменьшаем люфт. Можно сделать конструкцию с выборкой люфта, т.е. две гайки и регулируемая распорка между ними. Минусы - быстрый износ, т.к. повышено трение, да и поверхность резьбы оставляет желать... Если есть возможность - найти халявную ШВП или качественный винт подачи от станка.



Режущая головка



Дремель, проксон и прочие шлиф. машинки. Кресс для систем покрупнее. Это для самых простых работ. Вариант посложнее - самодельный шпиндель и мотор. Вариант со шпинделем предпочтительнее, мотор не изнашивается, ремонт шпинделя - замена 50-и рублевых подшипников. Плюс совершенная свобода в выборе системы крепления инструмента. Хошь цанга, хошь патрон. Шпиндель делается из куска трубы и двух подшипников. Один радиально-упорный, другой обычный. Ну и класс повыше, желательно.

Станина



Тут уж кто на что горазд. Есть алюминиевая плитка от пола - тоже пойдет. Нет ничего - сварите раму из квадратного профиля. Требований два: вес (компенсация инерции) и жесткость (повышение точности).



Конструкционные материалы - алюминий. Вес плавающей (движущейся) конструкции должен быть минимален.



Управляющий контроллер



Ну тут в принципе открываются любые способы как изготовления, так и покупки. Готовый контроллер на биполярный шаговый двигатель стоит 3000р.

Но так как покупать готовый контроллер у меня не было денег, я разработал и собрал свой собственный... разработка и пайка велась при помощи тетрадки, ручки, чашки кофе, сигарет.
Много было неудачных попыток запустить драйвер ШД, много было спалено диодов, прочитано несколько ДШ по управлению шаговыми двигателями…Могу сказать, что управлять униполярным шаговым двигателем (6 проводов) в сотни раз проще, чем биполярным (4 провода), но инерционный момент у биполяров намного выше, нежели у униполяров... Зато униполяры могут развить силу в десятки раз выше чем биполяры...



А из этого можно сделать вывод:

если вам нужно большую скорость, но меньшую мощность – естественно БИПОЛЯРЫ !

ну а если вам нужна большая мощность, но меньшая скорость – УНИПОЛЯРЫ !

Вообще я сам склоняюсь к мнению что лучше использовать униполяры... Они проще по подключению и выше по мощности, а скоростью можно иногда и пренебречь ! Никогда не бывает и того и другого. Либо скорость, либо мощность.



А вот что удалось сделать мне...



Станина.

Сделана она их ДСП, т.к. на станке не планировалось изготовление с большой нагрузкой, а только изготовление печатных плат и гравировка по алюминию или по оргстеклу...







Направляющие по оси X.

Направляющие сделаны из деталей принтеров Robotron K-6314. На них установлены тросовые тяги, соединенные через редуктор с шаговым биполярным двигателем.







А вот направляющая по оси Х крупным планом...

Четко видны основные детали.







Шаговый двигатель с редуктором на направляющую по оси Х.







Планка для крепления части направляющей по оси Y.







Станина с установленными направляющими по осям X, Y, Z.







Конструкция узла Z.

Узел перемещения Z взят частично от старого микроскопа и от кассового аппарата ЭКР.







Конструкция узла Z, но в другой плоскости.







Полностью собранный узел Z c установленным на него приводом (дремелем).







А это станок собранный целиком.







Это я написал все, что касается «механической» части, ничего не указав про электронную начинку. Данный аппарат мне удалось собрать за несколько месяцев… По расчетам он должен выдержать нагрузку на движущиеся части порядка 2-3 кг. Что вполне достаточно для моих целей.
И в довершение ко всему я хочу сказать что это – РАБОТАЕТ !



С уважением, -=RoBinZon=-

Оглавление   |  На верх