Большой станок с ЧПУ

Станок с ЧПУ большого размераЯ начал строить станок с ЧПУ большого размера еще в марте 2015 года. Тогда я начал с того, что сварил для него большую станину и поставил ее в сарай. Осенью 2016 года до морозов я успел доделать практически всю механику станка с ЧПУ (на фото слева состояние на начало декабря 2016): сделал каретки осей X, Y и Z и поставил их на цилиндрические рельсы. Теперь же, весной 2017 года я решил довести станок до рабочего состояния — установить ходовые винты по всем осям. По моей задумке этот станок должен полностью заменить мне мой первый станок с ЧПУ, сделанный своими руками. Он будет не только успешно кроить листовой материал (фанеру, пластик, оргстекло и текстолит), но должен также справляться с фрезеровкой алюминия, причем лучше моего предыдущего станка.

Большой станок с ЧПУПовод для оптимизма внушают первые ощущения от использования цилиндрических рельсов по сравнению с обычными висящими в воздухе направляющими валами. Жесткость отличается на порядки. Если раньше я у своего станка мог буквально руками отгинать ось Z, то с цилиндрическими валами такой фокус не пройдет — смещение возможно только в пределах люфта. Вдобавок к направляющим цилиндрическим рельсам идут в комплекте линейные подшипники с возможностью регулировки натяга. Это даст возможность убрать все возможные люфты в линейных направляющих (увеличив правда при этом и их износ).

При постройке этого большого станка с ЧПУ я также условно буду считать металлическую профильную трубу ровной и специальных мер по выравниванию поверхностей предпринимать не буду. Используемые в конструкции китайские направляющие рельсы на цилиндрических валах имеют довольно невысокую точность, поэтому вкупе с китайскими же подшипниками скольжения неровность элементов конструкции и погрешности сборки будут «проглочены» допусками элементов линейных перемещений.

Компоновка станка будет портальной. Размеры рельсовых направляющих такие: X = 2000 мм, Y = 1500 мм, Z = 300 мм. Ходовые винты оси X из-за внушительных размеров станка будут располагаться с двух сторон. По осям Y и Z будет по одному ходовому винту. По оси X я планирую применить ходовую гайку для станка с ЧПУ особенной конструкции — специальную вращающуюся ходовую гайку. Это позволит жестко и статично закрепить ходовые винты оси X и избежать их резонансной прыготни по типу скакалки, которая бы неизбежно появилась, если бы я решил вращать их шаговыми двигателями.

Балка оси YКроме необычных ходовых гаек по оси X в конструкции станка нет ничего замысловатого. Косынки, которые держат балку оси Y вертикально, выполнены из листовой стали 5 мм. Жесткость они дают только в направлении «опрокидывания» балки оси Y. Я специально не стал добавлять жесткость в другой плоскости, чтобы не утяжелять ось Y, поэтому без ходовых винтов конструкция напоминает лыжника на разминке перед стартом, поочередно выдвигающего то левую, то правую ногу по лыжне. После установки ходовых винтов такое движение уже будет в принципе невозможно без вращения ходовой гайки. А ходовая гайка на строительной шпильке с малым шагом резьбы сама собой просто так не проворачивается! Таким способом я планирую осуществлять настройку перпендикулярности осей X и Y. Главное — потом, чтобы двигатели оси X вращались исключительно синхронно, иначе снова произойдет перекос перпендикулярности.

Приспособа для крепления рельсСтанок с ЧПУ большого размера довольно неудобен в сборке. В частности, пришлось помучиться с привинчиванием направляющих рельсов к раме станка. Для этого я изготовил приспособу из деревянного бруска соответствующей длины (2 метра), в которую напрессовал гаек, зажимающих рельс изнутри профильной металлической трубы. Этот брусок засовывается внутрь профильной трубы и при помощи других брусков подпирается снизу к рельсовой направляющей. При этом сперва нужно убедиться, что все отверстия совпали и винты мы будем вкручивать именно в гайку, а не в брусок или в пустоту.

P1200008.JPG_

P1200012.JPG_Перед тем, как прикрутить направляющую, ее сперва необходимо прижать к раме струбциной через деревянный брусок. Вы удивитесь, когда узнаете, насколько кривые могут быть эти самые рельсовые направляющие. Если вы делаете станок с ЧПУ большого размера, то это становится особенно заметно. Я специально сделал фото кривизны направляющего рельса до того, как прикрутил его к раме. Это не обман зрения — рельс прогнулся по центру почти на целый сантиметр! Именно по этому я и считаю профильные квадратные трубы с базы металлопроката условно ровными. Уж они-то гораздо ровнее того, что я к ним прикручиваю!

Особо важную роль при проектировании станка с ЧПУ большого размера нужно уделить регулировкам. На метровых расстояниях уход в одну десятую с одной стороны даст перекос в миллиметры с другой стороны. Поэтому все узлы, участвующие в юстировке станка с ЧПУ, я планирую выполнить с регулировочными винтами, которые потом можно зафиксировать контргайкой.

  • http://synxronica.com synxronica

    Вы территориально кстати где находитесь? До Краснодара наверное дорого доставку будет делать?

    • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

      Можно считать, что дальнее Подмосковье :) Только к чему этот вопрос? Я, вроде, нигде не писал, что делаю что-либо на заказ…

      Но интереса ради посчитал стоимость доставки до Краснодара одного кубометра весом в 200 кг :) Оказалось — 4 500 рублей.

      • http://synxronica.com synxronica

        Та так, поинтересовался. Не получается сделать некоторые детали, параллельно с попытками обдумываю альтернативные варианты. И кстати мне казалось, что предприятия подобные Вашему могут работать в основном на заказ только. Хотя возможно стереотипно мыслю, да.
        Это случаем не Вы так досконально просматривали мой сайт?))
        Мне стало интересно, может замечания какие есть, впечатления? Например в какой-то момент [Вы] несколько раз кликали переход на главную страницу, как будто пытались что-то найти. Чего-то не хватает?

        • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

          С появлением Интернета рынок стал глобальным. Можно сидеть дома в тапках и продавать товары на весь мир! Единственное — с доставкой пока туговато в отдаленные районы планеты:)

          В таких условиях на заказ работать — как-то мелко и малоэффективно. Нужно пытаться пускать что-то в серию и поставлять вагонами, как китайцы :)

          Ваш сайт только сейчас посетил, после того, как Вы сказали, что он есть :)

          • http://synxronica.com synxronica

            Хм, кто ж то был тогда. Ладно, не суть.

            Философской полемики ради замечание. Если сравнивать Ваше производство с каким нибудь заводом, то главным отличием будет большая гибкость.

            Больше разнообразия, больше полиморфизма — это мне кажется следующий виток эволюции технологий производства.

            Вообще есть мысль, что работа со станком или 3д принтером станет в скоре чем-то вроде фрилансерства. И будет у станочников биржа своя, через которую все будут массово заказывать желаемую продукцию. А Почта России будет всё это развозить.

          • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

            Во всем согласен, кроме Почты Росии :) Она вымрет, как мамонт. Уже сейчас курьерские службы занимают бОльшую часть рынка доставки (или займут в ближайшее время — уже не помню точно, но читал аналитику).

            По поводу гибкости еще вот что хочу сказать. Как только маленькое гибкое домашнее производство начинает ориентироваться на хоть какой-то минимальный серийный выпуск — гибкость сразу теряется. Начинаешь обрастать специфической оснасткой, тех.процессы затачиваются под конкретное изделие, складское хозяйство начинает обрастать полками, коробками, ящиками, которые ни под что другое кроме этого изделия не годятся.
            Но зато если с реализацией этой серии проблем не возникает, то уже гибкость как-то и не особо нужна :)

  • superbata

    А вы не рассматривали возможность совмещения винтовой и зубчатой передачи для высокой точности такого большого станка? Например по оси Х расстояние условно делится на отрезки например по 1см. Перемещение каретки между этими отрезками происходит через зубчатую передачу, а перемещение внутри этого отрезка уже через винтовую.

    • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

      Я как раз сейчас обдумываю вопрос с передачей. Дело в том, что для такого большого станка точность винтовой передачи ни к чему — он для производства больших конструкций, где даже +/-1мм не критично. Зубчатая рейка (как пишут) имеет погрешность в 0,2 мм на 1 метр длины — это вполне укладывается в допуск.
      Ну а насчет такого заумного способа, который вы предлагаете — я даже не представляю, как это реализовать стандартными средствами (драйверами, имеющимися в продаже и софтом вроде LinuxCNC). Это придется, видимо, свой контроллер разрабатывать для такого механизма… Да и жесткость у него будет заведомо хуже, т.к. будет вместо одного узла передачи целых два. Люфты будут суммироваться, в итоге точность может оказаться даже хуже.
      Или же поставить маленький точный станок на винтовых передачах на рельсовый стол с реечной передачей… Тогда сперва стол быстро подвозит станок к месту обработки, а потом уже все в пределах передачи маленького станка гоняет на винтовой передаче… Но я тогда не представляю, как это софтом разруливать. В LinuxCNC, конечно, можно многое всякое делать, умея программировать, но есть ли какие-либо G-коды для таких перемещений? Я пока в этом не силен. Может вы знаете?

  • Vintik

    Интересно у вас тут!

  • Leonid Khovansky

    Жду продолжения!)