Рельсы для чпу станка своими руками

Из чего сделать самодельные направляющие для ЧПУ станка?

В устройстве станка с ЧПУ применяется несколько видов направляющих. Самодельные изделия часто комплектуются рельсами из каретки печатной машины, принтера или приобретенными в магазине. Функции и качество этих элементов влияют на возможности устройства с ЧПУ и точность обработки.

Что такое направляющие для ЧПУ-станка?

Направляющие для ЧПУ станка — узлы, которые обеспечивают перемещение материала, инструмента и связанных с ними частей по необходимой траектории с определенной точностью.

Какие бывают рельсы для ЧПУ станка?

Справка . Производители во время изготовления приборов с ЧПУ используют большое количество направляющих. Такое их количество облегчает работу, связанную с проектированием автоматизированной техники.

Все направляющие делятся на те, которые применяют силы скольжения и силы качения. Данные технологии встречаются в таких направляющих:

• Круглые направляющие. Обычная конструкция, которая обеспечивает меньшие нагрузки. При работе повышается нагрев в итоге трения, и из-за этого становится меньше ресурс опорно-направляющей группы. Такие элементы устанавливают в местах не слишком активных перемещений или на устройствах небольшой категории, при этом механизмы смазывают вручную.
• Рельсовые. Они имеют свой пыльник, который защищает подшипники, сальники, ниппели и возможность подключения системы подачи смазки, поэтому они более надежные и универсальные.

Справка : рельсовый тип направляющих более предпочтителен, так как может справиться с высокими нагрузками промышленных автоматических станков.

• Цилиндрические направляющие на рельсах. В таких элементах применяется специальная опора — рельса с круглой выемкой, которая повторяет размеры вала. Таким образом, прогиба элемента под действием своего веса и нагрузки в процессе работы не происходит. Цилиндрические направляющие, как и обычные шлифованные валы, просты в изготовлении. Поэтому их стоимость ниже, чем при покупке профильных.

ВАЖНО! В связи с тем, что покупатели не проверяют твердость изделий при покупке, данный подход процветает, и риск покупки некачественных валов достаточно высокий.

• Профильные элементы рельсовые. Благодаря их конструкции возможно добиться высокой точности фрезеровки, что и определяет область их использования. Такие элементы крепят на неподвижную часть. Верх рельсы обрабатывают и шлифуют, чтобы избежать мелких выемок и коррозий. Благодаря боковым выемкам каретка перемещается около балки. В отличие от круглого вала, площадь прикосновения в этом случае не точечная, в виде линии, благодаря чему становится меньше сила трения, увеличивается точность работы оборудования.
• Призматические элементы и «ласточкин хвост». Их ставят там, где необходима высокая жесткость. Рельсы в этом случае представляют из себя две скользящих друг по другу части. Их невозможно убрать или поменять, так как они часть станины. Изготовление и ремонт таких частей достаточно сложны, а изменить их самостоятельно вообще невозможно.
• Шлицевой вал. Отличается большей жесткостью и износостойкостью и используется в механизмах, в которых нужен монтаж направляющих на концах.

Из чего можно выполнить направляющие для станка самостоятельно?

Роликовые элементы можно собрать самостоятельно из подшипников, уголка из металла, болтов и гаек. Уголки из алюминия применять не следует — элемент придется заменять часто, так как шарикоподшипники будут выедать в них дорожки.

Лучше всего для изготовления направляющих подойдет уголок из стали. В зависимости от интенсивности применения его можно закалить или оставить как есть, но нужно отшлифовать для уменьшения трения.

Самый простой и недорогой вариант — направляющие из старого принтера.

Кроме того, направляющие можно сделать из автомобильных стоек. Их применяют в российских авто, поэтому достать их не составит большого труда. Применяются штоки от стоек, которые выполнены из качественного металла и обладают высокой прочностью.

Как сделать самодельные направляющие для CNC-станка?

Работа любого станка основана на точности обработки изделий, которую обеспечивают направляющие стержни. Их вполне можно сделать самостоятельно и обойтись без лишних денежных затрат.

К примеру, рабочий элемент фрезерного станка сделать самостоятельно вряд ли получится, также как и в случае со сверлильным и токарным видами оборудования. Поэтому придется применять готовые решения, такие как дрели и приводы. Если применять направляющие, то все обстоит попроще, так как их тип и характеристики напрямую зависят от назначения устройства.

Самодельные направляющие на подшипниках

Самодельные элементы для ЧПУ своего изготовления могут быть сделаны в нескольких вариантах. В самом простом варианте в процессе изготовления агрегата по этому алгоритму нужно собрать конструкцию, которая состоит из следующих частей:

• подшипников, которые принимают силу мотора;
• уголка из металла, который выступает в качестве каретки;
• гаек и болтов, соответствующих внутреннему размеру подшипника.

Сначала замеряется длина уголка из металла и удаляется лишнее. Далее следует просверлить симметрично с обоих сторон отверстия одинакового размера. С помощью болтов и гаек прикрепляются подшипники.

Роликовые направляющие для станков своими руками

Такие элементы сделать самостоятельно можно следующим образом:

• Каркас неподвижной части следует поставить вертикально, что облегчит процесс сборки. В него нужно поставить только одну направляющую — нерегулируемую, которая должна быть в самом низу.
• Далее на нее по центру положить сепаратор и в него поставить зубчатое колесо и шарики.
• На шарики установить подвижную часть таким образом, чтобы ее направляющая находилась на них сверху, а зубчатое колесо в середине.
• Угол между подвижной частью и каркасом должен составлять примерно 80 градусов.
• Далее на направляющую подвижной части уложить сепаратор и в него также вставить колесо вместе с шариками.
• Сверху на все это положить оставшуюся направляющую неподвижной части.
• Весь пакет установить в каркас, а верхнюю часть закрепить.
• Чтобы шарики не выпадали, на концах направляющих проделать небольшие отверстия и вбить штифты таким образом, чтобы шарик при подходе к краю направляющей упирался в этот штифт.

Линейные направляющие для станков своими руками

Если вы решили сделать линейные направляющие самостоятельно, то вам необходима точность. На рабочую поверхность устанавливается рельс. В этом случае точность — средний показатель индикатора в центре замеряемой поверхности.

Кроме того, точность таких элементов определяется замером длины и ширины. В процессе работы рельсовые элементы подвергаются деформации, величина которой зависит от видов частей качения. В любом случае она будет меньше, когда нагрузка станет больше.

Чтобы увеличить жесткость системы, используется преднатяг, уменьшающий длительность срока службы линейных элементов, вызывающий в них внутреннее напряжение и поглощающий нагрузку при сильной вибрации.

Обладая небольшими размерами, рельсовые элементы обладают высокой грузоподъемностью. Устанавливаемые в разных устройствах, они монтируются как по горизонтали, так и сбоку.

Линейные элементы устанавливают с помощью крепления на основную поверхность. Способ крепления состоит в создании бортика на посадочной поверхности и установки на него каретки.

Для обеспечения точной установки нужно сделать базовые поверхности, которые должны находиться на каретке и на рельсе только с одной стороны. При этом метка должна находиться с другой стороны. Если точность не выполняется из-за особенностей схемы установки, то происходит обработка базовой поверхности и с другой стороны. Для защиты направляющих от действия коррозии на них наносят специальную защиту.

Немного подумав, легко сделать направляющие для устройства с ЧПУ своими руками из подручных частей, которые находятся в доступе и не используются по назначению. Это сокращает затраты на домашнее производство и повышает его продуктивность и качество.

Источник

Сборка направляющих и кареток для ЧПУ станка своими руками

Собирая станок с ЧПУ своими руками и определяясь с его комплектующими, важно правильно подобрать направляющие и каретки, которые по ним передвигаются. От этого зависит стабильная работа устройства и точность обработки.

Механика каждого станка, независимо от его предназначения и типа, содержит комплектующие, которые относятся к базовым. Поэтому игнорировать их параметры недопустимо. Общепризнанно, что такой важной составляющей для металлорежущих или деревообрабатывающих устройств считаются направляющие. Именно ними определятся безошибочная и цикличная работа.

Поэтому тот, кто решил создать станок, должен позаботиться, чтобы в его конструкции использовались качественные направляющие для ЧПУ, положительно влияющие на функционал устройства. На приобретении комплектующих не экономят.

Основные типы направляющих

В процессе конструирования и монтажа станков (заводского и самодельного изготовления) применяют разные типы направляющих устройства. Это связано с их предназначением – фрезерование, сверление или токарные работы. Они могут быть двух типов.

Направляющие скольжения

Их используют в оборудовании небольшой мощности, не требующем особой точности и высокой производительности. Такими деталями комплектуют сверлильные и токарные агрегаты настольного типа, деревообрабатывающие станки.

Полированный вал, как вид направляющей, относится к бюджетным. Он наиболее распространен.

ВАЖНО! Его изготавливают из высоколегированной стали, выполняют индукционную закалку и, впоследствии, шлифовку. Такая обработка служит для увеличения продолжительности работы, а вал изнашивается меньше.

Полированный вал имеет недостатки:

• крепление в концевых точках, со станиной нет крепления, из-за чего налицо отсутствие жесткой связи со столом и наличие погрешностей в обработке;
• провисание при увеличенной длине, поэтому допустим её максимум – 1 метр. Рекомендуют иметь оптимальное соотношение диаметра вала и его длины (0.06-0.1), чтобы достичь нормальных результатов.

Направляющие качения

Они сконструированы при участии подшипников качения.

У линейных подшипников – больший люфт, чем у каретки рельсовых направляющих, он меньше нагружен. Но у него есть ряд минусов:

• низкий уровень грузоподъемности;
• недолговечность;
• изготовление с солидным люфтом;
• чувствительный к воздействию пыли и стружек на вал.

Материал для производства втулок – бронза, латунь, капролон. Если имеет место соблюдение допусков, бронзовые подшипники скольжения не уступают подшипникам качения. Время от времени, если подшипник скольжения износился, его подгоняют, и чтобы устранить зазоры. Поэтому шариковая втулка более предпочтительна, благодаря тому, что она доступна и взаимозаменяема.

Вал и его виды

Стоит дать краткую характеристику и остальным видам.

• Шлицевому валу свойственно наличие специальной дорожки для шариков втулки. Отличаясь большей жесткостью и износостойкостью, сравнительно с валом обычного вида, применим в механизмах, в которых желателен монтаж направляющих на концах. В конструкции станков задействованы крайне редко из-за дороговизны.
• Вал на опоре в виде цилиндрических рельс линейного типа не допускает прогибания под нагрузкой и собственным весом. Его крепят на станине, надежно фиксируя. Несмотря на минусы, выражающиеся в наличии большого люфта втулок, их малом сроке эксплуатации, у цилиндрических рельс – большая грузоподъемность. Отличаясь от линейных подшипников, каретка по-разному реагирует на степень нагрузок. У небольшого станка ЧПУ, имеющего тяжелый шпиндель, есть вероятность того, что снизится точность.

• Предназначение профильных рельсовых направляющих – большая точность. Они также прикреплены к станине. Благодаря специальным дорожкам качения, нагрузки на каретку распределяются равномерно по поверхности, а профилем касания шарика к рельсе есть дуга. Среди плюсов – наличие хорошей грузоподъемности и износоустойчивости, а люфт сведен к минимуму. Сложности производства таких рельсов, отрицательно сказываются на ценообразовании, они дорогостоящие. Особенно это относится к направляющим, поставляемым известными брендами, у которых станки имеют числовое программное управление.
• У роликовых рельсов – плоские дорожки качения, а в опорном модуле, на месте шариков, установлены ролики, улучшающие все параметры направляющей. Их применяют в станках, фрезерующих черные металлы, сталь и камень.
• «Ласточкин хвост» выбирают для промышленного металлообрабатывающего оборудования, если нужна повышенная жесткость крепления. В направляющих этого типа – скольжение плоских поверхностей при максимальной площади контакта. Их выполняют в виде монолита со станиной. Вследствие сложности и трудоемкости процесса изготовления и ремонта, поэтому хоббийное станкостроение не приемлет эти направляющие.

Каким конструкциям отдать предпочтение

Не все могут позволить себе приобрести, скажем, обрабатывающий центр с ЧПУ для изготовления мелкосерийных деталей в домашних условиях, станок форматного типа или для токарных работ. Но самодельный агрегат с ЧПУ, сделанный собственноручно – реально. Собранное устройство в умелых руках продемонстрирует образцы правильной обработки деталей.

Собирая механику программируемых станков, обычно применяют самодельные линейные направляющие, так как в устройствах с круговым движением нет необходимости. Обратим внимание на некоторые конструкции, применяемые при этом.

Оцинкованные или хромированные трубы

Они идут с различным диаметром можно использовать как стержни при монтаже маломощных устройств – плоскошлифовальных наждаков, сверлильных или токарных станков. По шлифованному цилиндрическому стержню осуществляется движение бронзовой втулки. Иногда суппорт делают и без нее. У труб – невысокая цен, их легко обрабатывать. Хотя есть минус: небольшой ресурс (стирание защитного слоя наступает спустя 15-20 проходок, после чего сталь изнашивается более интенсивно); нет нужного уровня прочности при высоких нагрузках.

Фрезер

Эффективен фрезер, в котором направляющий механизм изготовлен на основе бывшего в употреблении матричного принтера или печатной машинки «Янтарь». При таком варианте прослужит долго. Не нужно искать очень широкие подшипники, их внутренний поперечник должен равняться диаметру болтов.

Мебельные стержни

Проблему механики для станков с ЧПУ можно правильно решить при помощи мебельных стержней. Тем более, что самоделки с их применением гарантируют тщательную обработку на деревообрабатывающем, ленточно-шлифовальном оборудовании, и даже фрезерном с невысокой мощностью. Мебельные комплектующие относятся к дешевым, хотя ресурс у них небольшой.

Полированный вал

Недорогой и часто применяющийся тип направляющей. Сущность обработки – индукционно закалить верхний слой, что способствует повышению длительности эксплуатации и снижению интенсивности процесса изнашивания. Затем вал полируется, и каретка движется при минимальном трении.

Самодельные

Часто практикуется установка самодельных направляющих, используя то, что есть в наличии. Например, можно воспользоваться стальным уголком, подшипниками, гайками и болтами.

ВАЖНО! Не берите алюминиевый, в таком случае надо быть готовым к частой замене детали. Дорожки в ней выедают шарикоподшипники каретки.

Предпочтение лучше отдать стальному уголку. Если использование механизма ожидается интенсивным, лучше его закалить и отшлифовать для снижения трения на подшипниках.

Штоки

Собирая маленький домашний станок, иногда пользуются, как направляющими, – штоками автомобильных стоек из отечественного авто. Они прочны и изготовлены из металла высокого качества. Это ощутимо сократит затрату средств на стоимость комплектующих.

Есть и такой вариант: алюминиевые шины из распредустройства трансформаторной подстанции с впрессованными медно-графитными втулками от стартера МАЗа. А подвижные узлы делают из пневмоклапанов, которые применяются для управления пневмоцилиндрами.

При изготовлении направляющих и кареток для чпу своими руками (роликовых или шариковых), надо пользоваться такими ожидаемыми критериями:

• сохранение заданных параметров;
• плавное линейное перемещение кареток;
• эффективность работы;
• низкое трение.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Некоторые умельцы советуют в механике на станке обойтись без втулок. Такой вариант возможен, но это чревато ухудшением производимых изделий, а сроки эксплуатации установленного устройства из стержней – снизятся.

Заключение

Если установленные комплектующие же умельцем подобраны или обработаны неточно, с таким устройством будут проблемы. Поэтому важно всегда учитывать эти рекомендации:

• в фрезеровке металлических или каменных заготовок, профильным рельсам нет замены;
• если строится станок с рабочим полем, превышающим 7 кв. м., лучше подобрать вариант профильных направляющих;
• в оборудовании по обработке мягких материалов с маленьким рабочим полем, меньшим формата А4, применим полированный вал с диаметром 16-25 мм.

Если направляющая соответствует всем критериям, и каретка по ней движется плавно и равномерно, то и работа такого узла будет правильная.

Источник