Печатаем ЧПУ-фрезер на 3D-принтере

[Алаев Ян]

Я долго вынашивал идею "станок должен создавать станок", но по ряду причин не был к ней готов. Сейчас, когда я добился определенных успехов в 3D-печати как по метрологии изготавливаемых деталей, так и по качеству их изготовления, я решил, что готов для того, чтобы попробовать напечатать полноценный проект. Мне никогда не нравилось, что станок может простаивать, я считаю, что бОльшую часть своего жизненного цикла станок должен работать, поэтому, я запускаю в печать давно отложенный и сохраненный "на будущее" крупный проект по изготовлению ЧПУ 3D-фрезера на базе деталей, напечатанных на 3D-принтере.

Очень важным моментом этого проекта является мое отстраненное участие. Детали печатаются долго и независимо от меня, поэтому здесь требуется только время, проект печатается, а я работаю. Друг другу мы не мешаем. Можно сказать, что устройство создается с моим минимальным участием.

Содержание:

Спойлер

1. ЭТАП 1. Печатаем крепление оси Y /viewtopic.php?f=74&t=359&p=17120#p17148
2. ЭТАП 2. Подвижная каретка оси Y /viewtopic.php?f=74&t=359&p=17359#p17359
3. Шпиндель для ЧПУ-фрезера /viewtopic.php?f=74&t=359&start=20#p17664
4. ЭТАП 3. Держатель шагового двигателя оси Y /viewtopic.php?p=17733#p17733
5. ЭТАП 4. Изготовление деталей, требующих фрезеровки на другом станке /viewtopic.php?f=74&t=359&p=17801#p17801
6. ЭТАП 5. Сборка X side pannel /viewtopic.php?f=74&t=359&start=20#p17828
7. ЭТАП 6. Сборка конструкции оси Z /viewtopic.php?f=74&t=359&p=18118#p18118
8. Фрезы для деревообработки /viewtopic.php?f=74&t=359&p=18184#p18184
9. Крепление шпинделя /viewtopic.php?f=74&t=359&p=18314#p18314

[Алаев Ян]

Спасибо за полезную инфу! Да, стенку 2 мм было бы неплохо иметь в такой конструкции.

[Тракторист]

Вот попробовал. Это сплав АД31Т5 в солиде 6063-Т5

25*25*1.5мм
давление на одну грань("сверху")
отклонение 1.05мм

25*25*1.5мм (ромб)
отклонение 0,74мм

25*25*2мм (ромб)
отклонение 0.59мм

25*25мм (ромб цельный)
отклонение 0.29мм

[Тракторист]

Углеродистая сталь рулит), отклонения намного меньше. Но таких гладких труб как алюминиевые я не видал..

0.19мм отклонение простая углеродистая сталь)) при стенках 2мм

[Алаев Ян]

Тут главная идея - простота и цена. Что можно пойти в строительный магазин и купить алюминиевые направляющие. Конечно, если речь идет о больших нагрузках и точности, то нужно покупать каленые полированные валы из стали, причем, нужной толщины, а иногда и направляющие рельсы и вопрос прогиба будет снят. Кстати, все время забываю спросить, а исходя из какой нагрузки делаются эти выводы о прогибах? Что берется за основу расчетов?

[Алаев Ян]

Рабочее напряжение - до 48В, частота вращения до 12000 об/мин., мощность 400 Вт, воздушное охлаждение.
Крепежный диаметр 52 мм. Универсальная зажимная цанга ER11 c выходом 1/8 дюйма или 3,175 мм.

[Тракторист]

Кстати, все время забываю спросить, а исходя из какой нагрузки делаются эти выводы о прогибах? Что берется за основу расчетов?

Метровая труба делится на несколько сегментов. По краям по 50мм, это зафиксированная геометрия. По середине на двух сторонах фрагменты по 100мм, на которые давит сила 0.5кг/см2, то бишь всего давит 25 кг. Расчет не на точность смещения и научную достоверность, интересна именно зависимость прогиба от толщины стенок и материала при одинаковых условиях.

Последний скриншот показан с "реальным" изгибом детали. В статике не видно.

[Алаев Ян]

интересна именно зависимость прогиба от толщины стенок и материала при одинаковых условиях.

я к тому, что давящая сила выбрана произвольно, правильно? Т.е. в реальности может и не быть таких прогибов, так как давящая сила будет меньше.

[Тракторист]

я к тому, что давящая сила выбрана произвольно, правильно? Т.е. в реальности может и не быть таких прогибов, так как давящая сила будет меньше.

Да, конечно, нагрузка от балды, просто поглядеть зависимости..

[Алаев Ян]

ОК, а то я прямо напрягся..., так как не рассчитываю на прогиб балки в 1 мм

[Алаев Ян]

В ближайшее время выложу фото и приступим к следующему этапу.

Ну вот и завершен второй этап!
Для сборки кареток между собой нам понадобилось:
Винт М8х80 - 16 шт.;
Гайка М8 - 48 шт. (тут стоит отметить, что в этой конструкции еще будут стопорные элементы, но это уже на этапе финальной сборки, пока мы ограничимся этим).

Ниже фото того, что получилось, а мы переходим к третьему этапу.

Сборка подвижных кареток между собой

ЭТАП 3. Держатель шагового двигателя оси Y
Тут у нас два пути:
Мы можем использовать двигатели серии NEMA17 или двигатели NEMA23. На ось Y будут синхронно работать два шаговых двигателя и все зависит от их технических характеристик (крутящий момент и так далее). Речь идет о том, потянет NEMA17 такую конструкцию или нет. Лично мое мнение - лучше применить NEMA23 - они мощнее и работать будут стабильнее. Это значит, что динамические характеристики станка будут лучше и потенциальных проблем с пропуском шагов будет меньше, но "дури" (читай мощности) будет больше, поэтому, если NEMA17 начнет щелкать при аварийной ситуации, то NEMA23 "пропашет" фрезой пол стола и детали. В общем, решайте сами, я свой выбор сделал в пользу NEMA23.

Для третьего этапа нам потребуется две таких детали:

Крепление двигателя NEMA23

NEMA23 50mm Spacer.STL

Размер: 2.92 МБ
Скачиваний: 10

ну или две таких детали, если вы решили пойти по пути более слабых движков:

Крепление двигателя NEMA17

NEMA17 50mm Spacer.STL

Размер: 2.55 МБ
Скачиваний: 10

Я изготовил пока одну деталь. Себестоимость детали приблизительно 55 р.

G-code:

NEMA23 50mm Spacer.zip

Размер: 4.67 МБ
Скачиваний: 10

[Алаев Ян]

Крепление двигателя NEMA23

Крепление двигателя NEMA23

Крепление двигателя NEMA23

Для крепления шаговых двигателей оси Y нам понадобятся:
1. Винты М5х80 - 8 шт.
2. Гайки М5 - 8 шт.
3. Шайбы под винт М5 - 16 шт.
4. Гроверные шайбы под винт М5 - 8 шт.

[Алаев Ян]

Этот этап достаточно непростой, так как придется найти человека или организацию, которая по заданным чертежам изготовит необходимые крепежные детали на ЧПУ-станке. Напечатать их не получится, они слишком большие.

Деталь X side pannel - потребуется 2 шт. Я изготовлю их из 18 мм фанеры. Деталь должна быть достаточно толстой и крепкой, так как несет на себе большую нагрузку.

X side pannel

X side pannel.frw

Размер: 45.69 КБ
Скачиваний: 9

X side pannel.DXF

Размер: 28.42 КБ
Скачиваний: 9

Деталь X Carriage Rework wood pannel UNIVERSAL - потребуется 1 шт. Я изготовлю из 12 мм фанеры.

X Carriage Rework wood pannel UNIVERSAL

X Carriage Rework wood pannel UNIVERSAL.frw

Размер: 45 КБ
Скачиваний: 8

X Carriage Rework wood pannel UNIVERSAL.DXF

Размер: 32.77 КБ
Скачиваний: 8

Деталь X Carriage Rework wood pannel FRONT - потребуется 1 шт. Я изготовлю из 12 мм фанеры.

X Carriage Rework wood pannel FRONT

X Carriage Rework wood pannel FRONT.frw

Размер: 45.91 КБ
Скачиваний: 8

X Carriage Rework wood pannel FRONT.DXF

Размер: 33.29 КБ
Скачиваний: 8

phpBB [media]

[Алаев Ян]

придется найти человека или организацию, которая по заданным чертежам изготовит необходимые крепежные детали на ЧПУ-станке

у меня получилось вот так. Нужно отшкурить и покрасить. Будет красиво и функционально.

Детали из фанеры 12 и 18 мм

[Тракторист]

Вроде как отсыревает фанера со временем, жалуются пользователи принтеров из нее сделанных. Не начнет коробить корпус?

[Алаев Ян]

Не начнет коробить корпус?

Я думал об этом. Но, полагаю, что все будет хорошо. Станок будет стоять в сухом помещении и влажность там не будет выше 60%. Воздействия влаги там не будет. На всякий случай я покрыл фанеру грунтом из баллончика, который закупорил внешние поры. В любом случае, если что-то пойдет не так, всегда можно сделать такую деталь из акрила или алюминия.

Грунт серый

Деталь из фанеры, покрытая грунтом

[Алаев Ян]

Нам потребуется:
Y Gantry Bearing Cap - 2 шт.

Y Gantry Bearing Cap

Y Gantry Bearing Cap.STL

Размер: 1.45 МБ
Скачиваний: 9

Y Gantry Bearing Space - 2 шт.

Y Gantry Bearing Space

Y Gantry Bearing Space.STL

Размер: 1.32 МБ
Скачиваний: 9

Печатаем разом группу деталей

G-code:

Y Gantry Bearing Space.zip

Размер: 2.57 МБ
Скачиваний: 8

Себестоимость печати группы деталей приблизительно 30 р.

[Алаев Ян]

Из метизов нам потребуется:
1. Винт/болт М8х70 - 4 шт.
2. Гайка М8 - 4 шт.
3. Шайба под винт М8 - 12 4 шт.
Доработки:

Спойлер

Немного переиграл конструкцию и застопорил гайки от самоотвинчивания с помощью лака.

Ну и не забываем про подшипники 608zz, которых потребуется 12 шт.

[Тракторист]

Во, на крутой пластик наткнулся. http://www.igus.ru/wpck/15341/3D_Priting_Material_Startpage
Производитель заявляет что напечатал каретки/втулки скольжения и ходи довольный. Интересно конечно. Но в графиках сравнения истирания хитрят. Сравнивают с ABS, который и так всем ясно что не очень для трения. Сравнивали бы уже с нейлоном...

[Алаев Ян]

Пластик, конечно, интересный, спасибо за ссылку. Но думаю, что лучше напечатать основу, а туда уже запрессовать подшипник типа такого https://ru.aliexpress.com/popular/lm10uu-bearing.html, так будет надежнее и не намного дороже.

[Алаев Ян]

phpBB [media]

Необходимые шаговые двигатели пока не доехали до меня. Поэтому, крепеж NEMA23 я установил формально, чтобы видеть конструкцию в целом.

Для крепления NEMA23 мне потребовалось:
Винты М5х80 - 8 шт.
Шайбы под винт М5 - 8 шт.
Гайки М5 - 8 шт.
При креплении двигателя потребуется установка стопорных элементов (в данный момент не учтена).

Для крепления подвижных кареток мне потребовалось:
Винты М4х30 - 8 шт.
Винты М4х40 - 8 шт.
Гайки М4 - 16 шт.
Шайбы под винт М4 - 16 шт.