Печатаем ЧПУ-фрезер на 3D-принтере

Список разделов РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ ЧПУ станки/Конструирование

Описание: ЧПУ/Станки/Различные конструкторские задачи
Модератор: Алаев Ян

#1 Алаев Ян » 3 сентября 2017, 19:06

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
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца


  • 1

ЭТАП 6. Сборка конструкции оси Z

#41 Алаев Ян » 14 ноября 2017, 19:51

1.png
Собираемая конструкция


phpBB [media]


Скриншот 2017-11-14 19.34.56.png
Top


3D-модель и G-code:

2017-10-21 19.55.03.jpg
Top


Скриншот 2017-11-14 19.39.28.png
Bottom


3D-модель и G-code:

2017-11-14 19.23.02.jpg
2017-11-14 19.37.36.jpg


Для крепления деталей нам понадобятся:
1. Винты М4х25 - 4 шт.
2. Гайки М4 - 4 шт.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

  • 1

#42 Алаев Ян » 15 ноября 2017, 16:11

phpBB [media]


phpBB [media]


На видео ошибка!
Спойлер
Крепления двигателей установлены наоборот. Будьте внимательны!
Комментарий от автора видео: worth pointing out - the motor mounts are upside down in the video. ops

Конструкция станка такова, что позволяет установить как двигатели формата NEMA23, так и NEMA17.

Скриншот 2017-11-15 15.36.13.png
NEMA23
Скриншот 2017-11-15 15.36.31.png
NEMA17

Я сделал выбор в пользу NEMA23, как более мощных.

3D-модель держателя двигателя NEMA23 G-code
3D-модель держателя двигателя NEMA17

2017-11-15 12.08.02.jpg


Для крепления верхнего (согласно видео) держателя двигателя NEMA23 нам потребовалось:
Винт М3х20 - 6 шт.
Шайба под винт М3 - 6 шт.
Гайка М3 - 6 шт.

Закрепить нижний держатель двигателя мы пока не можем, так как нет необходимой детали. На этом мы сделаем небольшую паузу до прибытия новой партии пластика и комплектующих.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

  • 1

Фрезы для деревообработки

#43 Алаев Ян » 17 ноября 2017, 14:31

Тем временем приехали спиральные двухзаходные сферические фрезы для деревообработки.

2017-11-17 13.51.36.jpg
2017-11-17 13.52.41.jpg


У этих фрез рабочий диаметр и хвостовик - 3.175 мм (1/8"). Фрезы предназначены как для поперечного реза, так и для осевого.
Для мягкого захода в заготовку, фрезы имеют полукруглую режущую головку, которая на этапе вреза в заготовку выполняет роль сверла, поэтому эти фрезы можно вертикально погружать в заготовку - продольная подача, в то время как обычные концевые фрезы имеют заход либо под углом к заготовке, либо с поперечной подачи. Фрезы применяются для обработки ПВХ, дерева, алюминия, ДСП, поликарбоната, ABS, МДФ. Стружка при этом выходит вверх.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

#44 Тракторист » 20 ноября 2017, 2:18

Ян, а у тебя есть индикатор типа такого https://ru.aliexpress.com/item/New-0-01mm-Dial-In ... l?spm=a2g0s.9042311.0.0.ZawRKp

Интересно какие отклонения с такими самодельными направляющими, так то их можно и для 3д принтера использовать по идее..
Тракторист
Интересующийся
Интересующийся
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Хабаровск
Репутация: 9 (+9/−0)
Лояльность: 14 (+14/−0)
Сообщения: 68
С нами: 1 год 2 месяца

#45 Алаев Ян » 20 ноября 2017, 7:51

нет, такого индикатора у меня нет. Я обычно использую программную коррекцию плоскости стола, которая нивелирует перекосы, которые получаются при сборке.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

#46 Роман Мирошниченко » 20 ноября 2017, 18:32

Тракторист писал(а):Ян, а у тебя есть индикатор типа такого
Ян, помнится мы покупали индикатор бокового биения... Если он тебе будет полезен, я могу отдать его тебе. Он лежит где-то без дела. Возможно не то же самое, но приспособить-то можно. :think:
Роман Мирошниченко
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Аватара
Возраст: 50
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 150 (+150/−0)
Сообщения: 3658
С нами: 4 года 2 месяца

#47 Алаев Ян » 21 ноября 2017, 6:06

Роман, спасибо за предложение, но в индикаторе в данном случае нет необходимости. Все погрешности по оси Z будут компенсированы "картой стола", полученной с помощью зондирования поверхности. Отклонения по осям Х и Y будут в пределах нескольких десятых долей миллиметра (не более 0.5), что для длины реза в 0.5 метра составит не более 0.1%. БОльшая точность наврядли может быть достигнута на станке подобного типа.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

#48 Роман Мирошниченко » 21 ноября 2017, 6:49

Не за что. :-)
Роман Мирошниченко
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Аватара
Возраст: 50
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 150 (+150/−0)
Сообщения: 3658
С нами: 4 года 2 месяца

#49 poty » 21 ноября 2017, 8:16

Карта стола хороша, когда усилие по вертикальной оси либо постоянное, либо как минимум одинаковое при измерении и в рабочем режиме. 3D-принтер, например. А здесь усилие будет достаточно разным.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 76 (+76/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3091
Темы: 1
С нами: 4 года 3 месяца

#50 Алаев Ян » 21 ноября 2017, 10:49

Я с Вами не соглашусь. Карта стола создает рельеф опорной поверхности, который учитывается при движении фрезы над поверхностью. По поводу усилий фрезы во время работы - подача должна быть выбрана таковой, чтобы материал срезался до появления деформаций в осях.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

#51 poty » 21 ноября 2017, 11:23

Алаев Ян писал(а):Я с Вами не соглашусь. Карта стола создает рельеф опорной поверхности, который учитывается при движении фрезы над поверхностью. По поводу усилий фрезы во время работы - подача должна быть выбрана таковой, чтобы материал срезался до появления деформаций в осях.
Здесь есть как минимум два противоречия. Принтер создаёт некоторую деталь на опорной поверхности. Естественно, что уровень этой наклонной поверхности и её угловые смещения будут влиять на результат. Фрезер, наоборот, убирает материал с существующей детали. И здесь важным является не уровень опорной поверхности, а уровень обрабатываемой поверхности. На самом деле, уровень опорной поверхности здесь вообще не важен.
Второе противоречие в том, что утверждение "до появления деформаций в осях" ни на чём не основано. Ведь для того, чтобы определить этот уровень, нужно что-то измерить, и не перед работой, а именно во время неё. В отличие от принтера, где вертикальное перемещение не испытывает переменных нагрузок, фрезер именно на вертикальных нагрузках и "живёт". Принтер не испытывает также горизонтальных нагрузок, также в отличии от фрезера. Поэтому, измерения должны проводиться непрерывно или, как вариант, жёсткость "осей" должна гарантировать их непрогибаемость во всех резонных режимах работы.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 76 (+76/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3091
Темы: 1
С нами: 4 года 3 месяца

#52 Алаев Ян » 21 ноября 2017, 19:09

poty писал(а):Принтер создаёт некоторую деталь на опорной поверхности. Естественно, что уровень этой наклонной поверхности и её угловые смещения будут влиять на результат. Фрезер, наоборот, убирает материал с существующей детали. И здесь важным является не уровень опорной поверхности, а уровень обрабатываемой поверхности. На самом деле, уровень опорной поверхности здесь вообще не важен.
я с Вами не согласен. У станка фактически есть две рабочие плоскости:
1. рабочая плоскость, образованная столом станка;
2. рабочая плоскость, образованная направляющими X и Y станка.
В идеале эти две плоскости должны быть параллельны, но на практике это не так и всегда существует их взаимный перекос.
Чтобы этот перекос нивелировать, обычно, используют два способа:
1. жертвенный стол - когда устанавливают стол станка и потом уже в смонтированном положении фрезеруют его этим же станком, получается, что в столе образуется паз с плоскостью, параллельной плоскости п. 2 (см. выше);
2. карта поверхности - программная коррекция стола, учитывающая его кривизну по серии точек и аппроксимирующая вычисленные значения коррекции для любой точки поверхности.
Вы пишите, что уровень опорной поверхности не важен - давайте поставим заготовку на кривой стол и попробуем отфрезеровать ее и получить ее толщиной в 10 мм. Что мы получим? В зависимости от кривизны стола мы получим либо утолщение, либо утоньшение заготовки, либо и то и другое вместе взятое. Для фрезеровки поверхности печатной платы без карты поверхности в принципе не обойтись, так как изначально толщина платы неравномерная и меняется на несколько десятых долей миллиметра, в то время как глубина фрезеровки составляет приблизительно 50 микрон и если карту поверхности не сделать, то мы получим участки, где плата испорчена, так как фреза вошла на половину толщины платы, а где-то даже не коснулась фольги гетинакса/текстолита.

poty писал(а):Второе противоречие в том, что утверждение "до появления деформаций в осях" ни на чём не основано. Ведь для того, чтобы определить этот уровень, нужно что-то измерить, и не перед работой, а именно во время неё. В отличие от принтера, где вертикальное перемещение не испытывает переменных нагрузок, фрезер именно на вертикальных нагрузках и "живёт". Принтер не испытывает также горизонтальных нагрузок, также в отличии от фрезера. Поэтому, измерения должны проводиться непрерывно или, как вариант, жёсткость "осей" должна гарантировать их непрогибаемость во всех резонных режимах работы.
Здесь я ориентируюсь на гарантированную непрогибаемость конструкции (жесткость конструкции) при разумно выбранных режимах подачи режущего инструмента. Если быть точным, то прогиб и деформация есть всегда, в расчет же мы берем их величину. В моем случае, отклонения в несколько десятых долей миллиметра при фрезеровании крупноформатных деталей не имеют никакого значения.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

#53 poty » 21 ноября 2017, 19:26

Здесь есть небольшая (или большая) натяжка, связанная со словом "рельеф". Если мы таким способом корректируем идеальную плоскость (лишь её угловое смещение относительно осей) - да, можно ориентироваться на неё. А если она сама по себе неидеальна? Или подвержена прогибам и выгибам? Тогда положив на неё жёсткую деталь мы не вправе предполагать, что она растечётся по всем "рельефам" опорного стола. С другой стороны - если у нас "осевая" плоскость (по которой ходят направляющие) имеет отклонение от прямых углов, сама по себе не является плоскостью - то здесь уже вряд ли что поможет.
С другой стороны, на чём основывается тезис непрогибаемости конструкции? Прогиб и деформации зависят от положения рабочего инструмента по осям. Если это не измерить под нагрузкой, то скорректировать это будет невозможно, поскольку прогиб и деформация будут разными в разных местах.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 52
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 76 (+76/−0)
Лояльность: 42 (+43/−1)
Сообщения: 3091
Темы: 1
С нами: 4 года 3 месяца

#54 Алаев Ян » 22 ноября 2017, 8:21

Владислав, в Вашем последнем сообщении есть вопросы. Но мне не совсем понятно, спрашиваете ли Вы меня о чем-то или просто рассуждаете таким образом. Я не знаю, что ответить на Ваше сообщение, но и без ответа оставить Вас не могу. Исходя из этого могу лишь сказать - соберу станок и посмотрим на практике, что там да как.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

#55 Алаев Ян » 24 ноября 2017, 8:11

Алаев Ян писал(а):Закрепить нижний держатель двигателя мы пока не можем, так как нет необходимой детали. На этом мы сделаем небольшую паузу до прибытия новой партии пластика и комплектующих.

Допечатал... Продолжаем сборку. :)

Скриншот 2017-11-24 06.26.51.png
Скриншот 2017-11-23 21.53.08.png

2017-11-24 07.45.42.jpg
2017-11-24 07.45.55.jpg


3D-модель и G-code.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

#56 Алаев Ян » 26 ноября 2017, 20:28

2017-11-25 10.36.15.jpg
2017-11-25 10.36.32.jpg


Для крепления нижнего (согласно видео) держателя двигателя NEMA23 нам потребовалось:
Винт М3х25 - 6 шт.
Шайба под винт М3 - 6 шт.
Гайка М3 - 6 шт.

От старого ранее разобранного принтера использовал каленые направляющие диаметром 8 мм. Пришлось немного поработать болгаркой. Из направляющих изготовил два вала длиной 38 мм. Валы нужны для удержания подшипников, которые являются прижимными роликами для приводного ремня оси Х.

2017-11-26 17.16.09.jpg
2017-11-26 17.16.38.jpg
2017-11-26 17.18.17.jpg


Одеваем на вал три подшипника 608zz и вставляем в пластиковый модуль до щелчка. Вал защелкнется в замке и будет там крепко удержан.

Для крепления подшипников нам потребовалось:
Вал диаметром 8 мм длиной 38 мм - 2 шт.
Подшипник 608zz - 6 шт.

Делаю первые прикидки сборки...
2017-11-26 20.14.33.jpg
2017-11-26 20.14.45.jpg
2017-11-26 20.15.12.jpg
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

Крепление шпинделя

#57 Алаев Ян » 27 ноября 2017, 8:16

Конструкция универсальная и позволяет работать со шпинделями с крепежным диаметром 52, 65 и 80 мм.

Скриншот 2017-11-24 06.28.47.png
Крепление шпинделя 80 мм


3D-модель

Скриншот 2017-11-24 06.29.10.png
Крепление шпинделя 65 мм


3D-модель

Скриншот 2017-11-24 06.30.16.png
Крепление шпинделя 52 мм

3D-модель и G-code

В своем проекте я буду использовать шпиндель с крепежным диаметром 52 мм и мощностью 400 Вт /viewtopic.php?f=74&t=359&start=20#p17664, под него все и будет сделано.

2017-11-25 10.00.02.jpg
2017-12-07 20.37.23.jpg
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

  • 1

Очень интересная тема!

#58 Dmtmage » 29 ноября 2017, 16:57

Здравствуйте!
Спасибо Вам за такое подробное описание по сборке и за модели.
Я тоже хочу собрать такой станок. Вопрос:
Вы будете рассказывать только по механической части, или также по электронике?
Просто, если я соберу железяку, будет обидно. Печать будет с карточки?
У каждого свой понедельник, свой вторник, среда, четверг, пятница, А СУББОТА И ВОСКРЕСЕНЬЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫ!
Воплощай свои мечты!
Dmtmage
Наблюдатель
Наблюдатель
Аватара
Возраст: 29
Откуда: Москва
Репутация: 1 (+1/−0)
Лояльность: 3 (+3/−0)
Сообщения: 10
С нами: 7 месяцев 16 дней

#59 Алаев Ян » 29 ноября 2017, 17:19

Доброго времени суток!
Спасибо и Вам за теплые слова. Приятно слышать, что это кому-то еще нужно.

Dmtmage писал(а):Я тоже хочу собрать такой станок.
Без проблем. Вливайтесь! Я окажу всяческое содействие.

Dmtmage писал(а):Вы будете рассказывать только по механической части, или также по электронике?
И про механику и про электронику и про опыт использования и с большой долей вероятности про клоны этого станка, так как есть желающие на его приобретение.

Dmtmage писал(а):Просто, если я соберу железяку, будет обидно.
механику станка всегда можно продать, но в любом случае обзор по электронике и ее настройке будет обязательно.

Dmtmage писал(а):Печать будет с карточки?
И с ПК и с SD.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

#60 Алаев Ян » 30 ноября 2017, 8:39

Dmtmage писал(а):Спасибо Вам за такое подробное описание по сборке
Те описания, что я делаю здесь - сейчас они делаются как личный дневник, чтобы легче было вспомнить, что да как, и вернуться в случае необходимости, ну и частично для "затравки" и привлечения внимания других участников Форума. Я бы не сказал, что я пишу очень подробно, так как не вижу пока большого интереса со стороны участников. Если интерес будет, то будет и более подробное изложение материала.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 34
Откуда: Саратов
Репутация: 62 (+62/−0)
Лояльность: 174 (+175/−1)
Сообщения: 2192
С нами: 4 года 3 месяца

Пред.След.

Вернуться в ЧПУ станки/Конструирование



Кто сейчас на форуме (по активности за 5 минут)

Сейчас этот раздел просматривают: 3 гостя