Домашний ЧПУ станок своими руками

От идеи до готового станка прошло около пяти лет. За это время был построен маленький координатный стол с моторами от 5ти дюймовых флоппиков, для тестирования софта и компонентов электрики.
Были рассмотренны разные варианты конструкции, от совсем уже самопальных решений вроде направляющих для мебели или из уголков, ремней для приводов и так далее было решено отказаться, но в тоже время не выходить за скромные рамки бюджета.

Станок строился для помощи в моем основном хобби - авиамоделизме, то есть для бальзы, фанеры, дерева, потолочки, оргстекла и текстолита. Грызть металл он и не обязан, хотя 1-2мм алюминия проблемы вызвать не должны.

Рабочей объем составляет 400ммх550ммх75мм. Есть возможность обрабатывать длинные штуки в несколько приемов, свешивая их спереди и сзади.

Для создания станка был освоен Autodesk Inventor. На 3Д показан в итоге забракованный вариант - по оси У был недостаток жесткости.

С развитием хобби-3Д печати, цена на направляющие, винтовые валы, подшипники и шаговые двигатели сильно упала. Почти все приобреталось на Алиэкспрессе. Что бы не превращать статью в рекламу Али ссылок давать не буду. Покупалось все это добро постепенно, втечении без малого года, выискивались лучшие предложения, кое что не прошло проверку и было заказано вновь.

И так механика:
Направляющие оси Х: две круглые штанги WSC S16 ( 16мм ) длинной 650мм и два линейных подшипника SCS16LUU цена около 35$

Направляющие оси Y: две рельсы SBR12 ( 12мм ) длинной 500мм и 4 линейных подшипника SBR12UU цена около 30$ На осях Х и У есть возможность выбора люфта.

Направляющие оси Z: две круглые штанги WSC S10 (10мм) и 4 линейных подшипника SCS10UU цена около 20$

Подача на всех осях осуществляется с помощью винтовых валов Т8 (8мм) с шагом 2мм и бронзовых гаек, люфт которых выбран с помощью пружины. Не ШВП. Цена около 30$ за все три. В последнее время у китайцев появились и доступные валы ШВП, замена валов стоит первым пунктом в списке тюнинга.

Мелочи вроде опорных подшипников ( KLF08 ), гибких муфт для посадки двигателей на вал и цепей для кабеля пусть еще 15$. Моторы мне покупать не пришлось, у меня они уже были, б.у. от автомата для пипетирования.
Посадочные места сделаны под типоразмер Nema23, три штуки с Алиэкспресса не самого плохого качества - это около 50$

Станок выполнен из 12мм листового алюминия, резкой лазером. Все отверстия так же были намечены лазером и позже высверлены на станке. Фрезеровочных работ почти не потребовалось, отфрезерованы только торцы пластины оси У с рельсами и посадочные места деталей оси Z.

Думаю подобная конструкция из 12-16мм буковой фанеры будет работать не хуже. Окна облегчения можно и не делать .

Неподвижный опорный подшипник вала Х

Почти вся электрика станка, кроме питания, располагается внутри. Это три драйвера для шаговых двигателей и сам ЧПУ контроллер для УСБ. Драйверы бывают от 9$ за штуку, я потратил на них около 50$. Родные радиаторы драйверов были выброшены, для экономии места. Драйверы привинчены к алюминевой пластине.
Питание станка состоит из двух источников на 24 Вольт /12 Ампер каждый соединенных последовательно. Полученные 48 Вольт нужны для фрезерного шпинделя, 24 Вольт для питания шаговых моторов.

Плата ЧПУ контроллера, ищется по запросу "CNC USB Mach3", стоит от 35$. В комплекте китаец кладет диск с инструкциями и лицензией для софта Масн3. Работает отлично и просто настраивается, нареканий за 2 года эксплуатации нет. Софт Mach3 может немного и устарел, но работает на ура.
Возможна замена на новые контроллеры на основе Arduino.

Рабочая поверхность - пластина из буковой фанеры толщиной 12мм. Сначала была просто гладкая пластина на которую я приколачивал заготовки кнопками или гвоздиками, но это было не дело. Позже станок сам насверлил в своей плите отверстий с шагом 50х50мм, а я ввинтил туда мебельные цилиндрики с внутренней резьбой М5. Этого более чем достаточно, профильная пластина с пазами выйдет по цене дороже раза в три чем весь этот станок.
Палки спереди торчат, потому что жалко обрезать длинные направляющие, может быть позже построю более длинный станок.

Китайский шпиндель на 400 Ватт - мотор постоянного тока на 48 вольт и 13500 оборотов. Шел в комплекте с держателем и цангой для инструмента ER11. Цанга для 3мм, остальные докупал отдельно. Люфта нет, концентричность хорошая, пашет уже два года. Для моих целей его более чем достаточно. Цена от 50$. Честно говоря инстумент больше 4 мм использовать не приходилось пока.

Итого 280 баксов плюс труд, плюс мелочь на шурупы, гайки и кабель - получился вполне рабочий и годный станок. Практическая точность 0.1мм. Максимальная скорость подачи 1000 мм/мин, но в реальности больше 500мм-600мм подача и не используется. Наверное нужен более оборотистый шпиндель. На нем я пилил доски толщиной 18мм, оргстекло толщиной 10мм, фанеру 12мм, делал украшения из березовой сувели (капа), гравировал различные материалы. Точности вполне хватает чтобы изготавливать деревянные шестеренки для часов.

Спасибо за внимание.

Вот мой ютуб-канал с поделками изготовленными на этом станке:
https://www.youtube.com/user/ingwilhelm/