Для начала вы должны четка понимать для каких производственных целей вам нужен станок с ЧПУ, определить необходимые технические характеристики вашего будущего станка:
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
1.Точность
Информация с сайта http://www.schwedt.ru
Основными характеристиками работы портального станка являются точность и повторяемость.
Повторяемость позиционирования оси с ЧПУ
Если мы будем отправлять ось в одну и ту же точку из разных положений, то каждый раз будем получать немного разный результат из-за механических погрешностей — ось будет останавливаться на каком-то расстоянии от требуемой точки. Повторяемость показывает, насколько велик разброс этого расстояния, а если точнее — повторяемость прямо пропорциональна среднеквадратичному отклонению ошибки позиционирования. Одним словом, повторяемость — характеризует величину «разброса» ошибки позиционирования относительно некоего среднего значения. Повторяемость зависит главным образом от люфтов передачи и упругих деформаций возникающих, и на самом деле достаточно мало информативна, т.к. говорит лишь о том, стабильна ли ошибка позиционирования или нет, но ничего не сообщает о её величине. Можно построить совершенно неточный станок с прекрасной повторяемостью.
Точность позиционирования оси с ЧПУ
Точность позиционирования оси — обобщенная величина, показывающая, в каких пределах может находиться реальная координата оси после завершения позиционирования. Когда говорят «точность станка», подразумевают обычно именно точность позиционирования. Точность зависит от повторяемости, но включает в себя не только величину «разброса» ошибки позиционирования, но и её среднее значение, т.е. является более универсальной характеристикой. Точность показывает, как велика может быть ошибка позиционирования оси. Точность — основная характеристика станка. Зачастую производители станков среднего и хоббийного класса просто указывают некую «точность станка», не указывая «фактор охвата» — т.е. коэффициент пропорциональности, ведь точность, скажем, 0,05 мм, измеренная для 3 σ и для 1 σ — большая разница. в первом варианте позиционирование с погрешностью не более 0,05 мм произойдет в 97% случаев, а во втором всего лишь в 32%
Точность является основной характеристикой станка с точки зрения позиционирования рабочего инструмента, и зависит от большого количества факторов, в числе основных — люфты направляющих и передач, несоосность направляющих осей и их неперпендикулярность. Все, кто хоть раз пытался вырезать большой прямоугольник из фанеры или иного листового материала, знают, как ошибка в доли градуса при разметке прямых углов может привести к несовпадению длин сторон в несколько миллиметров, а иногда и сантиметров, поэтому выставлению направляющих уделяется особое внимание при сборке станка с ЧПУ. Жесткость и качество исполнения станины и портала также оказывают непосредственное влияние на точность станка.
Разрешение позиционирования
Разрешение позиционирования (дискретность) — величина, показывающая, насколько точно вы можете задать перемещение в вашей системе ЧПУ.
Рассмотрим на примере. Допустим, на оси Y станка под управлением Mach3 установлен шаговый двигатель с шагом 1,8 градуса (200 шагов / об) и драйвером с режимом деления шага 1/16, который соединен с винтом ШВП 1605 с шагом 5 мм на оборот. Mach3 работает в режиме STEP / DIR — посылает дискретные импульсы на контроллер, которые затем интерпретируются в шаги двигателя. Один импульс STEP вызовет перемещение вала двигателя, которое будет соответствовать перемещению идеальной оси, без люфтов и погрешностей, на 1 / (200 * 16) * 5 = 0,0015625 мм. Таково разрешение позиционирования оси Y. Позиция по оси в управляющей программе будет всегда кратна этой величине, и вы не сможете задать перемещение в точку с координатой Y = 2,101 — программа управления «округлит» это значение в зависимости от настроек либо до 2,1, либо до 2,1015625. Естественно, все это вовсе не означает что, послав один импульс STEP, на самом деле получим перемещение в 0.0015625 мм, ведь существует множество факторов, вносящих погрешность — начиная от погрешности позиционирования вала двигателя до люфта в ходовой гайке.
Повторяемость и точность изготавливаемых деталей
Самые важные параметры. Методы вычисления и суть их аналогична одноименным характеристикам позиционирования, однако измерению подвергается не позиция оси, а размеры готовых деталей. Именно эти параметры показывают, насколько станок пригоден для работы и какого качества детали на нем можно изготовить. Однако, зависят они от еще большего количества факторов — биение фрезы на конце шпинделя , перпендикулярность установки шпинделя, да и собственно обрабатываемых материалов и режимов резания. Поэтому обычно производителями зачастую указывается точность изготовления детали, чисто теоретическая, «расчетная», иногда — не имеющая с реалиями ничего общего. Для станков среднего класса точность изготовления в 0,2 мм для 3 σ можно считать удовлетворительной, в 0,1 мм — хорошей, в 0,05 мм — отличной, менее 0,05 мм — превосходной, такую можно наблюдать лишь на считанных единицах станков эконом-класса.
В реально точность обработки подавляющего большинства станков укладывается в промежуток 0.1-0.5 мм.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
2. Компоновка
Все настольные станки с ЧПУ, исходя из компоновки, можно условно поделить на 2 класса:
1) Станки с подвижным порталом
2) Станки с подвижным рабочим столом
Рассмотрим эти типы в обратном порядке.
Станки с подвижным рабочим столом
Станки этого типа составляют заметное меньшинство в семействе роутеров с ЧПУ — причиной является в основном то, что рабочее поле у таких станков существенно меньше, чем у такого же размеров станка с подвижным порталом. Однако, станки с подвижным столом имеют ряд собственных преимуществ. Станки с подвижным столом обычно малоформатные — небольшой размер станка позволяет получить от преимуществ такой компоновки максимальную отдачу.
Первое преимущество заключается в том, что на таком станке намного проще сделать тяжелый и жесткий портал, который сможет принять на себя гораздо большую нагрузку фрезерования и тяжелый шпиндель — неподвижный портал может быть сколь угодно тяжелым, и вам не надо заботиться о том, как его потом перемещать, тогда как при подвижном портале Вам постоянно надо держать в уме вес портала, чтобы соотносить его с мощностью двигателей, нагрузочной способностью направляющих во избежание их прогиба, и как следствие — потери точности.
Конструкция осей Y и X при этом мало зависит от того, движется ли портал или рабочий стол .
Отсюда вывод — компоновка с подвижным столом подойдет тогда, когда нужен небольшой станок, с малым рабочим полем и жестким порталом.
Станки с подвижным порталом — это подавляющее большинство всех ЧПУ роутеров. По сути станок ничем не отличается от предыдущего варианта, кроме того, что по оси Ч перемещается не стол, а сам портал целиком. Такая структура снимает ограничения на размер, и теортетически станок может быть любого размера. Однако, все усложняется тем, что зачастую весьма непросто спроектировать такой портал, который с одной стороны, был бы достаточно легким для перемещения с заданными ускорениями, а с другой — был бы достаточно жестким, чтобы не поддаваться под нагрузками. Однако, подвижный портал — более гибкое и универсальное решение, поэтому если вы строите станок с полем обработки больше, чем формат А4, скорее всего Вам лучше выбрать структуру с подвижным порталом.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
3.Размер рабочего поля
Рабочее поле — пространство, заключенное между крайними положениями режущего инструмента по всем трем осям.
В основном размер рабочего поля выбирается исходя из размеров обрабатываемой детали. Но,естественно, каждый станкостроитель хочет сделать станок с рабочим полем как можно большим, но надо понимать что рост рабочего поля ведет к увеличению расходов на изготовление станка, увеличение требований к раме станка (к жесткости и точности изготовления). Надо помнить что необходимо точно и единожды принять решение о необходимом рабочем поле станка, т.к переделать станок в дальнейшем будет сложно, и даже нецелесообразно, легче будет изготовить новый станок.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
4. Материалы
Все зависит от задач поставленных перед станком,его производственных задач, доступности материалов и их цены, от производственных возможностей производителя станка.
Мы рекомендуем:
Станина — стандартный прокат (профильная труба,швеллер и т.д)
Сварная станина , спроектированная с возможностью регулирования расположения основных деталей участвующих в передвижение рабочего органа станка.
Если есть возможность снять остаточные напряжение ,например вибрационным методом.
Портал — стальные листы от 6 мм до 10 мм. и алюминиевый профиль.
Детали из стального листа изготовить на лазерной резке с ЧПУ для получения необходимой точности и по доступной цене.
Каретка оси Z — стальные листы от 1 мм. до 3 мм., детали вырезаны на лазерной резки и согнуты на станках с ЧПУ
Но можно сделать станок и из дерева
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
4.Бюджет
Зачастую этот фактор является решающем при проектирование и изготовление станка с чпу для собственных нужд.
Необходимо перед начал составить смету изготовления станка основными статьями которой будут:
1.Материалы.
2.Самая затратная статья-Стандартные комплектующие (направляющие,привода, электроника и т.д)
3. Работа по изготовлению деталей и узлов (фрезеровка, токарка, лазерный раскрой листа,сварка)