Этапы изготовления
После подготовки всех инструментов и комплектующих, а также изучения чертежей и принципа устройства оборудования, можно начинать сбору стола своими руками.
Выравнивание заготовки
Чтобы обрабатываемые детали при работе не копировали неровности плиты, изначально стол должен быть идеально ровный. Поэтому подготовленный лист металла следует выровнять. Достаточно сделать 1–2 прохода спиральной фрезой до полного касания. Диаметр фрезы – 20 мм.
Мастерим рабочую поверхность и короба
На первом этапе необходимо создать рабочую поверхность. В заготовленном и выровненном листе необходимо в шахматном порядке с использованием дрели сделать аккуратные отверстия. Тыльная сторона листа предназначена для примыкания к насосу.
Чтобы конструкция была более надежной на рабочую поверхность обязательно установить перегородки. Их основная функция – защищать будущий стол от деформации во время работы.
Нарезка канавок своими руками
Канавки следует нарезать в соответствии с выбранной схемой. Уплотняющий шнур обязательно заказать заранее и уже в зависимости от его диаметра нарезать канавки. Для начала глубину канавок лучше сделать 2.5 -2.7 мм. При необходимости можно увеличить. В рабочем состоянии шнур не должен выступать над поверхностью, иначе могут быть потери вакуума.
Изготовление трассы
Понадобится ПВХ труба диаметром 25 или 32 мм. В покупном оборудовании предусмотрены сквозные отверстия, через которые патрубки проводятся к контуру. При сплошной рабочей поверхности придется делать плиту из двух частей, герметизировать стык и трассу подавать с торца.
Для каждой ветви понадобится отдельный шаровой вентиль, при помощи которого в процессе работы можно задействовать только те зоны, которые необходимы.
Сверление отверстий
Отверстия в плите имеют разное назначение. Также различается и количество разных отверстий:
- на каждой зоне по 1 отверстию для подвода вакуума на пересечение канавок;
- по центрам квадратов, чтобы закрепить к штатному столу, а количество будет напрямую зависеть от жесткости плиты;
- чтобы зафиксировать заготовку с торцов – отверстия в центре квадратов.
Выбор насоса
Это главная деталь во всей конструкции и выбору насоса необходимо уделить особое внимание. Если сама плита сделана по определенному образцу, то можно посмотреть, какой насос стоит в оригинале
Если такой возможности нет, то придется подбирать оборудование экспериментальным методом.
Наиболее дешевым вариантом для стола, изготовленного своими руками, станут вихревые воздуходувки. Их преимущества: не требуют отключения при достижении максимального порога разряжения, небольшой размер, простота при монтаже.
Блок управления
Это электронная часть стола, которая необходима для регулировки нагрева рабочей зоны. В итоге заготовки более надежно фиксируются. Блок управления имеет несколько видов реализации и какой конкретно подходит во многом зависит от ЧПУ станка, к которому мастерится стол.
Комплектующие элементы вакуумных систем
Подбор вакуумной системы заключается в выборе или проектировании зажимного устройства (платы) вышеописанных типов, в соответствии с техническим заданием; правильным выбором вакуумного насоса или модульного устройства и остальных элементов, обеспечивающих надежный подвод низкого давления от насоса к плате.
ООО «ПТЦ «ВЕКТОР» является официальным представителем ведущего мирового производителя подобных систем вакуумного закрепления компании HORST WITTE GERÄTEBAU (Германия). Наши специалисты обладают значительным опытом, накопленным за время внедрения этих систем на предприятиях России. Мы готовы ответить на любые вопросы и оказать квалифицированную помощь в решении сложных технологических вопросов.
| |
|
|
|
|
ТЕХНОЛОГИЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ХОЛОДОМ
Технология закрепления заготовок холодом — инновационный подход для решения сложных задач по фиксации заготовок без механического воздействия:
- хрупкие заготовки (керамика, пластик, стекло, полимерные материалы и т.п.);
- мелкие заготовки из любых материалов;
- ячеистые материалы из алюминия и стекловолокна, применяемые в авиастроении.
Закрепление производится на замораживающей плате, на рабочую поверхность которой предварительно распылен тонкий слой воды или нанесен специальный гель. Во время процесса закрепления происходит замораживание водного слоя и образуется тонкая ледяная пленка, которая прочно удерживает заготовку на рабочей поверхности платы. При этом заготовка не испытывает механических нагрузок и не деформируется. Для снятия заготовки достаточно перевести приспособление на режим нагрева рабочей поверхности.
Данная технология успешно используется при механической обработке на фрезерном, токарном и гравировальном оборудовании. Для всех устройств существует одно ограничение, — при использовании запрещена подача СОЖ в зону обработки. Компанией HORST WITTE разработаны два типа систем закрепления холодом:
Системы AFP (Air Freeze Platte)
Охлаждение рабочей поверхности платы происходит за счет термодинамического процесса, протекающего внутри платы при подводе давления в 6 атм. При этом не требуется дополнительных охлаждающих станций. Система состоит из замораживающего устройства и полимерной трубки. Размер рабочего поля устройства составляет от 100х140 мм до 140х150 мм. Диапазон температуры в режимах охлаждения/нагрева -10/+10˚С. Для удобства смены заготовок, охлаждающих пластин в комплекте одного устройства может быть несколько. Они легко заменяются на приспособлении.
Системы ICE-VICE
Охлаждение рабочей поверхности платы происходит за счет антифриза, циркулирующего между платой и охладительной установкой. Для одной системы с охлаждающей установкой возможно использование 1-2 замораживающих плат с рабочим полем от 125х150 мм до 500х500 мм. Диапазон температуры в режимах охлаждения/нагрева -35/+35˚С. Автоматика охлаждающего устройства контролирует и поддерживает заданные температурные режимы.
Описание систем закрепления холодом можно увидеть на страницах каталога «Технология вакуумного закрепления».
|
|
Подготовительные работы
Если вы решили, что будете конструировать станок с ЧПУ своими руками, не используя готового набора, то первое, что вам необходимо будет сделать, — это остановить свой выбор на принципиальной схеме, по которой будет работать такое мини-оборудование.
Схема фрезерного станка с ЧПУ
За основу фрезерного оборудования с ЧПУ можно взять старый сверлильный станок, в котором рабочая головка со сверлом заменяется на фрезерную. Самое сложное, что придется конструировать в таком оборудовании, — это механизм, обеспечивающий передвижение инструмента в трех независимых плоскостях. Этот механизм можно собрать на основе кареток от неработающего принтера, он обеспечит перемещение инструмента в двух плоскостях.
К устройству, собранному по такой принципиальной схеме, легко подключить программное управление. Однако его основной недостаток заключается в том, что обрабатывать на таком станке с ЧПУ можно будет только заготовки из пластика, древесины и тонкого листового металла. Объясняется это тем, что каретки от старого принтера, которые будут обеспечивать перемещение режущего инструмента, не обладают достаточной степенью жесткости.
Облегченный вариант фрезерного станка с ЧПУ для работы с мягкими материалами
Чтобы ваш самодельный станок с ЧПУ был способен выполнять полноценные фрезерные операции с заготовками из различных материалов, за перемещение рабочего инструмента должен отвечать достаточно мощный шаговый двигатель. Совершенно не обязательно искать двигатель именно шагового типа, его можно изготовить из обычного электромотора, подвергнув последний небольшой доработке.
Применение шагового двигателя в вашем фрезерном станке даст возможность избежать использования винтовой передачи, а функциональные возможности и характеристики самодельного оборудования от этого не станут хуже. Если же вы все-таки решите использовать для своего мини-станка каретки от принтера, то желательно подобрать их от более крупногабаритной модели печатного устройства. Для передачи усилия на вал фрезерного оборудования лучше применять не обычные, а зубчатые ремни, которые не будут проскальзывать на шкивах.
Узел ременной передачи
Одним из наиболее важных узлов любого подобного станка является механизм фрезера
Именно его изготовлению необходимо уделить особое внимание. Чтобы правильно сделать такой механизм, вам потребуются подробные чертежи, которым необходимо будет строго следовать
Изготовление станины для вакуумного пресса
Перед тем как начать делать станину для пресса, нужно подобрать оптимальный тип нагревательного узла, поскольку это повлияет не только на конструкцию станины, но и других элементов пресса. При сборке своими руками лучше всего выбирать откатной термомодуль, который прост в сборке и удобен в применении, однако он имеет крупные габариты. Для изготовления станины вам потребуются:
- стальная профилированная труба;
- рельсы для термомодуля.
Проект станины лучше всего моделировать на компьютере посредством специальных программ по 3 D -моделированию.
Для работы потребуется следующий набор инструментов:
- малая одноручная угловая шлифовальная машина, диаметр диска которой составляет 115 или 125 мм;
- сварочный аппарат;
- электродрель;
- слесарный набор, включающий молоток, гаечный ключ, карандаш, рулетку и т.д.
Этапы работы по сборке станины будут такими:
- порежьте стальной профиль на детали согласно картам раскроя;
- на ровной поверхности выложите их в соответствии с проектом, выровняйте и зафиксируйте посредством струбцин;
- прихватите места соединения деталей с учетом окончательной проварки со всех сторон или полной проваркой швов без прихваток;
- сбейте шлак со швов и проверьте их качество;
- при необходимости зачистите их болгаркой со шлифовальным кругом;
- просверлите отверстия;
- зачистите поверхность металлической щеткой от ржавчины;
- загрунтуйте поверхность;
- покрасьте ее кистью или баллончиком.
Для работы сварочный аппарат можно выбирать на основе трансформатора переменного тока, прибор инверторного типа или полуавтоматический прибор.
Принцип работы и конструкция вакуумных столов
Основополагающим принципом работы вакуумного стола является создание безвоздушного пространства за счет откачивания воздуха из камеры, образованной рабочими камерами и деталью. Фактически на обрабатываемый материал воздействует не сам вакуум, образованный устройством, а атмосферное давление, которое обеспечивает прижимание заготовки к рабочей поверхности.
Сила воздействия различается в зависимости от типа и мощности насоса, установленного в механизм, но она не может превышать показатели давления атмосферы.
Существует несколько типов конструкций вакуумных рабочих поверхностей:
Решетчатые. Камеры здесь образуются продольными и поперечными канавками, нанесенными на рабочую поверхность и образующие при этом замкнутый контур. Если требуется фиксация деталей, которые обладают меньшим размером, чем площадь стола, используется специализированный уплотнитель, которые должен быть уложен в канавки по периметру зоны зажимания.
Желобковые (шлицевые). В таких столах предусматривается наличие только продольных борозд. Столы данного типа могут быть использованы для фиксации деталей небольшого размера с невысокими показателями тангенциальных усилий при обработке, например: сверления отверстий, нанесения гравировки и др. При работе обязательно наличие запирающих контуров.
Пористые. Конструктивной особенностью является наличие микропористых вставок, которые способствуют распределению усилий прижатия по всей площади обрабатываемой детали. Устройства позволяют фиксировать даже самые тонкие материалы (фольгу и др.)
VAC-MAT. Рабочее поле разделено на множество автономно действующих вакуумных камер, что позволяет выполнять сквозное сверление, фрезеровку и т. д. Такие вставки быстро изнашиваются и являются расходным материалом.
FLIP-POD. Конструкция стола предполагает наличие множества присосок с высоким разрежением. Она предназначена для фиксации заготовок, обладающих высокой массой и неровной поверхностью.
Создание самодельного станка
Прежде, чем переделать принтеры или сканеры в мини станки, которые смогут выполнять фрезерные работы, следует максимально точно собрать раму конструкции и ее основные составляющие.
На верхнюю крышку устройства требуется установить главные оси, которые являются важными компонентами среди всех профессиональных станков. Осей должно быть всего три, начало работы необходимо производить с крепления оси у. Для того чтобы создать направляющую используют мебельный полоз.
Отдельно отметим создание ЧПУ из сканера. Переделка этого устройства такая же, как и, если бы, под рукой был старый струйный принтер. В любом сканере, есть шаговые двигатели и шпильки, благодаря, которым и производится процесс сканирования. В станке нам пригодятся эти двигатели и шпильки, вместо сканирования и печати будет производится фрезерование, а вместо головки, которая перемещается в принтере, будет использоваться движение фрезерного устройства.
Для вертикальной оси, в самодельном ЧПУ нам пригодятся детали из дисковода (направляющая по которой перемещался лазер).
В принтерах есть так называемые штоки, именно они играют роль ходовых винтов.
Вал мотора должен быть соединен со шпилькой при помощи муфты гибкого типа. Все оси необходимо прикреплять к основаниям, выполненным из ДСП. В конструкциях такого типа фрезер перемещается исключительно в вертикальной плоскости, при этом сдвиг самой детали происходит по горизонтали.
Особенности конструкции и принцип работы
Вакуум – термин, характеризующий область разрежения, которая формируется между вакуумным столом и закрепленной на нем заготовкой. По факту на деталь действует не вакуум, а атмосферное давление. Оно прижимает заготовку к поверхности стола.
Сила вакуума может отличаться в зависимости от мощности установленного насоса, но она никогда не будет больше атмосферного давления. На данный момент существует несколько разновидностей вакуумных столов.
Решетчатый
Это приспособление создает замкнутый контур для рабочей заготовки. Канавки на рабочей стороне выполнены в виде решеток. Подходит для несквозной обработки деталей. Решетчатый стол включает в себя плиту из алюминиевого сплава с решеткой из канавок на рабочей стороне, а также специальное отверстие для откачки воздуха из-под детали и разряжения.
Поворотный для ЧПУ
По принципу работы не отличается от предыдущей модели, но устроен так, что может поворачиваться. Это значительно ускоряет и упрощает рабочий процесс. Вакуумный шланг есть возможность подключить как в центральной части плиты, так и с ее торца.
Это позволяет на обрабатываемой поверхности делать вертикальные, поперечные и продольные движения. Также такая модель плиты может создать нужный угол наклона. это позволяет работать с круглой или спиралевидной болванкой в разных плоскостях.
Шлицевый
Этот стол необходим для работы с мелкими болванками, а также с деталями, которые имеют множество отверстий. Отличается данный стол повышенным коэффициентом трения, что и создает высокое вакуумное усилие. Это позволяет снизить возможность сдвига болванки в процессе работы и повышает точность ее обработки.
С пористыми вставками
Плита данного стола рассчитана на болванку любой формы и размера. Сила закрепления зависит от площади обрабатываемой поверхности. Пористые блоки плиты могут быть изготовлены из алюминия, стали или бронзы и позволяют не использовать в процессе работы фольгу или другой тонкий материал. Также нет необходимости перенастраивать стол при изменении вида работ.
Правила эксплуатации
Фрезерный станок, даже если речь идет о варианте с ЧПУ, является опасным оборудованием. Поэтому:
- перед эксплуатацией проверяется стабильность конструктивных узлов, уровень смазки и электрическое оборудование;
- пропускается как минимум 5 холостых ходов;
- проверяется отдельно упругость крепления заготовки на шпинделе;
- даже при автоматическом управлении устройство под наблюдением;
- регулярно проводится осмотр;
- работают в защитной одежде, если это требуется, защищаются руки и глаза.
При выборе станка в первую очередь смотрят функциональность оборудования, насколько эффективность устройства сочетается с флангом выполняемых на производстве или дома работ. Не переплачивайте за дорогие модели с массой функций, если не знаете, понадобятся ли они.
Этапы изготовления
Проектирование и выбор заготовки
Для того чтобы собрать вакуумный стол для станка с компьютерным управлением самостоятельно, в первую очередь необходимо разработать чертеж. Размеры для его создания можно взять из каталогов, а образцом выбрать любой из продуктов массового производства.
Чаще всего размеры сетки берутся с шагом 12,5 мм, шириной канавки 4 мм и толщиной от 32,5 до 48 мм. Ширина плиты от края до оси первой канавки составляет 6,25 мм, что соответствует ровно половине шага сетки. Горизонтальные размеры устанавливаются произвольно, на основании размеров заготовок, которые будут обрабатываться на станке.
В продаже, как правило, встречаются цельные плиты, состоящие из одного модуля, но при создании собственного вакуумного стола пользователи могут разработать системы с несколькими вакуумными зонами.
В качестве основы могут быть использованы:
- листы фанеры (толщиной от 1,6 до 2 см);
- листы ДСП (ламинированные);
- дюралевые или текстолитовые плиты типа Д16Т или Д16АТ толщиной от 8 до 1,2 мм.
Создание рабочей поверхности и короба
Рабочая поверхность стола должна быть предельно ровной, иначе обрабатываемые детали будут копировать неровности лежащей в основе плиты. После выравнивания на листе в шахматном порядке высверливаются отверстия. Тыльная сторона материала при этом предназначается для примыкания к насосу.
Надежность конструкции обеспечивается за счет установки перегородок. Они позволяют избежать деформации стола во время его эксплуатации.
Следующий шаг – нарезка канавок в соответствии со схемой, выбранной ранее. Оптимальная глубина нарезки на начальном этапе – не более 2,8 мм. После нарезки в канавки закладывается уплотняющий шнур.
Далее идет этап изготовления трассы. Для ее создания потребуется пластиковая труба с диаметром от 2,5 до 3,2 см. Если рабочая поверхность сплошная – плита делается из двух частей, после чего стык надежно герметизируется. Трасса в таком случае подается с торцевой стороны.
Для каждой из зон устанавливается собственный шаровой вентиль, который обеспечивает автономную работу отдельных секторов.
После того как сборка трассы завершена, наступает этап сверления отверстий. Чаще всего высверливаются:
- 1 отверстие на стыке канавок (для обеспечения вакуума);
- в центре квадратов для крепления к штатному столу;
- дополнительные отверстия для фиксации заготовок с торцов.
Коробка
При изготовлении коробки повышенное внимание уделяется определению ее высоты. Это обусловлено тем, что заготовка вакуумного стола предназначается для станков с ЧПУ
Из металлических или деревянных частей создается устойчивая конструкция, на которой будет крепиться рабочая поверхность. Над рабочей зоной при этом устанавливается нагревательный элемент.
При сборке крайне нежелательно использовать подвижные соединения или недолговечные материалы.
Нагревательный элемент
В качестве нагревательного элемента при самостоятельной сборке вакуумного стола лучше всего себя зарекомендовала нихромовая нить, но высокая стоимость не сделала ее популярной в массах. Именно поэтому при самостоятельной сборке пользователи чаще всего применяют галогеновые лампы.
В металлическом листе просверливаются три отверстия, в них крепятся нагревательные элементы и монтируется электрическая часть. Лампы при этом необходимо соединять параллельно друг другу. Соединение обеспечивается спайкой медных проводов. Конструкция световой панели также должна предусматривать возможность ее разбора.
Вакуумный насос
Наиболее важный конструктивный элемент, который обеспечивает создание разреженной среды и надежную фиксацию деталей. Предпочтение при выборе стоит отдавать специализированным генераторам вакуума с манометрами. Если специализированный насос не может быть установлен – возможно использование вакуумных вентиляторов, несмотря на их менее высокую мощность. Если конструкция стола слишком сложна – манометр и регулятор нагрева устанавливаются в управляющий блок.
Блок управления
Электронная составляющая вакуумного стола необходима для того, чтобы обеспечивать эффективную регулировку нагрева рабочей поверхности и наиболее стабильную фиксацию деталей. Для работы потребуется:
- микроконтроллер с дисплеем;
- реле для управляющих блоков;
- датчики температуры и давления.
В минимальной комплектации требуются 2 реле (для включения и выключения насоса, а также контроля над нагреванием панели) и по одному датчику.
Если планируется создание автономно работающих секций – потребуется большее количество реле и более производительный контроллер.
Нужен ли вакуумный стол для фрезерного станка с ЧПУ?
Фрезерные станки с ЧПУ являются «классическими» представителями оборудования для контактной механической обработки заготовок резанием. При помощи фрезерных станков с ЧПУ производится огромное количество различных изделий – из дерева, металла, пластика, камня, стекла. Благодаря специальным техническим решениям (высокая жёсткость станины, применение лёгких сплавов для подвижного инструментального портала, использование высококачественных подшипников скольжения и т.п.) фрезерные станки с ЧПУ могут поддерживать высокий темп обработки. А применение программного управления, с одной стороны обеспечивает высокое качество и точность обработки, а с другой стороны – делает фрезерный станок универсальным, легко переналаживаемым оборудованием.
Универсальность фрезерного оборудования предполагает не только наличие возможности обрабатывать заготовки из разного материала, но и обеспечивать лёгкую смену режущего инструмента, а также быстрое и надёжное крепление заготовки на рабочем столе
Последнее качество очень важно – как обеспечивающее сам принцип фрезерования
Механическое крепление заготовок
Современные фрезерные станки с ЧПУ имеют консольную конструкцию – заготовка располагается на рабочем столе, а сверху подводится фреза, закреплённая во вращающемся патроне шпинделя. Шпиндель крепиться на скользящем инструментальном портале, чем обеспечивается перемещение фрезы относительно поверхности заготовки. Горизонтальная плоскость рабочего стола служит опорой для заготовки. А её крепление может осуществляться струбцинами при помощи стандартных болтов, вставляемых в Т-образные пазы, которыми снабжён рабочий стол.
Недостатки подобной схемы очевидны. Во-первых, заготовка может иметь сложную геометрию и не всегда можно равномерно расположить струбцины «по краям» для надёжного закрепления. Во-вторых, механический прижим и значительное усилие затяжки струбцин (которое требуется для компенсации высокого крутящего момента фрезы – особенно для станков с мощным шпинделем) может повредить поверхность заготовки. Что совершенно недопустимо при обработке стеклянных или тонких композитных панелей.
И в-третьих, механическим креплением не всегда удаётся создать надёжный прижим. К примеру, при обработке тонких металлических пластин большой площади, при касании фрезой участка достаточно удалённого от крепёжной струбцины, заготовка может прогибаться, «играть», нарушая точность обработки. В таком случае для надёжного закрепления требуется как можно больше струбцин – буквально «в каждой точке». На практике осуществить это механическим способом практически невозможно.
Вакуумное крепление заготовок
В ряде случаев (при обработке тонких стеклянных, композитных или металлических панелей большой площади) вакуумный стол является единственным средством надёжного крепления заготовок. Практически все производители либо серийно комплектуют вакуумным столом свои модели фрезерных станков с ЧПУ, либо допускают его установку в качестве дополнительного оборудования (как собственного производства, так и стороннего выпуска).
Плюсы и минусы вакуумного прижима
Каждый, кто задумывался о приобретении вакуумного стола, задавался вопросом: стоит ли переплачивать за дорогую систему? Оправдает ли она затраты в условиях конкретного производства? Какие функции системы будут полезными, а какие окажутся «балластным довеском»?
По удобству и надёжности крепления плоских заготовок вакуумный стол практически не имеет альтернатив. Однако при работе с некоторыми «пористыми» материалами (плиты из МДФ, дерева, ДСП) очень трудно создать нужное разрежение и надёжно прижать заготовку, ведь воздух «просачивается» сквозь саму плиту! Кроме того, вакуумный стол может быть несовместим с рядом дополнительных систем (например, СОЖ). Поскольку обработка некоторых материалов (особенно металлов) без СОЖ является крайне низкопроизводительной, вакуумным прижимом приходится жертвовать.
X-Y-Z
Устанавливаем Z на Y.
Устанавливаем боковые стенки портала и клеммную коробочку для кабелей.
Устанавливаем портал на раму.
Вот и все. Станок получился удобный, стройный, я бы даже сказал поджарый, ничего не торчит, к рабочему полю хороший доступ со всех сторон, никаких кожухов, которые чего-то там прикрывают, нет «гусениц» для проводов, все провода спрятаны. Кстати, в моем экземпляре контроллер тоже спрятан под стол, к станку подходит только шнур питания и кабель LPT порта от компьютера.
Даже если вы все кривовато выпилили и не очень точно просверлили отверстия, вы все равно сможете доработать станок, довести его до ума и заставить нормально работать. Потому что в этой конструкции все определяется заведомо точными покупными направляющими и приемлемой геометрической точностью прессованных профилей (параллельность и перпендикулярность граней). Тут в принципе нет сложно выполнимых посадок и жестких допусков на линейные размеры. Однако, само собой разумеется, чем точнее вы сделаете детали, тем лучше и для станка и для тех изделий, которые вы будете на нем выпиливать.
