Cамостоятельная сборка настольного ЧПУ станка 2418 (Часть 1: комплектующие)

Приветствую всех! В этот теплый летний денек решил выложить статейку, которая долго лежала в черновиках. Так сказать поделиться теплом с окружающими.Статья на тему самостоятельной постройки небольшого станочка для деревообработки (гравировка, фрезерование, сверление) с ЧПУ, подходит также и для других мягких материалов, например, пластика. Хорошо подойдет для фрезерования печатных плат и подобной работы. В этой и следующих статьях описываются общие комплектующие и приемы для сборки не только CNC станков, но и 3Д принтеров, граверов и подобной техники. Информации много, ссылок и фотографий много, проект открытый, советы и критика (по делу) приветствуется.

Вот несколько фотографий внешнего вида собранного станка CNC2418 из лотов продавцов с АлиПримеры лотов с Али с лазером и цангой ER11 (магазин DZT, магазин Jack's, магазин IRouter).

Итак, расскажу про достаточно популярный китайский станочек под нехитрым названием CNC2418, что означает рабочую зону 24 мм на 18 мм. В качестве шпинделя у него стоит простой (коллекторный) оборотистый двигатель постоянного тока типа 775. Управляется через GRBL совместимыми программами, но обо всем по порядку.

Как правило, продается в районе $250 (от $170 до $300) в разной комплектации. Есть версия с разными шпинделями (различные вариации 775го двигателя), с разными цангами (от простой для сверл до ER11), может комплектоваться лазерным модулем. Обычно продавцы вкладывают расходники, биты-фрезы и прочее.

Характеристики станка 2418:

• Рабочее поле — 240 мм х 180 мм х45 мм
• Размер рамы (станины) — 260 мм х180 мм (алюминиевый профиль)
• Общий размер — 330х340х240
• Шаговые моторы: 3шт Nema17 1,3А 0,25Nm
• Шпиндель: Диаметр 45мм, модель 775, 24V: 7000 r/min
• Максимальный диаметр хвостовика фрезы зависит от установленной цанги
• Питание: 24V 5.6A
  
  

Электроника типа Atmega+CNC Shield, EleckMill, или оригинальные платы, но с прошивкой GRBL. Управляются с помощью GrblController, UniversalGcodeSender, grblControl, используют файлы *.nc. Генерировать подобные файлы нужно отдельно.

Вот фотография среднего комплекта за $250 (включая комплект для лазерной гравировки)В лоте обычно есть выбор цанг: простая 'сверлилка' или цанга типа ER11. В лотах подороже есть оба варианта плюс фрезы.Если серьезно говорить, то рыночная стоимость подобных комплектов для сборки сильно завышена. Я не готов отдавать под $300 за подобный набор. А вот собрать его своими руками раза в три дешевле — пожалуйста! Далее приведу подборку комплектующих с китайских магазинов, на основе которых можно спокойно собрать аналогичный станок или станок с большим/меньшим рабочим полем.

Для сборки потребуется купить набор направляющих: рельсы или полированные валы; ходовые винты (чаще всего Т8, так как ремни типа GT2-6 могут устанавливаться в лазерные граверы, в фрезере их применение не желательно), двигатели Nema17, шпиндель (чаще всего двигатель постоянного тока типа RS775 или мощнее) и различная мелочевка типа подшипников, суппортов, метизов.

Вопрос электроники отдельный: кто-то пользуется платами Arduino Nano/Uno+CNC Shield, кто-то Mega+Ramps, есть варианты более серьезных комплектов под Mach3.

Обращая ваше внимание на то, что в оригинальном комплекте присутствуют 3Д печатные компоненты.Использование подобных пластиковых деталей хорошо видно на пользовательских фотографиях из интернета, да и в лотах у продавцовВ печатный комплект входит распорка-уголок (2 шт), держатель винта Х, держатель винта Y, держатели подшипников LM8UU (а скорее их имитации) 4 шт, держатель гайки Т8.Отдельно выделю сборку держателя шпинделя, одновременно каретку по XY.

Она так и приходит в сборе с установленным двигателем.Внутри видно запрессованные подшипники LM8UU и где-то гайка Т8. Валы просверлены с торца и закреплены на торцах. Одновременно служат дополнительной опорой для конструкции.

Ссылки на комплектуху привожу с бангууда, так как надоело покупать по 1 лоту у разных продавцов с Али и ждать кучу посылок, приходящих в разное время. Цены сравнимые с Али, где-то дешевле, где-то удобнее применить поинты, где-то подождать акцию или купон. В итоге получил одну большую посылку с комплектухой. Также привожу ключевые слова для самостоятельного поиска, если нужно найти подобное на Али или Тао.

Теперь по порядку. Получил посылку разной комплектухи для станочной механики.Направляющие полированные валы.

Linear Shaft (Rod). Еще встречается Optical Axis (полированная ось). Бывают на 5-6-8-10-12-16-20 мм. Актуальный диаметр 8 мм. На 16-20 мм лучше использовать круглые рельсы типа SBR16 или SBR20, так как они имеют поддержку. Валы разного диаметра используются, например, в принтере Ultimaker (6-8-10 мм). Кстати, валы на 12мм — могут пригодиться для оси Z принтера ZAV 3D и подобных.

На фото 6 мм, 8 мм, 12 мм.Валы 8 мм. Брал часть в размер (они с фасками), часть резал самЕсть большой лот с выбором валов от 5 мм до 12 мм и длин 300-600 ммОтдельными лотами бывает чуть дешевле. Я стараюсь брать длину или в размер или значительно больше, чтобы самостоятельно напилить из одного вала 2-3 отрезка нужного размера.Вот рез торцевой пилой. Желательно потом зачистить, снять фаску.Вал 8х300 Вал 8х600 Вал 8 мм с длинами 300...500 мм

Вал 8 мм с длинами 100… 350 мм

Удобно, если подбирать в размер. Да и периодически на разные лоты делают акции, если не спешно собирать станок, можно поэкономить.

Вал 6х400 Вал 6х300 Вал 6х500 Вал 6x600Валы на 6мм можно использовать в небольших лазерных граверах, дельта принтера, оси Z настольных ЧПУ станков. Например, вал на 6х300, распиленный пополам пошел на 'голову' оси Z небольшого фрезера.Валы на 12 мм. Брал для ZAV 3D.Вал 12х400 Вал 12х500Будут установлены в корпус ZAV 3DЕсть несколько вариантов крепления направляющих. Самый простой — нарезать на концах резьбу и законтрогаить. Можно установить фланцы типа SHF08 или суппорты SK8. В этом случае длина увеличивается на 2 см каждой направляющей (один фланец захватывает 1см вала).

Я печатал сам, не скажу что большая разница, но экономия около $12. Вот ссылка на лот для установки нормальных металлических фланцев SHF08, а не пластиковых. Еще хороший вариант крепление не фланцами, а суппортами, прямо на профиль 2020. Это суппорт SH08 (SF08?).

Есть еще «китайский» вариант крепления, когда в центре вала сверлится отверстие и нарезается внутренняя резьба М3. В этом случае установка подобных направляющих максимально облегчается.

Суппорты-фланцы для крепления валов от SHF8 до SHF20

Фланец SHF8 Суппорт SK8 Еще один суппорт SK8 для валов для установки на профиль Подшипники для валов

Лот с выбором размера коротких линейных подшипников LMххUU на 6/8/10 мм

Ключевые слова: Bearing LMххLUU (на хх мм, длинные), LMххUU (на хх мм короткие), в корпусе соответственно: SC8LUU и SC08UU.

Удлиненные лот с выбором типа SCSххLUU от 8 до 20 мм.

Еще удлиненные на 8 мм Подшипники в корпусе SC8UU На 6 мм LM6LUU удлиненные и обычные LM6UUНа 12 мм LM12UU Вот фотография настольного станка для электронщика с валами на 8 мм, подшипниками LM08LUU и SC08UUВот интересные комплекты-наборы осей с направляющими и подшипниками

на 500 мм с удлиненными подшипниками

То же, плюс винт Т8 с суппортом на 200мм, 300 мм и на 400 ммХодовой винт Т8 (Lead Screw T8, гайка T8 Nut) - это винт с многозаходной резьбой. Лучше брать сразу с гайкой. Если пилить, то дополнительно надо будет прикупить еще латунных гаек

На 100 мм На 200 мм На 250 мм На 400 мм Лот с выбором Т8 от 100 до 600 мм со специальной гайкой

Обычно беру больше, плюс одну гайку. Режу в размер, остаток идет еще куда-либоФланец-подшипник KFL08 для крепления винта Т8 на торцевую поверхность (Flange Bearing KFL08)

Фланец-суппорт KP08 для крепления винта Т8 на профиль Mount Bearing KP08Для сборки также потребуется конструкционный профиль, 3Д печатные детали (держатели, уголки и прочее, ссылки в конце статьи), а также электроника.Комплектующие для профиля:

уголки 2020 Corner Bracket. Для сборки станка типа 2418 потребуется минимум 16 шт. Берите с запасом )))

Есть варианты пластин для усиления, тоже неплохо было бы установить по основным углам и на портал (итого 6-8 шт).Т-гайки М4 для профиля 2020 (слот 8мм) 100 шт. Тоже лучше не мелочиться. Сто штук разлетятся в момент, особенно учитывая что ими можно крепить все что угодно на профиль. Для заказа: T Nut M4 (есть М3, М5, для паза 6 мм)А вот сам профиль 2020.Раз завел разговор про профиль, то расскажу подробно про закупку и нарезку профиля у Соберизавода.

Это конструкционный алюминиевый профиль от Соберизавода. Это наверное самый дешевый вариант, так как профиль из Китая будет стоить дороже, да и существует ограничение на максимальную длину посылок на китайской почте (500мм).

Я покупал сразу нарезанный в размер комплект профиля типоразмера 2020 для CNC2418.

Есть два варианта — профиль без покрытия (подешевле) и с покрытием (анодированный). Разница в стоимости небольшая, я рекомендую с покрытием, особенно если использовать в качестве направляющих для роликов.Выбираем нужный тип профиля 2020, далее вводим «порезать по размерам». Иначе, можно купить один отрезок (хлыст) на 4 метра. При расчете имейте ввиду, что стоимость одного реза бывает разная, в зависимости от профиля. И что на рез закладывается 4 мм.Вводите размеры отрезков. Я сделал станок 2418 чуть больше, это семь отрезков по 260 мм и два вертикальных по 300 мм. Вертикальный можно сделать поменьше. Если нужен станок длиннее, то два продольных отрезка больше, например, 350 мм, поперечные также по 260 мм (5 шт).Подтверждаем (надо обязательно добавить в карту раскроя)Проверяем корзину. Профиль получается на 667р вместе с услугой резки.Получаем на почту и проверяем карту резкиДоставка осуществляется ТК, рассчитать стоимость можно по калькулятору, так как размеры профиля вам известны, вес очень хорошо считается в карте раскроя. Для расчета нужна опция «забор груза у поставщика». Доставка Деловыми линиями обойдется дешевле, около 1000 рублей.

Можно забрать самовывозом в Москве.В одном месте офис, склад и мастерская, где режут профиль в размер. Есть витрина с образцами, можно подобрать профиль на месте.

Нарезка профиля торцевой пилой МетабоНа фотографии для меня пилят профиль для небольшого дельта бота.

Полезные ссылки и информация:

1) чертежи суппортов, фланцев и прочего

KP08/KFL08SHFxxSKxxSCxxUU/LUUSBR рельсы2)3D печатные запчасти, для экономии:

Целиком проект CNC с печатными деталями. Рекомендую воспользоваться моделью кареток XY отсюда

Модель крепления для шпинделя Похожий зажим от CNC3020 Хорошее крепление пары LM8UU Простой держатель LM8UU и еще один Подшипники lm8uu можно также распечатать из PLA в целях экономии.

Nema 17 motor mount — крепление мотора

Суппорт 8 мм c подшипником, и еще один SK8 mount SHF8 Усиленный уголок для профиля Держатель гайки Т8 Печатные закладные Т-гайки Еще несколько деталей, в том числе фланцы и уголок под 45°

Спасибо за ваше внимание. Далее будет про сборку осей XY и электронику