Архив Галактики

"Детские болезни" бюджетных ЧПУ станков и способы их "лечения"

Леонид Захаров's blog / 07.03.2016

После написания статьи об использовании в системе дополнительного образования детей самодельных станков ЧПУ и предложенного варианта постройки такого станка, важно рассказать о «детских болезнях» такого рода устройств и методах их устранения (профилактики).

Люфты

Станок, описанный в предыдущей статье, имел ряд недостатков, связанных с применением дешевых комплектующих, однако их удалось устранить. Главный из всех недостатков — это отсутствие необходимой точности из-за наличия люфтов. Причем люфты важно устранять везде, где можно.

Во-первых, это люфт в направляющих. Оказалось, что мебельные направляющие имеют люфт в одной плоскости, рабочий стол может перекашиваться из-за того, что приводится в движение одним винтовым валом, соединенным через гайку в центре рабочего стола. Эта проблема была устранена при помощи 2-х дополнительных направляющих, установленных в другой плоскости.



Во-вторых, люфт в моторе (продольное перемещение якоря) и в стандартной пружинной муфте. Дело в том, что рабочий орган станка ЧПУ испытывает значительные нагрузки при резке, пружинная муфта сжимается-разжимается, что обуславливает в итоге отсутствие точности. Причем ошибка бывает абсолютная— около 1,5мм, независимо от размера деталей. Особенно это заметно на отверстиях. Они получались квадратными и меньшими по размеру. Эта проблема была решена установкой 2-х гаек, жестко фиксирующих резьбовой вал в подшипнике.



Был также предложен еще один вариант, с установкой промежуточного вала, жестко закрепленного в подшипнике гайками и заменой пружинной муфты на самодельную, изготовленную из напорного шланга. Преимущество такой муфты в том, что она почти не изменяет своей длины при сжатии-растяжении. Для изготовления такой муфты обычно использовал кусочек топливного шланга нужного диаметра из магазина автозапчастей и два хомута.



Заклинивание

В качестве резьбовых валов были использованы штанги из магазина крепежных материалов. Резьба у этих штанг достаточно неровная и если гайка конца вала закреплена жестко, то вал при вращении может заклинить. Поэтому думается, что второй вариант с дополнительным промежуточным валом и самодельными муфтами предпочтительней и решит этот вопрос, так как второй конец вала не закреплен и его радиальное перемещение позволит компенсировать неровности резьбы.

Ось Z

После установки дополнительных направляющих на оси Х и Y, устранения осевого люфта на валах, удалось вырезать площадки для робота из оргстекла с достаточной точностью. Наличие пружинной муфты на оси Z из-за ее сжатия при врезке и растягивания под весом дремеля при определении нулевого уровня обуславливает неточности и по этой оси. Однако при резке плоских деталей это не так важно, можно просто подобрать глубину реза. Для вырезания же объемных деталей с несколькими уровнями, такую муфту лучше не ставить.

Точность сборки

Еще один нюанс при постройкестанка заключается в точности его сборки, а точнее, соблюдении углов установки. Я имею в виду, что все детали, которые должны были быть установлены параллельно, должны быть строго параллельно, а между перпендикулярными деталями должно быть ровно 90 градусов.Так что при сборке такого станка наличие большого хорошего угольника обязательно.

Оргстекло

Самодельной фрезой его резать не получилось, оргстекло не акрил, оно плавится и наматывается на рабочий инструмент, однако фреза заводская справилась с задачей неплохо. Но для этой фрезы пришлось использовать машинное масло, добавляя его по капельке на пути фрезы во избежание нагрева.

Безопасность

Елена Ковалева в комментарии к предыдущему посту выразила справедливое опасение о безопасности при работе самодельных станков из-за их непрочности. Однако этот станок из-за использования при сборке клея ПУР-501 получился необычайно прочным, это важно не только из-за безопасности, но и во избежание перекосов в его деревянной конструкции. Основным же источником опасности является вращающаяся фреза. Для уменьшения разлета стружки, нужно обязательно изготовить (в нашем случае он был распечатан на 3D принтере) щиток, устанавливающийся вокруг фрезы.



Но и этого недостаточно. Работать со станком можно только в защитных очках. Кроме того, на станке в обязательном порядке должна быть установлена кнопка аварийного отключения (она, кстати, сейчас монтируется). Вращающиеся же муфты моторов находятся в достаточно недоступном и скрытом месте. На безопасности хотелось бы остановиться и поподробнее. Кабинеты, в которых занимаются техническим творчеством, в том числе и робототехникой, относятся к помещениям с повышенной опасностью для здоровья. Даже при отсутствии станков, опасными могут быть паяльники, отвертки и бокорезы. Поэтому соблюдение техники безопасности должно находиться на высоком уровне. А уж оставление несовершеннолетних при работе со станками без присмотра и вовсе недопустимо.

Итог

Станок задумывался, как некий концепт, скорее демонстрационный, чем рабочий. Однако, после "лечения детских болезней", оказался вполне пригодным для технических и творческих нужд. Например, на этом станке были вырезаны платформы из оргстекла для робота, а из обычной строительной фанеры, толщиной 4 мм, коллега вырезал детали для игрушек и мебели для проекта "Кукольный домик", которым он занимается время от времени для своей трехгодовалой дочери.