Как сделать поворотную ось на станке ЧПУ своими руками?

Поворотная ось (4-я ось) — это специальное устройство для ЧПУ-станков. Оно состоит из бабки с цилиндрическим наконечником и зажимного патрона. Поворотная ось необходима для вращения детали вокруг своей оси, что позволяет проводить обработку детали в трех измерениях.

• Особенности
• Конструкция поворотной оси
• Способы работы с поворотной осью
• Как сделать самодельную четвертую ось для станка с ЧПУ своими руками: пошаговая инструкция
  • Материалы и инструменты
  • Процесс изготовления
  • Настройка самодельной 4-й оси
• Ошибки и способы их не допустить

Особенности

Поворотные оси устанавливаются не на все виды станков. Главная задача этого элемента заключается в обеспечении вращения заготовки вокруг своей оси. С помощью устройства можно выполнять обработку деталей из таких материалов:

• дерево;
• пластик;
• алюминий, медь и другие цветные металлы.

Вращение производится при помощи двигателя. Поворотная ось может быть частью комплектации станка или же устанавливаться отдельно. Если установка проводится отдельно, то элемент в этом случае выступает в качестве четвертой оси.

У четырехосевой обработки есть определенные преимущества перед трехосевой. Трехосевой метод дает возможность сделать 3D-обработку детали только с одной стороны, так как другая закрепляется на столе. Для обработки другой стороны заготовку необходимо переустанавливать. Поворотная ось полностью решает эту проблему. Благодаря ей можно работать с деталью со всех сторон без дополнительных действий.

Это позволяет получить изделия сложной формы. Поэтому четвертая ось необходима при изготовлении:

• ювелирных изделий;
• мебельных комплектующих;
• различных декоративных вставок;
• сувенирной продукции, например фигур шахмат.

Станки ЧПУ с поворотной осью широко применяются во время изготовления элементов декора. При правильной настройке оборудование работает практически в автономном режиме.

Конструкция поворотной оси

Есть множество различных вариантов оборудования с поворотной осью. Самыми качественными считаются четырехосевые устройства. На обычном оборудовании производительность чаще всего ниже.

На высокопроизводительные аппараты устанавливают ременную передачу. В некоторых моделях есть даже пятая ось.

Габариты рабочего стола могут отличаться в зависимости от модели, но длина и ширина не должны быть менее 1 метра.

Самодельные устройства характеризуются тем, что на них фиксируют планшайбу или токарный патрон. На заводском оборудовании чаще всего установлены токарные патроны.

 СПРАВКА.  В большинстве случаев используются двухфазные двигатели, подключаемые четырьмя проводами.

Стоимость и размеры устройства зависят от конкретной модели ЧПУ. Большие варианты используются в промышленных условиях. Маленькие поворотные оси устанавливают на оборудование, предназначенное для бытовых целей или малого бизнеса.

Способы работы с поворотной осью

Работать с поворотной осью можно двумя способами:

• индексным;
• поворотным.

При первом методе предполагается пошаговая обработка заготовки. Начинается она со свободных движений и заканчивается неподвижными условиями. Переход между различными видами обработки сопровождается остановкой и фиксацией.

Второму методу не требуется дополнительных действий. Качество обработки зависит от программы и наличия подходящих рабочих инструментов.

Для полноценной работы оборудование должно быть оснащено четырехкоординатной системой. Ось Z дополнительно оборудуют газовой пружиной для компенсации веса шпинделя.

У оборудования с ЧПУ должен быть доступ к блоку управления дополнительной осью. Хороший уровень производительности можно обеспечить при помощи контроллера шаговых двигателей, который имеет четыре канала управления.

3D фрезерный станок ЧПУ AMAN 3040 4axis 200 Z+

• Электропитание 220В ± 10% 50HZ
• Размеры, мм 520 x 600 x 530

• Вес, кг 60

• Мощность шпинделя 200 Вт, 8000 об/мин
• Осей 4
• Охлаждение шпинделя Воздушное
• Рабочее поле 300 x 400 x 130 мм
• Разрешение, мм 0,003125
• Система управления Mach3 interface, Windows 2000/XP
• Совместимое ПО MACH3, ARTCAM, TYPE 3, UCANCAM, KCAM и пр.
• Цанговый патрон ER11

Перейти к товару

Непрерывный способ обработки подходит для производства заготовок сложной формы. При индексной обработке оператор может изменять положение детали. Все последующие действия выполняются благодаря трехмерной обработке. Но ни один из способов не будет действенным, если не настроить программу управления. Для этого подойдет такое программное обеспечение:

• Mach3;
• DeskProto.

Как сделать самодельную четвертую ось для станка с ЧПУ своими руками: пошаговая инструкция

Сделать поворотную ось своими руками не очень сложно. Главное, следовать предложенной инструкции.

Материалы и инструменты

Для изготовления четвертой оси понадобится подготовить следующее:

• фанера толщиной 15 мм;
• болты длиной 60–70 мм и гайки к ним;
• подшипник водяного насоса от ВАЗ;
• лак или краска;
• шестерни на 60 и 12 зубцов;
• ременная передача;
• шаговый двигатель;
• дрель или сверлильный станок;
• набор метчиков;
• две прижимных детали (их придется заказывать у токаря);
• драйвер управления шаговым двигателем;

Процесс изготовления

Сначала на программе Rhinoceros делается чертеж направляющих. Они будут изготавливаться из фанеры. Это показано на картинке ниже.

После этого на станок ЧПУ закрепляется фанера и вырезаются 8 таких деталей. По 4 штуки скрепляются болтами. После этого их можно покрасить или покрыть лаком.

В одну из полученных деталей запрессовывается подшипник водяного насоса. Стол со станка снимается, а фанерные направляющие устанавливаются на свое место.

Заказанные у токаря детали (смотреть картинку) монтируются на направляющие.

На подшипник с задней стороны устанавливается большая шестерня, а маленькая ставится на шаговый двигатель. Их нужно соединить ремнем.

Драйвер управления шаговым двигателем устанавливается в блок управления станком. После этого можно переходить к настройке четвертой оси.

Настройка самодельной 4-й оси

Программирование поворотной оси обычно не вызывает особых трудностей. Главное, учесть несколько важных моментов:

1. Четвертая ось способна вращаться в обоих направлениях: в прямом и обратном. Соответствующий знак и сторону необходимо определять исходя из правила правой руки.
2. Поворот можно программировать как в относительных координатах, так и в абсолютных.
3. В большинстве шаговых двигателей есть ограничение на угол поворота. К примеру, если нужно повернуть деталь на 400 градусов, а можно запрограммировать только 360, то необходимо сделать дополнительный кадр с углом в 40 градусов относительно предыдущего положения детали.

Также следует учитывать, что чем дальше удаляться от центра вращения, тем сильнее будет увеличиваться погрешность линейного перемещения.

Ошибки и способы их не допустить

Самые распространенные ошибки:

1. Люфт поворотной оси. Если присутствует люфт, очень часто будут появляться ступеньки на обрабатываемой детали. Необходимо максимально плотно устанавливать подшипник. Он должен с трудом запрессовываются в направляющую.
2. Четвертая ось должна располагаться строго перпендикулярно оси Х. В ином случае детали будут обрабатываться с уклоном в какую-либо сторону.
3. Необходимо использовать качественный шаговый двигатель. Это залог точности работы.

Поворотная ось для станков ЧПУ часто является необходимым элементом. Без нее не получится обрабатывать сложные детали в большом количестве. Она упрощает и ускоряет работу.