Как своими руками сделать вакуумный стол для станка с ЧПУ

Вакуумный стол для  станка с ЧПУ  – один из самых популярных на сегодняшний день способов для крепления полномасштабных листов и заготовок для проведения дальнейших работ. Размеры и виды таких поверхностей могут отличаться в зависимости от размеров устройства и заложенной в них функциональности, а сама рабочая поверхность всегда равномерно поделена на сектора.

• Что такое вакуумный стол для ЧПУ и зачем нужен?
• Принцип работы и конструкция вакуумных столов
• Материалы и инструменты для создания вакуумного стола для ЧПУ своими руками
• Этапы изготовления
  • Проектирование и выбор заготовки
  • Создание рабочей поверхности и короба
  • Коробка
  • Нагревательный элемент
  • Вакуумный насос
  • Блок управления
• Чем различаются самодельный и заводской вакуумный стол?

Что такое вакуумный стол для ЧПУ и зачем нужен?

Для эффективной работы на лазерных и фрезерных станках с компьютерным управлением с использованием плоских деталей больших размеров крайне необходим вакуумный стол. Такое оборудование имеет высокую стоимость и далеко не всегда отвечает запросам потребителя. Поэтому нередко обладатели станков с ЧПУ конструируют такие столы самостоятельно, с учетом индивидуальных потребностей и размеров заготовок, которые будут на нем обрабатываться.

Для того чтобы работа на станках с ЧПУ шла с высокой точностью, необходима поверхность, которая способна надежно зафиксировать обрабатываемые материалы. Вакуумный стол может выполнить эту функцию за счет сильного прижатия изделия к поверхности, предотвращая незапланированные оператором перемещения, и делая работу на станке более точной и соответствующей загруженному макету. Кроме того, стол обеспечивает нагрев до необходимой температуры. Такое оборудование более функционально, чем магнитный стол, который подходит лишь для обработки металлических заготовок.

Прижимная сила в таких устройствах создается за счет разницы давлений, которая возникает между разреженной средой (вакуумом), образующимся под деталью, и давлением атмосферного столба, который прижимает деталь к столу. В зависимости от того, насколько большую поверхность имеет такой стол, прижимная сила может быть равна до одного килограмма на 1 квадратный сантиметр поверхности.

 ВАЖНО!  Надежность фиксации материала к столу прямо пропорциональна его площади.

Вакуумные столы служат мощным подспорьем в работе на станках с ЧПУ, обеспечивая эффективную фиксацию материала во время обработки, не давая режущим инструментам сдвинуть деталь и исключая необходимость ее ручной фиксации струбцинами или саморезами.

Вакуумные столы эффективны при работе с материалами следующих типов:

• все типы пластика;
• композитные материалы;
• органическое стекло;
• древесина;
• металлы.

Использование удерживающих устройств этого типа позволяет обрабатывать максимально тонкие листы материала, не деформируя их при этом.

Достоинствами вакуумных столов являются:

• Снижение временных затрат на крепление заготовок (более чем на 70 %).
• Снижение риска деформации материала при обработке тонких листов.
• Возможность безвибрационного зажима гнущихся материалов.
• Возможна фиксация неметаллов, в отличие от столов магнитного типа.
• Высокие показатели прижимной силы.

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.

Материалы и инструменты для создания вакуумного стола для ЧПУ своими руками

Перед тем как приступить к сборке вакуумного стола своими руками, следует оценить, какие работы на станке ЧПУ будут выполняться в дальнейшем. Играют роль и материалы, которые будут использоваться. В процессе создания проекта необходимо найти баланс между площадью воздействия прижимной силы и силой, которая будет воздействовать на каждый из участков (чтобы избежать деформации материала), определить мощность требующегося насоса и т. д.

Для того чтобы собрать стол самостоятельно, потребуются следующие материалы и инструменты:

• лист из дерева или металла нужного размера;
• металлический профиль;
• вакуумный насос;
• элемент нагрева;
• управляющий блок;
• дрель;
• набор гаечных ключей;
• паяльник;
• отвертка.

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.

 ВАЖНО!  Коробку лучше всего сделать разборной – это существенно упростит ее дальнейшее обслуживание и транспортировку.

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.

Чем различаются самодельный и заводской вакуумный стол?

Рабочее оборудование, созданное самостоятельно, позволяет адаптировать устройство под нужды конкретного производственного процесса. Вакуумные столы, сделанные своими руками, позволяют учесть все нюансы обработки деталей, связанные с их размерами, а также включить все функции – от фрезерной обработки до формовочных работ. Вакуумный стол для станка с ЧПУ, собранный самостоятельно, позволяет сэкономить средства пользователя и упростить дальнейшее обслуживание устройства.

Вакуумные столы позволяют существенно улучшить эффективность производственного процесса и повысить качество изготавливаемой продукции. Это обеспечивается за счет создания мощного прижимного усилия, необходимого для достижения стабильного качества. Если станок с ЧПУ не имеет в комплектации готового стола – его можно сделать самостоятельно. Это несложный процесс, а схемы и чертежи устройств можно найти в свободном доступе в сети Интернет.