Фрезерный станок для больших деталей

Как собрать самодельный фрезерный станок с ЧПУ + Чертежи и схемы!

Возможно, меня уволят за это!

Я давно хотел разместить серию постов по теме самодельных станков с ЧПУ. Но всегда останавливал тот факт, что Станкофф — станкоторговая компания. Дескать, как же так, мы же должны продавать станки, а не учить людей делать их самостоятельно. Но увидев этот проект я решил плюнуть на все условности и поделиться им с вами.

И так, в рамках этой статьи-инструкции я хочу, что бы вы вместе с автором проекта, 21 летним механиком и дизайнером, изготовили свой собственный настольный фрезерный станок с ЧПУ. Повествование будет вестись от первого лица, но знайте, что к большому своему сожалению, я делюсь не своим опытом, а лишь вольно пересказываю автора сего проекта.

В этой статье будет достаточно много чертежей, примечания к ним сделаны на английском языке, но я уверен, что настоящий технарь все поймет без лишних слов. Для удобства восприятия, я разобью повествование на «шаги».

Предисловие от автора

Уже в 12 лет я мечтал построить машину, которая будет способна создавать различные вещи. Машину, которая даст мне возможность изготовить любой предмет домашнего обихода. Спустя два года я наткнулся на словосочетание ЧПУ или если говорить точнее, то на фразу «Фрезерный станок с ЧПУ». После того как я узнал, что есть люди способные сделать такой станок самостоятельно для своих нужд, в своем собственном гараже, я понял, что тоже смогу это сделать. Я должен это сделать! В течение трех месяцев я пытался собрать подходящие детали, но не сдвинулся с места. Поэтому моя одержимость постепенно угасла.

В августе 2013 идея построить фрезерный станок с ЧПУ вновь захватила меня. Я только что окончил бакалавриат университета промышленного дизайна, так что я был вполне уверен в своих возможностях. Теперь я четко понимал разницу между мной сегодняшним и мной пятилетней давности. Я научился работать с металлом, освоил техники работы на ручных металлообрабатывающих станках, но самое главное я научился применять инструменты для разработки. Я надеюсь, что эта инструкция вдохновит вас на создание своего станка с ЧПУ!

Шаг 1: Дизайн и CAD модель

Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: токарном и фрезерном.

Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.

Файлы для скачивания «Шаг 1»

Шаг 2: Станина

Станина обеспечивает станку необходимую жесткость. На нее будет установлен подвижной портал, шаговые двигатели, ось Z и шпиндель, а позднее и рабочая поверхность. Для создания несущей рамы я использовал два алюминиевых профиля Maytec сечением 40х80 мм и две торцевые пластины из алюминия толщиной 10 мм. Все элементы я соединил между собой на алюминиевые уголки. Для усиления конструкции внутри основной рамы я сделал дополнительную квадратную рамку из профилей меньшего сечения.

Для того, чтобы в дальнейшем избежать попадания пыли на направляющие, я установил защитные уголки из алюминия. Уголок смонтирован с использованием Т-образных гаек, которые установлены в один из пазов профиля.

На обоих торцевых пластинах установлены блоки подшипников для установки приводного винта.

Токарно-фрезерный станок по металлу

Токарно-фрезерный станок позволяет сделать деталь полностью, закрепив ее в шпинделе или центрах. Он одновременно выполняет функции различного узкоспециализированного оборудования: токарного, сверлильного, фрезерного. В зависимости от типа производства, приобретаются маленькие станки настольные или большие, высокопроизводительные.

Технические характеристики

Обработка на токарно фрезерном оборудовании совмещает точение цилиндрических поверхностей стационарно установленным резцом при вращении самой детали. С одной установки производится и фрезеровка – плоская обработка вращающимися инструментами. Станки с программным управлением работают самостоятельно и выполняют полностью все операции с высокой точностью. Достаточно набрать программу, задать допуски на размеры и класс чистоты поверхности. Такие станки называют токарными центрами с ЧПУ.

Токарно фрезерные станки имеют общие технические характеристики:

• мощность;
• размеры заготовок;
• потребляемое напряжение;
• обрабатываемый материал;
• тип сверлильно-фрезерного шпинделя;
• расстояние между центрами;
• максимальный ход фрезерного суппорта;
• максимальный диаметр обработки над станиной и суппортом;
• обороты и скорость фрезерного шпинделя.

Производство деталей на станке

Выпускать небольшое количество запчастей можно на простом оборудовании весом менее 1 т. Верстачный токарно-фрезерный станок при относительно небольшой стоимости способен производить большие партии деталей, необходимых для ремонта автомобилей, бытовой техники и других механизмов. Он выполняет операции:

• точение продольное и поперечное;
• сверление;
• нарезка резьбы;
• фрезеровка пазов и шлицов;
• растачивание;
• фрезерование плоскостей и граней;
• шлифовка круглая и плоская.

Обрабатывать можно длинные и плоские заготовки. Настольные и верстачные модели токарных центров имеют высокую производительность и способны обеспечить продукцией небольшое предприятие.

Устройство оборудования

Устройство токарно-фрезерных станков совмещает узлы разного вида оборудования узкой специализации. От токарного у него:

• станина;
• шпиндель;
• винт для нарезки резьбы;
• суппорт;
• задняя бабка.

Двигатель для вращения фрезерного инструмента может располагаться на токарном суппорте. К нему подключается конус для крепления фрез, сверл и метчиков. Количество операций ограничено продольными фрезеровками, сверловкой и нарезкой резьбы. Фрезы используют только наборные и с твердосплавными пластинами.

Комбинированный токарно-фрезерный станок имеет второй суппорт с отдельным приводом для вращения фрезерного инструмента. Это позволяет обрабатывать плоскости под углом с высокой точностью и чистотой поверхности. Устанавливать можно цилиндрические, торцевые, дисковые и концевые фрезы, развертки, сверла, метчики.

Токарно-фрезерный станок с ЧПУ

Установка блока ЧПУ – числового программного управления – позволяет задавать нужные параметры работы. Станок самостоятельно выполняет обработку детали и останавливается. Оператор устанавливает новую заготовку и запускает процесс обработки. Наличие бункера на больших токарных центрах с ЧПУ позволяют станку работать без остановок. Установка заготовки и пуск следующего цикла операций производится автоматически.

Классификация токарно фрезерных станков

Классифицируют токарные обрабатывающие центры по нескольким параметрам: размер и вес, тип фрезерного суппорта, сложность и универсальность оборудования.

Размеры

По мощности и размерам токарные центры условно делятся по весу:

• мини – весом менее 1000 кг;
• средние от 1 т до 10 т;
• большие весят более 10 т.

К мини относятся настольные токарно фрезерные станки по металлу и дереву. Они имеют вес 300 – 400 кг и позволяют обрабатывать детали длиной до 700 мм. Удлиненная станина дает возможность работать с заготовками до 1200 мм длиной. Диаметр цилиндрической поверхности не превышает 90 мм. Особенностью настольных токарно фрезерных станков является их компактность и возможность расположения в домашней мастерской.

Мини токарно-фрезерный станок

Настольный обрабатывающий центр по металлу с ЧПУ способен изготавливать сложные изделия с точностью до 0,01 мм и контролировать угол до 0,001°.

К классу мини относится и токарный станок по дереву. Относительно низкая твердость материала позволяет выпускать модели с двигателями, питающимися от сети в 220 V с потребительской частотой 50 Гц. Достаточно трехфазное подключение к бытовой розетке с заземлением.

Тип и привод фрезерной головки

По конструкции фрезерного шпинделя различают токарные центры;

• простые;
• с приводным центром;
• шпиндель с С-осью;
• с противошпинделем.

Схема устройства представляет соединение рабочих узлов с разного оборудования на станине токарного станка. Продольная обработка точением производится при вращении заготовки и стационарно закрепленном инструменте – резце. Фрезерный инструмент вращается от отдельного привода, режет поверхность и сверлит неподвижную болванку. Простая конструкция оборудования предполагает ручное управление. Для изготовления больших партий одинаковых деталей подключают ЧПУ.

Сложные фрезерные станки с ЧПУ имеют шпиндель с С-осью. Расположение фрезерного инструмента и самостоятельное его перемещение параллельно основной оси позволяет делать сложные детали с обработкой боковых поверхностей и торцов.

По назначению и сложности

По назначению, и сложности обработки токарные центры делятся:

• деревообрабатывающие;
• настольные по металлу;
• многофункциональные;
• универсальные.

Управление деревообрабатывающими станками допускается ручное, при единичном изготовлении деталей и малыми партиями. Серии повторяющихся запчастей проще делать, подключив ЧПУ. Оператор набирает программу, устанавливает заготовку и нажимает кнопку пуска. Дальнейшее пребывание его возле станка не обязательно. Используют в столярных мастерских для изготовления ножек и стоек мебели.

Деревообрабатывающий токарный станок с фрезерной головкой

Настольные и верстачные станки по металлу применяются в мастерских с изготовлением продукции небольшими партиями и на крупных предприятиях, выпускающих большое количество различного оборудования. При малой нагрузке и единичном изготовлении управляются вручную. Большинство из них имеют ЧПУ и могут подключаться к компьютеру. Они обрабатывают детали сложной конфигурации с высокой точностью. Самостоятельно контролировать размеры не могут. При стирании режущей кромки и поломке инструмента продолжают работать по заданной программе. Оператор должен периодически проверять резцы и фрезы на целостность пластин и контролировать основные размеры.

Установленный на место задней бабки противошпиндель увеличивает количество выполняемых одновременно операций.

При наличии независимых суппортов и числового программного управления, плоские заготовки ставятся по 2 и обрабатываются одновременно. Возможна поочередная обработка одной заготовки в разных шпинделях. Многофункциональный токарный центр с ЧПУ имеет высокую производительность и позволяет обрабатывать детали со всех сторон, включая торцы. Точение, сверловка и фрезеровка производятся в любой плоскости и под углом.

Универсальные станки

Универсальные токарные станки с фрезерной головой имеют суппорт, расположенный параллельно оси детали – С-шпиндель. В нем крепится фрезерный инструмент и вращается от независимого двигателя. Головка с фрезой может перемещаться в любом направлении, производя обработку под разными углами. Сменщик меняет фрезерный инструмент по заданной программе, увеличивая количество операций. Станок выполняет:

• точение цилиндрическое, коническое, торцевое;
• изготовление червяков;
• фрезеровку;
• сверловку;
• расточку;
• торцовку;
• зацентровку;
• нарезку внутренней резьбы;
• нарезку наружной резьбы резцом и плашкой;
• фрезеровку пазов;
• фрезеровку зуба;
• шлифовку;
• долбежку.

В результате получаются детали любой конфигурации, с проточками, канавками и отверстиями, как по торцам, так и на боковых сторонах. При этом выдерживается высокая точность и соосность всех рабочих поверхностей, поскольку обработка производится с одной установки.

При изготовлении валков и других деталей со сложной конфигурацией, применяется копир.

Универсальный центр движется, повторяя форму шаблона, установленного на станке. Делается специальный плоский копир и вставляется в специальное отделение программного блока. Резец при движении повторяет его форму. При подключении станка с ЧПУ к компьютеру, копир не нужен, движение инструмента контролируется специальной программой. В результате станок обрабатывает заготовки по заданной кривой линии. Получаются детали со сложной поверхностью в виде парабол, синусоид, кривых с разными радиусами и плавными переходами.

Токарно фрезерные станки с ЧПУ по металлу, имеют заложенную в программу корректировку действий. Например, при нагреве они снижают количество оборотов, уменьшая нагрузку. Если температура достигает критического значения, станок самостоятельно останавливается. Продолжить работу можно после охлаждения.

В старых моделях программа не корректируется, и работа станка начинается с первой операции. Некоторое время инструмент режет воздух. Затем продолжается обычная обработка. Современные станки с ЧПУ после аварийной остановки и охлаждения могут самостоятельно включиться и продолжить работу. Вмешательство оператора не требуется.

Рекомендации по выбору токарно фрезерного станка

Фрезерный станок по дереву подойдет для работы в домашней мастерской. Фирме по производству мебели удобнее будет обрабатывать детали на оборудовании с ЧПУ. Программа обеспечит выпуск совершенно одинаковых ножек и стоек при минимальном участии человека.

Выбор токарно-фрезерного станка начинается с анализа потребности в деталях различной сложности.

Если надо делать запчасти к машинам, которые ремонтируются в мастерской, достаточно токарно фрезерного станка по металлу.

Небольшой настольный агрегат полностью удовлетворит потребности в деталях для ремонта. На нем можно выточить даже коленвал легкового автомобиля, тормозные диски, нестандартный крепеж. Затраты на покупку оборудования с ЧПУ не оправдают себя.

Не все мастерские имеют возможность подключения к промышленной линии с напряжением в 380 V. Среди оборудования класса мини можно найти работающее от потребительской сети 220 V. Не надо тянуть кабель специально из-за возможности включить фрезерный станок.

Эксплуатация токарно-фрезерного станка

Большие токарные станки ЧПУ подходят для массового производства деталей большими партиями. В памяти блока управления сохраняется несколько набранных программ. Оператору надо только набрать код загружаемой партии.

Фрезерные работы и обработка металла

Компания «Борис-88» использует фрезерные работы для изготовления корпусов, крышек, зубчатых колес, расточки, выполнения пазов, полостей, отверстий, резьбы, граней, шлицев и выемок. Фрезерный станок применяется как основное оборудование или как часть технологического процесса по изготовлению сложных деталей. Компания «Борис-88» предлагает фрезерную обработку на станках с ЧПУ партий деталей от 100 штук или при заказе на сумму от 30 тысяч рублей, а также фрезерную обработку на универсальных станках от 3-5 деталей либо от 15 тысяч рублей.

Фрезерные работы по металлу на универсальных станках

Фрезерные работы на
станках с ЧПУ

В компании «Борис-88» вы найдете все необходимое оборудование для превращения прутка, поковки, отливки или листа листовой заготовки в готовую деталь. Фрезерные работы производятся на станках трех типов:

1. Вертикальные консольно-фрезерные станки с ручным управлением. Подходят для изготовления простых деталей, когда не требуется высокая точность. В некоторых случаях быстрее обработать заготовку классическим способом, чем создавать отдельную программу для ЧПУ. Возможно использование для черновой обработки. При работе на станках с ручным управлением многое зависит от мастерства квалификации фрезеровщика.
2. 3-х координатные вертикальные фрезерные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры. Оборудование с программным управлением подходит для точного изготовления деталей. Допуск на позиционирование по осям X, Y, Z: +/-0,005 мм. Точность повторного позиционирования достигает +/-0,003 мм. Такие характеристики в сочетании с высокой скоростью обработки – идеальные условия для серийного производства качественной продукции.
3. Фрезерно-гравировальный станок с ЧПУ. Обеспечивают предельную точность (+/- 0,001 мм) и подходят для нанесения рисунков, обработки мелких деталей, декоративных изделий, украшений гравировки надписей на деталях.

Особенности и преимущества заказа фрезерных работ в «Борис-88»

1. Большое количество оборудования для фрезерной обработки металла разной сложности:
   1. станки с ручным управлением (универсальные, вертикально-фрезерные,) для использования без составления программ;
   2. станки с ЧПУ для серийного выпуска более сложных изделий по заранее составленной программе;
   3. многофункциональные центры для металлообработки по нескольким осям в автоматическом режиме.
2. Оборудование для выполнения комплекса операций. Сверлильные, фрезерные, долбежные станки, ленточнопильные станки. В зависимости от сложности детали и стоимости производства техпроцесс может состоять сразу из нескольких операций.
3. Производство расположено в Подмосковье. Принимаем заказы на фрезерные работы в Москве, Московской области, сотрудничаем с соседними и отдаленными регионами. Удобное расположение помогает быстро принимать заказы, материалы и отправлять готовые детали.

Фрезерная металлообработка. При изготовлении используется вращающийся инструмент — торцевая, дисковая, концевая, фасонная фреза. На станках обрабатывают пазы, отверстия, снимают металл с плоскости и криволинейных поверхностей. Современные многофункциональные центры выполняют одновременно и поочередно несколько операций, в том числе нарезают или накатывают внутреннюю и наружную резьбу, формируют грани, отрезают заготовки. Технология применяется для обработки несимметричных деталей и тел вращения.

Варианты использования фрезерных станков в металлообработке.

• Изготовление корпусов и крышек с внутренними полостями, монтажными отверстиями и посадочными местами для установки элементов.
• Производство прямых, угловых, червячных, шевронных и фасонных зубчатых колес, а также шкивов и звездочек.
• Обработка прямоугольных и фасонных пазов дисковыми и шпоночными фрезами, обработка вертикальных и горизонтальных поверхностей торцевыми фрезами, обработка скосов, фасок, радиусов, поднутрений, шлицов модульными фрезами.
• Фрезерная обработка заготовок позволяет создавать большие многообразие деталей, однако. Ограничениями являются только габариты детали, её вес и материал. Мы не берем в обработку чугуны, титан и некоторые виды текстолитов.

Наше фрезерное оборудование.

Вертикальный фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ Fulland FMC-850 Размер стола, 1050 х 510 мм.
Рабочая зона, 850 х 610 мм.
Максимальная нагрузка на стол, 700 кг.
Точность позиционирования по осям X,Y,Z: ± 0,005 мм.
Повторяемость позиционирования по осям X,Y,Z: ± 0,003 мм.

Вертикальный фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ GSM-800S Рабочий диапазон:
— перемещение по оси X, 800 мм.
— перемещение по оси Y, 400 мм.
— перемещение по оси Z, 450 мм.
Размер рабочей поверхности, 355 х 1270 мм.
Максимальная нагрузка (в центре), 500 кг.
Точность позиционирования по осям X,Y,Z: ± 0,005 мм.
Повторяемость позиционирования по осям X,Y,Z: ± 0,003 мм.

Вертикально-фрезерный станок ВМ127 Рабочая поверхность стола, мм 1600×400
Перемещение стола, мм, наибольшее
— продольное 1000
— поперечное 320
— вертикальное 400
Перемещение пиноли шпинделя, мм 80
Расстояние, мм
— от торца шпинделя до рабочей поверхности стола 30-500
— от оси шпинделя до вертикальных направляющих станины 420
Угол поворота шпиндельной головки, град 45

Фрезерные работы

Фрезерные работы от 1 детали

У нас Вы можете разместить заказ на токарно фрезерные работы с чпу от одной детали до огромной серии. Штучное производство позволяет нам показать наши возможности и качество наших услуг.

Услуги на фрезерные работы под заказ в основном предоставляем по Москве и области, в удаленные регионы России возможно доставка с помощью транспортных компаний.

Фрезерная обработка с ЧПУ

Фрезерную обработку с чпу как правило заказывают когда требуется высокая точность изготовления, а универсальный станок такой точности не дает. Или для производства мелкосерийных и серийных деталей, количестве которых начинается минимум от 10 штук.

Делать такие партии на универсальном оборудовании нецелесообразно, так как скорость, точность и повторяемость будет значительно ниже. Что приведет к увеличению цены и поставит под вопрос рентабельность изготовления. Поэтому нужно понимать что стоимость одной и той же детали в штучном исполнении и в серийном будет существенно отличаться. Подробное обоснование ценообразование и почему так происходит рассказано тут .

Когда могут понадобиться

Работы на фрезерном станке помогут понадобиться как в промышленном производстве, так и в быту. Несколько примеров мы привели ниже.

• Когда деталь треснула или сломана;
• Новую больше не производят или стоимость оригинальной детали слишком высока, либо доступна только под заказ с огромным сроком поставки.
• Если Вы решили модернизировать или укрепить конструкцию своей техники, например, автомобиль, мотоцикл, станок, садовую технику и Вам нужна именно металлическая деталь или деталь из более прочного материала.
• Если требуется сделать поверхность ровной;
• Если требуется поверхность близкая к зеркальной;
• Если у Вас есть образец, эскиз или чертеж и Вам требуется единичное или серийное производство.

Какие детали можно изготовить на фрезерных станках

Ниже представлены несколько примеров деталей, которые можно изготовить при помощи фрезерной обработки. Современные обрабатывающие центры с ЧПУ позволяют выполнять огромные объемы работ, на заказ можно сделать практически все что угодно.

Из какого материала можно изготовить

Опытный фрезеровщик может изготовить деталь практически из любого материала. Как правило в работу идут следующие:

Что от вас требуется для изготовления деталей

Чтобы запустить ваше изделие в производство Вам необходимо предоставить нам:

• Образец детали (мы самостоятельно сделаем чертеж);
• Или эскиз;
• Или чертеж;
• Оплатить заказ (от 50 до 100%, по договоренности).

Цены на фрезерные работы от 15 000 рублей

Цены на фрезерную обработку как правило индивидуальны, так как изготовление каждой новой детали – это построение с нуля всех производственных процессов. Почему одна небольшая деталь не может стоить дешево подробно описано ниже.

Плита нержавеющая размер 1191х710х28 мм
Материал — 12х18н10Т после гидроабразивной резки
Работы: фрезерная обработка ЧПУ (давальческое сырье)
Количество в заказе — 11 штук.

К нам часто приходят клиенты, которым требуется изготовить одну небольшую деталь. По их мнению, она должна стоить небольших денег, к примеру 500 рублей, так как они ее покупали или видели в магазине за эти деньги. В магазине это действительно может быть так, но свою продукцию они закупают по оптовым ценам! Это значит, что заказывают они ее большими партиями ( от 1000 и более штук ), поэтому и цена получается ниже. У производителей, которые продают эти детали серийными партиями ( от 1 000 штук и более) давно все настроено и отлажено с точки зрения производства!

• Как правило нет чертежа (есть только сломанная деталь);
• Для изготовления нужно снять все размеры;
• Сделать чертеж;
• Подумать на каком оборудование и как лучше сделать;
• Закупить материал в малом количестве (поставщики не продают малым объемом);
• Настроить станок;
• Сделать деталь (а с первого раза может не получиться, так как деталь уникальная и еще нет опыта ее изготовления);
• И еще куча мелочей, которые мы тут не расписываем.

Поэтому получается, что небольшая деталь в штучном исполнении стоит дороже, чем в магазине, а главная тому причина – индивидуальное и штучное производство! На большую партию цена естественно будет ниже.

Ну и давайте будем честными до конца, если бы Вы могли купить необходимую Вам деталь в магазине, Вы бы это и сделали.

• Деталь снята с производства;
• У нее большой срок поставки из Европы;
• Вы хотите ее модернизировать;
• Изготовить из более прочного материла;
• получить ее дешевле (но на штучном производстве это редкость. Впрочем, нужно смотреть конкретную деталь, так как все индивидуально.)

Все выше перечисленное, как правило, относится к физическим лицам или небольшим компаниям, которые никогда не сталкивались с фрезерными работами. Большие компании которые уже с нами работают или приходят в первый раз все это прекрасно знают.

Исходя из выше сказанного, руководство компании ООО “ПСК “Зелматик” приняло решение, что минимальная сумма заказа в нынешних реалиях составляет от 15 000 рублей .

Стоимость нормочаса

Для примерного понимания стоимости фрезерных работ введено понятие нормочаса, в нашей компании он фиксирован и составляет 1 200 рублей, но нужно отчетливо понимать, что конечная стоимость детали определяется множеством факторов.
Вот некоторые из них: объем, сложность, материал, необходимость оправок, требуемая скорость производства и еще много другое. Поэтому для всех привычного prices тут нет и быть не может.