» » » Домашний CNC. Часть 2. Механика

 
 
 

Домашний CNC. Часть 2. Механика

Разместил basilevscom 12 июля 2016. Просмотров: 4677

6 При конструировании очередного станка с ЧПУ, а попросту 3-х осевого фрезерного-сверлильного станочка для печатных плат и мелких фрезерных работ, у меня появилось неугомонное желание разложить всё «по полочкам».
Часть первая: Домашний CNC. Драйвер шагового двигателя для мини-станка с ЧПУ.
Домашний CNC. Часть 2. Механика

В этой части поговорим о механике, а конкретно о шарико-винтовой передаче и линейных направляющих.

Винтовая передача

Винтовая передача преобразует вращение двигателя в поступательное движение — пара «винт-гайка». Самая качественная из доступных на сегодняшний день — шарико-винтовая передача, или ШВП. КПД такой передачи достигает 98%.
Домашний CNC. Часть 2. Механика

Согласно техническим требованиям ОСТ 2 Р31-5-89 и ОСТ2 Р31-4-88 винты изготовляют из сталей марок 8ХФ, 8ХФВД, ХВГ и 7Г2ВМ с объемной закалкой, стали марки 8ХВ с закалкой при индукционном нагреве, стали марки 20ХЗМВФ с азотированием. Для гаек применяют сталь марки 9ХС ШХ15 и ХВГ с объемной закалкой и цементируемые стали марок 18ХГТ, 12ХНЗА, 12×2Н4А. Шарики изготовляют из хромистой стали марки ШХ20СГ.
Материалы винта, гайки и тел качения должны обеспечить твердость рабочих поверхностей не ниже 61 НКСэ. Полость гайки при сборке заполняют пластичным смазкой на литиевой основе типа ЦИАТИМ-201, Mobil Unirex EP2 или аналогичной.
Домашний CNC. Часть 2. Механика

Домашний CNC. Часть 2. Механика

Гайки ШВП бывают разных конструкций, наиболее распространенная с тремя шариковыми «кольцами», в которых шарики перемещаются по замкнутому участку резьбы винта. Переход с одного витка резьбы винта на другой обеспечивает пластиковая втулка с канавкой, в которую «ныряют» шарики (для наглядности я пририсовал белые шарики на картинке с гайкой, на самом деле они конечно металлические). Такая конструкция гайки позволяет значительно по сравнению с обычной гайкой снизить трение, обеспечивая при этом хорошую точность перемещения без рывков.

Винт имеет круглый профиль канавок резьбы, изготовленный специально под размер шариков гайки. Резьба на винте наносится шлифовкой или накаткой с помощью ролика.
Домашний CNC. Часть 2. Механика

Зачастую винты продаются уже готовыми для установки в станок — они обработаны с учетом установки опорных подшипников и муфты, соединяющий шаговый двигатель с винтом. Конкретные марки муфт и подшипников буду выбирать из доступного на рынке, можно купить сразу комплект: винт определенной длины+гайка+2 подшипника + муфта.

Наиболее распространенные типы подшипников:
Домашний CNC. Часть 2. Механика


Линейные перемещения

Перемещения каретки с фрезером осуществляется шариковыми втулками, которые катаются по цилиндрическим направляющим.
Домашний CNC. Часть 2. Механика

Шариковые втулки бывают различных модификаций и размеров. На мой взгляд наиболее удобные — «кубики» с четырьмя точками крепления, например, типа SC10UU (на вал диаметром 10 мм):
Домашний CNC. Часть 2. Механика

В шариковой втулке элементом качения являются шарики, это дает возможность снизить сопротивление трения. При этом шарики катаются по замкнутому циклу благодаря специальным канавкам, сделанным в корпусе втулки. При движении не происходит рывков, низкое трение делает возможным субмикронное движение. Втулки бывают разных диаметров с 4, 5 или 6 рядами шариков.
Домашний CNC. Часть 2. Механика

В качестве направляющих используются полированные цилиндры (валы).
Валы закалены до твердости 60 по шкале HRC и отполированы на специализированном оборудовании. Крепеж валов к корпусу осуществляется различными держателями, распространены серии CH и CHF Наиболее популярные в домашнем станкостроении — диаметры 8,10 и 12 мм.

Ложка дёгтя

Недостатком практически всех конструкций, которые можно встретить на просторах интернета, является то, что ни направляющие, ни ходовые винты не защищены от пыли! Даже готовые станки, которые продают некоторые компании за немалые деньги, не имеют такой защиты.
Видимо, предусматривается очистка и замена смазки каждые 5 минут?

Единственное, что я встречал — шторки-гармошки, но если они не обеспечивают герметичность, от пыли они на 100% не защитят.
Домашний CNC. Часть 2. Механика

Если на станке сверлить и фрезеровать стеклотекстолит, то такая пыль быстро всё «убьет» (конечно, будет предусмотрен пылесос, но практика показывает, что далеко не всю пыль можно успешно удалить).

Данную задачу решают по-разному. Например, самостоятельно делают «гармошки», даже программу написали для печати выкройки и схемы мест сгибов материала. Но об этом в дугой раз!

Спасибо за внимание!

Об авторе

Антон (basilevscom)
Россия, Санкт-Петербург
Электроника для меня - и профессия, и хобби. Испытываю огромное удовольствие, когда получается что-то сделать или починить, основные предпочтения - звуковая аппаратура и микроконтроллеры.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 73

Поделись с друзьями!


Связанные материалы:


Kaspersky FREE. Бесплатная годовая лицензия для России, Белоруссии и Украины

Привет, друзья! Очередной подарок от kaspersky.ru — антивирус «Kaspersky FREE». Спасибо...

Пусть всегда будет солнце!

Сегодня День Победы. Мы так долго живём без войны, что начали забывать, что это...

17/01 киберсубботник на портале

Привет, дрУги! В ближайщую субботу на нашем портале и в магазине будет...

Сэмплы гитарного комбоусилителя U-96

Как и обещал, записал пару сэмплов на скорую руку с моего комбика...

Библиотеки Diptrace +3D. Разъёмы PBS (розетки)

Продолжая тему библиотек для Diptrace, хочу предложить розетки однорядные PBS для пайки...

Схемка в блокнот. Индикатор разрядки аккумуляторной батареи

При выездах и эксплуатации радиоаппаратуры от аккумуляторных батарей в полевых...

Станок для намотки трансформатора R-Core

Попал ко мне в руки трансформатор на железе R-Core. По внешнему виду очень...

Toshiba - это хорошо! Новейший каталог 4Q2012

Предлагаю вниманию сограждан новейший каталог Toshiba Bipolar Power Transistors — 4 квартал...

Сделай сам станочек для намотки катушек: быстро и сердито (v.2.0)

Намотав несколько катушек я понял, что направлять провод, укладывать его если...

Датагорскiя Вѣдомости №1 (2012)

Здравствуйте, уважаемые сограждане-датагорцы и гости нашего электронного города! Спешу...

Transformer: программа расчета маломощного (до 500 Вт) силового трансформатора на

Предлагаю начинающим очень простую программулину для расчета силовых трансформаторов. Автор...

Датагорская Ярмарка электроники v.2 открылась!

Уважаемые граждане Датагории и гости нашего кибер-города! После обновления открылась...
<
  • Подписчик
12 июля 2016 14:41

Игорь / StalKer-NightMan

  • Регистрация: 15.03.2012
  • Публикаций: 1
  • Комментариев: 84
 
  • 0
Ждем продолжения...

<
  • Гражданин
12 июля 2016 16:41

Алексей / zud

  • Регистрация: 25.03.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 71
 
  • 0
О пыли - в автомагах есть пыльники на шаровые наконечники диаметры от 6 мм. - при желании можно их присундыркнуть

<
  • Гражданин
13 июля 2016 13:10

Игорь / igor1969

  • Регистрация: 29.03.2010
  • Публикаций: 2
  • Комментариев: 59
 
  • 0
Очень интересно, актуально! Жду продолжения.

<
  • Гражданин
13 июля 2016 21:23

Андрей / andrew_spb

  • Регистрация: 21.02.2009
  • Публикаций: 2
  • Комментариев: 127
 
  • 0
Отлично что пошел такой цикл статей "по элементам". НО! Не стоит забывать, что гораздо более дешев и надежен именно в "промышленных" условиях винт с трапецеидальной резбой резьбой. Посмотрите все старые токарно-винторезные станки. И направляющие бывают не только круглые - в тяжелых случаях приходится иметь "усиленные варианты".

По поводу - где заказать - все "мелкие и точные" детальки - выгодно заказывать напрямую в Китае - разница в 2-4 раза по цене.
А вот "длинномер" типа валы-винты - скрепя жабу брать здесь. И выгоднее брать максимальной длинны и резать напополам или на 3 (и валы и винты, винты надо правда обрабатывать концы)

<
  • Подписчик
14 июля 2016 10:35

Игорь / StalKer-NightMan

  • Регистрация: 15.03.2012
  • Публикаций: 1
  • Комментариев: 84
 
  • 0
Эх, были в свое время (1986...1995) машины бухгалтерские Нева-501.


Машина бухгалтерская Нева-501Машина бухгалтерская Нева-501


Говорили, что их "слизали" с какой-то Olivetti

У них замечательная пара
Цитата: andrew_spb
винт с трапецеидальной резбой

в печатной каретке стояли.
Это не теперешние принтера с тросиком для позиционирования.
Сколько их через мои руки по всей Херсонской области прошло...
Фотографий, к сожалению у меня не осталось, запчастей тоже... 8-(
Сейчас бы очень они подошли для CNC.
Офтоп: Программировали мы там на ЯМБ-е - Язык Машинный Бухгалтерский.

<
  • Гражданин
15 июля 2016 01:51

Павел / pavel_k

  • Регистрация: 30.07.2013
  • Публикаций: 7
  • Комментариев: 94
 
  • 0
"Штука механики"- как говорил Михайло Ломоносов!
Такие механизмы применяются во многих местах, если не нужны большие усилия, то можно поискать такие штучки на складах старого оборудования и пунктах приёма металлолома. Старые графопостроители и машины для установки SMT деталей на плату содержат такой механизм даже с мотором и приводом. После чистки и смазки ещё вполне могут послужить.

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.