» » » Домашний CNC. Часть 2. Механика

 
 
 
6

Домашний CNC. Часть 2. Механика

Разместил basilevscom 12 июля 2016. Просмотров: 5 947

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.

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%.

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.


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.

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.

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):

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.

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.

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!
Антон (basilevscom)
Россия, Санкт-Петербург
Профиль basilevscom
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: 76

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Домашний CNC. Часть 1. Драйвер шагового двигателя для мини-станка с ЧПУ... При конструировании очередного станка с ЧПУ, а попросту 3-х осевого фрезерного-сверлильного...
Схема на Датагоре. Новая статья Станок для намотки трансформатора R-Core... Попал ко мне в руки трансформатор на железе R-Core. По внешнему виду очень понравился. После...
Схема на Датагоре. Новая статья Сделай сам станочек для намотки + счетчик витков из калькулятора: быстро и сердито... Понадобилось мне в один прекрасный день намотать катушки, и сразу же возник вопрос как считать...
Схема на Датагоре. Новая статья Методика изготовления корпусов РЭА в стиле ретро... После восстановления очередного приемника, появилось желание опробовать технологию изготовления...
Схема на Датагоре. Новая статья Простые импульсные блоки питания... Несколько раз меня выручали блоки питания, схемы которых стали уже класическими, оставаясь простыми...
Схема на Датагоре. Новая статья Ремингтон - отстой!!! Покупайте наше!... Знаете, есть пули с цельнометаллической оболочкой и прочими убийственными причиндалами. С ними...
Схема на Датагоре. Новая статья Создание акустических систем в домашних условиях. С.М. Афонин... Создание акустических систем в домашних условиях. С.М. Афонин Издательство: Эксмо Год издания:...
Схема на Датагоре. Новая статья Простой импульсный БП для УМЗЧ... Приветик всем!!! Представляю вашему вниманию испытанную мной схему достаточно простого импульсного...
Схема на Датагоре. Новая статья PowerTrans - программа для расчета параметров трансформатора линейного БП... Еще одна программа для расчета параметров трансформатора. Существует множество программ для...
Схема на Датагоре. Новая статья Солнечное затмение!... Я сегодня видел полное солнечное затмение и даже умудрился заснять его! Это было неописуемое...
Схема на Датагоре. Новая статья Радиолюбительский High-End. 40 лучших конструкций ламповых УМЗЧ за 40 лет.... Радиолюбительский High-End. 40 лучших конструкций ламповых УМЗЧ за 40 лет. Малая энциклопедия...
Схема на Датагоре. Новая статья 6ГД-6, 2ГД-36 Малогабаритный громкоговоритель Салтыкова, кубики Салтыкова... Фото: Polas, //polas.hotbox.ru Параметры описываемого ниже самодельного двухполосного...
<
  • Подписчик
12 июля 2016 14:41

Игорь / StalKer-NightMan

  • С нами с 15.03.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 90 комментариев
  • 1 публикация
 
  • 0
Ждем продолжения...

<
  • Гражданин
12 июля 2016 16:41

Алексей / zud

  • С нами с 25.03.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 72 комментария
  • 0 публикаций
 
  • 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

  • С нами с 29.03.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 59 комментариев
  • 2 публикации
 
  • 0
Очень интересно, актуально! Жду продолжения.

<
  • Гражданин
13 июля 2016 21:23

Андрей / andrew_spb

  • С нами с 21.02.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 128 комментариев
  • 2 публикации
 
  • 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

  • С нами с 15.03.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 90 комментариев
  • 1 публикация
 
  • 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

  • С нами с 30.07.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 95 комментариев
  • 6 публикаций
 
  • 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.