Как сделать координатный стол своими руками

Как сделать координатный стол своими руками

Качество обработки зачастую зависит от правильности расположения всех элементов конструкции. Правильно подобрать механизм согласно всем нормам и допускам достаточно сложно. Важным элементом конструкции оборудования по обработке металла можно назвать координатный стол. Он используется при обработке на сверлильном, фрезерном оборудовании для точного позиционирования заготовки во время ее обработки.

Обозначение оборудования

Координатный стол – манипулятор, который применяется для крепления отделываемой заготовки. Есть пару вариантов выполнения столов станка:

1. вакуумный способ крепления – применяется нечасто из-за конструкционной сложности;
2. механический вариант крепежа прост в применении, его сделать можно собственными руками очень быстро;
3. крепление за счёт веса заготовки. Во время использования сверлильного станка могут подвергаться отделке заготовки большой массы. За счёт собственного веса базируемая деталь остается на месте даже при сильном влиянии.

Отличают позиционирование с одной, 2-мя, тремя степенями свободы. Данный момент определяет то, что подача заготовки может проходит по трем различным координатам. При сверловке плоского изделия достаточно перемещать ее всего по одной горизонтальной поверхности.

Условно можно выделить два основных типа:

1. Больших размеров. Большой координатный стол создается взяв во внимание то, что на него будет установлено само оборудование, а еще заготовка.
2. Координатный стол маленьких больших размеров устанавливается на станине оборудования.

Есть несколько механизмов управления, с помощью которых координатный стол меняют собственную позицию:

1. Механический привод встречается очень часто. Его сделать для сверлильного станка можно и собственными руками для налаживания мелкосерийного производства.
2. Электропривод ставится для сверлильного станка очень часто. Его сделать собственными руками весьма не легко, так как необходимо держать большую точность во время изготовления. Для автоматизированного передвижения координатный стол обязан иметь свой источник питания.
3. Еще индивидуальной группой можно назвать механизм, который работает от числового программного управления.

Сделать собственными руками можно маленькой координатный стол с механическим приводом.

Порядок изготовления

Чтобы сделать работоспособный вакуумный стол своими руками, потребуется только найти заготовку соответствующего размера. Оборудование для этого у вас уже есть – это портальный фрезерный станок. Предлагаем рассмотреть самодельный вакуумный стол решетчатого типа как наиболее простой в изготовлении. В перспективе можно купить адаптер-плату и работать с полимерными матами VAC-MAT.

Проектирование и выбор заготовки

Чтобы сделать вакуумный стол для ЧПУ своими руками, чертежи придется разрабатывать самостоятельно, производитель станка вряд ли поделится ими. Однако основные размеры все же можно взять из каталогов. За образец можно взять любой из продуктов компании Witte Barskamp KG, которая изготавливает вакуумные столы для фрезерных станков с ЧПУ.

Они делают решетчатые плиты с шагом сетки 12,5 мм, шириной канавки 4 мм, толщиной 32,5, 38 и 48 мм. Ширина от края плиты до оси первой канавки составляет полшага (6,25 мм). Горизонтальные размеры можно выбирать произвольно, исходя из габаритов обрабатываемых деталей.

Производитель предлагает модульные плиты, однако владельцы фрезерных станков предпочитают делать цельные конструкции с несколькими вакуумными зонами (замкнутыми контурами).

В качестве самых бюджетных материалов используется фанера 16-20 мм или ламинированные листы ДСП. Если нет финансовых ограничений, можно приобрести текстолитовую или дюралевую плиту (Д16Т, Д16АТ) 8-12 мм.

Выравнивание заготовки

Первоначально заготовку для вакуумного стола ЧПУ необходимо сделать идеально плоской, чтобы впоследствии обрабатываемые детали не копировали неровности при зажатии. Для этого по обеим поверхностям нужно сделать 1-2 прохода чистовой спиральной фрезой диаметром 20 мм до полного касания.

Нарезка канавок

Канавки фрезеруют в соответствии с выбранной схемой. Ширина канавки должна соответствовать диаметру уплотняющего шнура, поэтому его лучше заказать заранее. Что касается глубины, то здесь придется экспериментировать: сделать глубину 2,5-2,7 мм, а затем при необходимости углубить. В зависимости от жесткости и пористости уплотнения сжимаются по-разному.

Нужно добиться, чтобы в рабочем состоянии шнур не выступал над рабочей поверхностью, при этом не было потерь вакуума.

Изготовление трассы

Для изготовления вакуумной трассы подойдет ПВХ-труба диаметром 25 или 32 мм, и если в штатном столе предусмотрены сквозные отверстия, патрубки подводятся через них снизу (к каждому контуру). Если рабочий стол сплошной, то вакуумную плиту придется делать из двух частей (в виде бутерброда), герметизировать стык и подавать трассу с торца.

На каждую ветвь вакуум-провода стоит установить шаровой вентиль, чтобы задействовать только те зоны, на которые попадает заготовка. Трасса соединяется в единый коллектор и подключается к вакуумному насосу.

Сверление отверстий

В плите необходимо сделать отверстия следующего назначения:

• Для подвода вакуума по 1 для каждой зоны — на пересечении канавок.
• Для крепления к штатному столу — по центрам выступающих квадратов. Количество отверстий нужно выбирать исходя из жесткости вакуумной плиты. Если она дюралевая, можно обойтись без сверления, а крепить только края. Отверстия должны быть потайными: чтобы гайка полностью утопала. Зажимной винт также не должен выступать над поверхностью.
• Для фиксации заготовки с торцов — по центрам квадратов. В эти отверстия нужно запрессовать гайки (снизу). В дюралевом столе просто нарезают резьбу. При обработке заготовки небольшой площади усилия прижатия часто бывает недостаточно для надежного удержания. Чтобы предотвратить сдвиг, ее фиксируют планками с пазовыми отверстиями.

Посмотреть конструкции дополнительного крепежа можно на сайтах производителей оснастки для станков.

Выбор насоса

Чтобы сделанный своими руками вакуумный стол работал не хуже «заводского», этому вопросу нужно уделить максимум внимания. Если сетка в плите сделана точно по образцу, достаточно посмотреть, какой насос рекомендует производитель «оригинала». В противном случае придется экспериментировать или заказывать расчет.

При выборе исполнения насоса стоит обратить внимание на вихревые воздуходувки. Это наиболее бюджетное оборудование, в котором кроме как подшипников нет других изнашивающихся элементов. Оно не требует обязательного отключения при достижении максимального разрежения, отличается компактностью и простотой в установке.

Один из важных этапов конструирования, который не был упомянут в статье, — это составление сметы расходов. Однако именно по окончании работы над сметой можно точно решить, попробовать собрать вакуумный стол для ЧПУ своими руками или же проще и выгоднее выйдет заказать готовое изделие.

Материалы и механизмы конструктивных элементов

От материала изделия зависит долговечность конструкции и себестоимость. Следует сразу решить, каким будет стол – стальным, алюминиевым или чугунным. Второй важный шаг – определиться с механизмом управления. Следует также решить, каким должен быть привод – механическим или электрическим. Третий шаг – выбрать направляющие. Это повлияет на точность обработки заготовок.

Основание

Для основы берутся следующие материалы:

1. Чугун. Дорогой, тяжелый материал в эксплуатации оказывается очень хрупким, поэтому при производстве сверлильного станка используется крайне редко.
2. Сталь. Материал самый высокопрочный и долговечный. Главный его недостаток – это стоимость. Не каждый мастер сможет приобрести его.
3. Алюминий. С легким и мягким материалом проще работать. Он не такой дорогой, как сталь. Но для изготовления крупногабаритного стола не подойдет, так как не выдержит тяжелый вес больших заготовок. Для создания мини-оборудования это – идеальный вариант.

Если мастер обрабатывает заготовки из металла, то лучше делать стол из стали или чугуна. Правда, стоит сразу оценить свои затраты: возможно, приобретение готового манипулятора обойдется дешевле, что дорогого железа. Для работы с деревом или пластиком подойдет алюминиевая столешница.

Привод

Привод – это механизм управления, с помощью которого координатный стол будет менять свое положение. Он бывает:

1. Механическим. Его проще всего изготовить своими руками. Он позволяет существенно снизить себестоимость стола. За основу берется обычная винтовая или ременная передача – этого достаточно для налаживания мелкосерийного производства. Механика не способна обеспечить 100 % точность, и это ее однозначный недостаток.
2. Электрическим. Гарантирует нулевую погрешность при выполнении рабочих операций, однако сделать его своими руками очень сложно. Часто встречается в заводских моделях столов. Если вблизи с рабочим местом нет собственного источника питания, этот вариант не подойдет.

В отдельную категорию координатных столов стоит отнести модели с ЧПУ (числовым программным управлением). Это высокотехнологичное оборудование, которое применяется крупными предприятиями для производства в огромных объемах. Их главные достоинства: хорошая производительность, а также полная или частичная автоматизация процесса. Недостатки: высокая стоимость, для некоторых деталей такой привод не подойдет.

Направляющие

Точность обработки заготовки зависит от этих элементов, поэтому их нужно подобрать правильно. Из числа тех, которые можно сделать своими руками, выделяют следующие:

1. Рельсовые. Направляющие прямоугольной формы считаются конструктивно более совершенными. При их использовании наблюдаются меньшие потери на трение и недопущение серьезных погрешностей. Есть возможность подключения системы подачи смазочных материалов.
2. Цилиндрические. Применение направляющих округлой формы чревато большим нагревом из-за трения. Для станков так называемой малой категории они подходят, но придется смазывать все механизмы вручную.

Направляющие изготавливают с кареткой и подшипниковыми узлами. Использование подшипников скольжения обеспечит высокую точность обработки детали. Применение опоры вала качения уменьшит трение и продлит срок службы манипулятора.

Подшипник качения может привести к появлению заметного люфта, что снижает точность обработки заготовки.

Каретка – это блок направляющих (узел механизма), который непосредственно по ним перемещается. Она может предусматривать увеличенные размеры фланца, что позволяет крепить ее с нижней стороны стола. Если же его нет вообще, то каретку располагают сверху (резьбовым методом).

Устройство перемещения

Выбирая устройство перемещения, следует ответить на ряд вопросов:

1. Какой должна быть скорость обработки.
2. Какая точность позиционирования допустима при выполнении рабочих операций.
3. Насколько производительное оборудование будет использоваться.

Ременное устройство перемещения применяется при изготовлении самодельных координатных столов чаще всего. По стоимости оно обходится выгодно, однако имеет ряд недостатков. Ремень достаточно быстро изнашивается, а также может растянуться в ходе эксплуатации. Кроме того, из-за его проскальзывания снижается точность работы подвижного элемента.

Шарико-винтовая передача – более долговечный и надежный вариант. Несмотря на малые габариты устройства, у него хорошая нагрузочная способность, а перемещение осуществляется равномерно и с большой точностью. Плавный и практически бесшумный ход, а также высокое качество обработки поверхностей – далеко не все преимущества ШВП. Однако у нее есть и некоторые минусы: высокая стоимость и ограничения в скорости вращения винта, если его длина составляет более 150 см.

Зубчато-реечные устройства обеспечивают высокую скорость и точность проводимых работ, выдерживают большие нагрузки, легко поддаются монтажу и надежны в эксплуатации. Погрешность при передаче зубчатой рейки предельно низкая. Если их размер не подошел, то они проходят операцию подгонки.

Механизмы для передачи движения

На простейших моделях серийных сверлильных станков и на оборудовании, которое изготовлено своими руками, устанавливаются преимущественно координатные столы, которые приводятся в действие механическим способом. В том случае, если от сверлильного станка требуются высокая точность и производительность обработки, на нем устанавливают столы, приводимые в движение посредством электрических двигателей.

В приводах координатных столов используют три типа передач:

• на основе зубчатых колес и реек;
• на основе ременных механизмов;
• шарико-винтовые.

Косозубая зубчато-реечная передача обеспечивает точность позиционирования

На выбор типа передачи влияет ряд параметров:

• скорость, с которой должен перемещаться стол и закрепленная на нем заготовка;
• мощность используемого электродвигателя;
• требования к точности обработки деталей.

Высокую точность перемещения обеспечивает шарико-винтовая передача, которая также обладает и рядом других достоинств:

• очень незначительный люфт;
• плавность перемещения;
• бесшумность работы;
• устойчивость по отношению к значительным нагрузкам.

Шарико-винтовая передача в высокоточном координатном столе

Минусами передачи данного типа являются невозможность обеспечить высокую скорость перемещения стола и значительная стоимость такого механизма.

Чтобы удешевить стоимость изготавливаемого своими руками координатного стола для сверлильного станка, можно оснастить его приводом на основе обычной винтовой передачи. Однако в таком случае необходимо позаботиться о том, чтобы передаточный винтовой механизм как можно чаще смазывался.

Самодельный координатный стол с винтовыми передачами и цилиндрическими направляющими

Бюджетным вариантом также является использование привода перемещения координатного стола, выполненного на базе ременной передачи. Устанавливая такой привод на координатный стол, изготовленный своими руками, следует учитывать минусы его использования:

• быстрый износ ремней;
• растяжение ремней в процессе эксплуатации;
• повышенный риск обрыва ремня при повышенных нагрузках;
• невысокая точность.

Точность и высокую скорость перемещения обеспечивают приводы координатного стола, выполненные на базе зубчато-реечной передачи. Между тем, используя такой привод, следует быть готовым к тому, что в элементах его механизма образуется люфт после определенного периода активной эксплуатации.

Как сэкономить средства

Если финансов не хватает, мастер может снабдить основание приводом, работающим от винтовой передачи. Тогда нужно быть готовым смазывать винтовой механизм часто.

В качестве бюджетного варианта также рекомендуется применять привод, оборудованный ременной передачей. Монтируя привод, учитывайте следующие минусы устройства:

• недолговечность ремней;
• свойство ремней растягиваться;
• высокая вероятность обрыва ремня;
• оставляет желать лучшего точность.

Если вы выбрали зубчато-реечную передачу, точность и высокая скорость перемещения обеспечены. Однако люфт образуется ощутимый.

Пошаговое руководство, как сделать координатный стол своими руками, показано в видеоинструкциях:

Довольно часто устанавливают на опору малогабаритное подстолье, в котором размещают ручной фрезер. Его при необходимости можно снять, и убрать в сторону, освобождая пространство внутри мастерской.

Малогабаритный стол для ручного фрезера

Подобное приспособление изготавливается из массива лиственной древесины (клена) и березовой фанеры. Чертежи сборочных узлов и отдельных деталей приведены ниже.

В процессе фрезерование нужно осуществлять жесткое прижатие деталей к столу и упору. Для этой цели используют гребенки. Попутно показано устройство и стопорного блока.

Чтобы изготовить подобное приспособление, необходимы детали. Их размеры, количество и материалы показаны в таблице 1.

Таблица 1: Комплектующие детали для изготовления стола под ручной фрезер

Самодельный фрезер: вариант №1

Фактически эта модель представляет собой сочетание токарного и сверлильного станка. От первого будет использована станина. На направляющие устанавливается координатный стол, который будет передвигаться по одной оси. На место передней бабки монтируется опорная колонна для установки фрезерной головки.

Электродвигатель монтируется отдельно, чтобы его вибрация не влияла на точность выполнения операций. В верхней части фрезерной головки необходим натяжитель. С его помощью выполняется регулировка ременного привода.

Особенности самостоятельного изготовления фрезерного станка:

смещение рабочей головки в вертикальной плоскости происходит с помощью червячной передачи; плита для установки заготовок с пазами крепления; монтаж осветительного прибора для повышения точности выполняемых работ.

Самодельные тиски для станков

Если советские тиски вам не по карману, а китайские изделия не по душе, то можно в дополнении к сверлильному станку изготовить своими руками тиски.

Чтобы собрать самодельные тиски, необходимо иметь под рукой следующие детали:

• винт – резьба 20 мм, длина – 150 мм, головка винта должна иметь прорезь, так как иногда не подходит под размер ручек, а с помощью напильника ее расширяют;
• винт с кольцом применяют в качестве ручки для закручивания;
• шпильки можно приобрести в магазине или отыскать в старых деталях;
• затем необходимо смастерить неподвижную губку, можно из дерева сосны, а доску прибивают к столешнице;
• для изготовления передвижной части потребуется доска (20 мм толщина, 18 мм ширина), длина подвижных губок должна составлять не менее 50 см.

В дереве проделывают отверстия диаметром 21 мм. Диаметр отверстий в шпильках должен составлять 10 мм. В готовые отверстия устанавливаются шпильки, винты, наживляются гайки и болты.

Если тиски будут применяться для работы с короткими заготовками, то в конструкции переставляют шпильки.

Тиски снабжают дополнительными отверстиями, которые должны располагаться вблизи зажимных винтов.

Самодельные тиски могут иметь разные параметры, все зависит от подобранных деталей.