Коротко — почему появилось желание создать новый CNC-станочек.
Напомню, что первая моя CNC-конструкция выглядела так:

Станок стоит в гараже, занимает много места и уже запылился, а поводов тому несколько:

1. слабые направляющие (для работы фрезером)

-были использованы мебельные направляющие, люфт которых при нагрузке оказался выше всех ожиданий, при этом сама деревянная рама станка выдерживает нагрузки очень достойно

2. использованы слабые 6 выводные шаговые двигатели (со средней точкой)

-выбор был основан на использовании драйвера от Романа Ветрова (на тот момент домашние CNC станки еще не были так распространены, поэтому была определенная проблема с ПО, а указанный комплект ПО-драйвер решал эту проблему с минимальными вложениями)

-двигатели оказались слабыми, разогнать их не представлялось возможным (при маленькой скорости перемещения перегревались фрезы, оргстекло при резке плавилось)

-двигатели (ШД) грелись при удержании (отключить в ПО было нельзя), а для для увеличения скорости надо было повышать напряжение питания ШД

В связи с тем, что все последнее время я провожу в квартире, мне захотелось создать более компактный вариант станка, который бы позволял хранить его на/в шкафу.

С другой стороны большие площади обрабатываемой поверхности часто не нужны (типа платку нарисовать, просверлить ее, возможно лазер поставить или головку для печати пластиком).

И тут я увидел вот это:

Простота конструкция поразила и сподвигла на подвиги.

В результате доработок и усовершенствований родился мой «Монстрик» (уменьшительно-ласкательное от имени предыдущего аппарата).

В связи с печальным опытом применения резьбовых шпилек в качестве ходовых винтов было решено использовать ременную передачу.

На создание конструкции ушло в среднем 2 недели работы по-вечерам (в это время вошли и переделки — простота здесь кажущаяся), 2 детских конструктора и куча всякой мелочи (все расчеты по количеству, стоимости, где брал — в следующих постах) .

Ось Z (рождалась особенно мучительно):

Ось X (тоже пришлось экспериментировать с высотой ремня и усиливать конструкцию):

Ось Y:

Вид снизу:

Рама сделана из алюминиевого профиля 20 х 15 х 1,5 х 2000мм. Соединения — уголками 100 х 15мм.

На ножки пошли шайбы для крепления поликарбоната...пришлось купить целый пакет, теперь у меня их много)

В качестве линейных подшипников применены обычные гайки М6, рассверленные до 6,1мм (для экономии бюджета):

Насколько долго они прослужат — выяснится позже. А пока могу сказать, что сверление отверстий 6,1мм в уголках и припаивание гаек — самый утомительный процесс. По крайней мере для меня.

Настройка осей на параллельность происходит легко — все уголки достаточно легко крутятся пассатижами.

По окончанию работы все резьбовые соединения были прокапаны фиксатором резьбы (видно на фото — синего цвета). Кстати я поражен его способностью смачивать металл и проникать вглубь. При том, что он достаточно вязкий, через некоторое время нанесенная капля оказывается внутри резьбы. Но что стало минусом, так это то, что он остается мягким после высыхания. Поэтому планируемая посадка на него плоских деталей (для жесткости) не увенчалась успехом.

В результате получилось рабочее пространство 180 х 170мм (стол не установлен):

при габаритах станка (ДхШхВ) 360 х 240 х 250.

В качестве электроники применен Arduino Mega2560 с шилдом RAMPS1.4, граф.экраном LCD12864 и драйверами А4988 (пришло из Китая комплектом) .

Драйверов в комплекте 5шт. Пока используется только 3шт.

Блок питания на 24В. Пока, на время тестирования, «дохленький» на 2,5 А. При токе каждого ШД до 1,7А (ШД4401 Nema17) конечно маловато.

На радиаторы для драйверов был наклеен двухсторонний скотч, который не внушал доверия в части теплопроводности. Он был успешно убран и радиаторы посажены на суперклей. При этом в критических местах (расстояние до конденсаторов и резисторов — доли миллиметра) радиаторы были подпилены надфилем.

Поскольку напряжение питания на плату Arduino подается через вход Vin с шилда RAMPS, и учитывая проблемы предыдущего станка со скоростью работы двигателей, изначально ставилась задача запитать двигатели напряжением более 12В (стандартно подается на шилд).

Для этого (поскольку сама Mega 2560 может «переварить» только от 6 до 20В питания) пришлось поставить дополнительный стабилизатор на 12В с конденсаторами по 0,1мкФ прямо на его ножках. Теперь можно безбоязненно работать с напряжением до 35В.

Снизу плату защитил изолятором «от дурака», т.е. от себя же:

(продолжение).

Для любознательных привожу статистику, где-что-почем покупалось

(для особо любознательных — в г.Нижний Новгород).

М-н «Маленькая умница»:

Конструктор металлический ЧАЭЗ №3             575=

Конструктор металлический Н.Новгород        420=

Второй — без названия, копия первого. Правда качество немного хуже и отсутствует пластиковая коробка. В целом жаба, конечно, давит, но без пластиковой коробки было бы совсем печально.

М-н «OBI»:

Профиль алюмин. П-обр 20×15х1,5           279=

Угольник стальной плоский 100×15          4шт х 29=116=

Угольник стальной плоский 120×20          49=

М-н «Oрдер»:

Шпилька 5мм х 1м                                          41=

Шайба плоская усиленная 6мм 25шт       34=

Шайба д/поликарбоната EPDM 20шт      99= (резиновая, для ножек)

М-н «Авто-Волга»:

Фиксатор резьбы анаэробный разъемный синий  100=

М-н «Электрик»:

Лента спиральная, 10м                                         115=

Радио рынок:

Оси калиброванные 6мм                                      4шт х 60=240=

Подшипник 635zz (Д/д/Ш  19 х 5 х 6)              5шт х 150 = 650=

Подшипник 624zz (Д/д/Ш  13 х 4 х 5)              4шт х 60 = 240=

Aliexpress:

Шаг.двигатели 4401 Nema17 3шт             2216=

(брал здесь)

Шкив двигателя диам.5мм 5шт                 393=

(брал здесь)

Ремень-лента привода 6ммх5м                  619=

(брал здесь)

Электроника:

Arduino Mega2560+RAMPS1.4

+граф.экран(LCD12864)+5 драйверов     1905=

(брал здесь)

Стоимость доставки не включена, но она незначительна.

Поставщик электроники немного неадекватен. Упаковано было без «пузырей», поэтому экран пришел «покоцаный». Вытребовать скидку с продавца не могу по сей день.

Отправлено было все (пересекло границу Китая, судя по трэкингу) почти в один день, доставлялось одной китайской компанией. Пришло в среднем за 1,5-2 недели.

При этом еще одна посылка с мелочью на тех же условиях (то же время, тот же доставщик) отлеживалась на таможне до последнего, думал уже не дождусь (отправили 19.08 — пришла 10.10.2016). Но китайцы тут вроде не при делах...

Итого затрат (без учета моральных и транспортных) — 8091 руб.

А кажется таким безобидным...

Когда мне стало не хватать места на рабочем столе, то спонтанно, ходя по радиорынку, родилась идея создать нижеприведенный девайс.

Были экспромтом закуплены индикатор напряжения и тока, импульсный преобразователь от китайских товарищей и небольшой корпус (все остальное давно дожидалось своего часа дома).

Получилось вот что:
     

Спереди — индикация напряжения и тока, подстроечники  напряжения и тока, индикаторы режима стабилизации напряжения и тока.

Сзади — разъемы для подключения блока питания (два вида с разным диаметром центральной части), клеммы выходного напряжения и параллельно им быстроразъемные клеммы Wago на проводах (для удобства).

Подстроечники были поставлены принципиально вместо нормальных потенциометров для того, чтобы не думалось, что кто-то пошутил, пока я на минутку отлучился от стола, после чего бы создаваемое мной устройство успешно дематериализовывалось.

Все микросхемы работают на сизом дыме, потому что как только он из микросхемы выходит, она перестает работать.

Блок питания — любой на 5...30В (от компьютера, например, или любой другой).

В режиме стабилизации напряжения и тока это выглядит вот так:

Поскольку на радиорынке не нашлось преобразователя со стабилизацией тока (вот такого), пришлось допаять стабилизатор тока самостоятельно.

Из дополнительных деталей — LM358, 78L05, TL431 :

Клеммы Wago на проводах специально предусмотрены для быстрого подключения — отключения проводов, в том числе вот таких, для быстрого монтажа на макетной плате:

Поскольку преобразователь без радиатора поговаривают, что он может выдать ток не более 2А (а больше мне и не надо).

В целом коробочка получилась маленькая и информативная. Диапазон выходных напряжений и токов вполне достаточный для повседневного использования. Защита по току и температуре встроена в микросхемку. Это плюсы.

Теперь минусы. Поскольку преобразователь не умеет выдавать менее 0,8В (особенность используемой микросхемы), то при замыкании выхода накоротко он выдает все, что может (до 5 А), независимо от уставки стабилизации тока. Поэтому для предварительной установки ограничения тока необходимо нагрузить блок питания на маленькое сопротивление. Это раз.

Два — это то, что переключение со стабилизации напряжения на стабилизацию тока происходит не ступенчато, а плавно (хотя и достаточно быстро) — это видно на глаз по светодиодам. Хотя это не является проблемой.

В целом я доволен, за один вечер получил то, что давно хотел.

Тема «умных» устройств, управляемых от компьютера — мой давний интерес. Поэтому изучив тему самостоятельного построения станка с ЧПУ взялся за дело.

В результате был приобретен «бесценный» опыт в отношении того, как делать не надо 🙁

В целом прочность на изгиб указанной конструкции оказалась на должном уровне (как и ее вес:) ). Надеялся на худшее. Но «тонко» оказалось в другом месте.

Поскольку планировалась бюджетная конструкция, то в качестве устройств для движения стола и суппорта по осям были выбраны мебельные направляющие («настоящие» стоят 10000...15000руб). Так вот из способность держать нагрузку по различным направлениям весьма различается и явно недостаточна. В результате при резании фрезами вместо острых углов получаются скругленные (при рисовании, т.е. без существенной нагрузки, все ОК).

Еще. Соединение шагового двигателя (ШД) с осью сделать хорошо достаточно проблематично.

Так некоторое трудноустранимое (незаметное на глаз) биение приводило к откручиванию стопорных винтов муфты, а при движении каретки вблизи ШД — к пропуску шагов, вызванных повышенным трением при перекосе винта и гайки.

Применение «мягкой» передачи на основе резинового шланга (так делают многие) тоже стало проблематичным. Проволочный хомут не держал прочно, а «настоящий» магазинный не влез по габаритам.

Таким образом теперь я склоняюсь к мягкой передаче посредством резинового ремня с насечками под шестеренки. Опять же не зря много самодельных конструкций с таким приводом.

Относительно применения мебельных направляющих. Думаю, наиболее наглядно их слабая нагрузочная способность изображена на видео: тест мебельных направляющих

После покупки паяльника с долговечным миниатюрным жалом оказалось, что технология пайки им критична к температуре жала паяльника.

Поэтому пришлось на скорую руку изготовить миниатюрный регулятор мощности паяльника.

Изготовлен он был на основе К1182ПМ1 — регулятора мощности в интегральном исполнении, для работы которого необходимо всего три навесных элемента — два конденсатора и потенциометр. Габариты получившегося устройства позволили поместить его в корпус выключателя от светильника, из которого были удалены все внутренности. Получившееся сверху отверстие было закрыто миниатюрной платой из стеклотекстолита, на которой вытравлено назначение устройства.

На плате оставлены монтажное место для диода (на фото-не установлен). Его можно установить для уменьшения диапазона регулировки и, соответственно, для увеличения точности установки температуры. Ну, это на любителя, а у меня и так неплохо работает. Диод может быть, например, типа 4007.