Для реализации проекта необходимо наличие следующих материалов и инструментов:
— материала для опор под направляющие рельсы;
— отрезного станка или ножовки;
— материала для поперечных конструктивных элементов;
— дрели или сверлильного станка;
— сверла;
— гаек и болтов;
— проволочной щетки;
— шлифовального станка;
— сварочного аппарата (не обязательно);
— струбцин;
— угольника.
Напомним, что мы выбирали размеры станка (ширину и длину), в большей мере основываясь параметрах нашей рабочей зоны (см. рисунок 1). Однако на самом деле нам пришлось сконструировать его чуть меньше, поскольку при установке станок занял бы полностью всю мастерскую, и тогда нужно было бы искать дополнительное место для хранения инструментов и материалов.
Рис. 1. Чертеж предложенной рамы
Из чертежей видно, что станок имеет большую длину, что противоречит требованиям безопасности. Причина здесь проста – нами было решено сконструировать станок портального типа, и размер рабочей площади обрабатываемого материала практически всегда одинаков. К тому же, размеры станка позволяют безопасно вокруг него передвигаться. Материал, применяемый нами для каркаса, накладывает ограничения на другие габариты. Несущая рама является прекрасным тому примером. Для наших чертежей ширина, высота и толщина материала остаются неизменным, меняется только его длина. Мы предпочитаем не тратить лишние средства на новую стальную арматуру, а потому применили обычную, с ближайшего склада металлолома. Довольно трудно найти бывший в использовании материал, подходящий для работы.
Нами были найдены заготовки, имеющие сечение 90×90 мм, которые применялись для опор под направляющие по X-оси. Две заготовки были отрезаны от арматуры сечением 64×64 мм на края рамы. Их длина составила 1257 мм. Центральная поперечина была изготовлена из арматуры сечением 76×50 мм. Остаток материала 90×90 мм мы использовали при сборке опорных элементов для портала (см. рисунок 2).
Рис. 2. Арматура, разрезанная на части
Опоры под направляющие рельсы следует контролировать, они должны быть прямыми. Иначе возможно возникновение трудностей монтажом рельса на равную высоту по всей длине опоры. В случае неровных поперечных элементов конструкции при перемещении по осям может сбиваться позиционирование материала. Необходимо запомнить, что главное – это ровный материал.
Перед тем, как выполнять обработку материала, его следует очистить — убрать ржавчину и загрязнения. Затем нужно нарезать заготовки заданной длины. Для этой цели мы применяем абразивно-отрезную машинку (см. рисунок 3).
Рис. 3. Стальная арматура, подготовленная к резке
Сталь представляет собой довольно тяжелый материал, чтобы удерживать отрезную машину, когда он закреплен в ней. Конечно, идеальным было бы сделать прямой разрез, при этом на тех концах, которые не будут использоваться при стыковке, предельная точность не нужна. Разрезав на нужные части арматуру, следует совместить их на ровной поверхности (мы применяли для данных целей старый бетонный пол) (см. рисунок 4).
Рис. 4. Подгонка арматуры
Какого качества поверхность, особой роли не играет, так как при скреплении составляющих струбцинами происходит выпрямление рамы. После того, как произведена нарезка и подгонка, следует зачистить поверхности, которые будут взаимодействовать друг с другом (см. рисунок 5).
Рис. 5. Зачистка контактирующих поверхностей
Мы производили зачистку посредством проволочной щетки, закрепленной в патроне ручной дрели. Далее мы дополнительно обработали поверхность дисковым шлифстанком, применяя шлифовальную бумагу, имеющую степень шероховатости 60 (см. рисунок 6).
Рис. 6. Дрель, шлифмашинка, арматура
После резки необработанные концы были зачищены на шлифстанке и с помощью напильника. Следует отметить, что для реализации задуманного можно применять любой инструмент, имеющийся под рукой. Если у Вас в наличии имеется только ручной инструмент, резка и зачистка будут занимать больше времени. После обработки края есть два способа их соединения: сварка или скрепление с помощью болтов.
Болтовые соединения
Остановившись на выборе болтового соединения, следует начать с разметки мест, в которых будут просверлены отверстия (см. рисунок 7).
Рис. 7. Разметка болтовых отверстий
В отверстиях, посредством которых крепится центральная перекладина, необходимо к низу опорной балки выполнить нарезку резьбы, чтобы затем закрепить в них болты либо засверлить смотровые отверстия и надеть гайки на болты (см. рисунок 8).
Рис. 8. Засверливание смотровых отверстий. Изображено размещение смотровых отверстий для центральной перекладины
Необходимо просверлить отверстия, имеющие немного больший диаметр, чем диаметр болтов, в таком случае будет запас в процессе подгонки частей рамы. Засверливая отверстия, следует зажим сверлильного станка оклеить лентой, имеющей разметку расстояний между отверстиями. В нашем случае межцентровое расстояние было равно 1,5 дюйма (см. рисунок 9).
Рис. 9. Применение ленты для разметки позиций сверления
Для правильного расположения по ширине межцентровых расстояний отверстий, ними было измерено расстояние краем зажима и центром сверла (см. рисунок 10).
Посредством шлифовального станка или напильника необходимо в болтовых отверстиях удалить заусенцы (см. рисунок 11).
Рис. 10. Определение положения межцентровых расстояний
Рис. 11. Опиливание заусенцев
Сборка несущей рамы
Необходимо установить все части рамы по местам и убедиться, что обе рельсовые опоры являются параллельными друг другу, при этом их края перпендикулярны. Для экономии времени необходимо выровнять концы, используя поверочную линейку. Для проверки перпендикулярности краев необходимо приложить большой угольник таким образом, как показано на рисунке 12. Рулеткой измерьте отрезок между краями заготовок и убедитесь, что они параллельны (см. рисунок 13).
Рис. 12. Применение большого угольника
Рис. 13. Размещение балок параллельно друг другу
После измерений необходимо расположить поперечные части параллельно относительно друг друга и под прямым углом к опорным балкам (см. рисунок 14).
Рис. 14. Выравнивание перекладин
Далее готовим струбцины. Мы скрепили все элементы несущей рамы посредством нескольких С-образных струбцин. Затягивая струбцины, нужно следить, чтобы все составляющие не сдвигались. Если Вы будете для скрепления применять болты, советуем сразу стараться выровнять болтовые отверстия таким же образом, как выравнивалась рама (см. рисунки 15 и 16).
Рис. 15. Струбцина с болтами
Рис. 16. Скрепленная перед сваркой рама
У нас имеется старый сварочный аппарат, предназначенный для дуговой сварки. Он нормально работает, поэтому нами было решено сварить части рамы (см. рисунок 17).
Рис. 17. Подготовка к сварке
Не приводим изображения мест сварки крупным планом, поскольку в своей работе крайне редко применяем сварочный аппарат, и швы получились не очень красивыми, но довольно крепкими, чтобы удержать всю конструкцию. После окончания сборки несущей рамы следует очистить весь металл – удалить загрязнения и ржавчину. Эту процедуру можно было выполнить и перед началом сборки, но мы оставили на потом полную зачистку (см. рисунок 18).
Рис. 18. Полная зачистка металла
Отверстия опорных болтов для направляющих рельсов
Мы решили просверлить отверстия под опорные болты для направляющих рельсов перед окрашиванием несущей рамы, чтобы затем не испортить готовую поверхность. Размер направляющих рельсов составляет 180 см. Отмеряем расстояние 75 мм с обоих концов и сверлим отверстия, длина отрезка между их центрами составляет 280 мм (см. рисунок 19).
Рис. 19. Болтовые отверстия
Мы отмерили места для сверления на поверхности липкой ленты, приклеенной на рельсовую опору по центру. Пользоваться липкой лентой весьма удобно при нанесении разметки, так как отметки видно хорошо, и наносить новые метки легко – просто нужно приклеить новую ленту. Определяем центр первой опорной балки и соединяем края линией, применяя поверочную линейку (см. рисунок 20).
Рис. 20. Определение середины балки
Начинаем от выбранного края, отмечаем положение каждого из отверстий на центральной линии (см. рисунок 21).
Рис. 21. Разметка центровой линии
Далее мы отмечаем середину противоположной опорной балки и находим центр того же края, с которого начали делать отметки мест для сверления на первой балке (см. рисунок 22).
Рис. 22. Нахождение центра 2-ой балки
Затем измеряем отрезок между центрами обеих балок (см. рисунок 23). Полученную длину используем для определения центра на другом конце второй балки (см. рисунок 24), и далее проводим с применением поверочной линейки линию, отслеживая параллельность полученных линий.
Рис. 23. Измерение расстояния
Рис.24. Разметка 2-ой балки для рисования параллельной линии
Выполнение разметки на второй балке под болтовые отверстия рекомендуем начинать с того же края, с которого выполняли на первой. Мы не стали ручной дрелью высверливать отверстия, а взяли напрокат электромагнитный станок для сверления (см. рисунок 25).
Рис. 25. Электромагнитный сверлильный станок
Мы установили сверлильный станок, выровняли его, включили рубильник, и электромагнитный станок зафиксировался. Нам хотелось, чтобы отверстия наверху были расположены максимально точно, так как снизу нужно было высверлить смотровые отверстия под каждым верхним для фиксирования опорных болтов (см. рисунок 26).
Рис. 26. Высверливание отверстий для опорных болтов
Завершив проделывание отверстий наверху, мы вставили в патрон тонкое и длинное сверло, а затем просверлили отверстия небольших размеров внизу для подготовки направляющих для крупных смотровых отверстий (см. рисунок 27).
Рис. 27. Высверливание направляющих для смотровых отверстий
Затем мы перевернули раму и рассверлили заготовку с помощью сверла диаметром 19 мм (см. рисунок 28).
Рис. 28. Высверливание смотровых отверстий
Для того, чтобы удалить заусенцы в болтовых отверстиях, мы вставили в ручную дрель сверло и сточили их (см. рисунок 29).
Рис. 29. Удаление заусенцев
Окрашивание несущей рамы
Готовую раму следует покрасить. Протираем раму с помощью ацетона или растворителя, чтобы удалить пыль ржавчины, которая осталась после зачистки. В случае применения нового материала следует удалить смазку, которая покрывает металл. Мы приобрели немного краски рыжего оттенка и выкрасили раму. Она стала выглядеть гораздо лучше (см. рисунок 30).
Рис. 30. Законченная несущая рама
В данной статье мы определили оптимальные размеры ЧПУ-станка, а также подобрали материал для создания несущей рамы. Соединили все части рамы, высверлили отверстия, нужные для монтажа направляющих рельсов по X-оси, и завершили работу над рамой, выкрасив ее. В итоге получили прочное и привлекательное внешне изделие.
В следующей статье мы расскажем, как произвести сборку портала и установку на раму направляющих рельсов с последующим монтажом на них портала.