Сборка портала и установка Х-направляющей для домашнего станка с ЧПУ

Портал

Сборка портала ЧПУ-станка выполняется с помощью следующих инструментов и материалов:

—          двух стальных соединительных балок  сечением 50×100 мм;

—          двух  стальных стоек сечением 50×150 мм;

—          двух опорных ножек для портала;  сечение 90×90 мм;

—          сверлильного станка;

—          абразивной отрезной машинки;

—          сварочного аппарата.

Портал служит носителем для направляющих Y и Z. Его перемещение  происходит по Х-направляющей. Портал имеет две опорные ножки, к которым прикрепляются держатели подшипников, и две вертикальные стойки, между которыми закреплены соединительные балки с направляющими оси Y (см. рисунок 1). Опорные ножки имеют длину 305мм и изготавливаются из арматуры с сечением 90×90мм, которая применялась для создания опоры несущей рамы (см. рисунок 2).

Рис. 1. Чертеж портала

Рис. 2. Портал: опорные ножки, стойки 

Стойки делаются из стальной арматуры, имеющей сечение 50×150мм. Их длина оставляет 520мм. Соединительные балки изготавливаются из арматуры 50×100мм длиной 1220мм для перекрывания пролета между двумя стойками, соединенными с опорными ножками. Изображение соединительных балок представлено на рисунке 3.

Рис. 3. Соединительные балки

Оба конца соединительных балок имеют просверленные отверстия, предназначенные для их закрепления на вертикальных стойках портала. Расположение болтовых отверстий зависит от расстояния между центрами направляющих, которые установлены на раме (см. рисунок 4).

Рис. 4. Определение расположения установочных отверстий на соединительных балках

Необходимо просверлить вертикальные стойки с учетом  совпадения центра соединительной балки с центром прикрепленной к ней направляющей (см. рисунок 5).

Рис. 5. Расположение монтажных отверстий на стойках

Для установки болтов необходимо просверлить еще 2 смотровых отверстия снаружи стойки (см. рисунок 6).

Рис. 6. Смотровые отверстия, расположенные в стойках

Далее следует просверлить сквозные отверстия в стойках в местах, где будет располагаться винт с трапецеидальной резьбой. Расположение отверстия для винта определяется согласно положению держателя крепежной гайки  ходового винта на каретке копировального фотоаппарата (см. рисунок 7).

Рис. 7. Отверстия под винт в вертикальных стойках

Так как в нашем случае гайка была подходящего размера, решено было задействовать уже существующее отверстие. Чтобы можно было применить  подшипниковые корпуса каретки  копировального фотоаппарата NuАrc,  центры должны были располагаться на расстоянии 330 мм (см. рисунок 8.).

Рис. 8. Расстояние между центрами корпусов подшипников определяет расположение болтовых отверстий на стойках

Для нашего ЧПУ-станка направляющие были сняты с копировального фотоаппарата NuАrc. Их длина была больше необходимой, и мы применили отрезной станок. Расстояние между отверстиями для болтов на рельсах составляет 305 мм, поэтому нам пришлось высверлить четыре отверстия в середине каждой из соединительных балок; между их центрами расстояние 305 мм; отмеряли  от середины (см. рисунок 9).

Рис. 9. Высверливание болтовых отверстий для закрепления направляющих рельс

После проделывания всех отверстий, мы соединили стойки и опорные ножки портала, отмеряя при этом расстояние 50 мм, равное толщине соединительной балки, от конца  опоры и максимально точно по центру (см. рисунок 10).

Рис. 10. Соединение вертикальных стоек и опорных ножек

Мы приварили стойки к ножкам спереди и по бокам, чтобы не было помех при монтаже нижней соединительной балки (см. рисунок 11).

Рис. 11. Места стыковки стоек и опорных ножек портала

После того, как стойки закреплены, можно реализовывать следующую часть проекта – монтаж направляющих на раму.

 Направляющая оси Х: монтаж опорной направляющей портала

Для монтажа опорных направляющих необходимо будет наличие таких инструментов и материалов, как:

—          направляющие (см. рисунок 12);

—          отвертка;

—          болты, шайбы, гайки;

—          гаечный ключ.

Рис. 12. Направляющие

Болтовые отверстия, предназначенные для крепежа направляющих, были проделаны в процессе сборки рамы. Для того, чтобы установить направляющие, нужно приподнять раму для свободного доступа к смотровым отверстиям, находящимся внизу опорных балок. Подняв раму, мы подставили  под нее два ведра (см. рисунок 13).

Далее нужно через смотровые отверстия в балку вставить первый и последний болты, а затем навинтить на них по две гайки (см. рисунок 14).

Рис. 13. Рама (поддерживается ведрами) 

Рис. 14. Монтаж опорных болтов

Мы ввернули в направляющую первый и последний болты с максимальной силой и привернули к балке одну из гаек, затянув также сильно, чтобы болт был прочно зафиксирован. Далее нужно измерить высоту направляющей с одного конца и отрегулировать противоположный конец на аналогичную высоту (см. рисунок 15).

По одному устанавливаем и регулируем остальные болты, начиная от центра балки. Посредством линейки выполняем замеры и следим, чтобы направляющая была прямой (см. рисунок 16).

Рис. 15. Определение рабочей высоты направляющей 

Рис. 16. Отслеживание прямого расположения направляющей  помощью линейки

Если возникнет искривление направляющей, ее придется выпрямлять, отворачивая и подворачивая опорные болты. Данную процедуру выполнить нужно обязательно. Аналогично устанавливаем на параллельную балку направляющую, замерив предварительно, что выставлена та же высоту, что была определена на первой из направляющих у первого болта. При правильном монтаже направляющие расположены параллельны друг другу и лежат на одинаковой высоте на всей опорной балке без прогибов (см. рисунок 17).

Рис. 17. Рама и установленные на нее направляющие

 Подшипниковый держатель

Для сборки подшипникового держателя (см. рисунок 18) необходимо применение следующих материалов и инструментов:

—         сверлильного станка;

—         сверл;

—         напильника;

—         метчика;

—         алюминиевого бруска сечением 37×75 мм.

Можно приобрести готовые держатели, предназначенные для продольных подшипников, применяемых в данном проекте. Но нами было решено сконструировать их самостоятельно — затраты будут гораздо меньшими, нежели при покупке готовой модели. Мы приобрели алюминиевый брусок, имеющий  сечение 37×75 мм,  и отрезали от него 4 заготовки по 50 мм (см. рисунок 19).

Рис. 18. Чертеж подшипникового держателя 

Рис. 19. Разрезка материала

Затем мы просверлили в каждой из заготовок отверстие 32мм в диаметре, чтобы подшипник мог пройти  в него по наружному диаметру (см. рисунок 20).

Рис. 20. Высверливание отверстия для подшипника

Данное отверстие мы расположили, отступив 6мм от основания заготовки, и вырезали его нижнюю стенку, чтобы  с помощью болта была возможность регулировать зазор (см. рисунок 21).

Рис. 21. Вырезание регулировочного зазора

Отступив 32 мм от отверстия, мы прорезали паз, глубина которого составила 12 мм (см. рисунок 22). Далее перпендикулярно сверху вниз просверлили 4 отверстия под болты, которые будут крепить держатель к порталу (см. рисунок 23).

Рис. 22. Вырезание паза 

Рис. 23. Высверливание в держателе монтажных отверстий

Затем мы просверлили следующее отверстие в боковой части держателя до паза. В данном отверстии нужно произвести нарезку резьбы для регулирующего болта (см. рисунок 24).

Рис. 24. Нарезка резьбы в отверстии, предназначенном для регулирующего болта

Поскольку мы применяли алюминий, процесс нарезания резьбы не был трудоемким. Когда все 4 отверстия были подготовлены, мы сточили все заусенцы с помощью напильника. Отметим, что каждый держатель имеет разное расстояние от верха отверстия (см. рисунок 25).

 Рис. 25. Разное расстояние от верха у держателей

Такую разницу можно устранить с помощью тонких металлических прокладок. Поскольку сделанные нами держатели не были идеальными, следовало выполнить их правильную установку. Мы перевернули портальную стойку вверх опорной ножкой и поставили подшипниковые держатели, в которых уже были помещены подшипники, на основание опорной ножки (см. рисунок 26).

Рис. 26. Держатели на портальной опоре

Нужно убедиться, что установка держателей произведена регулирующими болтами наружу, и затем поставить на каждом держателе такую же метку, что и на ножке портала. Следует пропустить одну из направляющих через подшипники и сильно затянуть держатели, чтобы отсутствовал люфт между подшипниками и направляющей (см. рисунок 27).

Посредством измерительного устройства нужно установить держатели с направляющей точно в центре опорной ножки (см. рисунок 29).

Через отверстия подшипникового держателя необходимо отметить места для высверливания отверстий для крепежных болтов в опорной ножке (см. рисунок 28).

Рис. 27. Подшипниковые держатели с направляющей

Рис. 28-29. Выравнивание направляющей по центру опоры и разметка мест под болтовые отверстия

Мы высверлили отверстия и сточили напильником все заусенцы, находящиеся на внутри опорной ножки. Затем установили держатели на опорных основаниях и, немного притянув их болтами, определили, какой из держателей имеет максимальное расстояние направляющей от опорного основания (см. рисунок 30). Под этот держатель не нужно будет вставлять прокладки из металла. В остальных держателях следует установить высоту по первому держателю посредством прокладок (см. рисунок 31).

Рис. 30. Установление регулировочной высоты

Рис. 31. Применение прокладок для выравнивания держателей

После регулировки всех держателей нужно затянуть болты, отслеживая, чтобы расположение направляющих было точно в центре опорной ножки. Обе ножки устанавливаем на направляющие, которые закреплены на раме, и прикручиваем к стойкам нижнюю, а затем верхнюю соединительную балку, как показано на рисунке 32.

Рис. 32. Прикрепление соединительных балок к стойкам

Нужно затянуть болты таким образом, чтобы соединительные балки стояли перпендикулярно стойкам и были параллельны рамному основанию. В случае, когда невозможно одновременно установить оба положения, лучше выбирать балку, параллельную основанию рамы. Но две соединительные балки всегда должны располагаться параллельно друг другу, независимо от их расположения относительно стоек и рамы. После монтажа соединительных балок у портала будет возможность свободного перемещения по всей длине направляющих. Необходимо будет отрегулировать подшипниковые держатели для устранения избыточного люфта, однако не следует затягивать их до конца. Если до крепежа к стойкам соединительных балок перемещение опор было свободным, вероятно, что  после установки балки разведут стойки или, если они сильно затянуты, возникнет деформация концов опорных ножек. Данная проблема устраняется прокладкой с одной из сторон соединительной балки (см. рисунок 33).

Рис. 33. Регулирование  соединительных балок посредством прокладок

После того, как произведена сборка и установка портала на направляющие, следует настроить его ход, применяя прокладки и регулировку с помощью  подшипниковых держателей.

Настроив портал таким образом, чтобы он скользил по рельсам как можно плавней, можно переходить к следующему этапу, который заключается в сборке направляющих Z и Y. Об этом пойдет речь в следующей статье.

Комментарии запрещены.