Наверное, многие, просматривающие раздел «DIY или сделай Сам» сталкивались с необходимостью найти/подобрать подходящую пару шестерней или готовый редуктор под свой проект. А так же сталкивались с трудностями данного поиска.

Возможность изготовлять шестерни самостоятельно давно меня интересовала. Заводские методы нарезки шестерней модульными фрезами и пр. промышленными способами мало применимы в домашних условиях. А изготовить на заказ стоит безумные деньги за одну штуку или хотят партию от 1000 шт.

Различные попытки отливать шестерни из эпоксидной смолы и пластмасс закончились ничем.

• Для формовки все равно нужен образец, а это не всегда возможно.
• Отливки требует «доработки напильником».
• Полученные шестерни хрупки и часто имею дефекты.

На шестерни изготовленные на 3D принтере, без слез смотреть нельзя. Хотя какую то часть задач они покрывают.

Мысль о том, что правильную шестерню можно сделать на 3-х координатном ЧПУ станке без дополнительной оснастки мне пришла в голову не сразу. Но, эксперименты показали, что идея рабочая.
Как ни странно, но этот метод никто не применяет. Все вырезают модульной фрезой и на тематических форумах DIY полно вопросов «а как же шестерню изготовить/заказать/найти».

После многих экспериментов остановился на варианте плагинов для inkscape .

Плагин для inkscape “gears_evolvente.py” (Copyright © 2011 Dave Web), немного доработанный для формирования дополнительных элементов (обозначение центра, дырка, доп. окружность – pitch диаметр и пр.)

Плагин для создания рейки rack_gear.py (Copyright © 2013 Brett Graham). Тоже дорабатывал по мелочи.

Модуль 1мм, как минимальный модуль, который фреза 1мм вырезает без серьезных отклонений от необходимой формы. В качестве материала идеально подходит текстолит или стеклотекстолит. Дополнительная обработка готовых шестерен и реек не требуется.

Вырезанные таким методом шестерни использую и разных проектах. Шестерни выдерживают приличную нагрузку и износа пока не замечено.

Характеристики опробованных приводов «рейка-шестерня»

Люфт рейки и шестерней

Эксперименты показали, что люфт в паре «рейка-шестерня» по микрометру с часовой шкалой составляет 0.05-0.07 мм при нагрузке на рейку в пределах 0.5-1Кг.

Данный люфт был при выставленном зазоре в паре достаточном, что бы перемещение было легким и без заеданий. Зазор выставляется жестким прижимом рейки винтами (овальное отверстие на рейке). Шестерня на оси шагового двигателя. Двигатель намертво прикручен к основанию.
Люфт в зацеплении шестерней субъективно не хуже чем в паре заводских металических шестерней с модулем 2мм.

Нелинейность рейки

К сожалению, точного инструмента, позволяющего замерить линейность перемещения - у меня нет. Используя штангенциркуль удалость только определить, что погрешность линейного перемещения на 50мм (по шагам шагового двигателя) не превышает 0.5мм (точнее определить сложно).

Некоторые выводы

Использование самодельных шестерней и реек для самодельных конструкций – вполне здравая идея.
Себестоимость изготовления – минимальна для мелких партий и единичных экземпляров.
Основной недостаток приводов на паре шестерня-рейка: Более шумная работа, чем при использовании ремня или ШВП. Впрочем, этого и следовало ожидать.

Данный сервис предназначен для создания управляющей программы (генерации управляющих G-кодов) для фрезерования (вырезания) круглого контура станками с числовым программным управлением (ЧПУ).

Исходными данными для разработки управляющей программы является диаметр окружности D, числовое значение которого необходимо ввести в соответствующем поле страницы.

Далее при подготовке к созданию управляющей программы для фрезерования круглого контура необходимо выбрать центр системы координат обработки материала.На рис.1 представлены возможные варианты расположения центра координат.Голубой прямоугольник представляет часть плоскости обрабатываемого материала (заготовки).Соответственно, центр системы координат может быть в точке 1 (левый нижний угол заготовки), в точке 2 (левый верхний угол заготовки), в точке 3 (правый верхний угол заготовки) и в точке 4 (правый нижний угол заготовки).Центр системы координат также может находиться в точке 5 (центр круга).

Расстояния Xc и Yc представляют собой, соответственно, координаты X и Y точки начала обработки.

При вводе значений для общей глубины резания и глубины резания за один проход требуется следить, чтобы значение для глубины резания материала за один проход не превышало значение для общей глубины резания материала.

Выбор "Движение инструмента" предусматривает следующие варианты: вариант "по линии" (фреза движется по линии круглого контура), вариант "слева от линии" (фреза движется слева от линии круга (т.е. снаружи круглого контура при движении по часовой стрелке)) и вариант "справа от линии" (фреза движется справа от линии круга (т.е. внутри круглого контура при движении по часовой стрелке)).При движении против часовой стрелки местоположение фрезы меняется на обратное.

При вводе значений рабочих подач следует знать, что введение значения "0" позволяет избегать указания в управляющей программе параметра F для соответствующих осей обработки.

При выполнении требуемых расчетов имеется возможность сохранения вводимых исходных данных в создаваемой управляющей программе в виде комментариев, расположенных в верхней части создаваемой управляющей программы.Для сохранения вводимых исходных данных необходимо установить флажок в элементе управления "Сохранить исходные данные в управляющей программе ".

После введения всех исходных данных необходимо нажать кнопку "СОЗДАТЬ УПРАВЛЯЮЩУЮ ПРОГРАММУ", после чего сервис автоматически создаст управляющую программу для фрезерования круглого контура на станке с числовым программным управлением.

Созданная управляющая программа подлежит обязательной проверке в программе твердотельной верификации и предварительному тестированию на станке.

Рис.1

Чтобы не указывать в управляющей программе параметр F, установите все значения рабочих подач равными нулю или нажмите кнопку "F = 0".

Центр координат находится в точке: 1 2 3 4 5

Рабочая подача (X,Y G00):

Рабочая подача (X,Y G01):

Рабочая подача (Z G00):

Рабочая подача (Z G01):

Рабочая подача (X,Y G2/G3):

Созданная управляющая программа для станков с числовым программным управлением может быть скопирована в буфер обмена для дальнейшего сохранения в текстовом файле или файле форматов *.nc , *.cnc , *.tap , *.iso и подобных.

Off-line версия (т.е. версия не требующая подключения к сети Интернет) всех разработанных сервисов для создания управляющих программ для систем числового программного управления находится

Пример (образец) управляющей программы (G-кода) для фрезерования круга на станках, оборудованных системами числового программного управления

Данная управляющая программа для фрезерования контура в виде круга, предназначенная для станков с числовым программным управлением, создана при использовании следующих исходных данных: центр координат находится в точке 5, т.е. в центре круга (см. рисунок), обход контура осуществляется по часовой стрелке, диаметр круга D равен 20, движение режущего инструмента производится по линии, безопасная высота (координата Z) перемещений при G00 равна 0.5 , общая глубина фрезерования равна 1, глубина фрезерования за один проход равна 1, рабочие подачи режущего инструмента по координатным осям для G01 равны 50.

%
G00 Z0.5 (поднятие фрезы на безопасную высоту)
G00 X-10 Y0 (перемещение к точке начала фрезерования)
G01 Z-1 F50 (опускание фрезы на необходимую глубину фрезерования)
G02 I10 F80 (фрезерование круга)
G00 Z0.5 (поднятие режущего инструмента на безопасную высоту)
G00 X0 Y0 (перемещение инструмента на исходную точку)
M30 (конец управляющей программы)
%

Такая же управляющая программа для станков с ЧПУ может быть создана приложением , автоматически генерирующим управляющие программы для станков с системами ЧПУ.

Оказываем услуги по разработке и сопровождению программного обеспечения для создания управляющих программ для систем числового программного управления станками (Генераторов G-кода) для изготовления деталей в соответствии с предоставленными Заказчиками эскизами деталей.
Обращаться c вопросами и присылать запросы на создание генераторов G-кода можно, используя .

6. Возможный брак при фрезеровании плоскорельефной резьбы на станках с ЧПУ и методы его предотвращения.
7. Практическая работа. Создание программы для ЧПУ (создание векторной модели элемента резьбы в CorelDRAW X7, создание управляющей программы в ArtCAMPro 9). Визуализация резьбы.

Следовало бы сразу заметить, что качество инструмента, который используется на станках с ЧПУ для фрезеровки плоскорельефной резьбы, играет очень большое значение. Крайне не рекомендуется использовать некачественный инструмент от неизвестного производителя. По собственному опыту скажу, что используя некачественный инструмент можно столкнуться с рядом проблем. Например, с быстрым износом режущей кромки инструмента, не соответствии геометрии инструмента заявленной, низким качеством обработки поверхности заготовки, чрезмерными сколами при обработке, чрезмерным поднятием ворса при обработке и пр.
Типы фрез, используемые при гравировке резьбы.
В первую очередь это граверы (гравировальные фрезы). Используются следующие граверы: 30?- 60 градусов, 90 и 120 градусов. См. Рис. 25-26-27

Также используются концевые цилиндрические фрезы с плоским основанием диаметром от 1мм до 8 мм.
Граверами выбираться боковые наклонные стенки резьбы, средние линии, лепестки, подрезки на пересечениях. Концевыми цилиндрическими фрезами выбираться фоны, также данными фрезами выполняется при необходимости обрезка резьбы по контуру (если резьба накладная или прорезная). См. Рис. 28

По личному опыту при гравировании плоскорельефной резьбы на станках с ЧПУ предлагаю использовать следующие фрезы. Фирма Dimar, страна производитель Израиль. И именно их новая линейка твердосплавных сменных граверов. См. Рис. 29.

Желательно иметь несколько держателей под пластины-граверы 30-60-90 градусов. Данными граверами можно фрезеровать средние линии, лепестки, и боковые стенки резьбы. Также для фрезерования боковых стенок резьбы для твердых пород (клен, ясень, дуб, граб) я бы рекомендовал полностью твердотельный гравер с тремя режущими ножами. См. Рис. 30


Для выборки фонов, и для обрезки по контуру рекомендую концевые цилиндрические фрезы с плоским основанием SGS Tool Company. 2-х заходные для резки и 3-х заходные для выборки глухих фонов. Страна производитель США.

5. Создание управляющей программы под плоскорельефную резьбу в ArtCAMPro 9.
Данные рекомендации будут актуальны и для более поздних версий ArtCAM. После того как рисунок будущей резьбы построен в CorelDRAW X7. Его необходимо экспортировать в формат Adobe Illustrator 8.0. Далее в программе ArtCAMPro 9. Создайте новую модель с необходимыми параметрами (высота, ширина, разрешение). См. Рис. 31-32

,
Импортируйте в ArtCAM ранее сохраненный векторный рисунок. «Файл» - «Импорт» - «Импорт векторов» См. Рис. 33.

Часто гравируемый рисунок состоит из большого количества элементов, к которым будут применяться различные методы гравировки. По следующей причине целесообразнее разложить рисунок по слоям. Также это поможет оперативно менять определенные параметры гравировки (подачу врезания, рабочую подачу, плоскость безопасности и пр.) Например, при фрезеровании резьбы в теле (не сквозная) можно создать следующие слои с именами: «Средние линии», «Фоны», «Лепестки», «Подрезки». Для того чтобы создать новый слой у вас в правом углу экрана должно находиться прикрепленное окно «Вектора» См. Рис 34. (Если данное окно отсутствует, нажмите на клавиатуре клавишу F7)

,
Для того чтобы создать новый слой необходимо нажать значок листка (первый по счету в левом углу прикрепленного окна) См. Рис.35

Далее дайте необходимое имя новому слою, для этого необходимо произвести двойной клик левой кнопки мыши по имени слоя и вписать имя. См. Рис. 36.

Далее выделите поочередно элементы резьбы (удерживая клавишу Shift) и переместите их на нужный слой согласно логике. Правая кнопка мыши по выделенным объектам далее пункт меню «Переместить на слой», далее выбрать нужный слой из выпадающего списка. См. Рис. 37

,

Примечание! Также обратите внимание на значок «лампочки» напротив названия слоя. Нажимая на данный значок, вы сможете включать либо отключать отображение векторов находящихся на данном слое. Очень удобно для группового выделения нужных векторов методом набрасывания лассо. См. Рис. 37(2)

Как только как вектора разложили по слоям, можно перейти непосредственно к созданию управляющих программ.

Рассмотрим применение инструментов гравирования в ArtCAMPro 9 на практическом примере. Векторный рисунок для выполнения практического задания вы можете бесплатно скачать здесь. См. Рис. 38

Гравировка фонов.

Отключим все слои, оставив только слой «Фоны». См. Рис 39.

Далее проведем диагностику векторов на ошибки (проверка пересечений, совпадения точек векторов, наличие петель). Для этого выделяем все вектора, относящиеся к фонам накинув лассо левой кнопкой мыши, далее в верхнем текстовом меню выбираем вкладку «Вектор» - «Диагностика векторов» См. Рис. 40

Далее нажимаем кнопку «Обнаружить», снимаем галочку «Сохранить исходные», далее «Исправить ошибки». Ошибки, которые не удалось исправить автоматически, исправляем вручную. См. Рис. 41

Следующим шагов выбираем снизу слева вкладку «УП» - 2D УП далее инструмент «Гравировка» См. Рис. 42-43

Далее создаем список инструмента, который будет использоваться при гравировке данного орнамента (кнопка «Добавить») В конкретном случае это концевая цилиндрическая фреза диаметром 1 мм (для фрезеровки фонов) и гравер 30 градусов для формирования стенок резьбы. См. Рис 44

Настроем каждую из фрез. Сначала общие параметры для всех фрез - это «Начальный проход», «Финишный проход», «Точность» установить галочки напротив параметров «Вектора на поверхности», «Смещение цилиндрического инструмента». Также необходимо установить параметр «Высота безопасности» (индивидуально, в зависимости от того как у вас закреплена заготовка и насколько выступает оснастка) См. Рис. 45

Далее настроем концевую цилиндрическую фрезу диаметром 1 мм. Настроем такие параметры как «Шаг», «Глубина за проход», «Рабочая подача», «Подача врезания», «Частота вращения», «Припуск», «Стратегия обработки». И также укажем толщину обрабатываемого материала. После установки всех параметров не забываем нажать кнопку «Вычислить» УП См. Рис 46.

Далее настроим гравер 30 градусов. Зададим следующие параметры как «Шаг», «Глубина за проход», «Рабочая подача», «Подача врезания», «Частота вращения», «Припуск», «Стратегия обработки». Также обязательно поставим галочки напротив параметра «Подрезка углов». Также хотелось бы обратить внимание на следующий параметр как «Только профиль». Установите данный параметр, если вы не хотите чтобы гравер подчищал фон за цилиндрической фрезой. Числовые настройки гравера смотрите на рис. 47.

Чтобы убедиться, что все фрезы настроены правильно, сделайте визуализацию (имитацию) УП. Для этого выберите в верхнем текстовом меню «УП» - «Имитация всех УП» См. Рис. 48


Следующим шагом у нас будет настройка фрезы для обработки средних линий. Отключим отображение УП, также отключим слой с фонами. Выберем в ArtCAMPro 9 инструмент 2D УП «Гравировка по средней линии» См. Рис 49

Далее выберем гравировальный инструмент, в данном случае это гравер 90 градусов (следует отметить, что если вы желаете получить более глубокие средние линии, то выберете гравер 60 градусов), далее настроем необходимые параметры фрезы и инструмента «Гравировка по средней линии» См. Рис. 50.

Далее просчитываем максимальную глубину и ширину нажав кнопку «Средняя линия» См. Рис. 51

Следующим шагом не забываем вычислить УП.

Завершающий этап для данного практического примера это формирования пересечений так называемых «подрезок». Спрячем слои содержащие фоны и средние линии. Оставим только слой содержащий не замкнутые вектора которые будут формировать подрезки См. Рис 52

Далее выберем инструмент 2D УП «Обработка по профилю». Выберем необходимую фрезу. В данном случае это 30 градусный гравер (такой же, как и при гравировке фона) глубина фрезеровки 1.2 мм. Остальные настройки инструмента как на рисунке. См. Рис. 53

Следует заметить, что иногда вектора для формирования пересечений необходимо развернуть, чтобы фреза прошла с нужной нам стороны вектора. Для того чтобы развернуть вектор выделите его, далее правая кнопка мыши, в появившемся меню выберите пункт «Развернуть вектора» См. Рис. 54

Запустите финальную визуализацию всех УП. Если вы все сделали правильно у вас должно получиться как на рисунке. См. Рис 55

Если вы хоть раз задавались вопросом «что можно сделать на ЧПУ фрезерного станка», тогда эта статья для вас. На сегодняшний день интересные товары ручной работы очень высоко ценятся и пользуются большим спросом.

Изделия на продажу, или для собственного пользования могут быть качественно и быстро изготовлены с помощью .

На выходе можно получить разнообразную продукцию из дерева:

• предметы декора;
• мебель;
• сувениры и другие изделия.

Также на сайте у нас выложена статья о , которая может быть полезна при производстве такого вида изделий. Для данного производства необходимо лишь определенное оборудование и некоторый опыт работы на нем.
И, кстати, это довольно хороший способ заработка. Ведь такие изделия всегда пользуются спросом и имеют высокую цену.

Подготовка сырья для продукции

В качестве сырья можно использовать почти все твердые материалы:

• древесину (включая фанеру, ДВП, ДСП, МДФ);
• различные виды пластика (акрил, ПВХ);
• металлы;
• поликарбонаты;
• пенопласт;
• полистирол и другие материалы, поддающиеся механической обработке.

Очень популярна сейчас , так как с ее помощью делают модные детали интерьера, предметы быта и многие другие изделия для дома.

Древесина – это наиболее распространенное сырье для обработки на станках с числовым программным управлением.

Оптимальным вариантом будет использование таких пород:

• Ясень: имеет много общего с дубом. Однако степень сопротивления к деформации, вязкость, ударная стойкость выше у данного вида древесины. Ясеневая порода высоко ценится в производстве мебели, там ее приравнивают к красному дереву.
• Сосна : отличается смолистостью, прочностью и твердостью, стойкостью к гниению и поражению грибком, отлично подходит для обработки. Высоко ценится из-за малого количества сучков и небольшого изменения диаметра по длине ствола.
• Лиственница: для нее характерна высокая прочность, стойкость к внешним воздействиям, приятный цвет и структура.

Выбор породы зависит от изделий. Особое внимание следует обратить на такие характеристики дерева, как влажность и прочность. Поскольку они сильно влияют на качество готового продукта.

Преимущества работы с фрезерным станком ЧПУ

У фрезеров достаточно большое количество плюсов, среди которых:

• возможность изготавливать самые разнообразные изделия из совершенно непохожих между собой материалов (которые невозможно обработать другим путем);
• точность и ровность реза, благодаря чему изделие получается аккуратным и красивым;
• возможность делать нужную форму, глубину и даже фасонные резы;
• работа может проводится как на вертикальной, горизонтальной, так и наклонной поверхности;
• высокая скорость работы;
• большое разнообразие деталей: плоские, объемные, и даже 3D;
• повторяемость большего количества изделий, что практически невозможно при других методах обработки;
• возможность резать, делать черновую калибровку, фрезеровать пазы и другие виды соединений, используемых при сборке изделия.

Основные изделия

На сегодняшний день существует огромное количество предметов, которые можно сделать с помощью станка ЧПУ, таких как:

1. Уникальная мебель из различных материалов, включая ценные породы дерева.
2. Сувениры: различные шкатулочки, рамочки для фото, статуэтки и прочее.
3. Рекламная продукция: красивые массивные буквы, таблички и т.д.

Давайте более детально разберем каждый из предложенных вариантов.

Дизайнерская мебель. Она окружает нас повсюду: спальные комнаты, кухня, детская. Современное мебельное производство очень продумано и имеет высокую точность.

Шаги для создания изделия на станке ЧПУ:

1. Разработка эскиза. Для данного пункта существует большое количество программ, которые помогают виртуально моделировать обстановку. Для того, чтобы создать 3х мерный макет рисунка используйте вычислительные программы, такие как САПР. Подготовленные компьютерные файлы дадут возможность получить мебельное изделие на фрезерном станке ЧПУ.
2. Подготовка модели для станка. Готовый эскиз в 3D – базисе для изготовления любого комплекта деталей. К данному эскизу необходимо добавить функцию луча (вектор, который будет отвечать за направление фрезы относительно заготовочной детали). Существует также автоматическая формировка модели, которая является достаточно удобной и поможет сэкономить ваше время. Современное оборудование упрощает процесс изготовления, и передает даже самые маленькие и трудные линии.
3. Подборка типа режущих инструментов, настройка мощности и режима обработки.
4. Загрузка файлов в память машины, установка инструмента для резки, закрепление заготовки и запуск производства. Дальнейшую работу фрезерный станок ЧПУ делает самостоятельно по уже заданной программе.
5. Окончательная сборка. Займет незначительное количество времени, нет надобности подгонки деталей.

Рекламная продукция. Ее создание – это актуальный на сегодняшний день вид деятельности, в котором большую популярность имеет применение фрезерных станков с числовым программным управлением. Такие машины отлично справляются с такими задачами, как производство световых коробов, стендов, панна, фигурных надписей и наружных рекламных вывесок, а также с приготовлением конструкций для выставок.

ЧПУ станок помогает выполнять следующие операции, которые связаны с рекламной продукцией:

• раскрой дерева, акрила и прочих материалов;
• гравировка/вырезка массивных надписей;
• создание логотипа, эмблемы;
• изготовление табличек, подставок и др.

Подводя итоги, можно сказать, что количество изделий, который можно сделать на фрезерном ЧПУ станке огромное количество. От вас лишь требуется оборудование, желание работать и небольшой опыт.