Ст03: Шасси X-Y-Z v.2 + голова-фрезер
Дата публикации: 20 августа 2026 [оригинал документа]
Мы учли ошибки шасси Ст01 и постарались их исправить.
- Улучшена укладка кабелей;
- Уменьшено количество разновидностей печатаемых деталей;
- Сами элементы стали проще для печати;
- Убраны лишние элементы по оси Z;
- Сделаны одинаковыми оси X-Y;
- Увеличена площадь основания для крепежа инструмента;
- Электроника заменена на более подходящую для ЧПУ станков.
Для проверки максимальной прочности сконструирована голова для крепления фрезеровального шпинделя и проведены испытания на обработке алюминиевой заготовки.
FreeCAD проект - разделён для удобства на части. Каждый файл не более 5 МБ.
Фото
Видео
Boosty
YouTube
ВКонтакте
Telegram
Дзен
RuTube
Одноклассники
Нерешённые проблемы
- Конструкция не подходит для обработки твёрдых материалов
К сожалению, испытания выявили невысокую жёсткость конструкции. Самым слабым местом оказались направляющие рельс оси Y у портала. Их изгиб наблюдается даже при небольшой приложенной силе к закреплённому на голове инструменту. Ход оконцовки фрезы легко достигается рукой ±2мм.
Следующие по жёсткости: моторы, ходовые винты (люфт и наличие прямого скольжения вместо шарикового), рельсы с каретками. Их прочности в текущем проекте хватает с хорошим запасом, но всё же этот запас уже не позволит выполнять более серьёзную обработку. При проектировании станка для обработки более крепких материалов потребуется повышать планку жёсткости и этих элементов.
- Нет защиты от стружки у потшипниковых частей механизма
Хорошо бы допроектировать это шасси, чтобы обеспечить данную защиту. Однако, учитывая, что она плохо подходит для фрезировки твёрдых материалов, большого смысла это не имеет.
Электроника
- Контроллер: PiBot FluidNC ESP32 GRBL Laser CNC Controller V4.96 Pro
- Драйверы двигателей (4шт): TMC2209
- Шаговые двигатели (4шт): Nema 17 (17CS04A)
- Блок питания: DL-200W-V24-EXC, 24В, 8.34А,
Настройка драйверов
Необходимо выставить на плате перемычки, задав нужное аппаратное число микрошагов на каждом двигателе.
Для TMC2209:
| Число микрошагов | MS2 | MS1 |
|---|---|---|
| 8 | low | low |
| 16 | hi | hi |
| 32 | low | hi |
| 64 | hi | low |
На данной плате модули всех драйверов моторов настраиваются одним набором перемычек. Нельзя оси настроить с разным количеством микрошагов. Представленный ниже конфиг-файл рассчитан на работу в режиме 32 микрошага.
Перечень печатаемых деталей
Перечень закупаемых деталей
| Наименование | Кол-во | Дополнительная информация |
|---|---|---|
| Алюминиевый профиль 20x20 400mm | 4 | |
| Алюминиевый профиль 20x20 460mm | 2 | |
| Алюминиевый профиль 40x20 400mm | 4 | Должны быть два отверстия в торце |
| Рельс (линейная направляющая) MGN9 400mm | 4 | |
| Каретка на рельс MGN9H | 8 | Рельсы могут комплектоваться каретками |
| Рельс (линейная направляющая) MGN9 150mm | 2 | |
| Каретка на рельс MGN9C | 4 | Рельсы могут комплектоваться каретками |
| Вал резьбовой 8mm, шаг=2mm, 1об=4mm, длина=150mm | 1 | |
| Вал резьбовой 8mm, шаг=2mm, 1об=8mm, длина=400mm | 2 | |
| Вал резьбовой 8mm, шаг=2mm, 1об=8mm, длина=450mm | 1 | |
| Подшипник вала 8mm с креплением KFL08 | 1 | |
| Подшипник вала 8х22x7mm без крепления (CK08 или K08) | 3 | |
| Алюминиевая муфта (мягкая или жёсткая) 5x8mm | 4 | |
| Кабель разноцветный 22AWG (6 цветов) | 6 цв x 3 м | |
| Разъём JST PH 2.0 (6P) | 5 | |
| Разъём JST XH 2.54 (4P) | 1 | |
| Разъём JST XH 2.54 (3P) | 5 | |
| Концевой выключатель KW11/KW12 или оптический ITR20005 | 8 | |
| Цепной кабель-канал 10x20mm | 1 | |
| Цепной кабель-канал 10x10mm | 1 | |
| Вентилятор 40х40х10mm 24V | 2 | |
| Кнопка аварийной остановки 22mm | 1 |
Крепёж
| Наименование | Кол-во | Дополнительная информация |
|---|---|---|
| Винт M6x25mm | 12 | Притягивание торца профиля к пластику |
| Винт M5x10mm | 90 | Притягивание пластика к профилю |
| Винт M5x12mm | 2 | Подшипник оси X |
| Винт M5x20mm | 4 | Подшипники оси Z |
| Винт M5x25mm | 2 | Ролик-натяжитель осей Y |
| Винт M4x12mm | 6 | Крепление инструмента к голове |
| Винт M4x25mm | 2 | Фиксация зубчатого ремня на несущих Y-X |
| Винт M3x8mm | 134 | Рельсы, каретки, моторы, электроника |
| Гайка M5 простая | 2 | Ролик-натяжитель осей Y |
| Гайка M5 с фланцем | 6 | Подшипники осей Y и Z |
| Гайка M4 простая | 6 | Крепление инструмента к голове |
| Гайка M3 простая | 8 | Рельсы оси Z |
| T-гайка M5 | 90 | |
| T-гайка M3 | 36 | |
| Гайка в пластик M3, внеш D=4.2mm, L=6mm | 30 | Электроника |
Итоги стадии производства
В этой версии шасси учтены все недочёты предыдущей версии. В итоге её уже можно рекомендовать к самостоятельному изготовлению.
Однако, стоит понимать, что запас жёсткости у данной конструкции не очень большой. Это цена за компактные размеры и малый вес. Для решения проблем жёсткости нужно:
- выбрать более жёсткий профиль (40x40mm);
- применить рельсы большего размера (MGN12);
- изготовить силовые элементы конструкции, крепящие профиль, из металла;
- применить более мощные моторы и уже не обойтись без внешних драйверов моторов.
Самое слабое место - это профиль портала (оси X). Без его замены на более мощный реализовать фрезерование на данном станке не получится. Остальные элементы - не так критичны, но тоже желательны к усилению.
А при текущем исполнении шасси рекомендовано для применения в качестве:
- плоттера,
- лазерного гравёра,
- нанесения элементов на печатные платы (паяльной пасты и радиодеталей),
- различных других функций, не требующих большой силовой нагрузки на конструкцию.
Для каждой функции изготавливается своё крепление инструмента для головы.