Фрезерный ЧПУ-станок Ст03

Дата публикации: 20 августа 2026 [оригинал документа]

Коротко о станке

Ст03 — экспериментальный трёхосевой фрезерный ЧПУ-станок с контроллером FluidNC, драйверами TMC2209 и двигателями NEMA 17. На станке проведена пробная обработка алюминиевой заготовки, однако испытания выявили недостаточную жёсткость портала для уверенной работы с твёрдыми материалами. Опубликованы FreeCAD-проект, конфигурация контроллера, список комплектующих, STL-модели и описание слабых мест конструкции.

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

3D-модель фрезерного ЧПУ-станка Ст03: общая компоновка Ст03 в FreeCAD: портал, шпиндель, рабочий стол и электроника Собранный фрезерный станок Ст03 с установленным шпинделем Общий вид Ст03: рама, портал, шпиндель и кабельные цепи

Видео

Boosty YouTube ВКонтакте Telegram Дзен RuTube Одноклассники

Связанные исследования

Исследования дополняют документацию станка проверяемыми измерениями и выводами. На их страницах собраны постановка задачи, требования и исходные данные, а для завершённых работ — методика, результаты и выводы. Открыть общий список исследований.

• ИР-01.001 — Статическая жёсткость конструкции
• ИР-01.002 — Вибрационная устойчивость станочной системы
• ИР-02.001 — Точность и повторяемость позиционирования
• ИР-02.002 — Температурный дрейф шпинделя и осей

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 ±2 мм.

  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 подшипниковых узлов 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 (4 шт.): TMC2209
• Шаговые двигатели (4 шт.): Nema 17 (17CS04A)
• Блок питания: DL-200W-V24-EXC, 24 В, 8,34 А

Настройка драйверов

Необходимо выставить на плате перемычки, задав нужное аппаратное число микрошагов на каждом двигателе.

Для TMC2209:

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.

config.yaml

Перечень печатаемых деталей

Все STL-модели одним архивом

Пример для фрезеровки

Перечень закупаемых деталей

Крепёж

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 (40x40 мм);
• 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.