A vezérlők széles választéka között a felhasználók azokat az áramköröket keresik, amelyek elfogadhatóak és a leghatékonyabbak az önszereléshez. Mind egycsatornás, mind többcsatornás eszközöket használnak: 3 és 4 tengelyes vezérlőket.

Eszköz opciók

A többcsatornás léptetőmotor-vezérlők (léptetőmotorok) szabványos 42 vagy 57 mm-esek a gép kis munkaterülete esetén - 1 m-ig - Nagyobb munkaterületű gép összeszerelése esetén 1 m felett , szabványos 86 mm-es méretre van szükség. Egycsatornás meghajtóval vezérelhető (4,2 A feletti vezérlőáram).

Különösen a numerikus vezérlésű gépek vezérelhetők egy speciális meghajtó chipek alapján létrehozott vezérlővel, amelyet legfeljebb 3A léptetőmotorokhoz terveztek. A gép CNC vezérlőjét egy speciális program vezérli. 1 GHz feletti processzorfrekvenciájú és 1 GB memóriakapacitású PC-re van telepítve. Kisebb hangerővel a rendszer optimalizált.

JEGYZET! Egy laptophoz képest, ha asztali számítógépet csatlakoztat, jobb eredményeket ér el, és olcsóbb is.

Ha a vezérlőt számítógéphez csatlakoztatja, használjon USB vagy LPT párhuzamos port csatlakozót. Ha ezek a portok nem állnak rendelkezésre, akkor bővítőkártyákat vagy vezérlő átalakítókat használnak.

Kirándulás a történelembe

A technológiai fejlődés mérföldkövei sematikusan a következők szerint vázolhatók fel:

• A chipen található első vezérlőt hagyományosan „kék táblának” hívták. Ennek az opciónak vannak hátrányai, és a rendszer fejlesztést igényel. A fő előnye, hogy van egy csatlakozó, és a vezérlőpanel is arra volt csatlakoztatva.
• A kék után megjelent egy „piros tábla” nevű vezérlő. Már használt gyors (nagyfrekvenciás) optocsatolókat, 10A-es orsórelét, tápleválasztást (galvanikus) és egy csatlakozót, ahová a negyedik tengely meghajtóit csatlakoztatnák.
• Egy másik hasonló, piros jelzésű eszközt is használtak, de egyszerűbben. Segítségével egy kis asztali típusú gépet lehetett vezérelni - a 3 tengelyesek egyikét.

• A technológiai fejlődés sorában a következő egy galvanikus leválasztású tápegység, gyors optocsatolókkal és speciális kondenzátorokkal ellátott vezérlő volt, amelynek alumínium háza védelmet nyújtott a por ellen. Az orsót bekapcsoló vezérlőrelé helyett a kialakításnak két kimenete volt, és lehetőség volt relé vagy PWM (impulzusszélesség-moduláció) fordulatszám-szabályozás csatlakoztatására.
• Most egy léptetőmotoros házi maró- és gravírozógép gyártásához vannak lehetőségek - 4 tengelyes vezérlő, léptetőmotor-meghajtó az Allegro-től, egycsatornás meghajtó egy nagy munkaterülettel rendelkező géphez.

FONTOS! Ne terhelje túl a motort egyre nagyobb sebességgel.

Hulladék anyagokból készült vezérlő

A legtöbb kézműves az LPT porton keresztüli vezérlést részesíti előnyben a legtöbb amatőr szintű vezérlőprogramhoz. Ahelyett, hogy erre a célra speciális mikroáramkörök készletét használnák, egyesek hulladékanyagokból építenek vezérlőt - kiégett alaplapokból térhatású tranzisztorokat (30 volt feletti feszültséggel és 2 ampernél nagyobb áramerősséggel).

És mivel létrehoztak egy gépet a hab műanyag vágására, a feltaláló az autók izzólámpáit használta áramkorlátozóként, és az SD-t eltávolították a régi nyomtatókról vagy szkennerekről. Ezt a vezérlőt az áramkör módosítása nélkül telepítették.

Egy egyszerű CNC gép elkészítéséhez saját kezűleg, a szkenner szétszerelésével, az SD mellett az ULN2003 chipet és két acélrudat is eltávolítják, a tesztportálra kerülnek. Ezen kívül szüksége lesz:

• Egy kartondoboz (ebből a készülékházat rögzítik). Lehetőség van textolit vagy rétegelt lemez lapra, de a karton könnyebben vágható; fadarabok;
• szerszámok - huzalvágó, olló, csavarhúzó formájában; ragasztópisztoly és forrasztótartozékok;
• tábla opció, amely alkalmas házi készítésű CNC géphez;
• csatlakozó az LPT porthoz;
• egy henger alakú aljzat az áramellátás elrendezéséhez;
• csatlakozóelemek - menetes rudak, anyák, alátétek és csavarok;
• program TurboCNC-hez.

Házi készítésű készülék összeszerelése

Ha elkezd dolgozni egy házi készítésű CNC vezérlőn, az első lépés az, hogy óvatosan forrassza fel a chipet egy két tápsínes kenyérsínre. Ezután az ULN2003 kimenet és az LPT csatlakozó csatlakoztatása következik. Ezután a diagramnak megfelelően csatlakoztatjuk a fennmaradó csapokat. A nulla érintkező (25. párhuzamos port) a kártya tápbuszon lévő negatív érintkezőjéhez csatlakozik.

Ezután a motort a vezérlőkészülékhez kell csatlakoztatni, a tápegység aljzatot pedig a megfelelő buszhoz. A vezetékcsatlakozások megbízhatóságának biztosítása érdekében azokat forró ragasztóval rögzítik.

A Turbo CNC csatlakoztatása nem lesz nehéz. A program hatékony MS-DOS-szal és Windows-al is kompatibilis, de ebben az esetben előfordulhat néhány hiba, meghibásodás.

Miután beállította a programot a vezérlővel való együttműködésre, teszttengelyt készíthet. A gépek csatlakoztatásának műveletsora a következő:

• Az acélrudakat három fatömbben azonos szinten fúrt furatokba helyezik, és kis csavarokkal rögzítik.
• Az SD a második rúdhoz csatlakozik, ráhelyezve a rudak szabad végeire, és csavarokkal becsavarja.
• A vezércsavart a harmadik lyukon át kell csavarni, és egy anyát kell felszerelni. A második rúd furatába behelyezett csavar ütközésig be van csavarva, így ezeken a lyukakon áthaladva kijön a motor tengelyére.
• Ezután csatlakoztatnia kell a rudat a motor tengelyéhez egy gumitömlővel és egy huzalbilincssel.
• A futóanya rögzítéséhez további csavarokra van szükség.
• Az elkészített állványt szintén csavarokkal rögzítik a második blokkhoz. A vízszintes szint további csavarokkal és anyákkal állítható be.
• Általában a motorokat a vezérlőkkel együtt csatlakoztatják, és tesztelik a megfelelő csatlakozások biztosítása érdekében. Ezt követi a CNC skálázás ellenőrzése és egy tesztprogram futtatása.
• Már csak a készülék testének elkészítése van hátra, és ez lesz a házi készítésű gépek készítőinek munkájának utolsó szakasza.

Egy 3 tengelyes gép működésének programozásakor az első két tengely beállításaiban nincs változás. De a harmadik első 4 fázisának programozásakor változásokat vezetnek be.

Figyelem! Az ATMega32 vezérlő egyszerűsített diagramját használva (1. függelék) bizonyos esetekben előfordulhat, hogy a Z tengely hibás feldolgozásával - féllépéses móddal. De a tábla teljes verziójában (2. melléklet) a tengelyek áramait egy külső hardveres PWM szabályozza.

Következtetés

A CNC gépekkel összeszerelt vezérlők felhasználási lehetőségei széleskörűek: plotterek, fa és műanyag alkatrészeket megmunkáló kis marók, acélgravírozók, miniatűr fúrógépek.

Az axiális funkcióval rendelkező eszközöket a plotterekben is használják, amelyek nyomtatott áramköri lapok rajzolására és előállítására használhatók. Így a szakképzett mesteremberek összeszerelésre fordított erőfeszítései minden bizonnyal megtérülnek a leendő vezérlőben.

Mivel nagyon régen összeszereltem magamnak egy CNC gépet, és régóta rendszeresen használom hobbi célokra, remélem hasznosak lesznek a tapasztalataim, ahogy a vezérlő forráskódjai is.

Igyekeztem csak azokat a pontokat leírni, amelyeket személyesen fontosnak találtam.

A vezérlő forrásainak hivatkozása és a beállított Eclipse+gcc shell stb. ugyanott található, ahol a videó:

A teremtés története

Rendszeresen szembesülve azzal, hogy egyik vagy másik apró „dolgot” összetett alakúra kell készíteni, kezdetben egy 3D nyomtatóra gondoltam. És el is kezdte csinálni. De elolvastam a fórumokat, és felmértem a 3D nyomtató sebességét, az eredmény minőségét és pontosságát, a hibák százalékát és a hőre lágyuló műanyag szerkezeti tulajdonságait, és rájöttem, hogy ez nem más, mint egy játék.

A Kínából származó alkatrészrendelés egy hónapon belül megérkezett. És 2 hét után a gép LinuxCNC vezérléssel működött. Abból, ami a kezemben volt, összeraktam, mert gyorsan meg akartam csinálni (profil + csapok). Később újra akartam csinálni, de mint kiderült, elég merevnek bizonyult a gép, és a csapok anyáit egyszer sem kellett meghúzni. Így a design változatlan maradt.

A gép kezdeti működése azt mutatta, hogy:

1. Nem jó ötlet egy 220 V-os „china noname” fúrót orsóként használni. Túlmelegszik és rettenetesen hangos. A vágó (csapágyak?) oldaljátéka kézzel is érezhető.
2. A Proxon fúró csendes. A játék nem észrevehető. De túlmelegszik és 5 perc múlva kikapcsol.
3. A kétirányú LPT porttal rendelkező kölcsön számítógép nem kényelmes. Kölcsönöztem egy darabig (a PCI-LPT megtalálása problémásnak bizonyult). Helyet foglal. És általában véve..

Az első üzembe helyezés után rendeltem egy vízhűtéses orsót, és úgy döntöttem, hogy az STM32F103 legolcsóbb, 320x240-es LCD-képernyővel együtt értékesített változatához készítek egy vezérlőt az autonóm működéshez.
Számomra rejtély, hogy az emberek miért kínozzák makacsul a 8 bites ATMegát viszonylag összetett feladatokért, sőt még Arduinón keresztül is. Valószínűleg szeretik a nehézségeket.

Vezérlő fejlesztés

A program a LinuxCNC és a gbrl források átgondolt áttekintése után jött létre. A pálya kiszámításához azonban egyik forrást sem vettem alapul. Meg akartam próbálni egy számítási modult írni float használata nélkül. Kizárólag 32 bites aritmetikán.
Az eredmény minden üzemmódban megfelel nekem, és hosszú ideje nem nyúltam a firmware-hez.
Maximális sebesség, kísérletileg kiválasztott: X: 2000 mm/perc Y: 1600 Z: 700 (1600 lépés/mm. mód 1/8).
De ezt nem korlátozzák a vezérlő erőforrásai. Csak az az undorító hang, amikor a lépések kihagyása egyenes szakaszokon a levegőben is magasabb. A TB6560 olcsó kínai léptetővezérlő kártyája nem a legjobb megoldás.
Valójában a fához (bükk, 5 mm mélység, d=1 mm vágó, 0,15 mm lépés) nem állítom be a sebességet 1200 mm-nél nagyobbra. A maró meghibásodásának valószínűsége nő.

Az eredmény egy vezérlő a következő funkciókkal:

• Csatlakozás külső számítógéphez szabványos USB-háttértárként (SD-kártyán FAT16). Normál G-kód formátumú fájlokkal való munka
• Fájlok törlése a vezérlő felhasználói felületén keresztül.
• Tekintse meg a kiválasztott fájl pályáját (amennyire a 640x320-as képernyő megengedi), és számítsa ki a végrehajtási időt. Valójában a végrehajtás emulációja időösszegzéssel.
• Tekintse meg a fájlok tartalmát teszt formában.
• Kézi vezérlési mód a billentyűzetről (mozgatás és „0” beállítás).
• Indítsa el a feladat végrehajtását a kiválasztott fájl (G-kód) használatával.
• A végrehajtás szüneteltetése/folytatása. (néha hasznos).
• Vészhelyzeti szoftverleállás.

A vezérlő ugyanazon az LPT csatlakozón keresztül csatlakozik a léptető vezérlőkártyához. Azok. vezérlő számítógépként működik a LinuxCNC/Mach3-mal, és felcserélhető vele.

A fára kézzel rajzolt domborművek kivágásával kapcsolatos kreatív kísérletek és a programban a gyorsítási beállításokkal kapcsolatos kísérletek után további kódolókat is szerettem volna a tengelyekre. Csak az e-bay-en találtam viszonylag olcsó optikai ökokódereket (1/512), amelyeknek a golyóscsavarjaim felosztási osztása 5/512 = 0,0098 mm volt.
Egyébként értelmetlen nagy felbontású optikai kódolókat használni hardveres áramkör nélkül a velük való munkához (az STM32-nek van ilyen). Sem a megszakítások feldolgozása, sem különösen a szoftveres lekérdezés soha nem fog megbirkózni a „visszapattanással” (ezt az ATMega-rajongóknak mondom).

Először is a következő feladatokat szerettem volna:

1. Kézi pozicionálás az asztalon nagy pontossággal.
2. Az elmulasztott lépések ellenőrzése a pálya számítotttól való eltérésének szabályozásával.

Találtam azonban nekik más felhasználást, igaz, meglehetősen szűk feladatkörben.

Enkóderek használata léptetőmotoros gép pályájának korrigálására

Észrevettem, hogy egy dombormű kivágásánál, amikor a Z gyorsulást egy bizonyos értéknél nagyobbra állítjuk, a Z tengely lassan, de biztosan lefelé kezd kúszni. Ezzel a gyorsítással azonban 20%-kal kevesebb a tehermentesítés ideje. A 17x20 cm-es dombormű kivágása után 0,1 mm-es lépéssel a vágó 1-2 mm-t tud lemenni a számított pályáról.
A dinamikai helyzet enkóderekkel történő elemzése azt mutatta, hogy a vágó emelésekor néha 1-2 lépés elvész.
Egy egyszerű lépéskorrekciós algoritmus kódoló segítségével legfeljebb 0,03 mm eltérést ad, és 20%-kal csökkenti a feldolgozási időt. És még a 0,1 mm-es kiemelkedést is nehéz észrevenni a fán.

Tervezés

Hobbi célokra ideális választásnak tartottam az A4-nél valamivel nagyobb mezővel rendelkező asztali változatot. És ez még mindig elég nekem.

Mozgatható asztal

Továbbra is rejtély számomra, hogy miért választ mindenki mozgatható portállal ellátott dizájnt az asztali gépekhez. Egyetlen előnye az, hogy egy nagyon hosszú táblát részenként lehet feldolgozni, vagy ha rendszeresen meg kell dolgozni a portál súlyánál nagyobb tömegű anyagot.

A teljes működési időszak alatt soha nem volt szükség 3 méteres táblára darabonként domborművet kivágni vagy kőlapra gravírozni.

A mozgatható asztal a következő előnyökkel rendelkezik az asztali gépekhez:

1. A kialakítás egyszerűbb, és általában a szerkezet merevebb.
2. Az összes belső elem (tápegységek, táblák stb.) fix portálra van akasztva, így a gép kompaktabbnak és könnyebben szállíthatónak bizonyul.
3. Az asztal és egy tipikus feldolgozási anyag súlya lényegesen kisebb, mint a portál és az orsó súlya.
4. A kábelekkel és az orsó vízhűtő tömlőivel kapcsolatos probléma gyakorlatilag megszűnik.

Orsó

Szeretném megjegyezni, hogy ez a gép nem energiafeldolgozásra szolgál. A legegyszerűbb módja annak, hogy egy CNC gépet erőfeldolgozó gépre készítsen egy hagyományos marógép alapján.

Véleményem szerint a nagy teljesítményű fémmegmunkáló gép és a fa/műanyag feldolgozására szolgáló nagy sebességű orsóval rendelkező gép teljesen más típusú berendezés.

Legalább nincs értelme univerzális gépet otthon készíteni.

Az ilyen típusú golyóscsavarral és lineáris csapágyakkal ellátott vezetőkkel rendelkező gépekhez az orsó kiválasztása egyszerű. Ez egy nagy sebességű orsó.

Egy tipikus nagy fordulatszámú orsónál (20 000 ford./perc) a színesfémek marása (az acél szóba sem jöhet) az orsó extrém módja. Nos, hacsak nem nagyon szükséges, és akkor a hűtőfolyadék öntözése mellett 0,3 mm-t eszem meg menetenként.
Vízhűtéses orsót javasolnék a géphez. Működés közben csak a léptetőmotorok „énekét” és az akváriumi szivattyú gurgulázását hallani a hűtőkörben.

Mit lehet tenni egy ilyen gépen?

Először is megszabadultam a lakásproblémától. Bármilyen alakú testet „plexiből” marnak, és oldószerrel ragasztják össze, ideálisan sima vágások mentén.

Az üvegszál univerzális anyaggá vált. A gép precizitása lehetővé teszi, hogy a csapágynak egy fészket vágjunk ki, amibe az elvárásoknak megfelelően hidegen, enyhe feszüléssel belefér, majd nem húzható ki. A textolit fogaskerekek tökéletesen vágottak, becsületes, evolvens profillal.

A fafeldolgozás (domborművek, stb.) tág teret jelent az egyén kreatív impulzusainak, de legalábbis mások impulzusainak (kész modellek) megvalósításának.

Csak nem próbáltam ki az ékszereket. A lombikokat kalcinálni/olvasztani/önteni nincs hely. Bár egy ékszerviasz tömb vár a szárnyakban.

A marógép saját kezű összeállításához ki kell választania egy CNC vezérlővezérlőt. A vezérlők többcsatornás: 3 és 4 tengelyes kivitelben is elérhetők léptetőmotoros vezérlőkés egycsatornás. A többcsatornás vezérlőket leggyakrabban kis léptetőmotorok, 42 ​​vagy 57 mm-es (nema17 és nema23) vezérlésére találják. Az ilyen motorok legfeljebb 1 m munkaterületű CNC gépek önszerelésére alkalmasak. Egy 1 m-nél nagyobb munkaterületű gép önálló összeszerelésekor szabványos 86 mm-es léptetőmotorokat kell használni (nema34) az ilyen motorok vezérléséhez nagy teljesítményű egycsatornás meghajtókra lesz szükség, 4,2 A vagy nagyobb vezérlőárammal.

Az asztali marógépek vezérlésére széles körben alkalmazzák a speciális SD meghajtó mikroáramkörökön alapuló vezérlőket, pl. TB6560 ill A3977. Ez a mikroáramkör tartalmaz egy vezérlőt, amely a megfelelő szinuszoidot állítja elő a különböző féllépéses módokhoz, és képes programozottan beállítani a tekercsáramokat. Ezeket a meghajtókat 3A-ig terjedő léptetőmotorokhoz, NEMA17 42 mm-es és NEMA23 57 mm-es motorméretekhez tervezték.

A vezérlő vezérlése speciális vagy Linux EMC2 és más számítógépre telepített EMC2 használatával. Legalább 1 GHz-es processzorfrekvenciájú és 1 GB memóriával rendelkező számítógép használata javasolt. Az asztali számítógép jobb eredményeket ad, mint a laptopok, és sokkal olcsóbb. Ezenkívül ezt a számítógépet más feladatokra is használhatja, ha nem a gép vezérlésével van elfoglalva. 512 MB memóriával rendelkező laptopra vagy PC-re történő telepítés esetén ajánlatos elvégezni.

A számítógéphez való csatlakozáshoz párhuzamos LPT portot használnak (USB interfésszel rendelkező vezérlőhöz USB port). Ha számítógépe nem rendelkezik párhuzamos porttal (egyre több számítógépet adnak ki e port nélkül), vásárolhat PCI-LPT vagy PCI-E-LPT portbővítő kártyát vagy speciális USB-LPT vezérlő-konvertert, amely csatlakoztatja a számítógéphez USB-porton keresztül.

A CNC-2020AL alumíniumból készült asztali gravírozó- és marógéppel, az orsó fordulatszámának beállítására alkalmas vezérlőegységgel kiegészítve, 1. és 2. ábra, a vezérlőegység egy léptetőmotor meghajtót tartalmaz TB6560AHQ chipen, tápegységeket a léptetőhöz. motor meghajtó és orsó tápegység.

kép 1

2. ábra

1. A TB6560 chipen található CNC marógépek egyik első vezérlővezérlője a „kék tábla” becenevet kapta, 3. ábra. A tábla ezen változatáról sokat vitatkoztak a fórumok, számos hátránya van. Az első a lassú PC817 optocsatoló, amely a MACH3 gépvezérlő program beállításakor megköveteli, hogy a Step pulse és a Dir impulse = 15 mezőkbe beírjuk a megengedett legnagyobb értéket a TB6560 meghajtó, amely az áramkör módosításával megoldható, 8. és 9. ábra. A harmadik - lineáris stabilizátorok a tábla tápellátásához, és ennek eredményeként nagy kapcsolási stabilizátorok kerülnek felhasználásra a következő kártyákon. A negyedik a tápáramkör galvanikus leválasztásának hiánya. Az orsórelé 5A, ami a legtöbb esetben nem elég, és erősebb köztes relé használatát igényli. Az előnyök közé tartozik a csatlakozó jelenléte a vezérlőpanel csatlakoztatásához. Ezt a vezérlőt nem használják.

3. ábra.

2. A CNC gépvezérlő vezérlő a „kék tábla” után lépett piacra, becenevén vörös tábla, 4. ábra.

Itt nagyobb frekvenciájú (gyors) 6N137 optocsatolókat használnak. Orsó relé 10A. Az áramellátáshoz galvanikus leválasztás elérhető. Van egy csatlakozó a negyedik tengely meghajtó csatlakoztatásához. Kényelmes csatlakozó végálláskapcsolók csatlakoztatásához.

4. ábra.

3. A TB6560-v2 jelzésű léptetőmotor-vezérlő szintén piros, de leegyszerűsítve, nincs tápellátás leválasztása, 5. ábra Kis méret, de ennek következtében kisebb a radiátor mérete.

5. ábra

4. Vezérlő alumínium tokban, 6. ábra A tok megvédi a vezérlőt a portól és a fém alkatrészektől, jó hűtőbordaként is szolgál. Galvanikus leválasztás az áramellátáshoz. Van egy csatlakozó további +5 V áramkörök táplálására. Gyors optocsatolók 6N137. N alacsony impedanciájú és alacsony ESR kondenzátorok. Az orsó bekapcsolásának vezérlésére nincs relé, de van két kimenet a relé csatlakoztatására (tranzisztoros kapcsolók OK-val) vagy PWM az orsó forgási sebességének szabályozására. A relévezérlő jelek csatlakoztatásának leírása az oldalon

6. ábra

5. CNC maró-gravírozógép 4 tengelyes vezérlője, USB interfész, 7. ábra.

7. ábra

Ez a vezérlő nem működik a MACH3 programmal, saját gépvezérlő programmal rendelkezik.

6. A gép CNC vezérlője az Allegro A3977-ből származó SD meghajtón, 8. ábra.

8. ábra

7. Egycsatornás léptetőmotor meghajtó DQ542MA CNC géphez. Ezzel a meghajtóval önállóan lehet gyártani egy nagy munkaterű gépet és akár 4,2A áramerősségű léptetőmotorokat is, nema34 86 mm-es motorokkal is működhet, 9. ábra.

9. ábra

Fénykép a kék léptetőmotor-vezérlő kártya módosításáról a TB6560-on, 10. ábra.

10. ábra.

A kék léptetőmotor-vezérlő kártya rögzítési sémája a TB6560-on, 11. ábra.