Контролер для чпу своїми руками саморобні. Вибір контролера управління кроковими двигунами, гравірувальними, фрезерними, токарними верстатами, пінорізками
Всім доброго доби! А ось і я з новою частиною своєї розповіді про ЧПУ - верстаті. Коли починав писати статтю, навіть не думав, що вона вийде настільки об'ємною. Коли написав про електроніку верстата подивився і злякався – лист А4 списаний з двох сторін, а ще дуже багато чого потрібно розповісти.
У результаті вийшло таке собі посібник зі створення верстата ЧПУ, робочого верстата з нуля. Буде три частини статті про один верстат: 1-електронна начинка, 2-механіка верстата, 3-всі тонкощі налаштування електроніки, самого верстата, та програми управління верстатом.
Загалом спробую об'єднати в одному матеріалі все корисне і необхідне кожному, хто починає в цій цікавій справі, що сам прочитав на різних інтернет-ресурсах і пропустив через себе.
До речі, у цій статті я забув показати фотографії виготовлених виробів. Виправляю це. Пінопластовий ведмідь та фанерна рослина.
Передмова
Після того, як зібрав свій маленький верстат без істотних витрат сил, часу і коштів, мене всерйоз зацікавила ця тема. Подивився на ютубі, якщо не всі, то майже всі ролики, пов'язані з аматорськими верстатами. Особливо вразили фотографії виробів, які люди роблять на своїх home CNC». Подивився і прийняв рішення – збиратиму свій великий верстат! Ось так на хвилі емоцій, добре все не обдумав поринув у новий і незвіданий для себе світ CNC.Не знав із чого почати. Насамперед замовив нормальний кроковий двигун Vextaна 12 кг/см, між іншим з гордим написом «made in Japan».
Поки той їхав через усю Росію, сидів вечорами на різних ЧПУ-шних форумах і намагався визначитись у виборі. контролера STEP/DIRта драйвера крокових двигунів. Розглядав три варіанти: на мікросхемі L298, на полевиках, або купити готовий китайський TB6560про який були дуже суперечливі відгуки.
В одних він працював без проблем тривалий час, в інших згоряв за найменшої помилки користувача. Хтось навіть писав, що в нього згорів, коли той трошки провернув вал двигуна, підключеного до контролера. Напевно, факт ненадійності китайця і зіграв на користь вибору схеми. L297+що активно обговорюється на форумі. Схема напевно й справді неубиваемая т.к. польовики драйвера по амперам у кілька разів перевищують те, що потрібно подавати на мотори. Нехай і самому паяти треба (це тільки в плюс), і за вартістю деталей виходило трохи більше, ніж китайський контролер, зате надійно, що важливіше.
Небагато відступлю від теми. Коли все це робилося, навіть не виникло думки, що колись про це писатиму. Тому немає фотографій процесу складання механіки та електроніки, лише кілька фоток, зроблених на камеру мобільного телефону. Все інше клацав спеціально для статті, вже зібраному вигляді.
Справа паяльника боїться
Почну з блоку живлення. Планував зробити імпульсний, провозився з ним напевно тиждень, але так і не зміг перемогти збуд, який йшов незрозуміло звідки. Мотаю транс на 12в - все ОК, мотаю на 30-повна плутанина. Дійшов висновку, що якась бяка лізе по зворотнього зв'язкуз 30в на TL494і зносить їй вежу. Так і закинув цей імпульсник, благо було кілька ТС-180, один з яких пішов служити батьківщині як транс харчування. Та й що не кажи, а шматок заліза і міді буде надійніше купки розсипухи. Трансформатор перемотав на потрібну напругу, а потрібно було +30в на живлення моторчиків, +15в на харчування IR2104, +5в на L297, та вентилятор. На двигуни можна подавати 10, а можна і 70, головне не перевищувати струму, але, якщо зробити менше - знижуються максимальні обороти і сила, а ось більше не дозволяв трансформатор. потрібно було 6-7А. Напруги 5 і 15в стабілізував, 30 залишив «плаваючими» на розсуд нашої електромережі.
Весь цей час щовечір сидів за комп'ютером і читав, читав, читав. Налаштування контролера, вибір програм: який малювати, який керувати верстатом, як виготовити механіку тощо. і т.п. Загалом чим більше читав, тим страшніше ставало, і все частіше виникало питання «нафіга мені це треба?!». Але відступати було пізно, двигун на столі, деталі десь у дорозі – треба продовжувати.
Настав час паяти плату.Наявні в інтернеті мені не підійшли з трьох причин:
1 - У магазині, якому замовляв деталі, не виявилося IR2104у DIP корпусах, і мені надіслали 8-SOICN. На плату вони припаюються з іншого боку, перевернуті, і відповідно потрібно було дзеркати доріжки, а їх ( IR2104) 12 штук.
2 - Резистори та конденсатори також взяв у SMD корпусах для зменшення кількості отворів, які потрібно було свердлити.
3 - Наявний у мене радіатор був меншого розміру і останні транзистори були поза його площею. Потрібно було зміщувати польові на одній платі праворуч, а на іншій ліворуч, тому виготовив два види плати.
Схема контролера верстата
Для безпеки порту LPT, контролер і комп'ютер з'єднав через плату опторозв'язки. Схему та печатку взяв на одному відомому сайті, але знову ж таки довелося трохи переробити її під себе та прибрати зайві деталі.
Одна сторона плати живиться через порт USB, інша, підключена до контролера - від джерела +5в. Сигнали передаються через оптрони. Всі подробиці про налаштування контролера та розв'язки напишу в третьому розділі, тут же згадаю лише основні моменти. Ця плата розв'язки призначена для безпечного підключення контролера крокового двигуна до порту LPT комп'ютера. Повністю електрично ізолює порт комп'ютера від електроніки верстата, і дозволяє керувати 4-осьовим ЧПУ верстатом. Якщо верстат має лише три осі, як у нашому випадку, непотрібні деталіможна залишити висіти в повітрі, або взагалі їх не впаювати. Є можливість підключення кінцевих датчиків, кнопки примусової зупинки, реле включення шпинделя та іншого пристрою, наприклад, пилососа.
Це було фото плати опторозв'язки, взяте з інтернету, а ось так виглядає мій город після встановлення в корпус. Дві плати та купа дротів. Але начебто наводок ніяких немає, і все працює без помилок.
Перша плата контролера готова, все перевірив і крок за кроком протестував, як в інструкції. Підстроєчником виставив невеликий струм (це можливо завдяки наявності ШІМ), і підключив живлення (двигунів) через ланцюжок лампочок 12+24в, щоб було «нічого, якщо че». У мене ж польовики стоять без радіатора.
Двигун засичав.Хороша новина, значить ШІМ працює як слід. Натискаю клавішу, і він крутиться! Забув згадати, що це контролер призначений управління біполярним кроковим двигуном тобто. тим, у якого підключаються 4 дроти. Грав із режимами крок/півкрок, струмом. У режимі півкроку двигун поводиться стабільніше і розвиває великі оберти + збільшується точність. Так і залишив перемичку в «півкроці». З максимальним безпечним для двигуна струмом при напрузі приблизно 30в вдалося розкрутити двигун до 2500 об/хв! Мого першого верстата без ШИМ таке і не снилося.))
Наступні два мотори замовив потужніший, Nemaна 18кг/с, але вже "made in China".
За якістю вони поступаються Vexta, все-таки Китай та Японія різні речі. Коли крутиш вал рукою у японця це відбувається якось м'яко, а від китайців відчуття інше, але на роботі це поки що ніяк не позначилося. Зауважень до них нема.
Спаяв дві плати, перевірив через «світлодіодний симулятор крокового двигуна», начебто все добре. Підключаю один мотор - працює добре, але вже не 2500 оборотів, а близько 3000! За вже відпрацьованою схемою підключаю третій мотор до третьої плати, крутиться пару секунд і підвівся... Дивлюся осцилом - на одному виведенні імпульсів немає. Продзвоню плату - одна з IR2104пробита.
Ну гаразд, може бракована попалася, читав, що часто таке буває з цією мікрохвою. Впаюю нову (брав із запасом 2 штуки), та ж нісенітниця – пару секунд крутить і STOP! Тут я напружився, і давай перевіряти польовики. До речі, у моїй платі встановлені IRF530(100В/17А) проти (50В/49А), як у оригіналі. На двигун буде йти максимум 3А, так що запасу в 14А вистачить з надлишком, а ось різниця в ціні майже в 2 рази на користь 530-х.
Так ось, перевіряю польовики і що я бачу ... не припаяв одну ніжку! І на вихід цієї "ірки" полетіли всі 30В із польовика. Припаяв ніжку, ще раз уважно все оглянув, ставлю ще одну IR2104, сам хвилююсь – це ж остання. Включив і був дуже щасливим, коли двигун не зупиниться після двох секунд роботи. Режими залишив такі: двигун Vexta- 1,5А, двигун NEMA 2,5А. При такому струмі досягаються обороти приблизно 2000, але краще обмежити їх програмно, щоб уникнути пропуску кроків, і температура двигунів при тривалій роботіне перевищує безпечну для двигунів. Трансформатор живлення справляється без проблем, адже зазвичай одночасно крутяться лише 2 мотори, але радіатору бажано додаткове повітряне охолодження.
Тепер про встановлення полівиків на радіатор, а їх 24 штуки, якщо хтось не помітив. У цьому вся варіанті плати вони розташовані лежачи, тобто. радіатор просто на них лягає і чимось притягується.
Звичайно, бажано покласти суцільний шматок слюди для ізоляції радіатора від транзисторів, але в мене його не було. Вихід знайшов такий. Т.к. у половини транзисторів корпус йде на плюс живлення, їх можна кріпити без ізоляції, просто на термопасту. А під решту я поклав шматочки слюди, що залишилися від радянських транзисторів. Радіатор і плату просвердлив у трьох місцях наскрізь і стягнув болтиками. Одну велику плату я отримав шляхом спаювання трьох окремих плат по краях, при цьому для міцності впаяв по периметру мідний дріт 1мм. Всю електронну начинку та блок живлення розмістив на якомусь залізному шасі, навіть не знаю від чого.
Бічні та верхню кришку вирізав із фанери, і зверху поставив вентилятор.
У статті описано саморобний верстатз ЧПУ. Головна перевага цього варіанта верстата – простий метод підключення крокових двигунів до комп'ютера через порт LPT.
Механічна частина
Станіна
Станина нашого верстата виготовлена з пластмаси товщиною 11-12мм. Матеріал не критичний, можна використовувати алюміній, органічне склофанеру та будь-який інший доступний матеріал. Основні деталі каркаса прикріплюються за допомогою шурупів, за бажання можна додатково оформити місця кріплень клеєм, якщо використовуєте деревину, то можна використовувати клей ПВА.
Супорти та напрямні
Як напрямні використані сталеві прутки з діаметром 12мм, довжина 200мм (на вісь Z 90мм), дві штуки на вісь. Супорти виготовляються із текстоліту розмірами 25Х100Х45. Текстоліт має три наскрізні отвори, два з них для напрямних та одне для гайки. Напрямні частини кріпляться гвинтами М6. Супорти Х і У у верхній частині мають 4 різьбових отвори для кріплення столу та вузла осі Z.
Супорт Z
Напрямні осі Z кріпляться до супорту Х через сталеву пластину, яка є перехідною, розміри пластини 45х100х4.
Крокові двигуни встановлюються на кріплення, які можна виготовити з листової сталі товщиною 2-3мм. Гвинт потрібно з'єднати з віссю крокового двигуна за допомогою гнучкого валу, в якості якого можна використовувати гумовий шланг. При використанні жорсткого валу система буде працювати не точно. Гайку роблять із латуні, яку вклеюють у супорт.
Складання
Складання саморобного ЧПУверстата, що здійснюється в наступній послідовності:
- Для початку потрібно встановити в супорт всі напрямні компоненти і прикрутити їх до боковин, які спочатку не встановлені на основу.
- Супорт пересуваємо по напрямних до тих пір, поки не досягнемо плавного ходу.
- Затягуємо болти, фіксуючи напрямні частини.
- До основи кріпимо супорт, вузол напрямні та боковину, для кріплення використовуємо шурупи.
- Збираємо вузол Z і разом із перехідною пластиною прикріплюємо його до супорту X.
- Далі встановлюємо ходові гвинтиразом із муфтами.
- Встановлюємо крокові двигуни, з'єднуючи ротор двигуна та гвинт муфтою. Звертаємо сувора увагана те, щоб ходові гвинти оберталися плавно.
Рекомендації щодо збирання верстата:
Гайки можна виготовити з чавуну, використовувати інші матеріали не варто, гвинти можна купити в будь-якому будівельному магазині і обрізати під свої потреби. При використанні гвинтів з різьбленням М6х1 довжина гайки буде 10 мм.
Креслення верстата.rar
Переходимо до другої частини складання ЧПУ верстата своїми руками, а саме до електроніки.
Електроніка
Блок живлення
Як джерело живлення було використано блок на 12Вольт 3А. Блок призначений для живлення крокових двигунів. Ще одне джерело напруги на 5Вольт і зі струмом 0.3А було використане для запитки мікросхем контролера. Джерело живлення залежить від потужності крокових двигунів.
Наведемо розрахунок блоку живлення. Розрахунок простий - 3х2х1 = 6А, де 3 - кількість крокових двигунів, що використовуються, 2 - кількість запитаних обмоток, 1 - струм в Амперах.
Контролер управління
Керуючий контролер був зібраний лише на 3-х мікросхемах серії 555TM7. Контролер не вимагає прошивки та має досить просту принципову схему, завдяки цьому, даний ЧПУ верстат своїми руками може зробити людина не особливо знається на електроніці.
Опис та призначення висновків роз'єму порту LPT.
| Вив. | Назва | Напрям | Опис |
| 1 | STROBE | введення та виведення | Встановлюється PC після завершення кожної передачі даних |
| 2..9 | DO-D7 | висновок | Висновок |
| 10 | АСК | введення | Встановлюється у «0» зовнішнім пристроємпісля прийому байта |
| 11 | BUSY | введення | Пристрій показує, що воно зайняте шляхом встановлення цієї лінії в «1» |
| 12 | Paper out | введення | Для принтерів |
| 13 | Select | введення | Пристрій показує, що він готовий шляхом встановлення на цій лінії «1 » |
| 14 | Autofeed | ||
| 15 | Error | введення | Індикує про помилку |
| 16 | Initialize | введення та виведення | |
| 17 | Select In | введення та виведення | |
| 18..25 | Ground GND | GND | Загальний провід |
Для експерименту використали кроковий двигун від старого 5,25-дюймів. У схемі 7 біт немає так. застосовано 3 двигуни. На нього можна повісити ключ увімкнення головного двигуна (фреза або свердло).
Драйвер для крокових двигунів
Для управління кроковим двигуном використовується драйвер, який являє собою підсилювач з 4-ма каналами. Конструкція реалізована лише на 4-х транзисторах типу КТ917.
Використовувати можна і серійні мікросхеми, наприклад - ULN 2004 (9 ключів) зі струмом 0,5-0.6А.
Для керування використовується програма vri-cnc. Докладний описта інструкція з використання програми знаходиться на .
Зібравши даний ЧПУ верстат своїми руками, ви станете власником машини здатної виконувати механічну обробку (свердління, фрезерування) пластмас. Гравіювання по сталі. Також саморобний верстат з ЧПУ може використовуватися як графобудівник, на ньому можна малювати та свердлити друковані плати.
За матеріалами сайту: vri-cnc.ru
Оскільки я давно зібрав для себе ЧПУ верстат і давно і регулярно експлуатую його для хобійних цілей, мій досвід, сподіваюся, буде корисним, як і вихідні коди контролера.
Постарався написати лише ті моменти, які особисто мені видалися важливими.
Посилання на вихідні контролери та налаштовану оболонку Eclipse+gcc та ін. лежать там же, де ролик:
Історія створення
Регулярно зіштовхуючись, із необхідністю зробити ту чи іншу дрібну «штучку» складної форми, спочатку задумався про 3D принтер. І навіть почав його робити. Але почитав форуми та оцінивши швидкість роботи 3D принтера, якість та точність результату, відсоток шлюбу та конструкційні властивості термопластмаси, зрозумів, то це не більше ніж іграшка.Замовлення на комплектуючі з Китаю надійшло за місяць. І вже через 2 тижні верстат працював із керуванням від LinuxCNC. Збирав із всякої фігні, що була під рукою, оскільки хотілося швидше (профіль + шпильки). Збирався потім переробити, але, як виявилося, верстат вийшов досить жорстким, і гайки на шпильках не довелося підтягувати жодного разу. Тож конструкція залишилася без змін.
Початкова експлуатація верстата показала, що:
- Використовувати як шпиндель бормашинку "china noname" на 220V не найкраща ідея. Перегрівається і дуже працює. Бічний люфт фрези (підшипників?) відчувається руками.
- Бормашинка Proxon працює тихо. Люфт не відчутний. Але перегрівається та вимикаються через 5 хвилин.
- Комп'ютер, взятий на якийсь час, з LPT двонаправленим портом - не зручний. Взято на якийсь час (знайти PCI-LPT виявилося проблемою). Займає місце. І взагалі..
Чому народ досі завзято мучить 8-розрядні ATMega для відносно складних завдань, та ще й через Arduino для мене загадка. Напевно, люблять труднощі.
Розробка контролера
Програму створював після вдумливого перегляду LinuxCNC і gbrl. Однак ні ті, ні ті вихідники з розрахунку траєкторії не взяв. Захотілося спробувати написати модуль розрахунку без використання float. Винятково на 32-розрядній арифметиці.Результат мене влаштовує для всіх режимів експлуатації та прошивку не чіпав уже давно.
Швидкість максимальна, підібрана експериментально: X: 2000 мм/хв Y: 1600 Z: 700 (1600 step/mm. режим 1/8).
Але обмежена не ресурсами контролера. Просто вище вже мерзенний звук пропуску кроків навіть у прямих ділянках повітрям. Бюджетна китайська плата керування кроковиками на TB6560 не найкращий варіант.
Фактично швидкість дерева (бук, 5мм заглиблення, d=1мм фреза, крок 0.15мм) більше 1200 мм не ставлю. Зростає можливість поломки фрези.
В результаті вийшов контролер із наступним функціоналом:
- Підключення до зовнішнього комп'ютера як стандартне usb mass storage device (FAT16 на SD карті). Робота з файлами стандартного формату G-code
- Видалення файлів через інтерфейс контролера користувача.
- Перегляд траєкторії вибраного файлу (наскільки дозволяє екран 640x320) і розрахунок часу виконання. Фактично емуляція виконання із підсумовуванням часу.
- Перегляд вмісту файлів у тестовому вигляді.
- Режим ручного керування з клавіатури (переміщення та виставлення «0»).
- Запуск виконання завдання за вибраним файлом (G-code).
- Зупинити/продовжити виконання. (Іноді корисно).
- Аварійний програмний стоп.
Після творчих експериментів з вирізування власноручно намальованих рельєфів на дереві та експериментів з налаштуваннями прискорень у програмі, захотів додатково ще й енкодери на осях. Саме на e-bay знайшов відносно дешеві оптично екодери (1/512), крок поділу яких для моїх ШВП був 5/512 = 0.0098мм.
До речі, використання оптичних енкодерів високого дозволу, Без апаратної схеми роботи з ними (в STM32 вона є) - безглуздо. Ні обробка з переривання, ні, тим більше, програмне опитування ніколи не впораються з «брязкотом» (це говорю для любителів ATMega).
Насамперед, я хотів для наступних завдань:
- Ручне розташування на столі з високою точністю.
- Контролює пропуск кроків з контролем відхилення траєкторії від розрахункової.
Однак, знайшов їм ще одне застосування, нехай і досить вузьке завдання.
Використання енкодерів для корекції траєкторії верстата з кроковими двигунами
Помітив, що при вирізанні рельєфу, при завданні прискорення по Z більше за певну величину, вісь Z починає повільно, але впевнено повзти вниз. Проте, час вирізування рельєфу у своїй прискоренні на 20% менше. Після закінчення вирізування рельєфу 17x20 см з кроком 0.1мм фреза може піти вниз на 1-2 мм від розрахункової траєкторії.
Аналіз ситуації в динаміці за енкодерами показав, що при підйомі фрези іноді втрачається 1-2 кроки.
Простий алгоритм корекції кроків з використанням енкодера дає відхилення не більше 0,03 мм і дозволяє зменшити час обробки на 20%. А навіть 0.1 мм виступ на дереві помітити складно.
Конструкція
Ідеальним варіантом для хобійних цілей визнав настільний варіантз полем трохи більше, ніж A4. І досі мені цього вистачає.
Рухомий стіл
Для мене досі залишається загадкою, чому всі вибирають для настільних верстатів конструкцію із рухомим порталом. Єдина її перевага – можливість обробити вроздріб дуже довгу дошкуабо, якщо доводиться регулярно обробляти матеріал вага якого більша за вагу порталу.За весь час експлуатації жодного разу не було необхідності випиляти частинами рельєф на 3-метровій дошці або зробити гравіювання на кам'яній плиті.
Рухомий стіл має наступні переваги для настільних верстатів:
- Конструкція простіше і, у випадку, конструкція жорсткіша.
- На нерухомий портал навішуються всі потрухи (блоки живлення, плати тощо) і верстат виходить компактнішим і зручнішим для перенесення.
- Маса столу та шматка типового матеріалудля обробки істотно нижче ніж маса порталу та шпинделя.
- Практично зникає проблема з кабелями та шлангами водяного охолодження шпинделя.
Шпіндель
Хотів би зауважити, що цей верстат не для силової обробки. ЧПУ верстат для силової обробки найпростіше зробити на базі звичайного фрезерного верстата.На мій погляд, верстат для силової обробки металу і верстат з високо спритним шпинделем для обробки дерева/пластмас - це абсолютно різні типиобладнання.
Створити в домашніх умовах універсальний верстатяк мінімум немає сенсу.
Вибір шпинделя для верстата з даним типом ШВП та напрямними з лінійними підшипниками однозначний. Це високо спритний шпиндель.
Для типового високо спритного шпинделя (20000 об/хв) фрезерування кольорових металів (про сталь навіть не йдеться) – це екстремальний режим для шпинделя. Ну, хіба що треба і тоді з'їм по 0.3 мм за прохід з поливом ОЖ.
Шпиндель для верстата рекомендував би з водяним охолодженням. З ним чути під час роботи лише «спів» крокових двигунів і булькання акваріумного насоса в контурі охолодження.
Що можна зробити на такому верстаті
Насамперед у мене пішла проблема корпусів. Будь-якої форми корпус фрезерується з «оргскла» і ідеально по гладких зрізах склеюється розчинником.
Склотекстоліт відмовився універсальним матеріалом. Точність верстата дозволяє вирізати посадочне місцепід підшипник, в яке він холодний зайде, як годиться з легким натягом, а потім уже не витягнути. Шестерні з текстоліту відмінно вирізаються із чесним евольвентним профілем.
Обробка дерева (рельєфи тощо) – широкий простір реалізації своїх творчих поривів чи, як мінімум, реалізації чужих поривів (готові моделі).
Ось тільки ювелірки не куштував. Ніде опоки прожарювати/плавити/лити. Хоча брусок ювелірного воску чекає свого часу.
"RFF" - може керувати як окремими 3-ма драйверами крокових двигунів, так і готовою платою з драйверами для 3-х осьових ЧПУ з LPT виходом.
Ця плата альтернатива старому комп'ютеру з портом LPT, на якому встановлено MACH3.
Якщо на комп'ютері G-код завантажується в програму MACH3, тут вона читається "RFF" c SD карти.
1. Зовнішній виглядплати
1 – СЛОТ для SD карти;
2 – кнопка пуск;
3 – джойстик ручного управління;
4 - світлодіод (для осей X та Y);
5 світлодіод (для осі Z);
6 – висновки для кнопки включення шпинделя;
8 - висновки низького рівня(-GND);
9 – висновки високого рівня (+5v);
10 - висновки на 3 осі (Xstep, Xdir, Ystep, Ydir, Zstep, Zdir) по 2 виведення на кожний;
11 - висновки LPT роз'єму (25 пінів);
12 - LPT роз'єм (мама);
13 – USB роз'єм (тільки для живлення +5v);
14 і 16 - управління частотою шпинделя (ШІМ 5 в);
15 - GND (для шпинделя);
17 - висновок для ВКЛ та ВИКЛ шпинделя;
18 - керування частотою оборотів шпинделя (аналог від 0 до 10 в).
При підключенні до готової плати із драйверами для 3-х осьового ЧПУна якій є LPT вихід:
Встановіть перемички між 10 висновками та 11 Виводами.
8 і 9 висновки з 11, вони потрібні якщо для драйверів виділено додаткові піни включення та відключення (немає певного стандарту тому це можуть бути будь-які комбінації, знайти їх можна в описі, або методом тику:) -)
При підключенні до окремих драйверів з двигунами:
Встановіть перемички між 10 висновками Step, Dir плати "RFF" та Step, Dir ваших драйверів. (Не забудьте до драйверів та моторів подати живлення)
Увімкніть "RFF" у мережу. Загоряться два світлодіоди.
Вставте відформатовану картку SD у ЛОТ 1. Натисніть RESET. Зачекайте, поки світиться правий світлодіод. (Приблизно 5 сек) Витягніть картку SD.
На ній з'явиться текстовий файл із ім'ям "RFF".
Відкрийте цей файл і введіть наступні змінні (Ось у такому вигляді та послідовності):
Приклад:
V=5 D=8 L=4.0 S=0 Dir X=0 Dir Y=1 Dir Z=1 F=600 H=1000 UP=0
V – умовне значення від 0 до 10 початкової швидкості при розгоні (акселерації).
Пояснення щодо команд
D – дроблення кроку, встановлене на драйверах моторів (на всіх трьох має бути однаковим).
L - Довжина проходження каретки (порталу), при одному обороті крокового двигуна в мм (на всіх трьох повинно бути однакове). Вставте замість фрези стрижень від ручки і вручну прокрутіть двигун один повний оборот, ця лінія і буде значення L.
S – який сигнал включає шпиндель, якщо 0 означає – GND якщо 1 означає +5v (можна підібрати досвідченим шляхом).
Dir X, Dir Y, Dir Z, напрямок руху по осях, теж можна підібрати досвідченим шляхом, встановлюючи 0 або 1 (стане зрозуміло в ручному режимі).
F - швидкість при неодруженому ході(G0), якщо F=600, швидкість 600мм/сек.
H - максимальна частота вашого шпинделя (потрібна керувати частотою шпинделя з допомогою ШИМ, припустимо якщо H=1000, а G-коді прописано S1000 то на виході при такому значенні буде 5v, якщо S500 то 2.5 v і т.д., змінна S в G-коді не повинна бути більшою за змінну H на SD.
Частота цьому висновку близько 500 Гц.
UP - логіка управління драйверами ШД, (немає стандарту, можливо як високим рівнем+5V, так і низьким -) встановіть 0 або 1. (у мене працює в будь-якому випадку. -)))
Сам контролер
відео: плата упарвлення з 3-х осьовим ЧПУ
2. Підготовка керуючої програми (G_CODE)
Плата розроблялася під ArtCam, тому Керуюча програма має бути з розширенням. TAP (не забудьте поставити в мм, а не в дюймах).
Збережений на SD карті файл G-кодом повинен бути з ім'ям G_CODE.
Якщо у вас інше розширення, наприклад CNC, відкрийте свій файл за допомогою блокнота і збережіть його в наступному вигляді G_CODE.TAP.
x, y, z у G-коді повинні бути з великої літери, точка повинна бути точкою, а не комою і навіть ціле число має бути з трьома нулями після точки.
Ось у такому вигляді:
X5.000Y34.400Z0.020
3. Ручне керування
Ручне керування здійснюється за допомогою джойстика, якщо ви не ввели змінні в налаштуваннях, зазначених у пункті 1, плата "RFF"
працювати не буде навіть у ручному режимі!
Щоб перейти до ручного режиму, натисніть джойстик. Тепер спробуйте керувати ним. Якщо дивитися на платню зверху (СЛОТ 1 внизу,
роз'єм 12 LPT нагорі).
Вперед Y+, назад Y-, вправо X+, вліво X-, (при неправильному ході в налаштуваннях Dir X, Dir Y, змініть значення на протилежне).
Натисніть на джойстик ще раз. Загориться 4 світлодіод, значить, ви перейшли на керування віссю Z. Джойстик вгору - шпиндель
повинен підніматися Z+, джойстик вниз - опускатися Z- (при неправильному ході в налаштуваннях Dir Z змініть значення
на протилежне).
Опустіть шпиндель, щоб фреза торкнулася заготовки. Натисніть кнопку 2 пуск, тепер це нульова точка звідси почнеться виконання G-коду.
4. Автономна робота (Виконання Різання за G-кодом)
Натисніть кнопку 2 ще раз, з невеликим утриманням у натиснутому стані.
Після відпускання кнопки плата "RFF" почне керувати вашим ЧПУ верстатом.
5. Режим паузи
Короткочасно натисніть кнопку 2 під час роботи верстата, виконання різання припиниться і шпиндель підніметься на 5мм над заготовкою. Тепер можна керувати віссю Z як вгору так і вниз, не боятися навіть заглибитися в заготівлю, так як після повторного натискання кнопки 2, різання продовжиться з призупиненого значення Z. У стані паузи доступне відключення і включення шпинделя кнопкою 6. Осями X і Y в режимі паузи керувати не вдасться.
6. Екстрена зупинка роботи з виїздом шпинделя на нуль
Тривале утримуючи кнопку 2 при автономної роботи, шпиндель підніметься на 5 мм над заготовкою, не відпускайте кнопку, почнеться поперемінне миготіння 2-х світлодіодів, 4-го та 5-го, коли миготіння припиниться, відпустіть кнопку і шпиндель переміститься на нульову точку. Повторне натискання кнопки 2 призведе до виконання роботи від початку G-коду.
Підтримує такі команди, як G0, G1, F, S, M3, M6 для управління частотою обертання шпинделя є окремі висновки: ШІМ від 0 до 5 і другий аналоговий від 0 до 10 ст.
Формат команд, що приймається:
X4.000Y50.005Z-0.100 M3 M6 F1000.0 S5000
Рядки нумерувати не треба, прогалини ставити не треба, вказувати F і S тільки при зміні.
Невеликий приклад:
T1M6 G0Z5.000 G0X0.000Y0.000S50000M3 G0X17.608Y58.073Z5.000 G1Z-0.600F1000.0 G1X17.606Y58.132F1500.0X7 17.603Y58.707 X17.605Y58.748
Демнострація роботи контролера RFF
Для самостійного збирання фрезерного верстата необхідно вибрати контролер управління ЧПУ. Контролери бувають як багатоканальні: 3х та 4х осьові контролери крокових двигунів, і одноканальні. Багатоканальні контролери найчастіше зустрічаються для керування невеликими кроковими двигунами, типорозміру 42 або 57мм (nema17 та nema23). Такі двигуни підходять для самостійного складання ЧПУ верстатів із робочим полем до 1м. При самостійного збиранняверстата з робочим полем більше 1м слід використовувати крокові двигуни типорозміру 86мм(nema34), для керування такими двигунами знадобляться потужні одноканальні драйвери зі струмом керування від 4,2А та вище.
Для керування настільними фрезерними верстатамишироко поширені контролери на спеціалізованих мікросхемах-драйверах управління ШД, наприклад, TB6560 або A3977. Ця мікросхема містить контролер, який формує правильну синусоїду для різних режимів півкроку і має можливість програмної установки струмів обмоток. Ці драйвера призначені для роботи з кроковими двигунами до 3А, типорозміри ШД NEMA17 42мм та NEMA23 57мм.
Керування контролером за допомогою спеціалізованих або Linux EMC2 та інших, встановлених на ПК. Рекомендується використовувати комп'ютер із процесором частотою не менше 1GHz та пам'ять 1 Гб. Стаціонарний комп'ютер дає найкращі результати, порівняно з ноутбуками та значно дешевше. Крім того, ви можете використовувати цей комп'ютер і для інших робіт, коли він не зайнятий керуванням верстатом. При встановленні на ноутбук або ПК з пам'яттю 512Мб рекомендується провести.
Для підключення до комп'ютера використовується паралельний LPT порт (для контролера з USB інтерфейсом порт USB). Якщо ваш комп'ютер не обладнаний паралельним портом (все більше і більше комп'ютерів випускається без цього порту), ви можете придбати плату розширювача портів PCI-LPT або PCI-E-LPT або спеціалізований контролер-перетворювач - USB-LPT, який підключається до комп'ютера через USB порт .
З настільним гравірувально-фрезерним верстатом з алюмінію CNC-2020AL, в комплекті блок управління з можливістю регулювання обертів шпинделя, малюнок 1 і 2, блок управління містить драйвер крокових двигунів на мікросхемі TB6560AHQ, блоки живлення драйвера крокових двигунів ШД.
малюнок 1
Малюнок 2
1. Один з перших контролерів управління фрезерними верстатами з ЧПУ на мікросхемі TB6560 був, що отримав прізвисько - "синя плата", малюнок 3. Цей варіант плати багато обговорювався на форумах, вона має ряд недоліків. Перший - повільні оптрони PC817, що вимагає при налаштуванні програми управління верстатом MACH3, вводити максимально допустиме значення в поля Step pulse і Dir pulse = 15. Другий це погане узгодження виходів оптопар із входами драйвера TB6560, що вирішується доробкою схеми, Малюнок 8 і 9. - лінійні стабілізатори живлення плати і тому великий перегрів, на наступних платах використані імпульсні стабілізатори. Четвертий – відсутність гальванічної розв'язки ланцюга живлення. Реле шпинделя 5А, що у більшості випадків недостатньо і потребує більш потужного проміжного реле. До переваг можна віднести наявність роз'єму для підключення пульта керування. Цей контролер не застосовується.
Малюнок 3.
2. Контролер управління ЧПУ верстатом, що надійшов на ринок після "синьої плати", який отримав прізвисько червона плата, малюнок 4.
Тут застосовані більш високочастотні (швидкі) оптрони 6N137. Реле шпинделя 10А. Наявність гальванічної розв'язки харчування. Є роз'єм для підключення драйвера четвертої осі. Зручний роз'єм для підключення кінцевих вимикачів.
Малюнок 4.
3. Контролер крокових двигунів з маркуванням TB6560-v2 теж червоного кольору, але спрощений, немає розв'язки по живленню, малюнок 5. Невеликий розмір, але і тому менший розміррадіатора.
Малюнок 5
4. Контролер у алюмінієвому корпусі, рисунок 6. Корпус захищає контролер від пилу попадання металевих частин, він же служить і добрим тепловідведенням. Гальванічна розв'язка харчування. Є роз'єм для живлення додаткових кіл +5В. Швидкі оптрони 6N137. Н ізоімпедансні та конденсатори Low ESR. Немає реле управління увімкненням шпинделя, але є два виходи для підключення реле (транзисторні ключі з ОК) або ШИМ управління швидкістю обертання шпинделя. Опис підключення сигналів керування реле на сторінці
Малюнок 6
5. 4х осьовий контролер фрезерно-гравіювального верстата з ЧПУ, інтерфейс USB, рисунок 7.
Малюнок 7
Даний контролер не працює з програмою MACH3, у комплекті своя програма керування верстатом.
6. Контролер ЧПУ верстата на драйвері ШД від Allegro A3977, рисунок 8.
Малюнок 8
7.Одноканальний драйвер крокового двигуна ЧПУ верстата DQ542MA. Цей драйвер може використовуватися при самостійне виготовленняверстата з великим робочим полем та кроковими двигунами на струм до 4.2А, може працювати і з двигунами Nema34 86mm, рис.
Малюнок 9
Фото доробки синьої плати контролера крокових двигунів на TB6560, рисунок 10.
Малюнок 10.
Схема виправлення синьої плати контролера ШД на TB6560, рисунок 11.
