Chcete-li sestavit frézku sami, musíte vybrat řídicí jednotku CNC. Ovladače jsou k dispozici jako vícekanálové: 3 a 4 osé ovladače krokových motorů a jednokanálový. Vícekanálové ovladače se nejčastěji vyskytují pro ovládání malých krokových motorů velikosti 42 nebo 57mm (nema17 a nema23). Takové motory jsou vhodné pro vlastní montáž CNC strojů s pracovním polem do 1 m. Při samostatné montáži stroje s pracovním polem větším než 1 m byste měli použít krokové motory standardní velikosti 86 mm (nema34), k ovládání takových motorů budete potřebovat výkonné jednokanálové budiče s řídicím proudem 4,2A a vyšším.

Pro řízení stolních frézek se široce používají ovladače založené na specializovaných mikroobvodech SD driverů, např. TB6560 nebo A3977. Tento čip obsahuje ovladač, který generuje správnou sinusovku pro různé režimy polovičního kroku a má schopnost instalace softwaru vinutí proudů. Tyto měniče jsou navrženy pro práci s krokovými motory do 3A, velikosti motoru NEMA17 42mm a NEMA23 57mm.

Ovládání regulátoru pomocí specializovaného nebo linuxového EMC2 a dalších nainstalovaných na PC. Doporučuje se používat počítač s frekvencí procesoru alespoň 1 GHz a pamětí 1 GB. Stolní počítač dává nejlepší skóre, ve srovnání s notebooky a mnohem levnější. Kromě toho můžete tento počítač používat pro jiné úkoly, když není zaneprázdněn ovládáním vašeho počítače. Při instalaci na notebook nebo PC s pamětí 512 MB se doporučuje provést.

Pro připojení k počítači použijte paralelní port LPT (pro ovladač s rozhraním USB USB port). Pokud váš počítač není vybaven paralelním portem (stále více počítačů je vydáváno bez tohoto portu), můžete si zakoupit kartu pro rozšíření portů PCI-LPT nebo PCI-E-LPT nebo specializovaný řadič-převodník USB-LPT, který připojuje k počítači přes USB port.

Se stolním gravírovacím a frézovacím strojem z hliníku CNC-2020AL, doplněným o řídící jednotku s možností nastavení otáček vřetena, obrázek 1 a 2, řídící jednotka obsahuje ovladač krokového motoru na čipu TB6560AHQ, napájecí zdroje pro krokový motor pohon motoru a napájení vřetena.

obrázek 1

Obrázek 2

1. Jeden z prvních řídicích ovladačů pro CNC frézky na čipu TB6560 dostal přezdívku „modrá deska“, obrázek 3. Tato verze desky byla na fórech hodně diskutována, má řadu nevýhod. Prvním jsou pomalé optočleny PC817, které vyžadují při nastavování řídicího programu stroje MACH3 zadat max. přípustná hodnota v polích Step pulse a Dir pulse = 15. Druhým je špatné sladění výstupů optočlenu se vstupy budiče TB6560, což lze vyřešit úpravou obvodu, obrázek 8 a 9. Třetí je lineární stabilizátory napájení desky a v důsledku toho dochází k velkému přehřívání, na navazujících deskách se používají spínací stabilizátory. Čtvrtým je chybějící galvanické oddělení napájecího obvodu. Vřetenové relé je 5A, což ve většině případů nestačí a vyžaduje použití výkonnějšího mezirelé. Mezi výhody patří přítomnost konektoru pro připojení ústředny. Tento ovladač se nepoužívá.

Obrázek 3

2. Řídicí jednotka CNC stroje vstoupila na trh po „modré desce“, přezdívané červená deska, obrázek 4.

Jsou zde použity vysokofrekvenční (rychlé) optočleny 6N137. Relé vřetena 10A. Dostupnost galvanického oddělení pro napájení. Je zde konektor pro připojení ovladače čtvrté osy. Pohodlný konektor pro připojení koncových spínačů.

Obrázek 4.

3. Ovladač krokového motoru označený TB6560-v2 je také červený, ale zjednodušený, není zde žádné oddělení výkonu, obrázek 5. Malá velikost, ale v důsledku toho je velikost chladiče menší.

Obrázek 5

4. Ovladač v hliníkovém pouzdře, obrázek 6. Pouzdro chrání ovladač před prachem a kovovými částmi, slouží také jako dobrý chladič. Galvanické oddělení napájení. Je zde konektor pro napájení dalších +5V obvodů. Rychlé optočleny 6N137. N kondenzátory s nízkou impedancí a nízkým ESR. Není zde relé pro ovládání zapnutí vřetena, ale jsou zde dva výstupy pro připojení relé (tranzistorové spínače s OK) nebo PWM pro ovládání rychlosti otáčení vřetena. Popis připojení řídicích signálů relé na stránce

Obrázek 6

5. 4osý ovladač CNC frézky a gravírky, rozhraní USB, Obrázek 7.

Obrázek 7

Tento ovladač nepracuje s programem MACH3, ale je dodáván s vlastním programem řízení stroje.

6. CNC ovladač stroje na SD ovladači od Allegro A3977, obrázek 8.

Postavení 8

7.Jednokanálový ovladač krokového motoru pro CNC stroj DQ542MA. Tento driver lze použít k samostatné výrobě stroje s velkým pracovním polem a krokovými motory s proudem až 4,2A, může pracovat i s motory Nema34 86mm, obrázek 9.

Obrázek 9

Fotografie úpravy modré desky ovladače krokového motoru na TB6560, obrázek 10.

Obrázek 10.

Schéma upevnění modré desky ovladače krokového motoru na TB6560, obrázek 11.

1. Vzhled desky

1 - SLOT pro SD kartu;

2 - tlačítko start;

3 - joystick ručního ovládání;

4 - LED (pro osy X a Y);

5 LED (pro osu Z);

6 - vodiče pro tlačítko napájení vřetena;

8 - piny nízké úrovně (-GND);

9 - kolíky vysoké úrovně (+5V);

10 - kolíky na 3 osách (Xstep, Xdir, Ystep, Ydir, Zstep, Zdir), každý po 2 kolících;

11 - kolíky konektoru LPT (25 kolíků);

12 - LPT konektor (samice);

13 - USB konektor (pouze pro napájení +5V);

14 a 16 - řízení frekvence vřetena (PWM 5 V);

15 - GND (pro vřeteno);

17 - výstup pro zapnutí a vypnutí vřetena;

18 - regulace otáček vřetena (analogové od 0 do 10 V).

Při připojení k hotové desce s ovladači pro 3osé CNC, které má výstup LPT:

Nainstalujte propojky mezi 10 a 11 kolíky.

8 a 9 pinů z 11, jsou potřeba, pokud jsou přiděleny pro ovladače přídavné kolíky zapínání a vypínání (není žádná konkrétní norma, takže to mohou být libovolné kombinace, najdete je v popisu, nebo náhodně :) -)

Při připojení k samostatným ovladačům s motory:

Nainstalujte propojky mezi kolíky 10 Step, Dir na desce „RFF“ a kolíky Step, Dir vašich ovladačů. (nezapomeňte napájet ovladače a motory)

Připojte "RFF" k síti. Rozsvítí se dvě LED diody.

Vložte naformátovanou SD kartu do LOT 1. Stiskněte RESET. Počkejte, dokud se nerozsvítí pravá LED. (Přibližně 5 sekund) Vyjměte kartu SD.

Objeví se na něm textový soubor s názvem "RFF".

Otevřete tento soubor a zadejte následující proměnné (zde v tomto tvaru a pořadí):

Příklad:

V=5 D=8 L=4,0 S=0 Směr X=0 Směr Y=1 Směr Z=1 F=600 V=1000 NAHORU=0

PROTI- podmíněný význam z 0 na 10 počáteční rychlost při akceleraci (akceleraci).

Vysvětlení příkazů

D - krokové drcení nainstalované na pohonech motoru (mělo by být stejné na všech třech).

L je délka průjezdu vozíku (portálu) s jednou otáčkou krokového motoru v mm (na všech třech by měla být stejná). Vložte tyč z rukojeti místo řezačky a ručně otočte motorem o jednu celou otáčku, tato čára bude mít hodnotu L.

S - který signál sepne vřeteno, pokud 0 znamená - GND, pokud 1 znamená +5v (lze vybrat experimentálně).

Dir X, Dir Y, Dir Z, směr pohybu podél os, lze také experimentálně zvolit nastavením 0 nebo 1 (vyjasní se to v manuálním režimu).

F - otáčky na volnoběh (G0), pokud F=600, pak jsou otáčky 600mm/sec.

H - maximální frekvence vašeho vřetena (potřebná pro ovládání frekvence vřetena pomocí PWM, například pokud H = 1000 a S1000 je zapsáno v G-kódu, pak výstup s touto hodnotou bude 5v, pokud S500 pak 2,5 v atd., proměnná S v G kódu nesmí být větší než proměnná H na SD.

Frekvence na tomto kolíku je asi 500 Hz.
UP - logika pro ovládání SD ovladačů (neexistuje žádný standard, může být jako vysoká úroveň+5V a nízké -) nastavte 0 nebo 1. (funguje mi v každém případě. -)))

Samotný ovladač

Viz video: řídicí deska s 3osým CNC

2. Příprava ovládacího programu (G_CODE)

Deska byla vyvinuta pro ArtCam, takže Řídicí program musí mít prodloužení. TAP (nezapomeňte zadat v mm, ne v palcích).
Soubor G-kódu uložený na SD kartě musí mít název G_CODE.

Pokud máte jinou příponu, například CNC, otevřete soubor pomocí poznámkového bloku a uložte jej jako G_CODE.TAP.

x, y, z v G-kódu musí být velké, tečka musí být tečka, ne čárka a i celé číslo musí mít za tečkou 3 nuly.

Zde je v této podobě:

X5.000Y34.400Z0.020

3. Ruční ovládání

Ruční ovládání se provádí pomocí joysticku, pokud jste nezadali proměnné v nastavení specifikovaném v bodě 1, deska „RFF“
nebude fungovat ani v manuálním režimu!!!
Jít do manuální režim musíte stisknout joystick. Teď to zkuste ovládat. Při pohledu na tabuli shora (SLOT 1 dole,
12 LPT konektor nahoře).

Vpřed Y+, vzad Y-, vpravo X+, vlevo X-, (v případě nesprávného pohybu dovnitř Nastavení dir X, Dir Y, obraťte hodnotu).

Znovu stiskněte joystick. Rozsvítí se 4. LED, což znamená, že jste přepnuli na ovládání v ose Z. Joystick nahoře - vřeteno
by měl jít nahoru Z+, joystick dolů - jít dolů Z- (pokud je pohyb nesprávný, změňte hodnotu v nastavení Dir Z
k opaku).
Spusťte vřeteno, dokud se fréza nedotkne obrobku. Klikněte na tlačítko 2 start, nyní je to nulový bod, odtud začne provádění G-kódu.

4. Autonomní provoz (provádění řezání G-kódu)
Stiskněte znovu tlačítko 2 a krátce jej podržte.

Po uvolnění tlačítka začne deska „RFF“ ovládat váš CNC stroj.

5. Režim pauzy
Za chodu stroje krátce stiskněte tlačítko 2, řezání se zastaví a vřeteno se zvedne 5 mm nad obrobek. Nyní můžete ovládat osu Z jak nahoru, tak dolů a nebojte se jít dokonce hlouběji do obrobku, protože po opětovném stisknutí tlačítka 2 bude řezání pokračovat od pozastavené hodnoty podél Z. Ve stavu pauzy můžete otáčet vřeteno vypnout a zapnout tlačítkem 6. Osy X a Y jsou v režimu pauzy a nelze je ovládat.

6. Nouzové zastavení práce s nulovým vřetenem

Dlouhým přidržením tlačítka 2 během autonomního provozu se vřeteno zvedne 5 mm nad obrobek, tlačítko neuvolňujte, začnou střídavě blikat 2 LED, 4. a 5., když blikání přestane, uvolněte tlačítko a vřeteno se posune do nulového bodu. Dalším stisknutím tlačítka 2 provedete úlohu od začátku G-kódu.

Podporuje příkazy jako G0, G1, F, S, M3, M6 pro ovládání otáček vřetena, existují samostatné piny: PWM od 0 do 5 V a druhý analogový od 0 do 10 V.

Přijímaný formát příkazu:

X4.000Y50.005Z-0.100 M3 M6 F1000.0 S5000

Není třeba číslovat řádky, není třeba dávat mezery, F a S označovat pouze při změně.

Malý příklad:

T1M6 G0Z5.000 G0X0.000Y0.000S50000M3 G0X17.608Y58.073Z5.000 G1Z-0.600F1000.0 G1X17.606Y58.132F158599 XY67.175.499 XY67.1 6 X17.603Y58.707 X17.605Y58.748

Ukázka činnosti regulátoru RFF

Vzhledem k tomu, že jsem si CNC stroj sestavil již dávno pro sebe a již delší dobu jej pravidelně používám pro hobby účely, doufám, že mé zkušenosti budou užitečné, stejně jako zdrojové kódy ovladač.

Snažil jsem se napsat pouze ty body, které jsem osobně považoval za důležité.

Odkaz na zdroje řadiče a nakonfigurovaný Eclipse+gcc shell atd. jsou umístěny na stejném místě jako video:

Historie stvoření

Když jsem pravidelně čelil potřebě vyrobit tu či onu malou „věc“ složitého tvaru, zpočátku jsem uvažoval o 3D tiskárně. A dokonce to začal dělat. Ale četl jsem fóra a hodnotil rychlost 3D tiskárny, kvalitu a přesnost výsledku, procento vad a strukturální vlastnosti termoplastu a došlo mi, že to není nic jiného než hračka.

Objednávka komponentů z Číny dorazila do měsíce. A po 2 týdnech stroj pracoval s řízením LinuxCNC. Poskládal jsem to z jakéhokoliv svinstva, co jsem měl po ruce, protože jsem to chtěl udělat rychle (profil + cvočky). Později jsem to chtěl předělat, ale jak se ukázalo, stroj se ukázal být docela tuhý a matice na čepech nebylo třeba utahovat ani jednou. Design tedy zůstal nezměněn.

První provoz stroje ukázal, že:

Použití 220V vrtačky „china noname“ jako vřetena není dobrý nápad. Přehřívá se a je strašně hlasitý. Ručně je cítit boční vůle frézy (ložiska?).
Vrtačka Proxon je tichá. Hra není patrná. Ale přehřívá se a po 5 minutách se vypne.
Půjčený počítač s obousměrným LPT portem není pohodlný. Chvíli půjčeno (nalezení PCI-LPT se ukázalo jako problém). Zabírá místo. A obecně řečeno..

Po prvním použití jsem si objednal vodou chlazené vřeteno a rozhodl se vyrobit ovladač pro životnost baterie na nejlevnější verzi STM32F103, která se prodává s LCD obrazovkou 320x240.
Proč lidé stále tvrdošíjně trápí 8bitovou ATMegu pro poměrně složité úkoly a ještě přes Arduino, je mi záhadou. Asi milují obtíže.

Vývoj ovladače

Vytvořil jsem program po promyšlené kontrole zdrojů LinuxCNC a gbrl. Ani jeden ze zdrojů pro výpočet dráhy jsem však nevzal. Chtěl jsem zkusit napsat výpočetní modul bez použití float. Výhradně na 32bitové aritmetice.
Výsledek mi vyhovuje pro všechny provozní režimy a na firmware jsem dlouho nesáhl.
Maximální rychlost, zvolená experimentálně: X: 2000 mm/min Y: 1600 Z: 700 (1600 krok/mm. režim 1/8).
Není však omezen zdroji ovladače. Jde jen o to, že nechutný zvuk přeskakování kroků i na rovných úsecích vzduchem je vyšší. Rozpočtová čínská ovládací deska krokového ovladače na TB6560 není nejlepší volbou.
Ve skutečnosti nenastavuji rychlost pro dřevo (buk, hloubka 5 mm, d=1 mm fréza, krok 0,15 mm) na více než 1200 mm. Zvyšuje se pravděpodobnost selhání frézy.

Výsledkem je ovladač s následujícími funkcemi:

Jak se připojit k externímu počítači standardní usb velkokapacitní paměťové zařízení (FAT16 na SD kartě). Práce se standardními soubory formátu G-kódu
Mazání souborů prostřednictvím uživatelského rozhraní ovladače.
Zobrazte trajektorii vybraného souboru (pokud to obrazovka 640x320 umožňuje) a vypočítejte dobu provedení. Ve skutečnosti emulace provádění s časovým sčítáním.
Prohlédněte si obsah souborů ve formě testu.
Režim ručního ovládání z klávesnice (pohyb a nastavení „0“).
Spusťte provádění úlohy pomocí vybraného souboru (G-kód).
Pozastavit/obnovit provádění. (někdy užitečné).
Nouzové zastavení softwaru.

Ovladač bude připojen k desce krokového ovládání přes stejný konektor LPT. Tito. funguje jako řídicí počítač s LinuxCNC/Mach3 a je s ním zaměnitelný.

Po kreativních experimentech s vyřezáváním ručně kreslených reliéfů na dřevo a experimentech s nastavením akcelerace v programu jsem chtěl i další enkodéry na osy. Zrovna na e-bay jsem našel poměrně levné optické ekodéry (1/512), jejichž rozteč dělení u mých kuličkových šroubů byla 5/512 = 0,0098 mm.
Mimochodem, použití optických kodérů vysoké rozlišení, bez hardwarového obvodu pro práci s nimi (má ho STM32) je nesmyslné. Ani přerušení zpracování, ani zejména softwarové dotazování si s „odskokem“ nikdy neporadí (říkám to pro fanoušky ATMega).

Nejprve jsem chtěl pro následující úkoly:

Ruční polohování na stole s vysokou přesností.
Kontrola zmeškaných kroků s kontrolou odchylky trajektorie od vypočítané.

Našel jsem pro ně však jiné využití, i když v dosti úzkém úkolu.

Použití kodérů ke korekci trajektorie stroje s krokovými motory

Všiml jsem si, že při vyříznutí reliéfu, při nastavení zrychlení Z na více než určitou hodnotu, se osa Z začne pomalu, ale jistě plazit dolů. Ale čas na snížení úlevy s tímto zrychlením je o 20 % kratší. Po dokončení vyříznutí reliéfu 17x20 cm s krokem 0,1 mm může fréza klesnout o 1-2 mm od vypočítané trajektorie.
Analýza situace v dynamice pomocí kodérů ukázala, že při zvedání frézy se někdy ztratí 1-2 kroky.
Jednoduchý algoritmus krokové korekce pomocí kodéru poskytuje odchylku ne větší než 0,03 mm a zkracuje dobu zpracování o 20 %. A dokonce i 0,1mm výstupek na dřevě je těžko postřehnutelný.

Design

Stolní verzi s polem o něco větším než A4 jsem považoval za ideální variantu pro hobby účely. A tohle mi pořád stačí.

Posuvný stůl

Stále je mi záhadou, proč u stolních strojů volí každý provedení s pohyblivým portálem. Jeho jedinou výhodou je možnost zpracovávat velmi dlouhou desku po částech nebo, pokud musíte pravidelně zpracovávat materiál, který váží více než váha portálu.

Za celou dobu provozu nikdy nebylo potřeba vyřezávat reliéf kus po kusu na 3metrové desce nebo rýt na kamennou desku.

Pohyblivý stůl má u stolních strojů následující výhody:

Design je jednodušší a obecný případ, konstrukce je pevnější.
Všechny vnitřnosti (napájecí zdroje, desky atd.) jsou zavěšeny na pevném portálu a stroj se ukazuje jako kompaktnější a pohodlnější na přenášení.
Hmotnost stolu a kusu typického materiálu pro zpracování je výrazně nižší než hmotnost portálu a vřetena.
Prakticky odpadá problém s kabely a vřetenovými hadicemi vodního chlazení.

Vřeteno

Rád bych poznamenal, že tento stroj není pro zpracování energie. Nejjednodušší způsob, jak vyrobit CNC stroj pro silové zpracování, je na bázi klasické frézky.

Stroj pro silové zpracování kovu a stroj s vysokootáčkovým vřetenem pro zpracování dřeva/plastů jsou podle mého názoru naprosto odlišné typy zařízení.

Přinejmenším nemá smysl vytvářet si doma univerzální stroj.

Volba vřetena pro stroj s tímto typem kuličkového šroubu a vedení s lineárními ložisky je jednoduchá. Jedná se o vysokorychlostní vřeteno.

Pro typické vysokorychlostní vřeteno (20 000 ot./min) je frézování neželezných kovů (ocel nepřipadá v úvahu) pro vřeteno extrémním režimem. No, pokud to není opravdu nutné, a pak sním 0,3 mm na jeden průchod s poléváním chladicí kapaliny.
Ke stroji bych doporučil vodou chlazené vřeteno. S ním je za provozu slyšet pouze „zpěv“ krokových motorů a bublání akvarijního čerpadla v chladicím okruhu.

Co se dá na takovém stroji dělat?

V první řadě jsem se zbavil problému s bydlením. Tělo libovolného tvaru je vyfrézováno z „plexiskla“ a slepeno rozpouštědlem podél ideálně hladkých řezů.

Sklolaminát se stal univerzálním materiálem. Preciznost strojku umožňuje vyříznout sedátko pro ložisko, do kterého za studena dle očekávání s mírným tahem zapadne a poté jej nelze vytáhnout. Převody Textolite jsou perfektně vykrojené s poctivým evolventním profilem.

Zpracování dřeva (reliéfy apod.) je širokým prostorem pro realizaci vlastních tvůrčích podnětů, nebo minimálně pro realizaci cizích podnětů (hotové modely).

Jen jsem šperky nezkoušela. Baňky není kde kalcinovat/tavit/odlévat. I když v křídlech čeká blok šperkového vosku.

cnc ovladače. CNC frézka s autonomním ovladačem na STM32