Pengontrol CNC DIY. Memilih pengontrol untuk mengendalikan motor stepper, pengukiran, penggilingan, mesin bubut, dan pemotong busa. Demonstrasi pengoperasian pengontrol RFF

Karena saya sudah lama merakit mesin CNC untuk diri saya sendiri dan telah lama menggunakannya secara teratur untuk tujuan hobi, saya berharap pengalaman saya bermanfaat, begitu juga dengan kode sumber pengontrolnya.

Saya mencoba menulis hanya poin-poin yang menurut saya pribadi penting.

Tautan ke sumber pengontrol dan shell Eclipse+gcc yang dikonfigurasi, dll. terletak di tempat yang sama dengan video:

Sejarah penciptaan

Karena sering dihadapkan pada kebutuhan untuk membuat satu atau beberapa “benda” kecil dengan bentuk yang rumit, awalnya saya berpikir tentang printer 3D. Dan dia bahkan mulai melakukannya. Namun saya membaca forum dan menilai kecepatan printer 3D, kualitas dan keakuratan hasil, persentase cacat dan sifat struktural termoplastik, dan saya menyadari bahwa ini tidak lebih dari mainan.

Pesanan komponen dari China tiba dalam waktu satu bulan. Dan setelah 2 minggu mesin itu bekerja dengan kontrol LinuxCNC. Saya merakitnya dari sampah apa pun yang saya miliki, karena saya ingin melakukannya dengan cepat (profil + stud). Saya akan mengulanginya nanti, tetapi ternyata mesinnya cukup kaku, dan mur pada stud tidak perlu dikencangkan sekali pun. Jadi desainnya tetap tidak berubah.

Pengoperasian awal mesin menunjukkan bahwa:

Jangan gunakan bor 220V “china noname” sebagai porosnya ide terbaik. Ini terlalu panas dan sangat keras. Permainan lateral pemotong (bantalan?) dapat dirasakan dengan tangan.
Latihan Proxon senyap. Permainannya tidak terlihat. Tapi itu terlalu panas dan mati setelah 5 menit.
Komputer pinjaman dengan port LPT dua arah tidaklah nyaman. Dipinjam sebentar (menemukan PCI-LPT ternyata masalah). Memakan ruang. Dan secara umum..

Setelah penggunaan awal, saya memesan spindel berpendingin air dan memutuskan untuk membuat pengontrolnya masa pakai baterai pada versi termurah STM32F103, dijual lengkap dengan layar LCD 320x240.
Mengapa orang masih dengan keras kepala menyiksa ATMega 8-bit untuk tugas-tugas yang relatif kompleks, dan bahkan melalui Arduino, adalah sebuah misteri bagi saya. Mereka mungkin menyukai kesulitan.

Pengembangan pengontrol

Saya membuat program ini setelah meninjau sumber LinuxCNC dan gbrl dengan cermat. Namun, saya tidak mengambil salah satu sumber untuk menghitung lintasannya. Saya ingin mencoba menulis modul perhitungan tanpa menggunakan float. Khusus pada aritmatika 32-bit.
Hasilnya cocok untuk saya untuk semua mode operasi dan saya sudah lama tidak menyentuh firmware.
Kecepatan maksimum, dipilih secara eksperimental: X: 2000 mm/mnt Y: 1600 Z: 700 (1600 langkah/mm. mode 1/8).
Tapi itu tidak dibatasi oleh sumber daya pengontrol. Hanya saja suara menjijikkan saat melompati langkah bahkan pada bagian lurus di udara lebih tinggi. Papan kontrol stepper anggaran Cina pada TB6560 bukanlah pilihan terbaik.
Faktanya, saya tidak menyetel kecepatan untuk kayu (beech, kedalaman 5mm, pemotong d=1mm, langkah 0,15mm) lebih dari 1200mm. Kemungkinan kegagalan pemotong meningkat.

Hasilnya adalah pengontrol dengan fungsi berikut:

Koneksi ke komputer eksternal sebagai perangkat penyimpanan massal usb standar (FAT16 pada kartu SD). Bekerja dengan file format kode G standar
Menghapus file melalui antarmuka pengguna pengontrol.
Lihat lintasan file yang dipilih (sejauh yang dimungkinkan oleh layar 640x320) dan hitung waktu eksekusi. Faktanya, emulasi eksekusi dengan penjumlahan waktu.
Lihat isi file dalam bentuk tes.
Mode kontrol manual dari keyboard (bergerak dan mengatur “0”).
Mulai eksekusi tugas menggunakan file yang dipilih (kode-G).
Jeda/lanjutkan eksekusi. (terkadang berguna).
Perangkat lunak darurat berhenti.

Pengontrol akan dihubungkan ke papan kontrol stepper melalui konektor LPT yang sama. Itu. ia bertindak sebagai komputer kontrol dengan LinuxCNC/Mach3 dan dapat dipertukarkan dengannya.

Setelah eksperimen kreatif dalam memotong relief yang digambar tangan pada kayu, dan eksperimen dengan pengaturan akselerasi dalam program, saya juga menginginkan encoder tambahan pada sumbu. Di e-bay saya menemukan ecocoder optik yang relatif murah (1/512), jarak pembagian untuk sekrup bola saya adalah 5/512 = 0,0098 mm.
Omong-omong, penggunaan encoder optik resolusi tinggi, tanpa sirkuit perangkat keras untuk bekerja dengannya (STM32 memilikinya) tidak ada gunanya. Baik pemrosesan interupsi, maupun, khususnya, polling perangkat lunak tidak akan mampu mengatasi “pentalan” (saya mengatakan ini untuk penggemar ATMega).

Pertama-tama, saya menginginkan tugas-tugas berikut:

Penempatan manual di atas meja dengan presisi tinggi.
Kontrol langkah yang terlewat dengan kontrol penyimpangan lintasan dari yang dihitung.

Namun, saya menemukan kegunaan lain darinya, meskipun dalam tugas yang agak sempit.

Menggunakan encoder untuk memperbaiki jalur peralatan mesin motor stepper

Saya perhatikan bahwa ketika memotong relief, ketika akselerasi Z diatur lebih dari nilai tertentu, sumbu Z mulai perlahan tapi pasti merayap ke bawah. Namun, waktu untuk menghentikan bantuan dengan percepatan ini berkurang 20%. Setelah selesai memotong relief berukuran 17x20 cm dengan penambahan 0,1 mm, pemotong dapat turun 1-2 mm dari lintasan yang dihitung.
Analisis situasi dalam dinamika menggunakan encoder menunjukkan bahwa ketika pemotong diangkat, terkadang 1-2 langkah hilang.
Algoritme koreksi langkah sederhana menggunakan encoder memberikan deviasi tidak lebih dari 0,03 mm dan mengurangi waktu pemrosesan sebesar 20%. Dan bahkan tonjolan 0,1 mm pada kayu pun sulit untuk diperhatikan.

Desain

Saya menganggapnya sebagai pilihan ideal untuk tujuan hobi. versi desktop dengan bidang sedikit lebih besar dari A4. Dan ini masih cukup bagiku.

Meja bergerak

Bagi saya masih menjadi misteri mengapa semua orang memilih desain dengan portal bergerak untuk mesin meja. Satu-satunya keuntungannya adalah kemampuannya untuk memproses papan yang sangat panjang menjadi beberapa bagian atau, jika Anda harus secara teratur memproses material yang beratnya lebih dari berat portal.

Selama masa pengoperasiannya, tidak perlu lagi memotong relief sepotong demi sepotong pada papan berukuran 3 meter atau membuat ukiran pada lempengan batu.

Meja bergerak memiliki keunggulan sebagai berikut untuk mesin meja:

Desainnya lebih sederhana dan, secara umum, strukturnya lebih kaku.
Semua bagian dalam (catu daya, papan, dll.) digantung pada portal tetap dan mesin menjadi lebih kompak dan nyaman untuk dibawa.
Berat meja dan sepotong bahan khas untuk diproses jauh lebih rendah daripada berat portal dan spindel.
Masalah dengan kabel dan selang pendingin air spindel praktis hilang.

Poros

Saya ingin mencatat hal itu mesin ini bukan untuk latihan kekuatan. Cara termudah untuk membuat mesin CNC untuk pemrosesan daya adalah berdasarkan mesin penggilingan konvensional.

Menurut saya, mesin untuk pengolahan tenaga logam dan mesin dengan spindel berkecepatan tinggi untuk mengolah kayu/plastik mutlak jenis yang berbeda peralatan.

Ciptakan kondisi di rumah mesin universal setidaknya itu tidak masuk akal.

Memilih spindel untuk mesin dengan ini jenis sekrup bola dan panduan dengan bantalan linier jelas. Ini adalah spindel berkecepatan tinggi.

Untuk spindel berkecepatan tinggi pada umumnya (20.000 rpm), penggilingan logam non-besi (tidak mungkin baja) adalah mode ekstrim untuk spindel. Yah, kecuali itu benar-benar diperlukan dan kemudian saya akan makan 0,3 mm per lintasan dengan menyiram cairan pendingin.
Saya akan merekomendasikan spindel berpendingin air untuk mesin ini. Selama pengoperasian, Anda hanya dapat mendengar “nyanyian” motor stepper dan gemericik pompa akuarium di sirkuit pendingin.

Apa yang bisa dilakukan pada mesin seperti itu?

Pertama-tama, saya menyingkirkan masalah perumahan. Badan dalam bentuk apa pun digiling dari "kaca plexiglass" dan direkatkan dengan pelarut sepanjang potongan yang sangat halus.

Fiberglass telah menjadi bahan serbaguna. Ketepatan mesin memungkinkan Anda memotong dudukan untuk bantalan, yang akan dipasang dalam keadaan dingin, seperti yang diharapkan, dengan sedikit ketegangan, dan kemudian tidak dapat ditarik keluar. Roda gigi textolite dipotong sempurna dengan profil berbelit-belit yang jujur.

Pengolahan kayu (relief, dan lain-lain) mempunyai ruang lingkup yang luas bagi terwujudnya dorongan kreatif seseorang, atau minimal bagi terwujudnya dorongan orang lain (model yang sudah jadi).

Saya hanya belum mencoba perhiasannya. Tidak ada tempat untuk mengkalsinasi/melelehkan/melempar labu. Meskipun sebongkah lilin perhiasan menunggu di sayap.

Untuk perakitan mandiri mesin penggilingan, Anda perlu memilih pengontrol kontrol CNC. Pengontrol tersedia sebagai multi-saluran: 3 dan 4 sumbu pengendali motor stepper, dan saluran tunggal. Pengontrol multisaluran paling sering ditemukan untuk mengendalikan motor stepper kecil, ukuran 42 atau 57mm (nema17 dan nema23). Motor semacam itu cocok untuk perakitan sendiri mesin CNC dengan bidang kerja hingga 1 m. Saat merakit mesin secara mandiri dengan bidang kerja lebih dari 1 m, Anda harus menggunakan motor stepper dengan ukuran standar 86mm (nema34); untuk mengontrol motor tersebut, Anda memerlukan driver saluran tunggal yang kuat dengan arus kontrol 4,2A dan lebih tinggi.

Untuk mengontrol desktop mesin penggilingan pengontrol berdasarkan chip driver khusus untuk mengendalikan motor motor banyak digunakan, misalnya, TB6560 atau A3977. Chip ini berisi pengontrol yang menghasilkan gelombang sinus yang benar untuk mode setengah langkah yang berbeda dan memiliki kemampuan instalasi perangkat lunak arus berliku. Driver ini dirancang untuk bekerja dengan motor stepper hingga 3A, ukuran motor NEMA17 42mm dan NEMA23 57mm.

Mengontrol pengontrol menggunakan khusus atau Linux EMC2 dan lainnya yang diinstal pada PC. Disarankan menggunakan komputer dengan frekuensi prosesor minimal 1 GHz dan memori 1 GB. Komputer desktop memberi hasil terbaik, dibandingkan dengan laptop dan jauh lebih murah. Selain itu, Anda dapat menggunakan komputer ini untuk tugas lain saat tidak sibuk mengendalikan mesin Anda. Apabila melakukan instalasi di laptop atau PC dengan memori 512MB, disarankan untuk dilakukan.

Untuk terhubung ke komputer, port LPT paralel digunakan (untuk pengontrol dengan antarmuka USB, port USB). Jika komputer Anda tidak dilengkapi dengan port paralel (semakin banyak komputer yang dirilis tanpa port ini), Anda dapat membeli kartu perluasan port PCI-LPT atau PCI-E-LPT atau konverter pengontrol USB-LPT khusus yang menghubungkan ke komputer melalui port USB.

Dengan mesin pengukir dan penggilingan desktop berbahan aluminium CNC-2020AL, lengkap dengan unit kontrol dengan kemampuan mengatur kecepatan spindel, Gambar 1 dan 2, unit kontrol berisi driver motor stepper pada chip TB6560AHQ, catu daya untuk stepper penggerak motor dan catu daya spindel.

gambar 1

Gambar 2

1. Salah satu pengontrol kontrol pertama untuk mesin penggilingan CNC pada chip TB6560 dijuluki “papan biru”, Gambar 3. Versi papan ini banyak dibahas di forum; Yang pertama adalah optocoupler PC817 yang lambat, yang mengharuskan, saat mengatur program kontrol mesin MACH3, untuk memasukkan nilai maksimum yang diijinkan di bidang Pulsa langkah dan pulsa Dir = 15. Yang kedua adalah pencocokan yang buruk antara keluaran optokopler dengan masukan driver TB6560, yang dapat diselesaikan dengan memodifikasi sirkuit, Gambar 8 dan 9. Yang ketiga - regulator catu daya linier di papan dan, sebagai akibatnya, panas berlebih pada papan berikutnya, stabilisator switching digunakan. Yang keempat adalah kurangnya isolasi galvanik pada rangkaian catu daya. Relai spindel adalah 5A, yang dalam banyak kasus tidak cukup dan memerlukan penggunaan relai perantara yang lebih kuat. Keunggulannya antara lain hadirnya konektor untuk menghubungkan panel kontrol. Pengontrol ini tidak digunakan.

Gambar 3.

2. Pengontrol kontrol mesin CNC memasuki pasar setelah “papan biru”, dijuluki papan merah, Gambar 4.

Optokopler frekuensi lebih tinggi (cepat) 6N137 digunakan di sini. Relai spindel 10A. Ketersediaan isolasi galvanik untuk catu daya. Terdapat konektor untuk menghubungkan driver sumbu keempat. Konektor yang nyaman untuk menghubungkan sakelar batas.

Gambar 4.

3. Pengontrol motor stepper bertanda TB6560-v2 juga berwarna merah, tetapi disederhanakan, tidak ada pemisahan daya, Gambar 5. Ukurannya kecil, tetapi sebagai konsekuensinya ukuran lebih kecil radiator

Gambar 5

4. Pengontrol berada dalam wadah aluminium, Gambar 6. Wadah tersebut melindungi pengontrol dari debu bagian logam, ini juga berfungsi sebagai penyerap panas yang baik. Isolasi galvanis untuk catu daya. Ada konektor untuk memberi daya pada sirkuit +5V tambahan. Optocoupler cepat 6N137. N kapasitor impedansi rendah dan ESR rendah. Tidak terdapat relay untuk mengontrol nyala spindel, namun terdapat dua output untuk menghubungkan relay (sakelar transistor dengan OK) atau PWM untuk mengontrol kecepatan putaran spindel. Deskripsi menghubungkan sinyal kontrol relai di halaman

Gambar 6

5. Pengontrol 4-sumbu mesin penggilingan dan pengukiran CNC, antarmuka USB, Gambar 7.

Gambar 7

Pengontrol ini tidak bekerja dengan program MACH3; ia dilengkapi dengan program kontrol mesinnya sendiri.

6. Pengontrol mesin CNC pada driver SD dari Allegro A3977, Gambar 8.

Gambar 8

7. Driver motor stepper saluran tunggal untuk mesin CNC DQ542MA. Driver ini dapat digunakan kapan saja produksi sendiri mesin dengan medan kerja yang besar dan motor stepper dengan arus hingga 4.2A, dapat juga bekerja dengan motor Nema34 86mm, Gambar 9.

Gambar 9

Foto modifikasi board pengontrol motor stepper biru pada TB6560, Gambar 10.

Gambar 10.

Skema pemasangan papan pengontrol motor stepper biru pada TB6560, Gambar 11.

Ini adalah mesin CNC pertama saya yang dirakit dengan tangan saya sendiri bahan yang tersedia. Harga mesinnya sekitar $170.

Saya sudah lama bermimpi untuk merakit mesin CNC. Saya terutama membutuhkannya untuk memotong kayu lapis dan plastik, memotong beberapa bagian untuk pemodelan, produk buatan sendiri, dan mesin lainnya. Tangan saya gatal untuk merakit mesin selama hampir dua tahun, selama itu saya mengumpulkan suku cadang, elektronik, dan pengetahuan.

Mesinnya murah, biayanya minimal. Berikut ini saya akan menggunakan kata itu kepada orang biasa mungkin tampak sangat menakutkan dan ini bisa membuat takut dibangun sendiri mesin, namun nyatanya semuanya sangat sederhana dan mudah dikuasai dalam beberapa hari.

Elektronik dirakit pada firmware Arduino + GRBL

Mekanismenya paling sederhana, rangka terbuat dari kayu lapis 10 mm + sekrup dan baut 8 mm, pemandu linier terbuat dari sudut logam 25*25*3 mm + bantalan 8*7*22 mm. Sumbu Z bergerak pada tiang M8, dan sumbu X dan Y pada sabuk T2.5.

Spindel untuk CNC adalah buatan sendiri, dirakit dari motor tanpa sikat dan penjepit collet + penggerak sabuk bergigi. Perlu diperhatikan bahwa motor spindel ditenagai oleh catu daya utama 24 volt. DI DALAM spesifikasi teknis Motornya dinyatakan 80 amp, namun kenyataannya mengkonsumsi 4 amp pada beban berat. Saya tidak dapat menjelaskan mengapa hal ini terjadi, tetapi motor bekerja dengan baik dan melakukan tugasnya.

Awalnya sumbu Z berada pada pemandu linier buatan sendiri yang terbuat dari sudut dan bantalan, kemudian saya buat ulang, foto dan deskripsi di bawah.

Ruang kerja kira-kira 45 cm di X dan 33 cm di Y, 4 cm di Z. Mengingat pengalaman pertama, mesin berikutnya Saya akan melakukannya dengan dimensi besar dan memasang dua motor pada sumbu X, satu di setiap sisi. Hal ini disebabkan karena lengan yang besar dan beban yang ada di atasnya, ketika pekerjaan dilakukan pada jarak maksimum sepanjang sumbu Y. Sekarang hanya ada satu motor dan ini menyebabkan distorsi pada bagian-bagiannya, lingkarannya menjadi sedikit berbentuk elips karena fleksi kereta di sepanjang X.

Bantalan asli pada motor dengan cepat menjadi longgar karena tidak dirancang untuk beban lateral, dan ini merupakan masalah serius. Maka dari itu saya pasang dua buah bantalan besar diameter 8 mm di bagian atas dan bawah poros, ini harus segera dilakukan, sekarang ada getaran gara-gara itu.

Di sini, di foto Anda dapat melihat bahwa sumbu Z sudah ada pada panduan linier lainnya, uraiannya ada di bawah.

Panduannya sendiri sangat banyak desain sederhana, entah kenapa saya tidak sengaja menemukannya di Youtube. Kemudian desain ini tampak ideal bagi saya dari semua sisi, sedikit usaha, detail minimal, perakitan mudah. Namun seperti yang ditunjukkan oleh praktik, panduan ini tidak akan bertahan lama. Foto menunjukkan alur yang terbentuk pada sumbu Z setelah seminggu saya menguji mesin CNC.

Saya mengganti panduan buatan sendiri pada sumbu Z dengan panduan furnitur; harganya kurang dari satu dolar untuk dua potong. Saya perpendek, sisakan guratan 8 cm. Masih ada pemandu lama pada sumbu X dan Y, saya tidak akan mengubahnya untuk saat ini, saya berencana untuk memotong bagian-bagian untuk mesin baru di mesin ini, nanti saya akan melakukannya. bongkar saja yang ini.

Beberapa kata tentang pemotong. Saya belum pernah bekerja dengan CNC dan saya juga memiliki sedikit pengalaman penggilingan. Saya membeli beberapa pemotong di China, semuanya memiliki alur 3 dan 4, kemudian saya menyadari bahwa pemotong ini bagus untuk logam, tetapi untuk menggiling kayu lapis Anda memerlukan pemotong lain. Sementara pemotong baru menempuh jarak dari Tiongkok ke Belarus, saya mencoba bekerja dengan apa yang saya miliki.

Foto menunjukkan bagaimana pemotong 4 mm membakar kayu lapis birch 10 mm, saya masih tidak mengerti kenapa, kayu lapis itu bersih, tetapi pada pemotong itu ada endapan karbon yang mirip dengan resin pinus.

Foto berikutnya adalah pemotong empat seruling 2 mm setelah mencoba menggiling plastik. Potongan plastik yang meleleh ini kemudian sangat sulit untuk dihilangkan; saya harus menggigitnya sedikit dengan tang. Bahkan pada kecepatan rendah pemotong masih macet, 4 alur jelas untuk logam :)

Suatu hari paman saya berulang tahun, pada kesempatan kali ini saya memutuskan untuk memberikan hadiah pada mainan saya :)

Sebagai hadiah, saya membuat full house untuk rumah triplek. Pertama-tama, saya mencoba penggilingan pada plastik busa untuk menguji program dan tidak merusak kayu lapis.

Karena serangan balik dan tekukan, tapal kuda hanya dapat dipotong untuk ketujuh kalinya.

Secara total, full house ini (dalam bentuknya yang murni) membutuhkan waktu sekitar 5 jam untuk digiling + banyak waktu untuk menghancurkannya.

Saya pernah mempublikasikan artikel tentang gantungan kunci, di bawah foto adalah gantungan kunci yang sama, tetapi sudah dipotong pada mesin CNC. Upaya minimum, presisi maksimum. Karena adanya backlash, akurasinya tentu kurang maksimal, namun mesin kedua akan saya buat lebih kaku.

Saya juga menggunakan mesin CNC untuk memotong roda gigi dari kayu lapis, ini jauh lebih nyaman dan cepat daripada memotongnya sendiri dengan gergaji ukir.

Nanti saya potong roda gigi persegi dari kayu lapis, ternyata berputar :)

Hasilnya positif. Sekarang saya akan mulai mengembangkan mesin baru, saya akan memotong bagian-bagian pada mesin ini, pekerjaan manual praktis turun ke perakitan.

Anda harus ahli dalam memotong plastik, karena Anda sedang mengerjakan robot penyedot debu buatan sendiri. Sebenarnya robot juga mendorong saya untuk membuat CNC sendiri. Untuk robot saya akan memotong roda gigi dan bagian lainnya dari plastik.

Pembaruan: Sekarang saya membeli pemotong lurus dengan dua sisi (3,175 * 2,0 * 12 mm), mereka memotong tanpa gores yang parah di kedua sisi kayu lapis.

Di antara variasi yang sangat banyak pengontrol, pengguna mencari sirkuit untuk perakitan mandiri yang dapat diterima dan paling efektif. Perangkat saluran tunggal dan multisaluran digunakan: pengontrol 3 dan 4 sumbu.

Opsi perangkat

Pengontrol motor stepper multisaluran (motor stepper) dengan ukuran standar 42 atau 57 mm digunakan dalam kasus bidang kerja mesin yang kecil - hingga 1 m. Saat merakit mesin dengan bidang kerja yang lebih besar - lebih dari 1 m, a ukuran standar 86 mm diperlukan. Itu dapat dikontrol menggunakan driver saluran tunggal (arus kontrol melebihi 4,2 A).

Mesin dengan kontrol numerik, khususnya, dapat dikontrol oleh pengontrol yang dibuat berdasarkan chip driver khusus yang dimaksudkan untuk digunakan pada motor stepper hingga 3A. Pengontrol mesin CNC dikendalikan oleh program khusus. Itu diinstal pada PC dengan frekuensi prosesor lebih dari 1 GHz dan kapasitas memori 1 GB). Dengan volume yang lebih kecil, sistem dioptimalkan.

HARAP DICATAT! Dibandingkan dengan laptop, jika Anda menghubungkan komputer desktop, Anda mendapatkan hasil yang lebih baik dan lebih murah.

Saat menyambungkan pengontrol ke komputer, gunakan konektor port paralel USB atau LPT. Jika port ini tidak tersedia, maka papan expander atau konverter pengontrol digunakan.

Tamasya ke dalam sejarah

Tonggak kemajuan teknologi secara skematis dapat diuraikan sebagai berikut:

Pengontrol pertama pada chip tersebut secara konvensional disebut “papan biru”. Opsi ini memiliki kelemahan dan skemanya memerlukan perbaikan. Keuntungan utamanya adalah adanya konektor, dan panel kontrol terhubung dengannya.
Mengikuti yang biru, sebuah pengontrol yang disebut “papan merah” muncul. Ini sudah menggunakan optocoupler cepat (frekuensi tinggi), relai spindel 10A, isolasi daya (galvanik) dan konektor tempat driver sumbu keempat akan dihubungkan.
Perangkat serupa lainnya dengan tanda merah juga digunakan, tetapi lebih disederhanakan. Dengan bantuannya, dimungkinkan untuk mengendalikan mesin kecil tipe desktop– dari antara yang 3 sumbu.

Kemajuan teknologi berikutnya adalah pengontrol dengan isolasi galvanik untuk catu daya, optocoupler cepat, dan kapasitor khusus, yang memiliki rumah aluminium yang memberikan perlindungan dari debu. Alih-alih relai kontrol yang akan menghidupkan spindel, desainnya memiliki dua output dan kemampuan untuk menghubungkan relai atau pengatur kecepatan PWM (modulasi lebar pulsa).
Sekarang, untuk pembuatan mesin penggilingan dan pengukiran buatan sendiri dengan motor stepper, ada pilihan - pengontrol 4 sumbu, driver motor stepper dari Allegro, driver saluran tunggal untuk mesin dengan bidang kerja yang besar.

PENTING! Jangan membebani motor dengan menggunakan kecepatan yang semakin tinggi.

Pengendali terbuat dari bahan bekas

Kebanyakan pengrajin lebih memilih kontrol melalui port LPT untuk sebagian besar program kontrol tingkat amatir. Alih-alih menggunakan satu set sirkuit mikro khusus untuk tujuan ini, beberapa orang membuat pengontrol dari bahan bekas - transistor efek medan dari bahan bakar. motherboard(pada tegangan lebih dari 30 volt dan arus lebih dari 2 ampere).

Dan sejak mesin pemotong plastik busa diciptakan, penemunya menggunakan lampu pijar mobil sebagai pembatas arus, dan SD dikeluarkan dari printer atau pemindai lama. Pengontrol ini dipasang tanpa perubahan pada sirkuit.

Untuk melakukan mesin paling sederhana CNC do-it-yourself, saat membongkar pemindai, selain SD, chip ULN2003 dan dua batang baja dilepas, mereka akan menuju ke portal pengujian. Selain itu Anda memerlukan:

Kotak karton (tempat badan perangkat akan dipasang). Opsi yang memungkinkan dengan textolite atau lembaran kayu lapis, tetapi karton lebih mudah dipotong; potongan kayu;
perkakas - berupa pemotong kawat, gunting, obeng; lem tembak dan aksesoris solder;
opsi papan yang cocok CNC buatan sendiri mesin;
konektor untuk port LPT;
soket berbentuk silinder untuk mengatur catu daya;
elemen sambungan - batang berulir, mur, ring dan sekrup;
program untuk TurboCNC.

Merakit perangkat buatan sendiri

Setelah mulai mengerjakan pengontrol CNC buatan sendiri, langkah pertama adalah menyolder chip dengan hati-hati papan tempat memotong roti dengan dua bus listrik. Selanjutnya adalah sambungan output ULN2003 dan konektor LPT. Selanjutnya, kita sambungkan sisa pin sesuai diagram. Pin nol (port paralel ke-25) dihubungkan ke pin negatif pada bus daya papan.

Kemudian motor dihubungkan ke perangkat kontrol, dan soket catu daya dihubungkan ke bus yang sesuai. Untuk memastikan keandalan sambungan kawat, sambungan tersebut diperbaiki dengan lem panas.

Menghubungkan Turbo CNC tidak akan sulit. Program ini efektif dengan MS-DOS dan juga kompatibel dengan Windows, namun dalam kasus ini beberapa kesalahan dan kegagalan mungkin terjadi.

Setelah mengonfigurasi program agar berfungsi dengan pengontrol, Anda dapat membuat sumbu uji. Urutan tindakan untuk menghubungkan mesin adalah sebagai berikut:

Batang baja dimasukkan ke dalam lubang yang dibor pada tingkat yang sama di tiga balok kayu dan diamankan dengan sekrup kecil.
SD dihubungkan ke batang kedua dengan meletakkannya di ujung bebas batang dan mengencangkannya menggunakan sekrup.
Sekrup utama dimasukkan melalui lubang ketiga dan mur dipasang. Sekrup yang dimasukkan ke dalam lubang batang kedua disekrup hingga berhenti sehingga melewati lubang tersebut dan keluar ke poros motor.
Selanjutnya, Anda perlu menghubungkan batang ke poros mesin dengan sepotong selang karet dan penjepit kawat.
Sekrup tambahan diperlukan untuk mengencangkan mur yang sedang berjalan.
Dudukan yang dibuat juga dipasang pada blok kedua menggunakan sekrup. Ketinggian horizontal disesuaikan dengan sekrup dan mur tambahan.
Biasanya, motor dihubungkan bersama dengan pengontrol dan diuji untuk memastikan koneksi yang benar. Ini diikuti dengan memeriksa penskalaan CNC dan menjalankan program pengujian.
Tinggal membuat badan perangkat dan ini akan menjadi tahap akhir pekerjaan mereka yang membuat mesin buatan sendiri.

Saat memprogram pengoperasian mesin 3 sumbu, tidak ada perubahan pada pengaturan dua sumbu pertama. Namun saat memprogram 4 fase pertama dari fase ketiga, perubahan dilakukan.

Perhatian! Menggunakan diagram sederhana dari pengontrol ATMega32 (Lampiran 1), di dalam beberapa kasus Anda mungkin mengalami pemrosesan sumbu Z yang salah - mode setengah langkah. Tapi di versi lengkap papannya (Lampiran 2), arus sumbu diatur oleh PWM perangkat keras eksternal.

Kesimpulan

Dalam pengontrol, mesin CNC rakitan - berbagai kegunaan: dalam plotter, pemotong penggilingan kecil, bekerja dengan kayu dan bagian plastik, pengukir baja, mesin bor mini.

Perangkat dengan fungsi aksial juga digunakan dalam plotter; mereka dapat digunakan untuk menggambar dan membuat papan sirkuit tercetak. Jadi upaya yang dilakukan untuk perakitan oleh pengrajin yang terampil pasti akan membuahkan hasil di pengontrol masa depan.

Selamat siang semuanya! Dan inilah aku bersama bagian baru ceritanya tentang mesin CNC. Ketika saya mulai menulis artikel ini, saya bahkan tidak menyangka artikel itu akan menjadi begitu banyak. Ketika saya menulis tentang elektronik mesin, saya melihat dan merasa takut - lembar A4 ditutupi dengan tulisan di kedua sisinya, dan masih banyak lagi yang perlu diceritakan.

Pada akhirnya menjadi seperti ini panduan membuat mesin CNC, mesin yang berfungsi, dari awal. Akan ada tiga bagian artikel tentang satu mesin: 1-pengisian elektronik, 2-mekanik mesin, 3-semua seluk-beluk pengaturan elektronik, mesin itu sendiri, dan program kontrol mesin.
Secara umum, saya akan mencoba menggabungkan dalam satu materi segala sesuatu yang berguna dan diperlukan bagi setiap pemula dalam bisnis yang menarik ini, apa yang saya sendiri telah baca di berbagai sumber Internet dan melewatinya sendiri.

Ngomong-ngomong, di artikel itu saya lupa menampilkan foto-foto kerajinan yang dibuat. Saya sedang memperbaikinya. Pabrik beruang styrofoam dan kayu lapis.

Kata pengantar

Setelah saya merakit mesin kecil saya tanpa mengeluarkan banyak tenaga, waktu dan uang, saya menjadi sangat tertarik dengan topik ini. Saya menonton di YouTube, jika tidak semua, maka hampir semua video yang berhubungan dengan mesin amatir. Saya sangat terkesan dengan foto-foto produk yang dibuat orang-orang di “ rumah CNC" Saya melihat dan membuat keputusan - saya akan merakit mesin besar saya sendiri! Jadi, dalam gelombang emosi, tanpa memikirkan semuanya, saya terjun ke dunia baru dan tidak dikenal CNC.

Saya tidak tahu harus mulai dari mana. Pertama-tama, saya memesan motor stepper biasa Kekesalan sebesar 12 kg/cm, dengan tulisan bangga “buatan Jepang”.

Saat dia bepergian melintasi Rusia, dia duduk di malam hari di berbagai forum CNC dan mencoba menentukan pilihannya Pengontrol LANGKAH/DIR dan penggerak motor stepper. Saya mempertimbangkan tiga pilihan: pada sebuah chip L298, pada pekerja lapangan, atau membeli Cina yang sudah jadi TB6560 yang memiliki ulasan yang sangat beragam.

Bagi sebagian orang, ini berfungsi tanpa masalah untuk waktu yang lama, bagi yang lain, itu habis karena kesalahan pengguna sekecil apa pun. Bahkan ada yang menulis bahwa ia terbakar ketika dia memutar sedikit poros motor yang terhubung ke pengontrol saat itu. Mungkin fakta bahwa orang Cina tidak dapat diandalkan mendukung pilihan skema L297+ aktif berdiskusi di forum. Skema ini mungkin benar-benar tidak bisa dihancurkan karena... Ampere medan pengemudi beberapa kali lebih tinggi dari yang dibutuhkan untuk disuplai ke motor. Meskipun Anda harus menyoldernya sendiri (itu hanya nilai tambah), dan biaya suku cadangnya sedikit lebih mahal daripada pengontrol Cina, tetapi ini dapat diandalkan, dan itu lebih penting.

Saya akan menyimpang sedikit dari topik tersebut. Ketika semua ini selesai, bahkan tidak muncul pemikiran bahwa saya akan menulis tentangnya. Oleh karena itu, tidak ada foto proses perakitan mekanik dan elektronika, hanya sedikit foto yang diambil dengan kamera ponsel. Segala sesuatu yang lain diklik khusus untuk artikel tersebut, dalam bentuk yang sudah dirakit.

Kasing besi soldernya takut

Saya akan mulai dengan catu daya. Aku berencana untuk membuat yang impulsif, aku mengutak-atiknya mungkin selama seminggu, tapi aku masih tidak bisa mengatasi kegembiraan yang datang entah dari mana. Saya mengubah trans ke 12V - semuanya baik-baik saja, tetapi ketika saya mengubahnya menjadi 30, semuanya berantakan. Saya sampai pada kesimpulan bahwa ada semacam bug yang menjalar melalui umpan balik dari 30V ke TL494 dan menghancurkan menaranya. Jadi saya tinggalkan perangkat impuls ini, untungnya ada beberapa TS-180, salah satunya digunakan untuk melayani tanah air sebagai catu daya trance. Dan apa pun yang Anda katakan, sepotong besi dan tembaga akan lebih dapat diandalkan daripada setumpuk bubuk mesiu. Trafo digulung kembali ke tegangan yang diperlukan, tetapi diperlukan +30V untuk memberi daya pada motor, +15V untuk memberi daya pada motor. IR2104, +5V menyala L297, dan kipas angin. Anda dapat mensuplai 10 atau 70 ke motor, yang utama adalah jangan melebihi arus, tetapi jika Anda melakukan lebih sedikit, kecepatan dan daya maksimum berkurang, tetapi trafo tidak mengizinkan lebih karena dibutuhkan 6-7A. Tegangan 5 dan 15V distabilkan, 30V dibiarkan “mengambang” sesuai kebijaksanaan jaringan listrik kami.

Selama ini, setiap malam saya duduk di depan komputer dan membaca, membaca, membaca. Menyiapkan pengontrol, memilih program: mana yang akan digambar, mana yang akan mengontrol mesin, cara membuat mekanik, dll. dll. Secara umum, semakin banyak saya membaca, semakin menakutkan jadinya, dan semakin sering muncul pertanyaan: “Mengapa saya membutuhkan ini?!” Tapi sudah terlambat untuk mundur, mesinnya ada di atas meja, suku cadangnya sedang dalam perjalanan - kita harus melanjutkan.

Saatnya menyolder papan. Yang tersedia di Internet tidak cocok untuk saya karena tiga alasan:
1 - Toko tempat saya memesan suku cadang tidak tersedia IR2104 dalam paket DIP, dan mereka mengirimi saya 8-SOICN. Mereka disolder ke papan dari sisi lain, terbalik, dan karenanya perlu untuk mencerminkan trek, dan ( IR2104) 12 buah.

2 - Saya juga mengambil resistor dan kapasitor dalam paket SMD untuk mengurangi jumlah lubang yang perlu dibor.
3 - Radiator yang saya miliki lebih kecil dan transistor luar berada di luar areanya. Sakelar medan di satu papan perlu digeser ke kanan, dan sakelar medan di papan lainnya ke kiri, jadi saya membuat dua jenis papan.

Diagram pengontrol mesin

Untuk keamanan port LPT, pengontrol dan komputer dihubungkan melalui papan isolasi optik. Saya mengambil diagram dan stempel dari satu situs terkenal, tetapi sekali lagi saya harus mengulanginya sedikit untuk diri saya sendiri dan menghapusnya detail yang tidak perlu.

Satu sisi papan diberi daya melalui port USB, sisi lainnya, terhubung ke pengontrol, diberi daya dari sumber +5V. Sinyal ditransmisikan melalui optocoupler. Saya akan menulis semua detail tentang pengaturan pengontrol dan decoupling di bab ketiga, tetapi di sini saya hanya akan menyebutkan poin utamanya. Papan decoupling ini dirancang untuk menghubungkan pengontrol motor stepper dengan aman ke port LPT komputer. Mengisolasi port komputer sepenuhnya secara elektrik dari elektronik mesin, dan memungkinkan Anda mengontrol mesin CNC 4 sumbu. Jika mesin hanya memiliki tiga sumbu, seperti dalam kasus kami, bagian yang tidak perlu dapat dibiarkan menggantung di udara, atau tidak disolder sama sekali. Dimungkinkan untuk menghubungkan sensor batas, tombol berhenti paksa, relai sakelar spindel, dan perangkat lain, seperti penyedot debu.

Ini adalah foto papan optocoupler yang diambil dari Internet, dan seperti inilah tampilan taman saya setelah dipasang di casing. Dua papan dan seikat kabel. Namun sepertinya tidak ada gangguan, dan semuanya berjalan tanpa kesalahan.

Papan pengontrol pertama sudah siap, saya memeriksa semuanya dan mengujinya langkah demi langkah, seperti dalam instruksi. Dengan menggunakan pemangkas, saya mengatur arus kecil (ini dimungkinkan berkat kehadiran PWM), dan menghubungkan daya (ke motor) melalui rangkaian bola lampu 12+24V, sehingga “tidak ada, jika ada. ” Pekerja lapangan saya tidak memiliki radiator.

Mesinnya mendesis. Kabar baik, maka PWM berfungsi sebagaimana mestinya. Saya menekan tombolnya dan itu berputar! Saya lupa menyebutkan bahwa pengontrol ini dirancang untuk mengendalikan motor stepper bipolar, yaitu. yang memiliki 4 kabel terhubung. Saya bermain dengan mode langkah/setengah langkah dan saat ini. Dalam mode setengah langkah, mesin berperilaku lebih stabil dan mengembangkan kecepatan lebih tinggi + akurasi meningkat. Jadi saya meninggalkan pelompat dalam “setengah langkah”. Dengan arus aman maksimum untuk mesin pada tegangan kurang lebih 30V, mesin dapat diputar hingga 2500 rpm! Mesin pertama saya tanpa PWM tidak pernah memimpikan hal ini.))

Saya memesan dua mesin berikutnya yang lebih bertenaga, Nema sebesar 18kg/s, tetapi sudah “buatan China”.

Kualitasnya lebih rendah Kekesalan, lagipula, Tiongkok dan Jepang adalah hal yang berbeda. Saat Anda memutar poros dengan tangan Anda, pada orang Jepang hal itu terjadi dengan lembut, tetapi pada orang Cina perasaannya berbeda, tetapi sejauh ini hal ini tidak memengaruhi pekerjaan. Tidak ada komentar tentang mereka.

Saya menyolder dua papan yang tersisa, memeriksanya menggunakan "simulator motor stepper LED", semuanya tampak baik-baik saja. Saya menghubungkan satu motor - berfungsi dengan baik, tetapi bukan 2500 rpm, tetapi sekitar 3000! Menurut skema yang sudah berjalan, saya menghubungkan motor ketiga ke papan ketiga, berputar selama beberapa detik dan berhenti... Saya melihat dengan osilator - tidak ada pulsa pada satu output. Saya menyebut biayanya - salah satunya IR2104 rusak.

Baiklah, mungkin saya mendapat yang rusak, saya membaca bahwa hal ini sering terjadi pada benda kecil ini. Saya menyolder yang baru (saya mengambil 2 buah dengan cadangan), omong kosong yang sama - ternyata selama beberapa detik dan BERHENTI! Di sini saya tegang, dan mari kita periksa pekerja lapangan. Ngomong-ngomong, papanku punya IRF530(100V/17A) versus (50V/49A), seperti aslinya. Maksimum 3A akan masuk ke motor, jadi cadangan 14A lebih dari cukup, tetapi perbedaan harga hampir 2 kali lipat untuk 530-an.
Jadi, saya memeriksa perangkat lapangan dan apa yang saya lihat... Saya tidak menyolder satu kaki! Dan semua 30V dari pekerja lapangan terbang ke keluaran “irka” ini. Saya menyolder kakinya, memeriksa semuanya dengan cermat lagi, dan memasang yang lain. IR2104, saya sendiri khawatir - ini yang terakhir. Saya menyalakannya dan sangat senang ketika mesin tidak mati setelah dua detik pengoperasian. Modenya dibiarkan sebagai berikut: mesin Kekesalan– 1,5A, motor NEMA 2.5A. Dengan arus ini, sekitar 2000 putaran dicapai, tetapi lebih baik membatasinya secara terprogram untuk menghindari melewatkan langkah, dan suhu motor selama pengoperasian jangka panjang tidak melebihi suhu yang aman untuk motor. Trafo daya dapat mengatasi tanpa kendala, karena biasanya hanya 2 motor yang berputar secara bersamaan, namun radiator memerlukan tambahan pendingin udara.

Sekarang tentang memasang pelindung lapangan pada radiator, dan ada 24 di antaranya, jika ada yang belum menyadarinya. Dalam versi papan ini, mereka ditempatkan dalam posisi berbaring, mis. radiator hanya bertumpu pada mereka dan tertarik oleh sesuatu.

Tentu saja, disarankan untuk meletakkan sepotong mika padat untuk mengisolasi heatsink dari transistor, tapi saya tidak punya. Saya menemukan solusi seperti ini. Karena Untuk setengah dari transistor, rumahan disalurkan ke catu daya plus; mereka dapat dipasang tanpa insulasi, hanya dengan pasta termal. Dan di bawah sisanya saya menaruh potongan mika sisa transistor Soviet. Saya mengebor radiator dan papan di tiga tempat dan mengencangkannya dengan baut. Saya mendapatkan satu papan besar dengan menyolder tiga papan terpisah di sepanjang tepinya, sambil menyolder di sekelilingnya untuk kekuatan kawat tembaga 1mm. Semua isian elektronik dan catu daya ditempatkan pada semacam sasis besi, saya bahkan tidak tahu kenapa.

Saya memotong penutup samping dan atas dari kayu lapis, dan meletakkan kipas di atasnya.

Anda mungkin tertarik dengan materi berikut