Vidhibiti vya DIY CNC. Kuchagua kidhibiti kwa ajili ya kudhibiti motors stepper, engraving, milling, lathes, na kukata povu. Maonyesho ya uendeshaji wa mtawala wa RFF

Kwa kuwa nilijikusanyia mashine ya CNC muda mrefu uliopita na nimekuwa nikitumia mara kwa mara kwa madhumuni ya hobby kwa muda mrefu, natumaini uzoefu wangu utakuwa muhimu, kama vile kanuni za chanzo za mtawala.

Nilijaribu kuandika mambo yale tu ambayo mimi binafsi niliona kuwa muhimu.

Kiungo cha vyanzo vya kidhibiti na ganda la Eclipse+gcc lililosanidiwa, n.k. ziko katika sehemu sawa na video:

Historia ya uumbaji

Mara kwa mara ninakabiliwa na haja ya kufanya "kitu" kimoja au kingine kidogo cha sura tata, awali nilifikiri kuhusu printer ya 3D. Na hata akaanza kuifanya. Lakini nilisoma mabaraza na kutathmini kasi ya printa ya 3D, ubora na usahihi wa matokeo, asilimia ya kasoro na mali ya kimuundo ya thermoplastic, na nikagundua kuwa hii sio kitu zaidi ya toy.

Agizo la vifaa kutoka Uchina lilifika ndani ya mwezi mmoja. Na baada ya wiki 2 mashine ilikuwa inafanya kazi na udhibiti wa LinuxCNC. Niliikusanya kutoka kwa ujinga wowote niliokuwa nao karibu, kwa sababu nilitaka kuifanya haraka (wasifu + vijiti). Ningeifanya tena baadaye, lakini, kama ilivyotokea, mashine iligeuka kuwa ngumu kabisa, na karanga kwenye studs hazikupaswa kukazwa hata mara moja. Kwa hivyo muundo ulibaki bila kubadilika.

Uendeshaji wa awali wa mashine ulionyesha kuwa:

Usitumie kuchimba visima "china noname" 220V kama kusokota wazo bora. Inazidi joto na inasikika sana. Mchezo wa pembeni wa mkataji (fani?) unaweza kuhisiwa kwa mkono.
Uchimbaji wa Proxon uko kimya. Mchezo hauonekani. Lakini inawaka na kuzima baada ya dakika 5.
Kompyuta iliyokopwa yenye bandari ya LPT ya pande mbili si rahisi. Ilikopwa kwa muda (kutafuta PCI-LPT iligeuka kuwa tatizo). Inachukua nafasi. Na kwa ujumla..

Baada ya matumizi ya awali, niliamuru spindle kilichopozwa na maji na niliamua kutengeneza kidhibiti maisha ya betri kwenye toleo la bei nafuu STM32F103, inauzwa kamili na skrini ya 320x240 LCD.
Kwa nini watu bado wanatesa ATMega 8-bit kwa kazi ngumu, na hata kupitia Arduino, ni siri kwangu. Pengine wanapenda magumu.

Maendeleo ya mtawala

Mpango huu uliundwa baada ya kukagua kwa uangalifu vyanzo vya LinuxCNC na gbrl. Walakini, sikuchukua moja ya vyanzo vya kuhesabu njia. Nilitaka kujaribu kuandika moduli ya hesabu bila kutumia kuelea. Hasa kwenye hesabu ya 32-bit.
Matokeo yanafaa kwangu kwa njia zote za uendeshaji na sijagusa firmware kwa muda mrefu.
Kasi ya juu zaidi, iliyochaguliwa kwa majaribio: X: 2000 mm/dak Y: 1600 Z: 700 (hatua 1600/mm. Hali ya 1/8).
Lakini sio mdogo na rasilimali za mtawala. Ni kwamba tu sauti ya kuchukiza ya kuruka hatua hata kwenye sehemu za moja kwa moja kupitia hewa ni ya juu. Bodi ya udhibiti wa hatua ya Kichina ya bajeti kwenye TB6560 sio chaguo bora zaidi.
Kwa kweli, siweka kasi ya kuni (beech, 5mm kina, d = 1mm cutter, hatua 0.15mm) hadi zaidi ya 1200mm. Uwezekano wa kushindwa kwa cutter huongezeka.

Matokeo yake ni kidhibiti kilicho na utendaji ufuatao:

Muunganisho kwenye kompyuta ya nje kama kifaa cha kawaida cha hifadhi ya wingi ya usb (FAT16 kwenye kadi ya SD). Inafanya kazi na faili za kawaida za G-code
Inafuta faili kupitia kiolesura cha mtumiaji wa kidhibiti.
Tazama trajectory ya faili iliyochaguliwa (kadiri skrini ya 640x320 inavyoruhusu) na uhesabu muda wa utekelezaji. Kwa kweli, uigaji wa utekelezaji na muhtasari wa wakati.
Tazama yaliyomo kwenye faili katika fomu ya jaribio.
Hali udhibiti wa mwongozo kutoka kwa kibodi (kusonga na kuweka "0").
Anza utekelezaji wa kazi kwa kutumia faili iliyochaguliwa (G-code).
Sitisha/rejelea utekelezaji. (wakati mwingine ni muhimu).
Kuacha programu ya dharura.

Kidhibiti kitaunganishwa kwenye ubao wa kudhibiti hatua kupitia kiunganishi sawa cha LPT. Wale. inafanya kazi kama kompyuta ya kudhibiti na LinuxCNC/Mach3 na inaweza kubadilishana nayo.

Baada ya majaribio ya ubunifu katika kukata misaada iliyochorwa kwa mkono kwenye kuni, na majaribio na mipangilio ya kuongeza kasi katika programu, pia nilitaka encoders za ziada kwenye axes. Kwenye e-bay nilipata ecoder za bei nafuu za macho (1/512), lami ya mgawanyiko ambayo kwa screws yangu ya mpira ilikuwa 5/512 = 0.0098 mm.
Kwa njia, matumizi ya encoders za macho azimio la juu, bila mzunguko wa vifaa kwa kufanya kazi nao (STM32 inayo) haina maana. Wala usikatishe usindikaji, wala, haswa, upigaji kura wa programu hautawahi kukabiliana na "bounce" (Ninasema hivi kwa mashabiki wa ATMega).

Kwanza kabisa, nilitaka kwa kazi zifuatazo:

Kuweka kwa mikono kwenye meza kwa usahihi wa juu.
Udhibiti wa hatua ulizokosa kwa udhibiti wa kupotoka kwa njia kutoka kwa iliyokokotolewa.

Walakini, nilipata matumizi mengine kwao, ingawa katika kazi nyembamba.

Kutumia encoders kusahihisha njia ya zana ya mashine motors stepper

Niligundua kuwa wakati wa kukata unafuu, wakati wa kuweka kuongeza kasi katika Z hadi zaidi ya thamani fulani, mhimili wa Z huanza polepole lakini kwa hakika kushuka chini. Lakini, wakati wa kukata misaada kwa kuongeza kasi hii ni 20% chini. Baada ya kukamilika kwa kukata misaada ya 17x20 cm na hatua ya 0.1 mm, mkataji anaweza kwenda chini 1-2 mm kutoka kwa trajectory iliyohesabiwa.
Uchambuzi wa hali katika mienendo kwa kutumia encoders ilionyesha kuwa wakati wa kuinua cutter, hatua 1-2 wakati mwingine hupotea.
Algorithm rahisi ya kurekebisha hatua kwa kutumia encoder inatoa kupotoka kwa si zaidi ya 0.03 mm na kupunguza muda wa usindikaji kwa 20%. Na hata protrusion 0.1 mm juu ya kuni ni vigumu kutambua.

Kubuni

Niliona kuwa chaguo bora kwa madhumuni ya hobby. toleo la desktop yenye shamba kubwa kidogo kuliko A4. Na hii bado inanitosha.

Jedwali linalohamishika

Bado ni siri kwangu kwa nini kila mtu anachagua muundo ulio na lango inayoweza kusongeshwa ya mashine za mezani. Faida yake pekee ni uwezo wa kusindika bodi ndefu sana katika sehemu au, ikiwa unapaswa kusindika mara kwa mara nyenzo ambazo zina uzito zaidi ya uzito wa portal.

Katika kipindi chote cha operesheni, hakukuwa na haja ya kukata kipande cha misaada kwa kipande kwenye ubao wa mita 3 au kufanya engraving kwenye slab ya mawe.

Jedwali linaloweza kusongeshwa lina faida zifuatazo kwa mashine za mezani:

Kubuni ni rahisi na, kwa ujumla, muundo ni ngumu zaidi.
Vyombo vyote vya ndani (vifaa vya nguvu, bodi, nk) hupachikwa kwenye lango lililowekwa, na mashine inageuka kuwa ngumu zaidi na rahisi kubeba.
Uzito wa meza na kipande cha nyenzo za kawaida za usindikaji ni chini sana kuliko uzito wa portal na spindle.
Tatizo la nyaya na hoses za baridi za maji ya spindle hupotea kabisa.

Spindle

Ningependa kutambua hilo mashine hii sio kwa mafunzo ya nguvu. Njia rahisi zaidi ya kufanya mashine ya CNC kwa usindikaji wa nguvu ni kwa msingi wa mashine ya kusaga ya kawaida.

Kwa maoni yangu, mashine ya usindikaji wa nguvu ya chuma na mashine yenye spindle ya kasi ya usindikaji wa kuni / plastiki ni kabisa. aina tofauti vifaa.

Tengeneza hali nyumbani mashine ya ulimwengu wote angalau haina maana.

Kuchagua spindle kwa mashine na hii aina ya screw ya mpira na miongozo yenye fani za mstari iko wazi. Hii ni spindle ya kasi ya juu.

Kwa spindle ya kawaida ya kasi ya juu (20,000 rpm), kusaga metali zisizo na feri (chuma hakina swali) ni hali ya kupindukia kwa spindle. Kweli, isipokuwa ni muhimu sana na kisha nitakula 0.3 mm kwa kupita kwa kumwagilia baridi.
Ningependekeza spindle iliyopozwa na maji kwa mashine. Pamoja nayo, wakati wa operesheni, unaweza kusikia tu "kuimba" kwa motors za stepper na gurgling ya pampu ya aquarium kwenye mzunguko wa baridi.

Nini kifanyike kwenye mashine kama hiyo?

Kwanza kabisa, niliondoa shida ya makazi. Mwili wa umbo lolote husagwa kutoka kwa "plexiglass" na kuunganishwa pamoja na kutengenezea pamoja na kupunguzwa vizuri.

Fiberglass imekuwa nyenzo ya ulimwengu wote. Usahihi wa mashine hukuruhusu kukata kiti cha kuzaa, ambacho kitatoshea baridi, kama inavyotarajiwa, na mvutano mdogo, na kisha haiwezi kuvutwa. Gia za Textolite zimekatwa kikamilifu na wasifu wa uaminifu wa involute.

Usindikaji wa kuni (misaada, nk) ni wigo mpana wa utambuzi wa msukumo wa ubunifu wa mtu, au, kwa kiwango cha chini, kwa utambuzi wa msukumo wa watu wengine (mifano iliyotengenezwa tayari).

Sijajaribu kujitia tu. Hakuna mahali pa calcinate / kuyeyuka / kutupa flasks. Ingawa block ya nta ya kujitia ni kusubiri katika mbawa.

Kwa kujikusanya mashine ya kusaga, unahitaji kuchagua mtawala wa kudhibiti CNC. Vidhibiti vinapatikana kama njia nyingi: mhimili wa 3 na 4 vidhibiti vya gari vya stepper, na chaneli moja. Vidhibiti vya Multichannel mara nyingi hupatikana kwa kudhibiti motors ndogo za stepper, ukubwa wa 42 au 57mm (nema17 na nema23). Motors kama hizo zinafaa kwa kujipanga kwa mashine za CNC na uwanja wa kazi wa hadi 1 m. Wakati wa kukusanya mashine kwa uhuru na uwanja wa kazi wa zaidi ya m 1, unapaswa kutumia motors za stepper za ukubwa wa kawaida wa 86mm (nema34) ili kudhibiti motors vile utahitaji madereva yenye nguvu ya njia moja na udhibiti wa sasa wa 4.2A na juu.

Ili kudhibiti desktop mashine za kusaga vidhibiti kulingana na chipsi maalum za dereva kwa kudhibiti motors hutumiwa sana, kwa mfano, TB6560 au A3977. Chip hii ina kidhibiti ambacho hutoa wimbi sahihi la sine kwa modi tofauti za hatua nusu na ina uwezo ufungaji wa programu mikondo ya vilima. Madereva haya yameundwa kufanya kazi na motors za stepper hadi 3A, saizi za motor NEMA17 42mm na NEMA23 57mm.

Kudhibiti kidhibiti kwa kutumia maalumu au Linux EMC2 na vingine vilivyosakinishwa kwenye Kompyuta. Inashauriwa kutumia kompyuta yenye mzunguko wa processor ya angalau 1 GHz na 1 GB ya kumbukumbu. Kompyuta ya mezani inatoa alama za juu, ikilinganishwa na laptops na nafuu zaidi. Kwa kuongeza, unaweza kutumia kompyuta hii kwa kazi nyingine wakati haiko busy kudhibiti mashine yako. Wakati wa kusanikisha kwenye kompyuta ndogo au PC iliyo na kumbukumbu ya 512MB, inashauriwa kutekeleza.

Ili kuunganisha kwenye kompyuta, bandari ya LPT inayofanana hutumiwa (kwa mtawala aliye na interface ya USB, bandari ya USB). Ikiwa kompyuta yako haina lango sambamba (kompyuta nyingi zaidi na zaidi zinatolewa bila lango hili), unaweza kununua kadi ya kupanua bandari ya PCI-LPT au PCI-E-LPT au kibadilishaji kidhibiti maalum cha USB-LPT kinachounganisha. kwa kompyuta kupitia lango la USB.

Na mashine ya kuchonga ya eneo-kazi na ya kusaga iliyotengenezwa na alumini CNC-2020AL, kamili na kitengo cha kudhibiti na uwezo wa kurekebisha kasi ya spindle, Kielelezo 1 na 2, kitengo cha kudhibiti kina kiendesha gari cha stepper kwenye chip ya TB6560AHQ, vifaa vya nguvu kwa stepper. dereva wa gari na usambazaji wa umeme wa spindle.

picha 1

Kielelezo cha 2

1. Mmoja wa watawala wa kwanza wa udhibiti wa mashine za kusaga za CNC kwenye chip TB6560 aliitwa "bodi ya bluu", Kielelezo 3. Toleo hili la bodi lilijadiliwa sana kwenye vikao, lina idadi ya hasara. Ya kwanza ni optocouplers ya polepole ya PC817, ambayo inahitaji, wakati wa kusanidi programu ya udhibiti wa mashine ya MACH3, kuingiza thamani ya juu inayoruhusiwa katika Pulse ya Hatua na Dir pulse = 15 mashamba dereva wa TB6560, ambayo inaweza kutatuliwa kwa kurekebisha mzunguko, Mchoro 8 na 9. Ya tatu - vidhibiti vya mstari kwa usambazaji wa umeme wa bodi na, kwa sababu hiyo, vidhibiti vya juu vya kubadili hutumiwa kwenye bodi zinazofuata. Ya nne ni ukosefu wa kutengwa kwa galvanic ya mzunguko wa usambazaji wa umeme. Relay ya spindle ni 5A, ambayo katika hali nyingi haitoshi na inahitaji matumizi ya relay yenye nguvu zaidi ya kati. Faida ni pamoja na kuwepo kwa kontakt kwa kuunganisha jopo la kudhibiti. Kidhibiti hiki hakitumiki.

Kielelezo cha 3.

2. Kidhibiti cha mashine ya CNC kiliingia sokoni baada ya "bodi ya bluu", iliyopewa jina la utani ubao nyekundu, Kielelezo 4.

Optocouplers ya juu zaidi (ya haraka) 6N137 hutumiwa hapa. Upeanaji wa spindle 10A. Upatikanaji wa kutengwa kwa galvanic kwa usambazaji wa umeme. Kuna kiunganishi cha kuunganisha dereva wa mhimili wa nne. Kiunganishi kinachofaa cha kuunganisha swichi za kikomo.

Kielelezo cha 4.

3. Kidhibiti cha gari la stepper kilichowekwa alama TB6560-v2 pia ni nyekundu, lakini kilichorahisishwa, hakuna kuunganishwa kwa nguvu, Mchoro 5. Saizi ndogo, lakini kama matokeo ya hii. ukubwa mdogo radiator

Kielelezo cha 5

4. Mdhibiti ni katika kesi ya alumini, Mchoro 6. Kesi inalinda mtawala kutoka kwa vumbi. sehemu za chuma, pia hutumika kama shimoni nzuri la joto. Kutengwa kwa galvanic kwa usambazaji wa umeme. Kuna kiunganishi cha kuwezesha mizunguko ya ziada ya +5V. Optocouplers haraka 6N137. N chini-impedance na chini ESR capacitors. Hakuna relay ya kudhibiti kuwashwa kwa spindle, lakini kuna matokeo mawili ya kuunganisha relay (swichi za transistor na Sawa) au PWM kwa kudhibiti kasi ya mzunguko wa spindle. Maelezo ya kuunganisha ishara za udhibiti wa relay kwenye ukurasa

Kielelezo cha 6

5. Kidhibiti cha mhimili 4 wa mashine ya kusaga na kuchonga ya CNC, kiolesura cha USB, Mchoro 7.

Kielelezo cha 7

Kidhibiti hiki hakifanyi kazi na programu ya MACH3 inakuja na programu yake ya kudhibiti mashine.

6. Mdhibiti wa CNC wa mashine kwenye kiendeshi cha SD kutoka Allegro A3977, Mchoro 8.

Kielelezo cha 8

7.Kiendesha gari cha stepper cha njia moja kwa mashine ya CNC DQ542MA. Dereva hii inaweza kutumika wakati kujizalisha mashine iliyo na uwanja mkubwa wa kufanya kazi na motors za stepper yenye mkondo wa hadi 4.2A, inaweza pia kufanya kazi na motors za Nema34 86mm, Mchoro 9.

Kielelezo cha 9

Picha ya urekebishaji wa bodi ya kidhibiti cha gari la stepper ya bluu kwenye TB6560, Mchoro 10.

Kielelezo cha 10.

Mpango wa kurekebisha bodi ya kidhibiti cha gari la stepper ya bluu kwenye TB6560, Mchoro 11.

Hii ni mashine yangu ya kwanza ya CNC iliyokusanyika kwa mikono yangu mwenyewe kutoka vifaa vinavyopatikana. Gharama ya mashine ni kama $170.

Nimekuwa na ndoto ya kukusanya mashine ya CNC kwa muda mrefu. Ninaihitaji sana kwa kukata plywood na plastiki, kukata sehemu kadhaa za modeli, bidhaa za nyumbani na mashine zingine. Mikono yangu iliwasha kuunganisha mashine kwa karibu miaka miwili, wakati huo nilikusanya sehemu, vifaa vya elektroniki na maarifa.

Mashine ni bajeti, gharama yake ni ndogo. Katika kinachofuata nitatumia maneno ambayo kwa mtu wa kawaida inaweza kuonekana inatisha sana na hii inaweza kuogopesha kujijenga mashine, lakini kwa kweli yote ni rahisi sana na rahisi kujua katika siku chache.

Elektroniki zilizokusanywa kwenye programu dhibiti ya Arduino + GRBL

Mitambo ni rahisi zaidi, sura iliyofanywa kwa plywood 10mm + 8mm screws na bolts, miongozo ya mstari iliyofanywa kwa angle ya chuma 25 * 25 * 3 mm + fani 8 * 7 * 22 mm. Mhimili wa Z husogea kwenye stud ya M8, na shoka za X na Y kwenye mikanda ya T2.5.

Spindle ya CNC imetengenezwa nyumbani, imekusanywa kutoka kwa motor isiyo na brashi na clamp ya collet + gari la ukanda wa toothed. Ikumbukwe kwamba motor spindle ni powered kutoka kuu 24 volt umeme. KATIKA vipimo vya kiufundi Motor inasemekana kuwa 80 amps, lakini kwa kweli hutumia amps 4 chini ya mzigo mkubwa. Siwezi kueleza kwa nini hii inatokea, lakini motor inafanya kazi vizuri na hufanya kazi yake.

Hapo awali, mhimili wa Z ulikuwa kwenye miongozo ya laini iliyotengenezwa nyumbani kutoka kwa pembe na fani, baadaye niliifanya upya, picha na maelezo hapa chini.

Nafasi ya kazi ni takriban 45 cm katika X na 33 cm katika Y, 4 cm katika Z. Kwa kuzingatia uzoefu wa kwanza, mashine inayofuata Nitaifanya kwa vipimo vikubwa na kufunga motors mbili kwenye mhimili wa X, moja kwa kila upande. Hii ni kutokana na mkono mkubwa na mzigo juu yake, wakati kazi inafanywa kwa umbali wa juu kando ya mhimili wa Y Sasa kuna motor moja tu na hii inasababisha kupotosha kwa sehemu, mduara unageuka kuwa kidogo mviringo kwa sababu ya kubadilika kwa gari kando ya X.

Fani za asili kwenye gari zililegea haraka kwa sababu hazikuundwa kwa mzigo wa nyuma, na hii ni mbaya. Kwa hiyo, niliweka fani mbili kubwa na kipenyo cha mm 8 juu na chini ya axle, hii inapaswa kufanyika mara moja, sasa kuna vibration kwa sababu ya hili.

Hapa kwenye picha unaweza kuona kwamba mhimili wa Z tayari uko kwenye miongozo mingine ya mstari, maelezo yatakuwa hapa chini.

Viongozi wenyewe ni sana kubuni rahisi, kwa namna fulani niliipata kwenye Youtube kwa bahati mbaya. Halafu muundo huu ulionekana kuwa mzuri kwangu kutoka pande zote, bidii ya chini, maelezo ya chini, mkutano rahisi. Lakini kama mazoezi yameonyesha, miongozo hii haifanyi kazi kwa muda mrefu. Picha inaonyesha gombo ambalo liliundwa kwenye mhimili wa Z baada ya wiki ya majaribio yangu ya mashine ya CNC.

Nilibadilisha miongozo ya nyumbani kwenye mhimili wa Z na fanicha zinagharimu chini ya dola moja kwa vipande viwili. Niliwafupisha, nikiacha kiharusi cha cm 8 Bado kuna miongozo ya zamani kwenye shoka za X na Y, sitazibadilisha kwa sasa, ninapanga kukata sehemu za mashine mpya kwenye mashine hii, basi nitazibadilisha. tenga hii tu.

Maneno machache kuhusu wakataji. Sijawahi kufanya kazi na CNC na pia nina uzoefu mdogo sana wa kusaga. Nilinunua wakataji kadhaa nchini China, wote wana grooves 3 na 4, baadaye niligundua kuwa wakataji hawa ni wazuri kwa chuma, lakini kwa plywood ya kusaga unahitaji wakataji wengine. Wakati wakataji wapya hufunika umbali kutoka Uchina hadi Belarusi, ninajaribu kufanya kazi na nilichonacho.

Picha inaonyesha jinsi mkataji wa 4 mm alichoma kwenye plywood ya birch 10 mm, bado sikuelewa kwa nini, plywood ilikuwa safi, lakini kwenye mkataji kulikuwa na amana za kaboni sawa na resin ya pine.

Ifuatayo kwenye picha ni mkataji wa filimbi 2 mm baada ya jaribio la kusaga plastiki. Kipande hiki cha plastiki kilichoyeyuka kilikuwa kigumu sana kukiondoa; Hata kwa kasi ya chini mkataji bado anakwama, grooves 4 ni wazi kwa chuma :)

Siku nyingine ilikuwa siku ya kuzaliwa ya mjomba wangu, katika hafla hii niliamua kutoa zawadi kwenye toy yangu :)

Kama zawadi, nilitengeneza nyumba kamili kwenye nyumba ya plywood. Kwanza kabisa, nilijaribu kusaga kwenye plastiki ya povu ili kujaribu programu na sio kuharibu plywood.

Kwa sababu ya kurudi nyuma na kuinama, kiatu cha farasi kiliweza kukatwa mara ya saba tu.

Kwa jumla, nyumba hii kamili (katika hali yake safi) ilichukua kama masaa 5 kusaga + muda mwingi kwa kile kilichoharibiwa.

Mara moja nilichapisha makala kuhusu mmiliki wa ufunguo, chini kwenye picha ni mmiliki wa ufunguo sawa, lakini tayari kukatwa kwenye mashine ya CNC. Jitihada za chini, usahihi wa juu. Kwa sababu ya kurudi nyuma, usahihi sio kiwango cha juu, lakini nitafanya mashine ya pili kuwa ngumu zaidi.

Pia nilitumia mashine ya CNC kukata gia kutoka kwa plywood, ni rahisi zaidi na haraka kuliko kuikata kwa mikono yangu mwenyewe na jigsaw.

Baadaye nilikata gia za mraba kutoka kwa plywood, kwa kweli zinazunguka :)

Matokeo ni chanya. Sasa nitaanza kutengeneza mashine mpya, nitakata sehemu kwenye mashine hii, kazi ya mikono inakuja kwa kusanyiko.

Unahitaji kuwa na ujuzi wa kukata plastiki, kwa sababu unafanya kazi kwenye kisafishaji cha utupu cha roboti cha nyumbani. Kwa kweli, roboti pia ilinisukuma kuunda CNC yangu mwenyewe. Kwa robot nitakata gia na sehemu zingine kutoka kwa plastiki.

Sasisha: Sasa ninunua wakataji wa moja kwa moja na kingo mbili (3.175 * 2.0 * 12 mm), walikata bila alama kali pande zote mbili za plywood.

Miongoni mwa aina kubwa watawala, watumiaji wanatafuta nyaya hizo kwa ajili ya kujipanga ambayo itakubalika na yenye ufanisi zaidi. Vifaa vyote vya njia moja na vituo vingi vinatumiwa: vidhibiti vya 3- na 4-axis.

Chaguzi za kifaa

Vidhibiti vya motor vya hatua nyingi (motor za stepper) na ukubwa wa kawaida wa 42 au 57 mm hutumiwa katika kesi ya uwanja mdogo wa kufanya kazi wa mashine - hadi 1 m Wakati wa kukusanya mashine na shamba kubwa la kufanya kazi - zaidi ya 1 m , ukubwa wa kawaida wa 86 mm unahitajika. Inaweza kudhibitiwa kwa kutumia kiendeshi cha kituo kimoja (kidhibiti cha sasa kinachozidi 4.2 A).

Mashine iliyo na udhibiti wa nambari, haswa, inaweza kudhibitiwa na kidhibiti iliyoundwa kwa msingi wa chipsi maalum za kiendeshi zilizokusudiwa kutumika kwa motors za stepper hadi 3A. Mdhibiti wa CNC wa mashine hudhibitiwa na programu maalum. Imewekwa kwenye PC yenye mzunguko wa processor ya zaidi ya 1 GHz na uwezo wa kumbukumbu wa 1 GB). Kwa kiasi kidogo, mfumo umeboreshwa.

KUMBUKA! Ikilinganishwa na kompyuta ndogo, ukiunganisha kompyuta ya mezani, unapata matokeo bora, na ni ya bei nafuu.

Unapounganisha kidhibiti kwenye kompyuta, tumia kiunganishi cha bandari sambamba cha USB au LPT. Ikiwa bandari hizi hazipatikani, basi bodi za kupanua au waongofu wa mtawala hutumiwa.

Safari katika historia

Hatua muhimu za maendeleo ya kiteknolojia zinaweza kuainishwa kimkakati kama ifuatavyo:

Mtawala wa kwanza kwenye chip aliitwa kawaida "bodi ya bluu". Chaguo hili lina hasara na mpango unahitaji uboreshaji. Faida kuu ni kwamba kuna kontakt, na jopo la kudhibiti liliunganishwa nayo.
Kufuatia moja ya bluu, mtawala anayeitwa "bodi nyekundu" alionekana. Tayari imetumia optocouplers za haraka (high-frequency), 10A spindle relay, kutengwa kwa nguvu (galvanic) na kiunganishi ambapo viendeshi vya mhimili wa nne vitaunganishwa.
Kifaa kingine sawa na alama nyekundu pia kilitumiwa, lakini kilichorahisishwa zaidi. Kwa msaada wake iliwezekana kudhibiti mashine ndogo aina ya desktop- kutoka kati ya mhimili-3.

Ifuatayo katika mstari wa maendeleo ya teknolojia ilikuwa mtawala aliye na kutengwa kwa galvanic kwa ugavi wa umeme, optocouplers haraka na capacitors maalum, kuwa na nyumba ya alumini ambayo ilitoa ulinzi kutoka kwa vumbi. Badala ya relay ya kudhibiti ambayo ingewasha spindle, muundo huo ulikuwa na matokeo mawili na uwezo wa kuunganisha relay au PWM (urekebishaji wa upana wa mapigo) udhibiti wa kasi.
Sasa, kwa ajili ya utengenezaji wa mashine ya kusaga na kuchonga nyumbani na motor stepper, kuna chaguzi - 4-axis mtawala, stepper motor dereva kutoka Allegro, moja-channel dereva kwa ajili ya mashine na shamba kubwa kazi.

MUHIMU! Usipakie gari kupita kiasi kwa kutumia kasi ya juu na ya juu.

Kidhibiti kilichotengenezwa kwa nyenzo chakavu

Mafundi wengi wanapendelea udhibiti kupitia lango la LPT kwa programu nyingi za udhibiti wa kiwango cha amateur. Badala ya kutumia seti ya microcircuits maalum kwa kusudi hili, wengine hujenga kidhibiti kutoka kwa vifaa vya chakavu - transistors za athari za shamba kutoka kwa kuchomwa moto. bodi za mama(kwa voltage ya zaidi ya 30 volts na sasa ya zaidi ya 2 amperes).

Na kwa kuwa mashine ya kukata plastiki ya povu iliundwa, mvumbuzi alitumia taa za incandescent za gari kama kikomo cha sasa, na SD iliondolewa kutoka kwa vichapishaji vya zamani au skana. Kidhibiti hiki kiliwekwa bila mabadiliko kwenye mzunguko.

Kufanya mashine rahisi zaidi Fanya mwenyewe CNC, wakati wa kutenganisha skana, pamoja na SD, chip ya ULN2003 na vijiti viwili vya chuma huondolewa, wataenda kwenye bandari ya majaribio. Kwa kuongeza utahitaji:

Sanduku la kadibodi (ambayo mwili wa kifaa utawekwa). Chaguo linalowezekana na textolite au karatasi ya plywood, lakini kadibodi ni rahisi kukata; vipande vya mbao;
zana - kwa namna ya kukata waya, mkasi, screwdrivers; bunduki ya gundi na vifaa vya soldering;
chaguo la bodi ambayo inafaa CNC ya nyumbani mashine;
kontakt kwa bandari ya LPT;
tundu la umbo la silinda kwa ajili ya kupanga usambazaji wa umeme;
vipengele vya uunganisho - fimbo zilizopigwa, karanga, washers na screws;
mpango wa TurboCNC.

Kukusanya kifaa cha nyumbani

Baada ya kuanza kufanya kazi kwenye kidhibiti cha CNC kilichotengenezwa nyumbani, hatua ya kwanza ni kuuza kwa uangalifu chip ubao wa mkate na mabasi mawili ya nguvu. Ifuatayo itakuwa muunganisho wa pato la ULN2003 na kiunganishi cha LPT. Ifuatayo, tunaunganisha pini zilizobaki kulingana na mchoro. Pini ya sifuri (bandari ya 25 sambamba) imeunganishwa kwenye pini hasi kwenye basi la umeme la bodi.

Kisha motor imeshikamana na kifaa cha kudhibiti, na tundu la umeme linaunganishwa na basi inayofanana. Ili kuhakikisha kuaminika kwa uhusiano wa waya, wao ni fasta na gundi moto.

Kuunganisha Turbo CNC haitakuwa vigumu. Mpango huo unafaa na MS-DOS na pia inaambatana na Windows, lakini katika kesi hii baadhi ya makosa na kushindwa kunawezekana.

Baada ya kusanidi programu kufanya kazi na mtawala, unaweza kutengeneza mhimili wa majaribio. Mlolongo wa vitendo vya kuunganisha mashine ni kama ifuatavyo.

Vijiti vya chuma vinaingizwa kwenye mashimo yaliyopigwa kwa kiwango sawa katika vitalu vitatu vya mbao na imara na screws ndogo.
SD imeunganishwa kwenye bar ya pili, kuiweka kwenye ncha za bure za vijiti na kuifuta kwa kutumia screws.
Parafujo ya risasi hupigwa kupitia shimo la tatu na nut imewekwa. Parafujo iliyoingizwa ndani ya shimo la baa ya pili imefungwa ndani hadi itasimama ili ipite kupitia mashimo haya na kutoka nje kwenye shimoni la gari.
Ifuatayo, unahitaji kuunganisha fimbo kwenye shimoni la injini na kipande cha hose ya mpira na kamba ya waya.
Vipu vya ziada vinahitajika ili kuimarisha nut inayoendesha.
Msimamo uliofanywa pia umeunganishwa kwenye block ya pili kwa kutumia screws. Kiwango cha usawa kinarekebishwa na screws za ziada na karanga.
Kwa kawaida, motors huunganishwa pamoja na vidhibiti na kupimwa ili kuhakikisha uhusiano sahihi. Hii inafuatwa na kuangalia kiwango cha CNC na kuendesha programu ya majaribio.
Yote iliyobaki ni kufanya mwili wa kifaa na hii itakuwa hatua ya mwisho ya kazi ya wale wanaounda mashine za nyumbani.

Wakati wa kupanga uendeshaji wa mashine 3-axis, hakuna mabadiliko katika mipangilio ya axes mbili za kwanza. Lakini wakati wa kupanga awamu 4 za kwanza za tatu, mabadiliko yanaletwa.

Makini! Kwa kutumia mchoro uliorahisishwa wa kidhibiti cha ATMega32 (Kiambatisho 1), katika katika baadhi ya kesi Unaweza kukutana na usindikaji usio sahihi wa mhimili wa Z - hali ya hatua ya nusu. Lakini katika toleo kamili bodi zake (Kiambatisho 2), mikondo ya shoka inadhibitiwa na PWM ya vifaa vya nje.

Hitimisho

Katika vidhibiti, mashine za CNC zilizokusanyika - anuwai ya matumizi: katika wapangaji, wakataji wadogo wa kusaga, kufanya kazi na kuni na sehemu za plastiki, kuchonga chuma, mashine ndogo za kuchimba visima.

Vifaa vilivyo na utendakazi wa axial pia vinatumika katika kupanga mipango; bodi za mzunguko zilizochapishwa. Kwa hivyo juhudi zilizotumiwa kwenye mkusanyiko na mafundi wenye ujuzi hakika zitalipa katika mtawala wa siku zijazo.

Siku njema kwa wote! Na hapa niko pamoja sehemu mpya hadithi yake kuhusu Mashine ya CNC. Nilipoanza kuandika nakala hiyo, sikufikiria hata kuwa ingegeuka kuwa kubwa sana. Nilipoandika juu ya umeme wa mashine, nilitazama na kuogopa - karatasi ya A4 ilifunikwa na maandishi pande zote mbili, na bado kulikuwa na mengi, mengi ya kusema.

Mwishowe ikawa hivi mwongozo wa kuunda mashine ya CNC, mashine ya kufanya kazi, kutoka mwanzo. Kutakuwa na sehemu tatu za makala kuhusu mashine moja: 1-kielektroniki kujaza, 2-mechanics ya mashine, 3-hila zote za kusanidi vifaa vya elektroniki, mashine yenyewe, na mpango wa kudhibiti mashine.
Kwa ujumla, nitajaribu kuchanganya katika nyenzo moja kila kitu muhimu na muhimu kwa kila anayeanza katika biashara hii ya kuvutia, kile ambacho mimi mwenyewe nimesoma kwenye rasilimali mbalimbali za mtandao na kupita kupitia mwenyewe.

Kwa njia, katika makala hiyo nilisahau kuonyesha picha za ufundi uliofanywa. Ninarekebisha hili. Dubu ya styrofoam na mmea wa plywood.

Dibaji

Baada ya kukusanya mashine yangu ndogo bila matumizi makubwa ya juhudi, wakati na pesa, nilivutiwa sana na mada hii. Nilitazama kwenye YouTube, ikiwa sio zote, basi karibu video zote zinazohusiana na mashine za amateur. Nilifurahishwa sana na picha za bidhaa ambazo watu hutengeneza kwenye " CNC ya nyumbani" Niliangalia na kufanya uamuzi - nitakusanya mashine yangu kubwa! Kwa hivyo, kwa wimbi la mhemko, bila kufikiria kila kitu, nilijiingiza kwenye ulimwengu mpya na usiojulikana CNC.

Sikujua nianzie wapi. Kwanza kabisa, niliamuru motor ya kawaida ya stepper Vexta kwa kilo 12 / cm, kwa njia na uandishi wa kiburi "uliofanywa Japani".

Alipokuwa akisafiri kote Urusi, alikaa jioni kwenye vikao mbalimbali vya CNC na kujaribu kuamua juu ya chaguo lake. Mdhibiti wa HATUA/DIR na madereva wa magari ya stepper. Nilizingatia chaguzi tatu: kwenye chip L298, kwa wafanyakazi wa shambani, au kununua Kichina kilicho tayari kufanywa TB6560 ambayo ilikuwa na maoni mchanganyiko sana.

Kwa wengine ilifanya kazi bila shida kwa muda mrefu, kwa wengine iliwaka kwa hitilafu kidogo ya mtumiaji. Mtu hata aliandika kwamba iliwaka wakati aligeuka kidogo shimoni la motor iliyounganishwa na mtawala wakati huo. Pengine ukweli wa kutoaminika kwa Wachina ulicheza kwa niaba ya uchaguzi wa mpango L297+ kujadiliwa kikamilifu kwenye jukwaa. Mpango huo labda hauwezi kuharibika kwa sababu ... Amperes ya uwanja wa dereva ni mara kadhaa zaidi kuliko kile kinachohitajika kutolewa kwa motors. Ingawa lazima ujiuze mwenyewe (hiyo ni pamoja), na gharama ya sehemu ilikuwa zaidi ya mtawala wa Kichina, lakini ni ya kuaminika, ambayo ni muhimu zaidi.

Nitatoka kidogo kutoka kwa mada. Wakati haya yote yalipofanywa, hata wazo halikuibuka kwamba ningewahi kuandika juu yake. Kwa hiyo, hakuna picha za mchakato wa mkutano wa mechanics na umeme, picha chache tu zilizochukuliwa na kamera ya simu ya mkononi. Kila kitu kingine kilibofya haswa kwa kifungu hicho, katika fomu iliyokusanywa tayari.

Kesi ya chuma ya soldering inaogopa

Nitaanza na usambazaji wa umeme. Nilipanga kufanya msukumo, nilicheza nayo labda kwa wiki, lakini bado sikuweza kuondokana na msisimko ambao ulikuwa unatoka nje. Ninabadilisha trans hadi 12V - kila kitu ni sawa, ninaibadilisha hadi 30 na ni fujo kamili. Nilifikia hitimisho kwamba aina fulani ya mdudu inatambaa kupitia maoni kutoka 30V hadi TL494 na kuubomoa mnara wake. Kwa hivyo niliacha jenereta hii ya msukumo, kwa bahati nzuri kulikuwa na TS-180s kadhaa, moja ambayo ilienda kutumikia nchi kama usambazaji wa umeme wa trance. Na chochote unachosema, kipande cha chuma na shaba kitakuwa cha kuaminika zaidi kuliko rundo la poda. Transfoma inarudi kwa voltages zinazohitajika, lakini ilihitaji +30V ili kuwasha injini, +15V kuwasha IR2104, +5V imewashwa L297, na shabiki. Unaweza kusambaza 10 au 70 kwa motors, jambo kuu sio kuzidi sasa, lakini ikiwa unafanya kidogo, kasi ya juu na nguvu hupunguzwa, lakini transformer haikuruhusu zaidi kwa sababu. inahitajika 6-7A. Voltages 5 na 15v imetulia, 30 kushoto "floating" kwa hiari ya mtandao wetu wa umeme.

Wakati huu wote, kila usiku nilikaa kwenye kompyuta na kusoma, kusoma, kusoma. Kuweka mtawala, kuchagua programu: ni ipi ya kuchora, ni ipi ya kudhibiti mashine, jinsi ya kufanya mechanics, nk. Nakadhalika. Kwa ujumla, kadiri nilivyosoma, ndivyo ilivyokuwa ya kutisha, na mara nyingi swali liliibuka "kwa nini ninahitaji hii?!" Lakini ilikuwa imechelewa sana kurudi, injini iko kwenye meza, sehemu ziko mahali pengine njiani - lazima tuendelee.

Ni wakati wa solder bodi. Zile zinazopatikana kwenye Mtandao hazikufaa kwa sababu tatu:
1 - Duka ambalo niliagiza sehemu hazikuwepo IR2104 katika vifurushi vya DIP, na walinitumia 8-SOICN. Zinauzwa kwenye ubao kutoka upande mwingine, juu chini, na ipasavyo ilikuwa ni lazima kuakisi nyimbo, na ( IR2104) vipande 12.

2 - Pia nilichukua vipinga na capacitors katika vifurushi vya SMD ili kupunguza idadi ya mashimo ambayo yanahitajika kuchimbwa.
3 - Radiator niliyokuwa nayo ilikuwa ndogo na transistors za nje zilikuwa nje ya eneo lake. Ilikuwa ni lazima kubadili swichi za shamba kwenye ubao mmoja kwenda kulia, na kwa upande mwingine upande wa kushoto, kwa hiyo nilifanya aina mbili za bodi.

Mchoro wa mtawala wa mashine

Kwa usalama wa bandari ya LPT, mtawala na kompyuta ziliunganishwa kupitia bodi ya kutengwa ya macho. Nilichukua mchoro na muhuri kutoka kwa tovuti moja inayojulikana, lakini tena ilibidi niibadilishe kidogo na kuiondoa. maelezo yasiyo ya lazima.

Upande mmoja wa ubao unawezeshwa kupitia bandari ya USB, nyingine, iliyounganishwa na kidhibiti, inaendeshwa na chanzo cha +5V. Ishara hupitishwa kupitia optocouplers. Nitaandika maelezo yote kuhusu kuanzisha mtawala na kufuta katika sura ya tatu, lakini hapa nitataja tu pointi kuu. Ubao huu wa kutenganisha umeundwa ili kuunganisha kwa usalama kidhibiti cha gari la stepper kwenye bandari ya LPT ya kompyuta. Kielektroniki hutenganisha bandari ya kompyuta kutoka kwa mashine ya kielektroniki, na hukuruhusu kudhibiti mashine ya CNC ya mhimili 4. Ikiwa mashine ina shoka tatu tu, kama ilivyo kwetu, sehemu zisizo za lazima zinaweza kuachwa zikining'inia hewani, au hazijauzwa kabisa. Inawezekana kuunganisha vitambuzi vya kikomo, kitufe cha kusimamisha kwa kulazimishwa, upeanaji wa swichi ya spindle na kifaa kingine, kama vile kisafishaji cha utupu.

Hii ilikuwa picha ya bodi ya optocoupler iliyochukuliwa kutoka kwa Mtandao, na hii ndivyo bustani yangu inavyoonekana baada ya ufungaji katika kesi hiyo. Bodi mbili na rundo la waya. Lakini inaonekana hakuna kuingiliwa, na kila kitu hufanya kazi bila makosa.

Bodi ya mtawala wa kwanza iko tayari, niliangalia kila kitu na kuipima hatua kwa hatua, kama ilivyo kwenye maagizo. Kwa kutumia trimmer, niliweka sasa ndogo (hii inawezekana shukrani kwa uwepo wa PWM), na kuunganisha nguvu (kwa motors) kupitia mlolongo wa balbu za mwanga 12 + 24V, ili "hakuna chochote, ikiwa chochote. ” Wafanyakazi wangu wa shamba hawana radiator.

Injini ilizomea. Habari njema, basi PWM inafanya kazi inavyopaswa. Ninabonyeza kitufe na inazunguka! Nilisahau kutaja kwamba mtawala huyu ameundwa ili kudhibiti bipolar stepper motor i.e. ile iliyo na waya 4 zilizounganishwa. Nilicheza na njia za hatua/nusu-hatua na za sasa. Katika hali ya nusu-hatua, injini inafanya kazi kwa utulivu zaidi na inakua kasi ya juu + ongezeko la usahihi. Kwa hiyo niliacha jumper katika "hatua ya nusu". Kwa kiwango cha juu cha usalama wa sasa kwa injini kwa voltage ya takriban 30V, iliwezekana kuzunguka injini hadi 2500 rpm! Mashine yangu ya kwanza bila PWM haikuwahi kuota hii.))

Niliamuru injini mbili zifuatazo zenye nguvu zaidi, Nema kwa 18kg / s, lakini tayari "imefanywa nchini China".

Wao ni duni kwa ubora Vexta, baada ya yote, China na Japan ni mambo tofauti. Unapozunguka shimoni kwa mkono wako, na Kijapani hutokea kwa namna fulani kwa upole, lakini kwa Kichina hisia ni tofauti, lakini hadi sasa hii haijaathiri kazi. Hakuna maoni kuwahusu.

Niliuza bodi mbili zilizobaki, nikaziangalia kwa kutumia "simulator ya LED stepper motor", kila kitu kilionekana kuwa sawa. Ninaunganisha motor moja - inafanya kazi vizuri, lakini si 2500 rpm, lakini kuhusu 3000! Kwa mujibu wa mpango uliopangwa tayari, ninaunganisha motor ya tatu kwenye bodi ya tatu, inazunguka kwa sekunde kadhaa na kuacha ... Ninaangalia na oscillator - hakuna mapigo kwenye pato moja. Mimi wito ada - moja ya IR2104 kuvunjwa.

Kweli, sawa, labda nilipata kasoro, nilisoma kwamba hii mara nyingi hufanyika na kitu hiki kidogo. Niliuza katika mpya (nilichukua vipande 2 na vipuri), upuuzi huo huo - inageuka kwa sekunde kadhaa na STOP! Hapa nilikasirika, na wacha tuangalie wafanyikazi wa shamba. Kwa njia, bodi yangu ina IRF530(100V/17A) dhidi ya (50V/49A), kama ilivyokuwa awali. Kiwango cha juu cha 3A kitaenda kwa gari, kwa hivyo hifadhi ya 14A ni zaidi ya kutosha, lakini tofauti ya bei ni karibu mara 2 kwa niaba ya 530s.
Kwa hiyo, ninaangalia vifaa vya shamba na kile ninachokiona ... sikuwa na solder mguu mmoja! Na 30V zote kutoka kwa mfanyakazi wa shamba akaruka kwa pato la "irka" hii. Niliuza mguu, nikagua kila kitu kwa uangalifu tena, na nikaweka mwingine. IR2104, nina wasiwasi mwenyewe - hii ndiyo ya mwisho. Niliiwasha na nilifurahi sana wakati injini haikusimama baada ya sekunde mbili za operesheni. Njia ziliachwa kama ifuatavyo: injini Vexta- 1.5A, injini NEMA 2.5A. Kwa sasa hii, takriban mapinduzi 2000 yanapatikana, lakini ni bora kuwazuia kwa utaratibu ili kuepuka kuruka hatua, na joto la motors wakati wa operesheni ya muda mrefu hauzidi kile ambacho ni salama kwa motors. Transformer ya nguvu inakabiliana bila matatizo, kwa sababu kwa kawaida motors 2 tu huzunguka kwa wakati mmoja, lakini radiator inahitaji baridi ya ziada ya hewa.

Sasa kuhusu kufunga walinzi wa shamba kwenye radiator, na kuna 24 kati yao, ikiwa mtu yeyote hajaona. Katika toleo hili la bodi ziko zimelala chini, i.e. radiator inakaa tu juu yao na inavutiwa na kitu.

Bila shaka, ni vyema kuweka kipande imara cha mica ili kutenganisha heatsink kutoka kwa transistors, lakini sikuwa na moja. Nilipata suluhisho kama hili. Kwa sababu Kwa nusu ya transistors, nyumba huenda kwa usambazaji wa nguvu zaidi wanaweza kuwekwa bila insulation, tu na kuweka mafuta. Na chini ya wengine niliweka vipande vya mica iliyobaki kutoka kwa transistors za Soviet. Nilichimba radiator na bodi kupitia sehemu tatu na kuzifunga kwa bolts. Nilipata bodi moja kubwa kwa kuunganisha bodi tatu tofauti kando, huku nikizunguka eneo kwa nguvu. waya wa shaba 1 mm. Wote vitu vya elektroniki na ugavi wa umeme uliwekwa kwenye aina fulani ya chasisi ya chuma, sijui hata kwa nini.

Nilikata vifuniko vya upande na vya juu kutoka kwa plywood, na kuweka shabiki juu.

Unaweza kupendezwa na nyenzo zifuatazo