Контролер ЧПУ верстата: схема, збірка своїми руками, види

Серед великої різноманітності контролерів, користувачі шукають для самостійної збірки ті схеми, які будуть прийнятні і найбільш ефективні. Застосовуються і одноканальні і багатоканальні пристрої: 3-х і 4-х осьовий контролери.

Зміст

  • 1 Варіанти пристроїв
  • 2 Екскурс в історію
  • 3 Контролер з підручних матеріалів
    • 3.1 Складання саморобного пристрою
  • 4 Висновок

Варіанти пристроїв

Багатоканальні контролери КД (крокових двигунів) при типорозмірах 42 або 57 мм використовується у разі невеликого робочого поля верстата – до 1 м. Коли збирають верстат більшого робочого поля – понад 1м, потрібний типорозмір 86 мм. Управляти ним можна, користуючись одноканальним драйвером (струм управління, що перевищує 4,2 А).

Керувати верстатом з числовим програмним управлінням, зокрема, фрезерним настільним можна контролером, створеним на базі спеціалізованих мікросхем –драйверів, призначених до застосування для КД до 3А. Контролер ЧПУ верстата управляється спецпрограммой. Її встановлюють на ПК, що має частоту процесора понад 1GHz, а об’єм пам’яті 1 Гб). При меншому обсязі, оптимізують систему.

ЗВЕРНІТЬ УВАГУ! Якщо порівнювати з ноутбуком, то в разі підключення стаціонарного комп’ютера – кращі результати, та й коштує він дешевше.

Підключаючи контролер до комп’ютера, використовують USB або роз’єм паралельного порту LPT. Якщо цих портів немає, то користуються платами-розширювачами або контролерами-перетворювачами.

Контролер ЧПУ верстата: схема, збірка своїми руками, види

Екскурс в історію

Віхи техпрогресса схематично можна позначити так:

  • У першого контролера на мікросхемі був умовно названий «синьої платою». У цього варіанту є недоліки і схема потребувала доопрацювання. Головне достоїнство – є роз’єм, до нього і підключали пульт управління.
  • Услід за синім, з’явився контролер, званий «червоної платою». У ньому вже використовувалися швидкі (високочастотні) оптрони, реле шпинделя на 10А, розв’язка по харчуванню (гальванічна) і роз’єм, куди б підключалися драйвери четвертої осі.
  • Застосовувалося також ще одне подібне пристрій з червоною маркіровкою, але більш спрощене. За його допомогою можна було керувати невеликим верстатом настільного типу – з числа 3-осьових.

  • Наступним в лінійці техпрогресса став контролер з гальванічною розв’язкою по харчуванню, швидкими оптронами і особливими конденсаторами, має алюмінієвий корпус, який забезпечував захист від пилу. Замість реле управління, яке включало б шпиндель, в конструкції було два виходи і можливість, щоб підключити реле або ШІМ (широтно-імпульсна модуляція) управління швидкістю обертання.
  • Зараз же для виготовлення саморобного фрезерно-гравірувального верстата, що має КД, є варіанти – 4-х осьовий контролер, драйвер КД від Allegro, одноканальний драйвер для верстата, що має велике робоче поле.

ВАЖЛИВО! Не варто перевантажувати КД, застосовуючи велику фрезу агрегату і велику швидкість.


Контролер ЧПУ верстата: схема, збірка своїми руками, види

Контролер з підручних матеріалів

Більшість умільців воліють управління через LPT порт для більшості програм управління аматорського рівня. Замість застосування комплекту спецмикросхем для цієї мети, дехто будує контролер з підручних матеріалів – польових транзисторів з згорілих материнських плат (при напрузі понад 30 вольт і струмом більше 2 ампер).

А оскільки створювався верстат для нарізування пінопласту, в якості обмежувача струму винахідник використовував автомобільні лампи розжарювання, а КД знімали зі старих принтерів або сканерів. Такий контролер встановлювали без змін у схемі.

Щоб зробити найпростіший верстат ЧПУ своїми руками, розбираючи сканер, крім КД, витягується і мікросхема ULN2003, і два сталеві прутки, вони підуть на тестовий портал. До того ж знадобляться:

  • Коробка з картону (з неї змонтують корпус пристрою). Можливий варіант з текстолітом або фанерним листом, але картон різати легше; шматки деревини;
  • інструменти – кусачки, ножиці, викруток; клейовий пістолет і паяльні приналежності;
  • варіант плати, яка підходить на саморобний ЧПУ верстат;
  • роз’єм для LPT порту;
  • гніздо у формі циліндра для облаштування блоку живлення;
  • елементи з’єднання – стержні з різьбою, гайки, шайби та шурупи;
  • програма для TurboCNC.

Збірка саморобного пристрою

Приступивши до роботи над саморобним контролером для чпу, перший крок – акуратно припаяти мікросхему на макетну плату з двома шинами електроживлення. Далі піде з’єднання виведення ULN2003 і коннектора LPT. Далі залишилися висновки підключаємо за схемою. Нульовий висновок (25-ий паралельного порту) з’єднується з від’ємним на шині живлення плати.

Потім КД з’єднують з пристроєм керування, а гніздо для електроживлення з відповідною шиною. Для надійності з’єднань проводів виконують їх фіксацію термоклеєм.

Не складе праці підключення Turbo CNC. Програма ефективна з MS-DOS, сумісна і з Windows, але в цьому випадку можливі деякі помилки і збої.

Контролер ЧПУ верстата: схема, збірка своїми руками, види

Настроївши програму на роботу з контролером, можна виготовити тестову вісь. Послідовність дій по підключенню верстатів така:

  • В отвори, просвердлені на одному рівні в трьох дерев’яних брусках, вставляють прутки із сталі і закріплюють шурупами невеликого розміру.
  • КД з’єднують з другим бруском, одягаючи його на вільні кінці прутів і прикручують, застосовуючи шурупи.
  • Через третє отвір вставляється ходовий гвинт і ставиться гайка. Гвинт, вставлений в отвір другого бруска, загвинчують до упору, щоб він, пройшовши через ці отвори, вийшов на вал двигуна.
  • Далі належить з’єднання стрижня з валом двигуна відрізком шланга з гуми і дротовим зажимом.
  • Для кріплення ходової гайки потрібні додаткові гвинти.
  • Підставка зроблена також кріпиться до другого бруска за допомогою шурупів. Горизонтальний рівень регулюється додатковими гвинтами і гайками.
  • Звичайно разом з контролерами підключаються і двигуни і тестуються на предмет правильного з’єднання. Далі йде перевірка масштабування ЧПУ, прогонка тестової програми.
  • Залишається зробити корпус пристрою і це буде завершальним етапом роботи тих, хто творить саморобні станки.

Контролер ЧПУ верстата: схема, збірка своїми руками, види

Програмуючи роботу 3-осьового верстата, в налаштуваннях по першим двом осям – без змін. А ось при програмуванні перших 4-х фаз третьої – вводяться зміни.

Увага! Використовуючи спрощену схему контролера ATMega32 (Додаток 1), в окремих випадках можна зіткнутися з некоректною обробкою осі Z — режим полушага. А ось у повній версії його плати (Додаток 2), струми осей регулюються зовнішніми апаратним ШИМом.

Висновок

У контролерах, зібраних ЧПУ верстатів – широкий спектр використання: в плоттерах, невеликих фрезерах, що працюють з деревиною і пластиковими деталями, граверів по сталі, мініатюрних свердлильних верстатах.

Пристрої з осьовим функціоналом використовують також графопостроителях, на них можна малювати і виготовляти друковані плати. Так що зусилля, витрачені на складання майстрами-умільцями, в майбутньому контролері обов’язково окупляться.