La scelta del controller per motori passo-passo, incisione, fresatura, tornio, taglierine per schiuma. Fresatrice CNC con controller offline su STM32 Controllo cnc offline

Tra l'ampia varietà di controller, gli utenti cercano l'autoassemblaggio di quei circuiti che saranno accettabili e più efficaci. Vengono utilizzati sia dispositivi a canale singolo che dispositivi multicanale: controller a 3 e 4 assi.

Opzioni del dispositivo

I controller multicanale di motori passo-passo (motori passo-passo) con dimensioni di 42 o 57 mm vengono utilizzati nel caso di un piccolo campo di lavoro della macchina - fino a 1 m Quando si assembla una macchina con un campo di lavoro più ampio - oltre 1 m , è necessaria una dimensione di 86 mm. Può essere controllato tramite un driver a canale singolo (corrente di controllo superiore a 4,2 A).

Per controllare una macchina a controllo numerico, in particolare, è possibile con un controller creato sulla base di microcircuiti specializzati - driver destinati all'uso per motori passo-passo fino a 3A. Il controllo CNC della macchina è controllato da un programma speciale. Viene installato su un PC con una frequenza del processore superiore a 1GHz e una capacità di memoria di 1 GB). Con un volume più piccolo, il sistema è ottimizzato.

NOTA! Se confrontato con un laptop, nel caso di collegamento di un computer fisso - i migliori risultati ed è più economico.

Quando si collega il controller a un computer, utilizzare il connettore della porta parallela USB o LPT. Se queste porte non sono disponibili, utilizzare schede di espansione o controller di conversione.

Escursione nella storia

Le tappe fondamentali del progresso tecnologico possono essere schematicamente descritte come segue:

• Il primo controller sul chip è stato chiamato condizionatamente "scheda blu". Questa opzione presenta degli svantaggi e lo schema doveva essere migliorato. Il vantaggio principale è che c'è un connettore e il pannello di controllo è stato collegato ad esso.
• Dopo il blu, è apparso un controller, chiamato "tabellone rosso". Utilizzava già fotoaccoppiatori veloci (ad alta frequenza), un relè mandrino da 10 A, disaccoppiamento di potenza (galvanico) e un connettore in cui sarebbero stati collegati i driver del quarto asse.
• È stato utilizzato anche un altro dispositivo simile con una marcatura rossa, ma più semplificato. Con il suo aiuto, è stato possibile controllare una piccola macchina di tipo desktop, tra quelle a 3 assi.

• Il successivo nella linea del progresso tecnico è stato un controller con isolamento galvanico dell'alimentazione, fotoaccoppiatori veloci e condensatori speciali, che ha una custodia in alluminio che fornisce protezione dalla polvere. Invece di un relè di controllo che accendeva il mandrino, il design aveva due uscite e la possibilità di collegare un relè o un controllo della velocità PWM (modulazione della larghezza di impulso).
• Ora, per la produzione di una macchina per fresatura e incisione fatta in casa con un motore passo-passo, ci sono opzioni: un controller a 4 assi, un driver per motori passo-passo di Allegro, un driver a canale singolo per una macchina con un ampio campo di lavoro.

IMPORTANTE! Non sovraccaricare il motore passo-passo utilizzando velocità grandi e alte.

Controllore di rottami

La maggior parte dei fai-da-te preferisce il controllo tramite la porta LPT per la maggior parte dei programmi di controllo di livello amatoriale. Invece di utilizzare una serie di microcircuiti speciali per questo scopo, alcune persone costruiscono un controller con materiali improvvisati: transistor ad effetto di campo da schede madri bruciate (a una tensione di oltre 30 volt e una corrente di oltre 2 ampere).

E poiché è stata creata una macchina per tagliare la plastica espansa, l'inventore ha utilizzato le lampade a incandescenza per automobili come limitatore di corrente e la SD è stata rimossa dalle vecchie stampanti o scanner. Tale controller è stato installato senza modifiche al circuito.

Per realizzare la macchina CNC più semplice con le tue mani, smontando lo scanner, oltre al motore passo-passo vengono rimossi anche il chip ULN2003 e due barre d'acciaio, andranno al portale di prova. Inoltre, avrai bisogno di:

• Scatola di cartone (da essa verrà assemblato il corpo del dispositivo). È possibile una variante con foglio di textolite o compensato, ma il cartone è più facile da tagliare; pezzi di legno;
• strumenti - sotto forma di tronchesi, forbici, cacciaviti; pistola per colla e accessori per saldatura;
• un'opzione di scheda adatta per una macchina CNC fatta in casa;
• connettore per porta LPT;
• una presa a forma di cilindro per predisporre un'alimentazione;
• elementi di connessione: barre filettate, dadi, rondelle e viti;
• programma per TurboCNC.

Assemblare un dispositivo fatto in casa

Quando si inizia a lavorare su un controller CNC fatto in casa, il primo passo è saldare accuratamente il chip su una breadboard con due binari di alimentazione. Successivamente, seguirà il collegamento dell'uscita ULN2003 e del connettore LPT. Successivamente, le restanti conclusioni sono collegate secondo lo schema. Il pin zero (25a porta parallela) è collegato al pin negativo sul bus di alimentazione della scheda.

Quindi il motore passo-passo viene collegato al dispositivo di controllo e la presa di alimentazione viene collegata al bus corrispondente. Per l'affidabilità dei collegamenti dei cavi, vengono fissati con colla a caldo.

Non sarà difficile collegare Turbo CNC. Il programma è efficace con MS-DOS, è compatibile anche con Windows, ma in questo caso sono possibili alcuni errori e guasti.

Impostando il programma in modo che funzioni con il controller, è possibile eseguire un test dell'asse. La sequenza di azioni per collegare le macchine è la seguente:

• Le aste di acciaio vengono inserite in fori praticati allo stesso livello in tre barre di legno e fissate con piccole viti.
• SD è collegato alla seconda barra, posizionandolo sulle estremità libere delle aste e avvitato tramite viti.
• Una vite di comando viene infilata attraverso il terzo foro e viene posizionato un dado. La vite inserita nel foro della seconda barra viene avvitata fino all'arresto in modo che, dopo essere passata attraverso questi fori, esca sull'albero motore.
• Successivamente, l'asta è collegata all'albero del motore con un pezzo di tubo di gomma e un fermacavo.
• Sono necessarie viti aggiuntive per fissare il dado.
• Il supporto realizzato è anche fissato alla seconda barra con viti. Il livello orizzontale viene regolato con viti e dadi aggiuntivi.
• Di solito i motori sono collegati insieme ai controller e testati per la corretta connessione. Segue la verifica della messa in scala del CNC, eseguendo il programma di test.
• Resta da realizzare la scocca del dispositivo e questa sarà la fase finale del lavoro di chi crea macchine fatte in casa.

Durante la programmazione del funzionamento di una macchina a 3 assi, nelle impostazioni per i primi due assi, nessuna modifica. Ma quando si programmano le prime 4 fasi della terza, vengono introdotte delle modifiche.

Attenzione! Utilizzando lo schema semplificato del controller ATMega32 (Appendice 1), in alcuni casi, è possibile che si verifichi un'elaborazione errata dell'asse Z - modalità semipasso. Ma nella versione completa della sua scheda (Appendice 2), le correnti degli assi sono regolate da un hardware PWM esterno.

Conclusione

Nei controller assemblati da macchine CNC - una vasta gamma di usi: nei plotter, piccole fresatrici che lavorano con parti in legno e plastica, incisori in acciaio, perforatrici in miniatura.

I dispositivi con funzionalità assiale sono utilizzati anche nei plotter, possono essere utilizzati per disegnare e produrre circuiti stampati. Quindi lo sforzo speso per l'assemblaggio da parte degli artigiani sarà sicuramente ripagato nel futuro controller.

Per l'autoassemblaggio della fresatrice, è necessario selezionare un controller di controllo CNC. I controller sono disponibili multicanale: 3 e 4 assi controller per motori passo-passo, e monocanale. I controller multicanale si trovano più spesso per controllare piccoli motori passo-passo, dimensioni 42 o 57 mm (nema17 e nema23). Tali motori sono adatti per l'autoassemblaggio di macchine CNC con un campo di lavoro fino a 1 m. Quando si autoassembla una macchina con un campo di lavoro superiore a 1 m, è necessario utilizzare motori passo-passo di dimensioni 86 mm (nema34), per controllare tali motori saranno necessari potenti driver a canale singolo con una corrente di controllo di 4,2 A o più.

Per controllare le fresatrici desktop, sono diffusi controller basati su microchip-driver specializzati per il controllo del motore passo-passo, ad esempio, TB6560 o A3977. Questo chip contiene un controller che genera l'onda sinusoidale corretta per diverse modalità di mezzo passo e ha la capacità di impostare le correnti di avvolgimento in modo programmatico. Questi driver sono progettati per funzionare con motori passo-passo fino a 3 A, motori passo-passo di dimensioni NEMA17 42 mm e NEMA23 57 mm.

Gestione del controller tramite EMC2 specializzato o o Linux e altri installati su PC. Si consiglia di utilizzare un computer con almeno 1 GHz di processore e 1 GB di memoria. Un computer desktop offre risultati migliori rispetto ai laptop ed è molto più economico. Inoltre, è possibile utilizzare questo computer per altri lavori quando non è impegnato a far funzionare la macchina. Quando si installa su un laptop o PC con 512 MB di memoria, si consiglia di eseguire il file .

La porta parallela LPT viene utilizzata per il collegamento a un computer (per un controller con interfaccia USB, la porta USB). Se il tuo computer non è dotato di una porta parallela (sempre più computer vengono rilasciati senza questa porta), puoi acquistare una scheda di espansione della porta PCI-LPT o PCI-E-LPT o un convertitore controller USB-LPT specializzato che si collega a il computer tramite una porta USB. .

Con una macchina per incisione e fresatura desktop in alluminio CNC-2020AL, completa di un'unità di controllo con la possibilità di regolare la velocità del mandrino, Figure 1 e 2, l'unità di controllo contiene un driver del motore passo-passo su un chip TB6560AHQ, alimentatori del driver del motore passo-passo e un alimentatore per mandrino.

immagine 1

figura 2

1. Uno dei primi controller per fresatrici CNC basato sul chip TB6560 è stato soprannominato la "scheda blu", Figura 3. Questa opzione della scheda è stata discussa molto nei forum, presenta una serie di svantaggi. Il primo è costituito dagli optoaccoppiatori PC817 lenti, che richiedono, durante l'impostazione del programma di controllo macchina MACH3, di inserire il valore massimo consentito nei campi Step pulse e Dir pulse = 15. Il secondo è la scarsa corrispondenza delle uscite degli optoaccoppiatori con gli ingressi del Driver TB6560, che viene risolto finalizzando il circuito, Figure 8 e 9. Terzo - I regolatori di alimentazione lineare della scheda e, di conseguenza, un grande surriscaldamento, i regolatori di commutazione vengono utilizzati sulle schede successive. Quarto: la mancanza di isolamento galvanico del circuito di alimentazione. Relè mandrino 5A, che nella maggior parte dei casi non è sufficiente e richiede l'utilizzo di un relè intermedio più potente. I vantaggi includono la presenza di un connettore per il collegamento della centrale. Questo controller non si applica.

Figura 3

2. Il controller di controllo della macchina CNC è entrato nel mercato dopo la "scheda blu", soprannominata la scheda rossa, Figura 4.

Qui vengono utilizzati più fotoaccoppiatori ad alta frequenza (veloci) 6N137. Relè mandrino 10A. La presenza di isolamento galvanico per l'alimentazione. C'è un connettore per collegare il driver del quarto asse. Comodo connettore per il collegamento di finecorsa.

Figura 4

3. Anche il controller del motore passo-passo contrassegnato con TB6560-v2 è rosso, ma semplificato, non è presente il disaccoppiamento dell'alimentazione, Figura 5. Dimensioni ridotte, ma di conseguenza anche le dimensioni del radiatore sono inferiori.

Figura 5

4. Il controller si trova in una custodia di alluminio, Figura 6. La custodia protegge il controller dall'ingresso di polvere di parti metalliche e funge anche da buon dissipatore di calore. Isolamento galvanico. C'è un connettore per alimentare circuiti aggiuntivi + 5V. Fotoaccoppiatori veloci 6N137. H condensatori a bassa impedenza e bassa ESR. Non è presente un relè di controllo dell'accensione del mandrino, ma sono presenti due uscite per il collegamento di un relè (interruttori a transistor con OK) o il controllo della velocità del mandrino PWM. Descrizione del collegamento dei segnali di comando a relè a pagina

Figura 6

5. Controller a 4 assi del router CNC, interfaccia USB, Figura 7.

Figura 7

Questo controller non funziona con il programma MACH3, viene fornito con il proprio programma di controllo della macchina.

6. Controller della macchina CNC sul driver del motore passo-passo di Allegro A3977, Figura 8.

Figura 8

7. Driver motore passo-passo a canale singolo per macchina CNC DQ542MA. Questo driver può essere utilizzato per l'autoproduzione di una macchina con un ampio campo di lavoro e motori passo-passo per correnti fino a 4,2 A, può funzionare anche con motori Nema34 da 86 mm, Figura 9.

Figura 9

Foto della finalizzazione della scheda controller del motore passo-passo blu sul TB6560, Figura 10.

Figura 10.

Schema per il fissaggio della scheda controller stepper blu su TB6560, Figura 11.

1. Aspetto del consiglio

1 - SLOT per scheda SD;

2 - pulsante di avvio;

3 - joystick di comando manuale;

4 - LED (per gli assi X e Y);

5 LED (per asse Z);

6 - conclusioni per il pulsante di accensione del mandrino;

8 - uscite a basso livello (-GND);

9 - uscite di alto livello (+5v);

10 - pin per 3 assi (Xstep, Xdir, Ystep, Ydir, Zstep, Zdir) 2 pin per ciascuno;

11 - pin del connettore LPT (25 pin);

12 - Connettore LPT (femmina);

13 - Connettore USB (solo per alimentazione + 5v);

14 e 16 - controllo della frequenza del mandrino (PWM 5 V);

15 - GND (per mandrino);

17 - uscita per ON e OFF del mandrino;

18 - controllo velocità mandrino (analogico da 0 a 10 V).

Quando è collegato a una scheda già pronta con driver per un CNC a 3 assi che ha un'uscita LPT:

Installare i ponticelli tra 10 pin e 11 pin.

Pin 8 e 9 da 11, sono necessari se vengono allocati pin di abilitazione e disabilitazione aggiuntivi per i driver (non esiste uno standard specifico, quindi può essere qualsiasi combinazione, li trovi nella descrizione, oppure digitando :) -)

Quando è collegato a singoli driver con motori:

Installa i ponticelli tra i 10 pin Step, Dir della scheda "RFF" e Step, Dir dei tuoi driver. (non dimenticare di fornire alimentazione a driver e motori)

Attiva "RFF" nella rete. Si accendono due LED.

Inserire una scheda SD formattata nel LOTTO 1. Premere RESET. Attendere che si accenda il LED destro. (Circa 5 secondi) Rimuovere la scheda SD.

Su di esso apparirà un file di testo chiamato "RFF".

Apri questo file e inserisci le seguenti variabili (qui in questo modulo e sequenza):

Esempio:

V=5 D=8 L=4.0 S=0 Dir X=0 Dir Y=1 Dir Z=1 F=600 H=1000 UP=0

V - valore condizionale da 0 a 10 della velocità iniziale durante l'accelerazione (accelerazione).

Spiegazioni dei comandi

D - divisione del passo impostata sui driver del motore (dovrebbe essere la stessa su tutti e tre).

L è la lunghezza del passaggio del carrello (gantry), con un giro del motore passo-passo in mm (dovrebbe essere uguale su tutti e tre). Inserire l'asta dal manico al posto della taglierina e far scorrere manualmente il motore di un giro completo, questa linea sarà il valore L.

S - quale segnale accende il mandrino, se 0 significa - GND se 1 significa + 5v (puoi scegliere empiricamente).

Dir X, Dir Y, Dir Z, la direzione di movimento lungo gli assi, possono anche essere selezionati empiricamente impostando 0 o 1 (diventerà chiaro in modalità manuale).

F - regime del minimo (G0), se F=600, la velocità è 600 mm/sec.

H - la frequenza massima del tuo mandrino (necessaria per controllare la frequenza del mandrino usando PWM, diciamo se H=1000 e S1000 è scritto nel codice G, quindi l'uscita a questo valore sarà 5v, se S500 quindi 2,5 v , ecc., la variabile S in G-code non deve essere maggiore di H in SD.

La frequenza a questo pin è di circa 500 Hz.
UP - logica di controllo del driver del motore passo-passo, (non esiste uno standard, può essere sia alto + 5V che basso -) impostato 0 o 1. (funziona comunque per me. -)))

Il controllore stesso

Guarda il video: scheda di controllo CNC a 3 assi

2. Preparazione del programma di controllo (G_CODE)

La scheda è stata sviluppata sotto ArtCam, quindi il programma di controllo deve essere con un'estensione. TAP (ricordati di inserire mm, non pollici).
Il file G-code salvato sulla scheda SD deve essere denominato G_CODE.

Se hai un'estensione diversa, come CNC, apri il file con il blocco note e salvalo come G_CODE.TAP.

x, y, z nel codice G devono essere in maiuscolo, il punto deve essere un punto, non una virgola e anche un intero deve essere con 3 zeri dopo il punto.

Eccolo in questa forma:

X5.000Y34.400Z0.020

3. Controllo manuale

Il controllo manuale si effettua tramite il joystick, se non sono state inserite le variabili nelle impostazioni specificate al paragrafo 1, scheda "RFF"
non funzionerà nemmeno in modalità manuale!
Per passare alla modalità manuale, premere il joystick. Ora prova a gestirlo. Guardando la lavagna dall'alto (SLOT 1 in basso,
12 connettore LPT in alto).

Avanti Y+, indietro Y-, destra X+, sinistra X-, (se la mossa è sbagliata nelle impostazioni Dir X, Dir Y, cambia il valore in modo opposto).

Premi di nuovo il joystick. Il 4° LED si accende, il che significa che sei passato al controllo dell'asse Z. Joystick su - mandrino
dovrebbe salire Z+, joystick giù - scendere Z- (in caso di mossa sbagliata nelle impostazioni Dir Z, cambia il valore
al contrario).
Abbassare il mandrino finché la taglierina non tocca il pezzo. Premi il pulsante di avvio 2, ora questo è il punto zero da qui inizierà l'esecuzione del codice G.

4. Operazione offline (esegui il taglio del codice G)
Premere nuovamente il pulsante 2, con una leggera pressione.

Dopo aver rilasciato il pulsante, la scheda "RFF" inizierà a controllare la tua macchina CNC.

5. Modalità di pausa
Premere brevemente il pulsante 2 mentre la macchina è in funzione, il taglio si fermerà e il mandrino si solleverà di 5 mm sopra il pezzo. Ora puoi controllare l'asse Z sia in alto che in basso, non aver paura anche di approfondire il pezzo, perché dopo aver premuto nuovamente il pulsante 2, il taglio continuerà dal valore in pausa lungo Z. Nello stato di pausa, spegnendo e accendendo è disponibile il mandrino con il pulsante 6. Non è possibile controllare gli assi X e Y in modalità Pausa.

6. Arresto di emergenza del lavoro con il mandrino in movimento a zero

Tenendo premuto a lungo il pulsante 2 durante il funzionamento autonomo, il mandrino si solleverà di 5 mm sopra il pezzo, non rilasciare il pulsante, 2 LED inizieranno a lampeggiare alternativamente, il 4° e il 5°, quando il lampeggio smette di lampeggiare rilasciare il pulsante e il il mandrino si sposterà al punto zero. Premendo nuovamente il pulsante 2, il lavoro verrà eseguito dall'inizio del codice G.

Supporta comandi come G0, G1, F, S, M3, M6 per controllare la velocità del mandrino.Ci sono uscite separate: PWM da 0 a 5V e la seconda analogica da 0 a 10V.

Formato comando accettato:

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

Le righe non devono essere numerate, gli spazi non devono essere impostati, F e S devono essere indicati solo durante il cambio.

Piccolo esempio:

T1M6 G0Z5.000 G0X0.000.000S50000M3 G0X17.608Y58.073Z5 G1Z-0.600F1000.0 G1X17.606Y58.132F17.599Y58.363 x17.597YA58.476 X17.603Y58.707 X17.603Y58.707 X1

Dimostrazione del controller RFF