Вопрос-Ответ

Схема и сборка контроллера для ЧПУ станка

У умельцев, которые пытаются сами собрать программируемый станок, часто возникает проблема: как выбрать для него контроллер управления шаговыми двигателями. Понятно, что их интересует схема этого устройства.

Среди большого разнообразия контроллеров, пользователи ищут для самостоятельной сборки те схемы, которые будут приемлемы и наиболее эффективны. Применяются и одноканальные устройства и многоканальные: 3-х и 4-х осевой контроллеры.

Варианты устройств

Многоканальные контроллеры ШД (шаговых двигателей) при типоразмерах 42 или 57 мм используется в случае небольшого рабочего поля станка – до 1 м. Когда собирают станок большего рабочего поля – свыше 1м, нужен типоразмер 86 мм. Управлять ним можно, пользуясь одноканальным драйвером (ток управления, превышающий 4,2 А).

Управлять станком с числовым программным управлением, в частности, фрезерным настольным можно контроллером, созданным на базе специализированных микросхем –драйверов, предназначенных к применению для ШД до 3А. Контроллер ЧПУ станка управляется спецпрограммой. Ее устанавливают на ПК, имеющий частоту процессора свыше 1GHz, а объем памяти 1 Гб). При меньшем объеме, систему оптимизируют.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Если сравнивать с ноутбуком, то в случае подключения стационарного компьютера – лучшие результаты, да и обходится он дешевле.

Подключая контроллер к компьютеру, используют USB или разъем параллельного порта LPT. Если этих портов нет, то пользуются платами-расширителями или контроллерами-преобразователями.

схема подключения чпу контроллера

Экскурс в историю

Вехи техпрогресса схематически можно обозначить так:

  • У первого контроллера на микросхеме был условно назван «синей платой». У этого варианта есть недостатки и схема требовала доработки. Главное достоинство – есть разъем, к нему и подключали пульт управления.
  • Вслед за синим, появился контроллер, называемый «красной платой». В нём уже использовались быстрые (высокочастотные) оптроны, реле шпинделя на 10А, развязка по питанию (гальваническая) и разъем, куда бы подключались драйверы четвертой оси.
  • Применялось также еще одно подобное устройство с красной маркировкой, но более упрощенное. При его помощи можно было управлять небольшим станком настольного типа – из числа 3-осевых.

  • Следующим в линейке техпрогресса стал контроллер с гальванической развязкой по питанию, быстрыми оптронами и особыми конденсаторами, имеющий алюминиевый корпус, который обеспечивал защиту от пыли. Вместо реле управления, которое включало бы шпиндель, в конструкции было два выхода и возможность, чтобы подключить реле или ШИМ (широтно-импульсная модуляция) управление скоростью вращения.
  • Сейчас же для изготовления самодельного фрезерно-гравировального станка, имеющего ШД, есть варианты – 4-х осевой контроллер, драйвер ШД от Allegro, одноканальный драйвер для станка, имеющего большое рабочее поле.

ВАЖНО! Не стоит перегружать ШД, применяя крупную фрезу агрегата и большую скорость.

чпу контроллер на станке

Контроллер из подручных материалов

Большинство умельцев предпочитают управление через LPT порт для большинства программ управления любительского уровня. Вместо применения комплекта спецмикросхем для этой цели, кое-кто строит контроллер из подручных материалов – полевых транзисторов из сгоревших материнских плат (при напряжении свыше 30 вольт и током больше 2 ампер).

А поскольку создавался станок для нарезания пенопласта, в качестве ограничителя тока изобретатель использовал автомобильные лампы накаливания, а ШД снимали со старых принтеров или сканеров. Такой контроллер устанавливали без изменений в схеме.

Чтобы сделать простейший станок ЧПУ своими руками, разбирая сканер, помимо ШД, извлекается и микросхема ULN2003, и два стальные прутки, они пойдут на тестовый портал. К тому же понадобятся:

  • Коробка из картона (из нее смонтируют корпус устройства). Возможен вариант с текстолитом или фанерным листом, но картон резать легче; куски древесины;
  • инструменты – в виде кусачек, ножниц, отверток; клеевой пистолет и паяльные принадлежности;
  • вариант платы, которая подходит на самодельный ЧПУ станок;
  • разъем для LPT порта;
  • гнездо в форме цилиндра для обустройства блока питания;
  • элементы соединения – стержни с резьбой, гайки, шайбы и шурупы;
  • программа для TurboCNC.

Сборка самодельного устройства

Приступив к работе над самодельным контроллером для чпу, первый шаг – аккуратно припаять микросхему на макетную плату с двумя шинами электропитания. Дальше последует соединение вывода ULN2003 и коннектора LPT. Далее оставшиеся выводы подключаем по схеме. Нулевой вывод (25-ый параллельного порта) соединяется с отрицательным на шине питания платы.

Затем ШД соединяют с устройством управления, а гнездо для электропитания – с соответствующей шиной. Для надёжности соединений проводов выполняют их фиксацию термоклеем.

Не составит труда подключение Turbo CNC. Программа эффективна с MS-DOS, совместима и с  Windows, но в этом случае возможны некоторые ошибки и сбои.

самодельный контроллер станка чпу

Настроив программу на работу с контроллером, можно изготовить тестовую ось. Последовательность действий по подключению станков такова:

  • В отверстия, просверленные на одном уровне в трех деревянных брусках, вставляют прутки из стали и закрепляют шурупами небольшого размера.
  • ШД соединяют со вторым бруском, надевая его на свободные концы прутов и прикручивают, применяя шурупы.
  • Через третье отверстие продевается ходовой винт и ставится гайка. Винт, вставленный в отверстие второго бруска, завинчивают до упора, чтобы он, пройдя через эти отверстия, вышел на вал двигателя.
  • Далее предстоит соединение стержня с валом двигателя отрезком шланга из резины и проволочным зажимом.
  • Для крепления ходовой гайки нужны дополнительные винты.
  • Сделанная подставка также крепится к второму бруску при помощи шурупов. Горизонтальный уровень регулируется дополнительными винтами и гайками.
  • Обычно вместе с контроллерами подключаются и двигатели и тестируются на предмет правильного соединения. Далее следует проверка масштабирования ЧПУ, прогонка тестовой программы.
  • Остается сделать корпус устройства и это будет завершающим этапом работы тех, кто созидает самодельные станки.

самодельный чпу контрлоллер

Программируя работу 3-осевого станка, в настройках по первым двум осям – без перемен. А вот при программировании первых 4-х фаз третьей – вводятся изменения.

Внимание! Используя упрощенную схему контроллера ATMega32 (Приложение 1), в отдельных случаях можно столкнуться с некорректной обработкой оси Z – режим полушага. А вот в полной версии его платы (Приложение 2), токи осей регулируются внешним аппаратным ШИМом.

Заключение

В контроллерах, собранных ЧПУ станков – широкий спектр использования: в плоттерах, небольших фрезерах, работающих с древесиной и пластиковыми деталями, граверах по стали, миниатюрных сверлильных станках.

Устройства с осевым функционалом используют также в графопостроителях, на них можно рисовать и изготовлять печатные платы. Так что усилия, затраченные на сборку мастерами-умельцами, в будущем контроллере обязательно окупятся.

Комментарии (2)
  • Николай Будяк
    04.07.2018 / 13:20
    Please wait...

    Хотелось бы видеть больше схем..

    Ответить
  • Анатолий
    05.09.2018 / 19:44
    Please wait...

    Привет всем ! Хочу самостоятельно собрать контроллер, но боюсь , что выйдет не то, что нужно. Может проще купить и не морочить голову?

    Ответить
Оставить комментарий

Самые комментируемые записи
варианты изделий на лазерном чпу станке
13
Идеи изделий на ЧПУ станке

Получив первые навыки эксплуатации сложного устройства, его владелец, наконец, задумывается: как заработать на станке с ЧПУ, имея стабильную прибыль.

внешний вид контроллера для чпу на atmega8 16au
13
Как просто сделать контроллер atmega8 16au для ЧПУ своими руками

Контроллер для станка легко сможет собрать и домашний мастер. Задать нужные параметры не сложно, достаточно учесть несколько нюансов.

оператор за работой на чпу станке
10
Особенности профессии оператора станков с ЧПУ

Статья посвящена профессии оператор станков с ЧПУ. Вы узнаете специфику работы операторов и наладчиков, перечь их обязанностей, а также необходимых знаний и навыков для получения квалификации.

внешний вид станка чпу из фанеры
8
Изготовление ЧПУ станка из фанеры своими руками

Станок ЧПУ с разным рабочим полем можно изготовить самостоятельно из фанеры. Этот материал стоит недорого, работать с ним легко, к тому же, он обладает высокой прочностью и может переносить большие нагрузки.

Прямо сейчас смотрят
Вопрос-Ответ
Советы профессионала: чем лучше смазывать ШВП на ЧПУ ?

Применение станков с ЧПУ по обработке дерева и металла: фрезерных, токарных и других, побуждает эксплуатационщиков найти эффективное масло для смазки узлов.

Вопрос-Ответ
Как создать управляющую программу для станка с ЧПУ

Создание управляющей программы для станка с ЧПУ – это ответственный процесс, так как на основании кода выпускаются партии изделий. Самостоятельное программирование возможно, но отнимает много времени и требует тщательного прочтения инструкции.

Вопрос-Ответ
Какой принцип работы станков с ЧПУ ?

Принцип работы станка с ЧПУ – система использования станочного оборудования с числовым программным управлением с целью высокоточной обработки деталей.

Вопрос-Ответ
Обязанности, требования и обучение для работы на ЧПУ станке

Сегодня работа на станке с ЧПУ – весьма перспективна. Эту профессию выбирают многие, так как она принадлежит к серии интеллектуальных и востребованных. Что должен знать специалист, чтобы трудиться на программируемом станке?

Вопрос-Ответ
Преимущества использования блока Mitsubishi для ЧПУ

Блоки ЧПУ Mitsubishi – система управления, повышающая производительность и качество работы станкового оборудования для обработки строительных материалов.

Вопрос-Ответ
Особенности работы оператором ЧПУ

Если вам нравится создавать металлические изделия, и при этом хочется, чтобы в будущем была именно такая работа оператор ЧПУ станет отличным решением.

Вопрос-Ответ
Как просто сделать контроллер atmega8 16au для ЧПУ своими руками

Контроллер для станка легко сможет собрать и домашний мастер. Задать нужные параметры не сложно, достаточно учесть несколько нюансов.

Вопрос-Ответ
Чем занимается помощник оператора станка с ЧПУ

Перспективная и немонотонная профессия, которая нужна для поддержания полноценного функционирования станков с числовым программным управлением.

Вопрос-Ответ
Как происходит генерирование кодов для станков с ЧПУ

Программа для генерирования кодов: для чего нужна и как составляется, разновидности подобных систем и почему для написания программ лучше использовать ПК.

Вопрос-Ответ
Классификация и предназначение сверлильного станка с ЧПУ

Востребованный на многих предприятиях сверлильный станок с ЧПУ, подразделяется на разные виды и классы сложности. Разобраться с классификацией и предназначением оборудования – цель данного обзора.