Для самостоятельной сборки фрезерного станка необходимо выбрать контроллер управления ЧПУ. Контроллеры бывают как многоканальные: 3х и 4х осевые контроллеры шаговых двигателей , так и одноканальные. Многоканальные контроллеры чаще всего встречаются для управления небольшими шаговыми двигателями, типоразмера 42 или 57мм(nema17 и nema23). Такие двигатели подходят для самостоятельной сборки ЧПУ станков с рабочим полем до 1м. При самостоятельной сборке станка с рабочим полем более 1м следует использовать шаговые двигатели типоразмера 86мм(nema34), для управления такими двигателями понадобятся мощные одноканальные драйвера с током управления от 4,2А и выше.

Для управления настольными фрезерными станками широко распространены контроллеры на специализированных микросхемах-драйверах управления ШД, например, TB6560 или A3977. Эта микросхема содержит в себе контроллер, который формирует правильную синусоиду для разных режимов полушага и имеет возможность программной установки токов обмоток. Эти драйвера предназначены для работы с шаговыми двигателями до 3А, типоразмеры ШД NEMA17 42мм и NEMA23 57мм.

Управление контроллером с помощью специализированных или или Linux EMC2 и других, установленных на ПК. Рекомендуется использовать компьютер с процессором частотой не менее 1GHz и память 1 Гб. Стационарный компьютер дает лучшие результаты, по сравнению с ноутбуками и значительно дешевле. Кроме того, вы можете использовать этот компьютер и для других работ, когда он не занят управлением вашим станком. При установке на ноутбук или ПК с памятью 512Мб рекомендуется провести .

Для подключения к компьютеру используется параллельный порт LPT(для контроллера с USB интерфейсом порт USB). Если ваш компьютер не оборудован параллельным портом (всё больше и больше компьютеров выпускается без этого порта) вы можете приобрести плату расширителя портов PCI-LPT или PCI-E-LPT или специализированный контроллер-преобразователь - USB-LPT, который подключается к компьютеру через USB порт.

С настольным гравировально-фрезерным станком из алюминия CNC-2020AL, в комплекте блок управления с возможностью регулировки оборотов шпинделя, рисунок 1 и 2, блок управления содержит драйвер шаговых двигателей на микросхеме TB6560AHQ, блоки питания драйвера шаговых двигателей ШД и блок питания шпинделя.

рисунок 1

Рисунок 2

1. Один из первых контроллеров управления фрезерными станками с ЧПУ на микросхеме TB6560 был, получивший прозвище -"синяя плата" , рисунок 3. Этот вариант платы много обсуждался на форумах, она имеет ряд недостатков. Первый - медленные оптроны PC817, что требует при настройке программы управления станком MACH3, вводить максимально допустимое значение в поля Step pulse и Dir pulse = 15. Второй это плохое согласование выходов оптопар с входам драйвера TB6560, решается доработкой схемы, Рисунок 8 и 9. Третий - линейные стабилизаторы питания платы и в следствии этого большой перегрев, на последующих платах применены импульсные стабилизаторы. Четвертый - отсутствие гальванической развязки цепи питания. Реле шпинделя 5А, что в большинстве случаев недостаточно и требует применения более мощного промежуточного реле. К достоинствам можно отнести наличие разъема для подключении пульта управления. Этот контроллер в не применяется.

Рисунок 3.

2. Контроллер управления ЧПУ станком поступивший на рынок после "синей платы", получивший прозвище красная плата, рисунок 4.

Здесь применены более высокочастотные(быстрые) оптроны 6N137. Реле шпинделя 10А. Наличие гальванической развязки по питанию. Есть разъем для подключения драйвера четвертой оси. Удобный разъем для подключения концевых выключателей.

Рисунок 4.

3. Контроллер шаговых двигателей с маркировкой TB6560-v2 тоже красного цвета, но упрощенный, нет развязки по питанию, рисунок 5. Маленький размер, но и в следствии этого меньше размер радиатора.

Рисунок 5

4. Контроллер в алюминиевом корпусе, рисунок 6. Корпус защищает контроллер от пыли попадания металлических частей, он же служит и хорошим теплоотводом. Гальваническая развязка по питанию. Есть разъем для питания дополнительных цепей +5В. Быстрые оптроны 6N137. Низкоимпедансные и конденсаторы Low ESR. Нет реле управления включением шпинделя, но есть два выхода для подключения реле (транзисторные ключи с ОК) или ШИМ управления скоростью вращения шпинделя. Описание подключения сигналов управления реле на страничке

Рисунок 6

5. 4х осевой контроллер фрезерно-гравировального станка с ЧПУ, интерфейс USB, рисунок 7.

Рисунок 7

Данный контроллер не работает с программой MACH3, в комплекте своя программа управления станком.

6. Контроллер ЧПУ станка на драйвере ШД от Allegro A3977, рисунок 8.

Рисунок 8

7.Одноканальный драйвер шагового двигателя ЧПУ станка DQ542MA. Этот драйвер может использоваться при самостоятельном изготовлении станка с большим рабочим полем и шаговыми двигателями на ток до 4.2А, может работать и с двигателями Nema34 86mm, рисунок 9.

Рисунок 9

Фото доработки синей платы контроллера шаговых двигателей на TB6560, рисунок 10.

Рисунок 10.

Схема исправления синей платы контроллера ШД на TB6560, рисунок 11.

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

Без правильного выбора контроллера для станка не удастся собрать сам контроллер для ЧПУ на Atmega8 16au своими руками. Эти устройства делятся на две разновидности:

• Многоканальные. Сюда входят 3 и 4-осевые контроллеры для шаговых двигателей.
• Одноканальные.

Небольшие шаровые двигатели наиболее эффективно управляются многоканальными контроллерами. Стандартные типоразмеры в данном случае – 42, либо 57 миллиметров. Это отличный вариант для самостоятельной сборки ЧПУ станков, у которых рабочее поле имеет размер до 1 метра.

Если же самостоятельно собирается станок на микроконтроллере с полем более чем в 1 метр – надо использовать двигатели, выпускающиеся в типоразмерах до 86 миллиметров. В данном случае рекомендуется организовывать управление мощными одноканальными драйверами, с током управления от 4,2 А и выше.

Контроллеры со специальными микросхемами-драйверами получили широкое распространение в случае необходимости организовать контроль работы станков с фрезерами настольного типа. Оптимальным вариантом будет микросхема, обозначаемая как TB6560 или A3977. У этого изделия внутри есть контроллер, способствующий формированию правильной синусоиды для режимов, поддерживающих разные полушаги. Токи обмотки могут быть установлены программным способом. При микроконтроллерах добиться результата просто.

Управление

Контроллером легко управлять, используя специализированное программное оборудование, установленное на ПК. Главное, чтобы у самого компьютера память была минимум 1 ГБ, а процессор – не менее 1 GHz.

Можно использовать ноутбуки, но стационарные компьютеры в этом плане дают лучшие результаты. И обходятся гораздо дешевле. Компьютер можно использовать для решения других задач, когда станки не требуют управления. Хорошо, если есть возможность оптимизировать систему перед началом работы.

Параллельный порт LPT – вот какая деталь помогает организовать подключение. Если контроллер имеет порт USB, то используется разъем соответствующей формы. При этом выпускается все больше и больше компьютеров, у которых параллельный порт отсутствует.

Изготовление самого простого варианта сканера

Одно из самых простых решений для самодельного создания ЧПУ станка – использование деталей от другого оборудования, снабженного шаровыми двигателями. Функцию отлично выполняют старые принтеры.

Берем следующие детали, извлеченные из прежних приборов:

1. Сама микросхема.
2. Шаговый двигатель.
3. Пара стальных прутков.

При создании корпуса контроллера надо взять и старую картонную коробку. Допустимо использовать коробки из фанеры или текстолита, исходный материал не имеет значения. Но картон проще всего обработать, используя обычные ножницы.

Список инструментов будет выглядеть следующим образом:

• Паяльник вместе, дополненный принадлежностями.
• Пистолет с клеем.
• Ножничный инструмент.
• Кусачки.

Наконец, изготовление контроллера потребует следующих дополнительных деталей:

1. Разъем с проводом, для организации удобного подключения.
2. Цилиндрическое гнездо. Такие конструкции отвечают за питание устройства.
3. Ходовыми винтами служат стержни, имеющие определенную резьбу.
4. Гайка с подходящими для ходового винта размерами.
5. Шурупы, шайбы, древесина в форме кусков.

Начинаем работу по созданию самодельного станка

Шаговый двигатель вместе с платой должны быть извлечены из старых устройств. У сканера достаточно снять стекло, а затем – вывернуть несколько болтов. Снимать потребуется и стальные стержни, используемые в дальнейшем, создавая тестовый портал.

Микросхема управления ULN2003 станет одним из главных элементов. Возможно отдельное приобретение деталей, если в сканере используются другие разновидности микросхем. В случае наличия нужного устройства на плате его аккуратно выпаиваем. Порядок действий при сборке контроллера для ЧПУ на Atmega8 16au своими руками выглядит следующим образом:

• Сначала разогреваем олово, используя паяльник.
• Удаление верхнего слоя потребует использования отсоса.
• Одним концом отвертку устанавливаем под микросхему.
• Жало паяльника должно касаться каждого вывода микросхемы. Если это условие соблюдается, на инструмент можно нажимать.

Далее микросхема припаивается на плату, тоже с максимальной аккуратностью. Для первых пробных шагов можно использовать макеты. Используем вариант с двумя шинами электропитания. Одна из них соединяется с положительным выводом, а другая – с отрицательным.

На следующем этапе идет соединение вывода у второго коннектора параллельного порта с выводом в самой микросхеме. Выводы у коннектора и микросхемы должны быть соединены соответствующим образом.

Нулевой вывод присоединяется к отрицательной шине.

Один из последних этапов – припайка шагового двигателя к устройству управления.

Хорошо, если есть возможность изучить документацию от производителя устройств. Если нет, то придется самостоятельно искать подходящее решение.

Провода соединяются с выводами. Наконец, один из них соединяется с положительной шиной.

Шины и гнезда электропитания нужно соединить.

Термоклей из пистолета поможет закрепить детали, чтобы они не откалывались.

Используем Turbo CNC – программу для управления

ПО Turbo CNC точно будет работать с микроконтроллером, который использует микросхему ULN2003.

• Используем специализированный сайт, откуда можно скачать программное оборудование.
• Любой пользователь разберется в том, как провести установку.
• Именно данная программа лучше всего работает под MS-DOS. В режиме совместимости на Windows могут появляться некоторые ошибки.
• Но, с другой стороны, это позволит собрать компьютер с определенными характеристиками, совместимыми именно с данным программным обеспечением.

1. После первого запуска программы появится специальный экран.
2. Надо нажать пробел. Так пользователь оказывается в главном меню.
3. Нажимаем F1, а потом выбираем пункт Configure.
4. Далее надо нажать пункт «number of Axis». Используем клавишу Enter.
5. Остается только ввести количество соей, которые планируется использовать. В данном случае у нас один мотор, потому и нажимаем на цифру 1.
6. Для продолжения используем Enter. Нам снова понадобится клавиша F1, после ее применения в меню Configure выбираем Configure Axis. Затем – два раза нажимаем пробел.

Drive Type – вот какая вкладка нам нужна, до нее доходим многочисленными нажиманиями Tab. Стрелка вниз помогает дойти до пункта Type. Нам нужна ячейка, которая носит название Scale. Далее определяем, сколько шагов двигатель совершает только за время одного оборота. Для этого достаточно знать номер детали. Тогда легко будет понять, на сколько градусов он поворачивается всего за один шаг. Далее число градусов делится на один шаг. Так мы вычисляем количество шагов.

Остальные настройки можно оставить в первоначальном виде. Число, получившееся в ячейке Scale, просто копируется в такую же ячейку, но на другом компьютере. Значение 20 должно быть присвоено ячейке Acceleration. По умолчанию в этой области стоит значение 2000, но оно слишком большое для собираемой системы. Начальный уровень – 20, а максимальный – 175. Далее остается нажимать TAB, пока пользователь не доходит до пункта Last Phase. Здесь нужно поставить цифру 4. Далее жмем Tab, пока не дойдем до ряда из иксов, первого в списке. Первые четыре строчки должны содержать следующие позиции:

1000XXXXXXXX
0100XXXXXXXX
0010XXXXXXXX
0001XXXXXXXX

В остальных ячейках не нужно проводить никаких изменений. Просто выбираем ОК. Все, программа настроена для работы с компьютером, самими исполнительными устройствами.

"RFF" - может управлять как отдельными 3-мя драйверами шаговых двигателей, так и готовой платой с драйверами для 3-х осевых ЧПУ с LPT выходом.
Эта плата альтернатива старому компьютеру c LPT портом, на котором установлен MACH3.
Если на компьютере G-код загружается в программу MACH3, то здесь она читается "RFF" c SD карты.

1. Внешний вид платы

1 - СЛОТ для SD карты;

2 - кнопка пуск;

3 - джойстик ручного управления;

4 - светодиод (для осей X и Y);

5 светодиод (для оси Z);

6 - выводы для кнопки включения шпинделя;

8 - выводы низкого уровня (-GND);

9 - выводы высокого уровня (+5v);

10 - выводы на 3 оси (Xstep, Xdir, Ystep, Ydir, Zstep, Zdir) по 2 вывода на каждый;

11 - выводы LPT разъема (25 пинов);

12 - LPT разъем (мама);

13 - USB разъем (только для питания +5v);

14 и 16 - управление частотой шпинделя (ШИМ 5 в);

15 - GND (для шпинделя);

17 - вывод для ВКЛ и ВЫКЛ шпинделя;

18 - управление частотой оборотов шпинделя (аналог от 0 до 10 в).

При подключении к готовой плате с драйверами для 3-х осевого ЧПУ на которой есть LPT выход:

Установите перемычки между 10 выводами и 11 Выводами.

8 и 9 выводы с 11, они нужны если для драйверов выделены дополнительные пины включения и отключения (нет определенного стандарта поэтому это могут быть любые комбинации, найти их можно в описании,или методом тыка:) -)

При подключении к отдельным драйверам с моторами:

Установите перемычки между 10 выводами Step, Dir платы "RFF" и Step, Dir ваших драйверов. (не забудьте к драйверам и моторам подать питание)

Включите "RFF" в сеть. Загорятся два светодиода.

Вставьте отформатированную SD карту в ЛОТ 1. Нажмите на RESET. Подождите, пока загорится правый светодиод. (Примерно 5 сек) Вытащите SD карту.

На ней появится текстовый файл с именем "RFF".

Откройте этот файл и введите следующие переменные (Вот в таком виде и последовательности):

Пример:

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 - условное значение от 0 до 10 начальной скорости при разгоне (акселерации).

Пояснения по командам

D - дробление шага, установленное на драйверах моторов (на всех трех должно быть одинаковое).

L - длина прохождения каретки (портала), при одном обороте шагового двигателя в мм (на всех трех должно быть одинаковое). Вставьте вместо фрезы стержень от ручки и вручную прокрутите мотор один полный оборот, эта линия и будет значение L.

S - какой сигнал включает шпиндель, если 0 значит - GND если 1 значит +5v (можно подобрать опытным путем).

Dir X, Dir Y, Dir Z, направление движения по осям, тоже можно подобрать опытным путем, устанавливая 0 или 1 (станет понятно в ручном режиме).

F - скорость при холостом ходе (G0), если F=600, то скорость 600мм/сек.

H - максимальная частота вашего шпинделя (нужна для управления частотой шпинделя с помощью ШИМ, допустим если H=1000, а в G-коде прописано S1000 то на выходе при таком значении будет 5v, если S500 то 2.5 v и т.д., переменная S в G-коде не должна быть больше переменной H на SD.

Частота на этом выводе около 500 Гц.
UP - логика управления драйверами ШД, (нет стандарта, может быть как высоким уровнем +5V, так и низким -) установите 0 или 1. (у меня работает в любом случае. -)))

Сам контроллер

См. видео: плата упарвления с 3-х осевым ЧПУ

2. Подготовка управляющей программы (G_CODE)

Плата разрабатывалась под ArtCam, поэтому Управляющая программа должна быть с расширением. TAP (не забудьте поставить в мм, а не в дюймах).
Сохраненный на SD карте файл с G-кодом должен быть с именем G_CODE.

Если у вас другое расширение, например CNC, то откройте свой файл с помощью блокнота и сохраните его в следующем виде G_CODE.TAP.

x, y, z в G-коде должны быть с большой буквы, точка должна быть точкой, а не запятой и даже целое число должно быть с 3-мя нулями после точки.

Вот в таком виде:

X5.000Y34.400Z0.020

3. Ручное управление

Ручное управление осуществляется с помощью джойстика, если вы не ввели переменные в настройках указанные в пункте 1, плата "RFF"
работать не будет даже в ручном режиме!!!
Для перехода в ручной режим необходимо нажать на джойстик. Теперь попробуйте управлять им. Если смотреть на плату сверху (СЛОТ 1 внизу,
разъем 12 LPT наверху).

Вперед Y+, назад Y-, вправо X+, влево X-, (при неправильном ходе в настройках Dir X, Dir Y, поменяйте значение на противоположное).

Нажмите на джойстик еще раз. Загорится 4 светодиод, значит, вы перешли на управление осью Z. Джойстик вверх - шпиндель
должен подниматься Z+, джойстик вниз - опускаться Z- (при неправильном ходе в настройках Dir Z поменяйте значение
на противоположное).
Опустите шпиндель, чтобы фреза дотронулась до заготовки. Нажмите на кнопку 2 пуск, теперь это нулевая точка отсюда начнется выполнение G-кода.

4. Автономная работа (Выполнение Резки по G-коду)
Нажмите на кнопку 2 еще раз, с небольшим удержанием в нажатом состоянии.

После отпускания кнопки плата "RFF" начнет управлять вашим ЧПУ станком.

5. Режим паузы
Кратковременно нажмите на кнопку 2 при работе станка, выполнение резки прекратится и шпиндель поднимется на 5мм над заготовкой. Теперь можно управлять осью Z как вверх так и вниз, не бояться даже углубиться в заготовку, так как после повторного нажатия кнопки 2, резка продолжится с приостановленного значения по Z. В состоянии паузы доступно отключение и включение шпинделя кнопкой 6. Осями X и Y в режиме паузы управлять не получится.

6. Экстренная остановка работы с выездом шпинделя на ноль

Продолжительно удерживая кнопку 2 при автономной работе, шпиндель поднимется на 5 мм над заготовкой, не отпускайте кнопку, начнется попеременное мигание 2-х светодиодов, 4-го и 5-го, когда мигание прекратится, отпустите кнопку и шпиндель переместится на нулевую точку. Повторное нажатие кнопки 2 приведет к выполнению работы с самого начала G-кода.

Поддерживает такие команды, как G0, G1, F, S, M3, M6 для управления частотой вращения шпинделя есть отдельные выводы: ШИМ от 0 до 5 в и второй аналоговый от 0 до 10 в.

Принимаемый формат команд:

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

Строки нумеровать не надо, пробелы ставить не надо, указывать F и S только при изменении.

Небольшой пример:

T1M6 G0Z5.000 G0X0.000Y0.000S50000M3 G0X17.608Y58.073Z5.000 G1Z-0.600F1000.0 G1X17.606Y58.132F1500.0 X17.599Y58.363 X17.597Y58.476 X17.603Y58.707 X17.605Y58.748

Демнострация работы контроллера RFF

Всем доброго времени суток! А вот и я с новой частью своего рассказа о ЧПУ - станке . Когда начинал писать статью даже не думал, что она получится настолько объемной. Когда написал про электронику станка посмотрел и испугался – лист А4 исписан с двух сторон, а ещё очень и очень много чего нужно рассказать.

В итоге получилось этакое руководство по созданию станка ЧПУ , рабочего станка, с ноля. Будет три части статьи об одном станке: 1-электронная начинка, 2-механика станка, 3-все тонкости настройки электроники, самого станка, и программы управления станком.
В общем попытаюсь объединить в одном материале всё полезное и необходимое каждому начинающему в этом интересном деле, то что сам прочел на разных интернет-ресурсах и пропустил через себя.

Кстати, в той статье я забыл показать фотографии изготовленных поделок. Исправляю это. Пенопластовый медведь и фанерное растение.

Предисловие

После того, как собрал свой маленький станочек без существенных затрат сил, времени и средств, меня всерьез заинтересовала эта тема. Посмотрел на ютубе, если не все, то почти все ролики, связанные с любительскими станками. Особенно впечатлили фотографии изделий, которые люди делают на своих «home CNC ». Посмотрел и принял решение – буду собирать свой большой станок! Вот так на волне эмоций, хорошо всё не обдумал погрузился в новый и неизведанный для себя мир CNC .

Не знал с чего начать. Первым делом заказал нормальный шаговый двигатель Vexta на 12 кг/см, между прочим с гордой надписью «made in Japan».

Пока тот ехал через всю Россию, сидел вечерами на разных ЧПУ-шных форумах и пытался определиться в выборе контроллера STEP/DIR и драйвера шаговых двигателей. Рассматривал три варианта: на микросхеме L298 , на полевиках, либо же купить готовый китайский TB6560 о котором были очень противоречивые отзывы.

У одних он работал без проблем продолжительное время, у других сгорал при малейшей ошибки пользователя. Кто-то даже писал, что у него сгорел, когда тот немножко провернул вал двигателя, подключенного в это время к контроллеру. Наверное факт ненадежности китайца и сыграл в пользу выбора схемы L297+ активно обсуждаемой на форуме. Схема наверное и в самом деле неубиваемая т.к. полевики драйвера по амперам в несколько раз превышают то, что нужно подавать на моторы. Пусть и самому паять надо (это же только в плюс), и по стоимости деталей выходило чуть больше, чем китайский контроллер, зато надежно, что важнее.

Немного отступлю от темы. Когда всё это делалось, даже не возникло мысли, что когда-нибудь буду об этом писать. Поэтому нет фотографий процесса сборки механики и электроники, только несколько фоток, сделанных на камеру мобильника. Всё остальное щелкал специально для статьи, в уже собранном виде.

Дело паяльника боится

Начну с блока питания. Планировал сделать импульсный, провозился с ним наверное неделю, но так и не смог победить возбуд, который шел непонятно откуда. Мотаю транс на 12в – всё ОК, мотаю на 30-полная неразбериха. Пришел к выводу, что какая-то бяка лезет по обратной связи с 30в на TL494 и сносит ей башню. Так и забросил этот импульсник, благо было несколько ТС-180 один из которых пошел служить родине в качестве транса питания. Да и что ни говори, а кусок железа и меди будет надежнее кучки рассыпухи. Трансформатор перемотал на нужные напряжения, а нужно было +30в на питание моторчиков, +15в на питание IR2104 , +5в на L297 , и вентилятор. На двигатели можно подавать 10, а можно и 70, главное не превышать по току, но, если сделать меньше – снижаются максимальные обороты и сила, а вот больше не позволял трансформатор т.к. нужно было 6-7А. Напряжения 5 и 15в застабилизировал, 30 оставил «плавающими» на усмотрение нашей электросети.

Всё это время ежевечернее сидел за компьютером и читал, читал, читал. Настройка контроллера, выбор программ: какой рисовать, какой управлять станком, как изготовить механику и тд. и тп. В общем, чем больше читал, тем страшнее становилось, и всё чаще возникал вопрос «нафига мне это надо?!». Но отступать было поздно, двигатель на столе, детали где-то в пути – надо продолжать.

Пришло время паять плату. Имеющиеся в интернете мне не подошли по трем причинам:
1 - В магазине, котором заказывал детали не оказалось IR2104 в DIP корпусах, и мне прислали 8-SOICN. На плату они припаиваются с другой стороны, перевернутые, и соответственно нужно было зеркалить дорожки, а их (IR2104 ) 12 штук.

2 - Резисторы и конденсаторы также взял в SMD корпусах для уменьшения количества отверстий, которые нужно было сверлить.
3 - Имеющийся у меня радиатор был меньшего размера и крайние транзисторы были вне его площади. Нужно было смещать полевики на одной плате вправо, а на другой влево, поэтому изготовил два вида платы.

Схема контроллера станка

Для безопасности LPT порта, контроллер и компьютер соединил через плату опторазвязки. Схему и печатку взял на одном известном сайте, но опять же пришлось немного переделать её под себя и убрать лишние детали.

Одна сторона платы питается через USB порт, другая, подключенная к контроллеру - от источника +5в. Сигналы передаются через оптроны. Все подробности о настройке контроллера и развязки напишу в третьей главе, здесь же упомяну только основные моменты. Данная плата развязки предназначена для безопасного подключения контроллера шагового двигателя к LPT порту компьютера. Полностью электрически изолирует порт компьютера от электроники станка, и позволяет управлять 4-х осевым ЧПУ станком. Если станок имеет только три оси, как в нашем случае, ненужные детали можно оставить висеть в воздухе, либо вообще их не впаивать. Имеется возможность подключения концевых датчиков, кнопки принудительной остановки, реле включения шпинделя и другого устройства, например пылесоса.

Это было фото платы опторазвязки взятое из интернета, а вот так выглядит мой огород после установки в корпус. Две платы и куча проводов. Но вроде бы наводок никаких нет, и всё работает без ошибок.

Первая плата контроллера готова, всё проверил и пошагово протестировал, как в инструкции. Подстроечником выставил небольшой ток (это возможно благодаря наличию ШИМ), и подключил питание (двигателей) через цепочку лампочек 12+24в, чтобы было «ничё, если чё». У меня же полевики стоят без радиатора.

Двигатель зашипел. Хорошая новость, значит ШИМ работает как надо. Нажимаю клавишу и он крутится! Забыл упомянуть, что этот контроллер предназначен для управления биполярным шаговым двигателем т.е. тем, у которого подключаются 4 провода. Игрался с режимами шаг/полушаг, током. В режиме полушаг двигатель ведёт себя стабильнее и развивает большие обороты + увеличивается точность. Так и оставил перемычку в «полушаге». С максимальным безопасным для двигателя током при напряжении примерно 30в получилось раскрутить двигатель до 2500 об/мин! Моему первому станку без ШИМ такое и не снилось.))

Следующие два мотора заказал помощнее, Nema на 18кг/с, но уже «made in China».

По качеству они уступают Vexta , всё-таки Китай и Япония разные вещи. Когда вращаешь вал рукой у японца это происходит как-то мягко, а от китайцев ощущение другое, но на работе это пока что никак не сказалось. Замечаний к ним нет.

Спаял две оставшиеся платы, проверил через «светодиодный симулятор шагового двигателя», вроде бы всё хорошо. Подключаю один мотор – работает отлично, но уже не 2500 оборотов, а около 3000! По уже отработанной схеме подключаю третий мотор к третей плате, крутится пару секунд и встал… Смотрю осциллом – на одном выводе импульсов нет. Прозваниваю плату – одна из IR2104 пробита.

Ну ладно, может бракованная попалась, читал что часто такое бывает с этой микрухой. Впаиваю новую (брал с запасом 2 штуки), та же ерунда – пару секунд крутит и STOP! Тут я поднапрягся, и давай проверять полевики. Кстати, в моей плате установлены IRF530 (100В/17А) против (50В/49А), как в оригинале. На мотор будет идти максимум 3А, так что запаса в 14А хватит с избытком, а вот разница в цене почти в 2 раза в пользу 530-ых.
Так вот, проверяю полевики и что я вижу…не припаял одну ножку! И на выход этой "ирки" полетели все 30В с полевика. Припаял ножку, ещё раз внимательно всё осмотрел, ставлю ещё одну IR2104 , сам волнуюсь – это же последняя. Включил и был очень счастлив, когда двигатель не остановится после двух секунд работы. Режимы оставил такие: двигатель Vexta – 1,5А, двигатель NEMA 2,5А. При таком токе достигаются обороты примерно 2000, но лучше ограничить их программно во избежании пропуска шагов, и температура двигателей при длительной работе не превышает безопасную для моторов. Трансформатор питания справляется без проблем, ведь обычно одновременно крутятся только 2 мотора, но радиатору желательно дополнительное воздушное охлаждение.

Теперь про установку полевиков на радиатор , а их 24 штуки, если кто не заметил. В этом варианте платы они расположены лежа, т.е. радиатор просто на них ложится и чем-либо притягивается.

Конечно, желательно положить сплошной кусок слюды для изоляции радиатора от транзисторов, но у меня его не было. Выход нашел такой. Т.к. у половины транзисторов корпус идёт на плюс питания их можно крепить без изоляции, просто на термопасту. А под оставшиеся я положил кусочки слюды, оставшиеся от советских транзисторов. Радиатор и плату просверлил в трех местах насквозь и стянул болтиками. Одну большую плату я получил путем спаивания трех отдельных плат по краям, при этом для прочности впаял по периметру медный провод 1мм. Всю электронную начинку и блок питания разместил на каком–то железном шасси, даже не знаю от чего.

Боковые и верхнюю крышку вырезал из фанеры, и сверху поставил вентилятор.

В статье описан самодельный станок с ЧПУ. Главное достоинство данного варианта станка – простой метод подключения шаговых двигателей к компьютеру через порт LPT.

Механическая часть

Станина
Станина нашего станка сделана из пластмассы толщиной 11-12мм. Материал не критичен, можно использовать алюминий, органическое стекло фанеру и любой другой доступный материал. Основные детали каркаса прикрепляются с помощью саморезов, при желании можно дополнительно оформить места креплений клеем, если используете древесину, то можно использовать клей ПВА.

Суппорта и направляющие
В качестве направляющих использованы стальные прутки с диаметром 12мм, длина 200мм (на ось Z 90мм), две штуки на ось. Суппорта изготавливаются из текстолита размерами 25Х100Х45. Текстолит имеет три сквозных отверстия, два из них для направляющих и одно для гайки. Направляющие части крепятся винтами М6. Суппорты Х и У в верхней части имеют 4 резьбовых отверстия для крепления стола и узла оси Z.

Суппорт Z
Направляющие оси Z крепятся к суппорту Х через стальную пластину, которая является переходной, размеры пластины 45х100х4.

Шаговые двигатели устанавливаются на крепежи, которые можно изготовить из листовой стали с толщиной 2-3мм. Винт нужно соединить с осью шагового двигателя при помощи гибкого вала, в качестве которого может быть использован резиновый шланг. При использовании жесткого вала, система будет работать не точно. Гайку делают из латуни, которую вклеивают в суппорт.

Сборка
Сборка самодельного ЧПУ станка, осуществляется в следующей последовательности:

• Для начала нужно установить в суппорта все направляющие компоненты и прикрутить их к боковинам, которые вначале не установлены на основание.
• Суппорт передвигаем по направляющим до тех пор, пока не добьемся плавного хода.
• Затягиваем болты, фиксируя направляющие части.
• К основанию крепим суппорт, узел направляющие и боковину, для крепления используем саморезы.
• Собираем узел Z и вместе с переходной пластиной прикрепляем его к суппорту X.
• Далее устанавливаем ходовые винты вместе с муфтами.
• Устанавливаем шаговые двигатели, соединяя ротор двигателя и винт муфтой. Обращаем строгое внимание на то, чтобы ходовые винты вращались плавно.

Рекомендации по сборке станка:
Гайки можно изготовить также из чугуна, использовать другие материалы не стоит, винты можно купить в любом строительном магазине и обрезать под свои нужды. При использовании винтов с резьбой М6х1, длина гайки будет 10 мм.

Чертежи станка.rar

Переходим ко второй части сборки ЧПУ станка своими руками, а именно к электронике.

Электроника

Блок питания
В качестве источника питания был использован блок на 12Вольт 3А. Блок предназначен для питания шаговых двигателей. Еще один источник напряжения на 5Вольт и с током 0.3А был использован для запитки микросхем контролера. Источник питания зависит от мощности шаговых двигателей.

Приведем расчет блока питания. Расчет прост — 3х2х1=6А, где 3 — количество используемых шаговых двигателей, 2 — число запитанных обмоток, 1 — ток в Амперах.

Контролер управления
Управляющий контроллер был собран всего на 3-х микросхемах серии 555TM7. Контроллер не требует прошивки и имеет достаточно простую принципиальную схему, благодаря этому, данный ЧПУ станок своими руками может сделать человек не особо разбирающийся в электронике.

Описание и назначение выводов разъема порта LPT.

Выв.	Название	Направление	Описание
1	STROBE	ввод и вывод	Устанавливается PC после завершения каждой передачи данных
2..9	DO-D7	вывод	Вывод
10	АСК	ввод	Устанавливается в «0» внешним устройством после приема байта
11	BUSY	ввод	Устройство показывает, что оно занято, путем установки этой линии в «1»
12	Paper out	ввод	Для принтеров
13	Select	ввод	Устройство показывает, что оно готово, путем установки на этой линии «1 »
14	Autofeed
15	Error	ввод	Индицирует об ошибке
16	Initialize	ввод и вывод
17	Select In	ввод и вывод
18..25	Ground GND	GND	Общий провод

Для эксперимента был использован шаговый двигатель от старого 5,25-дюймов. В схеме 7 бит не используется т.к. применено 3 двигателя. На него можно повесить ключ включение главного двигателя (фреза или сверло).

Драйвер для шаговых двигателей
Для управления шаговым двигателем используется драйвер, который из себя представляет усилитель с 4-я каналами. Конструкция реализована всего на 4-х транзисторах типа КТ917.

Применять можно и серийные микросхемы, к примеру — ULN 2004 (9 ключей) с током 0,5-0.6А.

Для управления используется программа vri-cnc. Подробное описание и инструкция по использованию программы находится на .

Собрав данный ЧПУ станок своими руками, вы станете обладателем машины способной выполнять механическую обработку (сверление, фрезерование) пластмасс. Гравировку по стали. Также самодельный станок с ЧПУ может использоваться как графопостроитель, на нем можно рисовать и сверлить печатные платы.

По материалам сайта: vri-cnc.ru