ФАК для новичков
Добавлено: 13 май 2012, 13:07
Давно уже хотел такую тему тут увидеть, но нет ее. Чтобы был вопрос-ответ. Это будет помощь новичкам от профи. Чтобы уже быть немного в курсе и не задавать одинаковые вопросы по форуму. Все-таки создам, ну и модераторы и бывалые пускай поправят, если не лень. Можно даже ссылками на подробные обсуждения. А насущные вопросы, которые возникают у новичков (ну и у меня в т.ч.) подобные:
- Что такое контроллер, и что такое драйвер? Чем они отличаются? Что такое интерфейсная плата?
Драйвер - это силовая часть, которая управляет обмотками ШД. Подключается к силовому источнику питания и имеет как правило несколько логических входов - STEP (тактовый вход - 1 импульс - 1 шаг), DIR (направление вращения вправо/влево) и ENB (вкл/выкл драйвера). К драйверу подключается сам ШД, источник питания и управляющее устройство. Драйвер выбирается исходя из параметров ШД, необходимого напряжения питания и деления шага.
Контроллер - это устройство которое управляет драйвером/драйверами.
Обычно они совмещены в одной плате
Интерфейсная плата - плата, куда подключаются компьютер, контроллер, где имеются опторазвязка, реле включения шпинделя, концевые выключатели. В основном разрабатывается для удобства для самодельных контроллеров-драйверов. В заводских исполнениях сам контроллер уже совмещает и интерфейсную плату, и контроллер, и драйвер (All in one).
- Какой лучше контроллер использовать для станка, самодельный или покупной?
Самодельный (например L297-IRFZ для биполярников, L297+l298) требует навыков паяния и знания основ знания электроники, настройки, но познавательно, возможно дешевле обходится, можно сделать драйвера для любого количества двигателей, есть возможность заменить детали в случае случайного их вывода из строя. Позволяют подключить блоки питания с высоким напряжением (вплоть до 80в), требуют немало времени для создания. Можно сделать для каждого ШД отдельную плату (для возможности замены одной платы в случае выхода из строя), а можно все оси сделать на одной плате. L297 - контроллер шагового двигателя, L298 - драйвер шагового двигателя, соответственно связка L297+L298 это контроллер и драйвер вместе. Но большинство здесь собирает связку L297+IRки - в разных вариациях транзисторов -как наиболее проверенную и более мощную схему.
Есть еще самодельные простые контроллеры по принципу, скажем так, фазные, а не Step/dir. Это те, которые построены на стандартной логике ТМ7, ТМ5 (КР1533ТМ7, к155ТМ5 и аналоги). Это самые простые контроллеры, слабенькие, маловольтажные. Но с таким типом контроллеров программы типа Mach не дружат, для них существуют другие программы, например, Неизвестный. Единственный пожалуй плюс этих контроллеров, это простота пайки и настройки, и доступность компонентов. Лично я для своего экспериментального первого станка выбрал именно такой контроллер, т.к. хотелось понять принципы ЧПУ, хотелось самому спаять контроллер, а также доступность компонентов (даж на свалках радиоаппаратур можно найти). Для того же например степ/дир контроллера на L297+IRFZ в ближайшем городе было не найти микрухи L297, IR2104 и др. Либо они стоили в два раза дороже, чем в Интернете. Да и такие сложные контроллеры для меня было темным лесом, а станок я хотел собрать очень быстро.
Заводской контроллер - купил и гарантированно подключил, позволяет сэкономить время при строительстве станка. Обычно там совмещены все компоненты электроники (опторазвязка, контроллер, драйвер, реле включения шпинделя, концевики). Но обходится немного дороже, имеют ограниченное количество осей (3-4-5), не имеют возможности восстановления, ограниченный вольтаж блока питания (35в). А также надо заказывать и ждать, когда придет.
- Какие лучше направляющие использовать для станка, заводские закаленные на линейных подшипниках или самодельные на профильных трубах и с подшипниками качения (как в конструкции Aveted)? Рельсовые или цилиндрические направляющие лучше?
Направляющие с линейными подшипниками дорого, но качественно, экономя времени на создание самодельных направляющих, легко сделать параллельность.
Рельсы - в основном для длинных станков (больших размеров), иначе обычные цилиндрические выйдут дороже. Для эквивалента, например, рельс TBS16 надо будет выбрать вал SFC30 (который не везде найдешь). Но для рельс нужно жесткое основание.
Самодельные направляющие на подшипниках качения требуют времени на их создание, требует высокую точность и качество изготовления и последующего выставления параллельности по всем параметрам. Но это самый бюджетный и вполне имеющий право на жизнь вариант.
Сколько ШД использовать по оси Х? Один или два, и от чего это зависит?
Уже вроде бы на форуме все разжевано по этому поводу, все равно почти у каждого нового станкостроителя возникает такой вопрос.
Вопрос конечно не лишен смысла, связан он с заклиниванием портала из-за его перекоса при обработке материала в крайних положениях, но основном по опыту исходят из следующих соображений - если расстояние между направляющими больше 500-600мм, то целесообразно ставить два ШД, по обе стороны, вблизи направляющих. Конечно, выбор связан также с жесткостью конструкций, расстояниями между подшипниками боковины, какой материал будет обрабатываться на станке. Кто хочет, как это все рассчитать - ищите на просторах инета. В этом плане ИМХО тут больше катит опыт других людей, дедукция и интуиция.
Сколько винтов?
Как синхронизировать два винта по оси Х?
Если два шаговых двигателя:
- программно. На каждый винт по двигателю. Делается это в программе управления. Например в Mach3 делается подчинение в Config -> Slave Axis. Естественно, для этого нужно иметь как минимум 4-х канальный контроллер. В большинстве случаев используется именно этот вариант. Как правильно подключить 2 ШД на одну ось Х?
- Аппаратно. Теоретически два ШД соединяем параллельно к драйверу. Это, наверное, если только имеется 3-х канальный драйвер. Почему наверно? Потому что я не помню, чтобы кто-то так делал на форуме. Поэтому, чтобы не было никаких проблем и предполагается сделать большой станок, проще задуматься о 4-х канальном контроллере.
Если один ШД:
- Механически. Ремень. Т.е. через ШД проходит длинный ремень на оба винта. Или два ремня на винты, а ШД установить посередине. Оба варианта практикуются. Но нужно иметь в виду, что длинный ремень будет растягиваться, и это будет сказываться на точности станка. Естественно, для этого нужно иметь более мощный шаговик.
- Механически. Цепь-ось. Есть на просторах Инета интересная реализация - там один ШД через привод вращает ось, тот в свою очередь вращает звездочки по концам станка, а те перемещают цепь. Ну там и станок соответствующих размеров. Там либо цепь, либо зубчатые рейки. Но это уже не ФАК.
Есть идеи, якобы можно на два ШД по ремню, а эти ШД еще ремнем синхронизировать. Абсолютно бессмысленно, а тем более вредно. Эти ШД при работе еще должны по фазе попадать, чтобы работали синхронно. Короче, бред.
Будет ли колбасить длинный винт и при какой длине это происходит?
Для начала процитирую aegis: "При разработке и изготовлении подвижных передач винт-гайка большой длины приходится сталкиваться с некоторыми трудностями, среди которых проблемы при обработке концов винтов большой длины а также заниженная скорость перемещения из-за ограничения максимальной угловой скорости вращения винта из-за потери устойчивости. Незначительно помогает сильное натяжение винта, но при этом возрастает сопротивление вращению.
Если применять вращающуюся гайку, то сразу решается две проблемы - скорость вращения ограничена только характеристиками двигателя, а для закрепления винта в самом простом случае достаточно просто просверлить в торец винта отверстие и нарезать резьбу, притянув к каркасу станка".
Поясню - длинный винт значительно провисает, при вращении появляется "колбасня". Это будет сказываться на устойчивости в работе станка: нагрузка на ШД, быстрый износ гаек и как следствие дребезжание из-за люфта.
Опять же, интуитивно и опытно следуют таким соображениям: Если винт больше 800мм - желательно применять вращающиеся ходовые гайки. Личное ИМХО справедливо для трапецеидального винта ТР16х4. Возможно для ШВП можно делать длинней. Также можно увеличить диаметр винта, но это уже будет сказываться на нагрузках для ШД и затратах финансовых.
Лично я вижу два выхода, кому что использовать - решать самим:
- Плавающие подпорки для винта.
- Вращающаяся ходовая гайка, Вращающаяся гайка для ЧПУ
- Какие провода использовать для шаговых двигателей? Обязательно ли экранировать?
Собственно, из-за этого я и создал ФАК, поэтому сам хочу узнать ответ на этот вопрос. Вроде бы подойдут разные провода: кто-то использует обычные четырехжильные, кто-то сетевые неэкранированные UTP, кто-то какие-то специальные экранированные. Я не знаю, что в магазинах у нас есть. надо побегать и посмотреть.
PS спустя полгода: нашел по заказу и поставил экранированный провод МКЭШ 4х0.35. Только попался не маркированный цветами, приходилось прозванивать.
Кабель для ШД - какой?
Ну и темы наиболее по-моему полезные, которые могут понадобиться и их стоит почитать, будет как справочник для себя и других:
Тема про кабельканалы - Как немцев и китайцев опустить на пару денег
Темы про 4-ю поворотную ось - 4 ось, 4-я ось и токарно-гончарный шпиндель за 5$, Червячный редуктор, Поворотный столик - тоже про червяк, Сделал зубчатый шкив, Нарезал шестеренку! фотки внутри, Поворотная ось (4-я координата А). Нужна идея.
Тема про фрезы - Фрезы для настольных "хобби"' ЧПУ станков, Фрезы от CNCMASTERKIT. Кто и как их использует., Режимы резания мягких материалов при 3D фрезеровке
Программное изучение - 3D модели стандартных элементов - модели в помощь при проектировании станков, Mach3 - разбираем на куски.., Арткам, ArtCAM, быстрый старт, Еще раз про 4-ю ось... Урок., 4 ось и арткам
Блоки питания - БП для 297-IRFZ с задержкой, БП с зависимой подачей напряжения для L297-IRFZ, Блок питания 80В 15А где бы взять?, Трансформаторный блок питания.
Заземление станка - Помехи от инвертора, шпинделя. Заземление., потеря шагов по z, Борьба с помехами. На самом деле, это важная тема для тех, кто собирается применить на станке бесколлекторные шпиндели с инвертором. Сам я раньше не придавал этому значения, но пришлось столкнуться поневоле, и много времени потратил, хотя все можно было почитать и понять, что компьютер и станок при использовании инверторов обязательно нужно заземлять, лучше отдельно.
Тестер ирок - Война против IR2104
Обнуление Z при смене инструмента.
Ответил сам как смог на те вопросы, которые у меня были с самого начала (ну и было немножко времени пописать). Добавляйте свои вопросы и ответы. А также возможно подкорректировать мои (может я не то написал, тем самым введу в заблуждение начинающих). Позже можно будет их добавить в шапку. На самом деле невозможно все скомпоновать в одном месте коротко и ясно, что есть в Интернете о станках с ЧПУ. Тем более у разных людей - разные вопросы. И чем больше углубляешься в тему, тем больше появляется вопросов. Лучше, все читать потихоньку, или по чуть-чуть, или отдельные профильные подтемы до конца. А вопросы задавать уже конкретно, более-менее вникнув в тему. Практически вся информация уже разжевана на этом форуме и на других, нужно только читать, на что понятно тратится огромное время.
Надеюсь, предоставленная информация будет полезна для многих и предотвратит появление ненужных вопросов.
- Что такое контроллер, и что такое драйвер? Чем они отличаются? Что такое интерфейсная плата?
Драйвер - это силовая часть, которая управляет обмотками ШД. Подключается к силовому источнику питания и имеет как правило несколько логических входов - STEP (тактовый вход - 1 импульс - 1 шаг), DIR (направление вращения вправо/влево) и ENB (вкл/выкл драйвера). К драйверу подключается сам ШД, источник питания и управляющее устройство. Драйвер выбирается исходя из параметров ШД, необходимого напряжения питания и деления шага.
Контроллер - это устройство которое управляет драйвером/драйверами.
Обычно они совмещены в одной плате
Интерфейсная плата - плата, куда подключаются компьютер, контроллер, где имеются опторазвязка, реле включения шпинделя, концевые выключатели. В основном разрабатывается для удобства для самодельных контроллеров-драйверов. В заводских исполнениях сам контроллер уже совмещает и интерфейсную плату, и контроллер, и драйвер (All in one).
- Какой лучше контроллер использовать для станка, самодельный или покупной?
Самодельный (например L297-IRFZ для биполярников, L297+l298) требует навыков паяния и знания основ знания электроники, настройки, но познавательно, возможно дешевле обходится, можно сделать драйвера для любого количества двигателей, есть возможность заменить детали в случае случайного их вывода из строя. Позволяют подключить блоки питания с высоким напряжением (вплоть до 80в), требуют немало времени для создания. Можно сделать для каждого ШД отдельную плату (для возможности замены одной платы в случае выхода из строя), а можно все оси сделать на одной плате. L297 - контроллер шагового двигателя, L298 - драйвер шагового двигателя, соответственно связка L297+L298 это контроллер и драйвер вместе. Но большинство здесь собирает связку L297+IRки - в разных вариациях транзисторов -как наиболее проверенную и более мощную схему.
Есть еще самодельные простые контроллеры по принципу, скажем так, фазные, а не Step/dir. Это те, которые построены на стандартной логике ТМ7, ТМ5 (КР1533ТМ7, к155ТМ5 и аналоги). Это самые простые контроллеры, слабенькие, маловольтажные. Но с таким типом контроллеров программы типа Mach не дружат, для них существуют другие программы, например, Неизвестный. Единственный пожалуй плюс этих контроллеров, это простота пайки и настройки, и доступность компонентов. Лично я для своего экспериментального первого станка выбрал именно такой контроллер, т.к. хотелось понять принципы ЧПУ, хотелось самому спаять контроллер, а также доступность компонентов (даж на свалках радиоаппаратур можно найти). Для того же например степ/дир контроллера на L297+IRFZ в ближайшем городе было не найти микрухи L297, IR2104 и др. Либо они стоили в два раза дороже, чем в Интернете. Да и такие сложные контроллеры для меня было темным лесом, а станок я хотел собрать очень быстро.
Заводской контроллер - купил и гарантированно подключил, позволяет сэкономить время при строительстве станка. Обычно там совмещены все компоненты электроники (опторазвязка, контроллер, драйвер, реле включения шпинделя, концевики). Но обходится немного дороже, имеют ограниченное количество осей (3-4-5), не имеют возможности восстановления, ограниченный вольтаж блока питания (35в). А также надо заказывать и ждать, когда придет.
- Какие лучше направляющие использовать для станка, заводские закаленные на линейных подшипниках или самодельные на профильных трубах и с подшипниками качения (как в конструкции Aveted)? Рельсовые или цилиндрические направляющие лучше?
Направляющие с линейными подшипниками дорого, но качественно, экономя времени на создание самодельных направляющих, легко сделать параллельность.
Рельсы - в основном для длинных станков (больших размеров), иначе обычные цилиндрические выйдут дороже. Для эквивалента, например, рельс TBS16 надо будет выбрать вал SFC30 (который не везде найдешь). Но для рельс нужно жесткое основание.
Самодельные направляющие на подшипниках качения требуют времени на их создание, требует высокую точность и качество изготовления и последующего выставления параллельности по всем параметрам. Но это самый бюджетный и вполне имеющий право на жизнь вариант.
Сколько ШД использовать по оси Х? Один или два, и от чего это зависит?
Уже вроде бы на форуме все разжевано по этому поводу, все равно почти у каждого нового станкостроителя возникает такой вопрос.
Вопрос конечно не лишен смысла, связан он с заклиниванием портала из-за его перекоса при обработке материала в крайних положениях, но основном по опыту исходят из следующих соображений - если расстояние между направляющими больше 500-600мм, то целесообразно ставить два ШД, по обе стороны, вблизи направляющих. Конечно, выбор связан также с жесткостью конструкций, расстояниями между подшипниками боковины, какой материал будет обрабатываться на станке. Кто хочет, как это все рассчитать - ищите на просторах инета. В этом плане ИМХО тут больше катит опыт других людей, дедукция и интуиция.
Сколько винтов?
Как синхронизировать два винта по оси Х?
Если два шаговых двигателя:
- программно. На каждый винт по двигателю. Делается это в программе управления. Например в Mach3 делается подчинение в Config -> Slave Axis. Естественно, для этого нужно иметь как минимум 4-х канальный контроллер. В большинстве случаев используется именно этот вариант. Как правильно подключить 2 ШД на одну ось Х?
- Аппаратно. Теоретически два ШД соединяем параллельно к драйверу. Это, наверное, если только имеется 3-х канальный драйвер. Почему наверно? Потому что я не помню, чтобы кто-то так делал на форуме. Поэтому, чтобы не было никаких проблем и предполагается сделать большой станок, проще задуматься о 4-х канальном контроллере.
Если один ШД:
- Механически. Ремень. Т.е. через ШД проходит длинный ремень на оба винта. Или два ремня на винты, а ШД установить посередине. Оба варианта практикуются. Но нужно иметь в виду, что длинный ремень будет растягиваться, и это будет сказываться на точности станка. Естественно, для этого нужно иметь более мощный шаговик.
- Механически. Цепь-ось. Есть на просторах Инета интересная реализация - там один ШД через привод вращает ось, тот в свою очередь вращает звездочки по концам станка, а те перемещают цепь. Ну там и станок соответствующих размеров. Там либо цепь, либо зубчатые рейки. Но это уже не ФАК.
Есть идеи, якобы можно на два ШД по ремню, а эти ШД еще ремнем синхронизировать. Абсолютно бессмысленно, а тем более вредно. Эти ШД при работе еще должны по фазе попадать, чтобы работали синхронно. Короче, бред.
Будет ли колбасить длинный винт и при какой длине это происходит?
Для начала процитирую aegis: "При разработке и изготовлении подвижных передач винт-гайка большой длины приходится сталкиваться с некоторыми трудностями, среди которых проблемы при обработке концов винтов большой длины а также заниженная скорость перемещения из-за ограничения максимальной угловой скорости вращения винта из-за потери устойчивости. Незначительно помогает сильное натяжение винта, но при этом возрастает сопротивление вращению.
Если применять вращающуюся гайку, то сразу решается две проблемы - скорость вращения ограничена только характеристиками двигателя, а для закрепления винта в самом простом случае достаточно просто просверлить в торец винта отверстие и нарезать резьбу, притянув к каркасу станка".
Поясню - длинный винт значительно провисает, при вращении появляется "колбасня". Это будет сказываться на устойчивости в работе станка: нагрузка на ШД, быстрый износ гаек и как следствие дребезжание из-за люфта.
Опять же, интуитивно и опытно следуют таким соображениям: Если винт больше 800мм - желательно применять вращающиеся ходовые гайки. Личное ИМХО справедливо для трапецеидального винта ТР16х4. Возможно для ШВП можно делать длинней. Также можно увеличить диаметр винта, но это уже будет сказываться на нагрузках для ШД и затратах финансовых.
Лично я вижу два выхода, кому что использовать - решать самим:
- Плавающие подпорки для винта.
- Вращающаяся ходовая гайка, Вращающаяся гайка для ЧПУ
- Какие провода использовать для шаговых двигателей? Обязательно ли экранировать?
Собственно, из-за этого я и создал ФАК, поэтому сам хочу узнать ответ на этот вопрос. Вроде бы подойдут разные провода: кто-то использует обычные четырехжильные, кто-то сетевые неэкранированные UTP, кто-то какие-то специальные экранированные. Я не знаю, что в магазинах у нас есть. надо побегать и посмотреть.
PS спустя полгода: нашел по заказу и поставил экранированный провод МКЭШ 4х0.35. Только попался не маркированный цветами, приходилось прозванивать.
Кабель для ШД - какой?
Ну и темы наиболее по-моему полезные, которые могут понадобиться и их стоит почитать, будет как справочник для себя и других:
Тема про кабельканалы - Как немцев и китайцев опустить на пару денег
Темы про 4-ю поворотную ось - 4 ось, 4-я ось и токарно-гончарный шпиндель за 5$, Червячный редуктор, Поворотный столик - тоже про червяк, Сделал зубчатый шкив, Нарезал шестеренку! фотки внутри, Поворотная ось (4-я координата А). Нужна идея.
Тема про фрезы - Фрезы для настольных "хобби"' ЧПУ станков, Фрезы от CNCMASTERKIT. Кто и как их использует., Режимы резания мягких материалов при 3D фрезеровке
Программное изучение - 3D модели стандартных элементов - модели в помощь при проектировании станков, Mach3 - разбираем на куски.., Арткам, ArtCAM, быстрый старт, Еще раз про 4-ю ось... Урок., 4 ось и арткам
Блоки питания - БП для 297-IRFZ с задержкой, БП с зависимой подачей напряжения для L297-IRFZ, Блок питания 80В 15А где бы взять?, Трансформаторный блок питания.
Заземление станка - Помехи от инвертора, шпинделя. Заземление., потеря шагов по z, Борьба с помехами. На самом деле, это важная тема для тех, кто собирается применить на станке бесколлекторные шпиндели с инвертором. Сам я раньше не придавал этому значения, но пришлось столкнуться поневоле, и много времени потратил, хотя все можно было почитать и понять, что компьютер и станок при использовании инверторов обязательно нужно заземлять, лучше отдельно.
Тестер ирок - Война против IR2104
Обнуление Z при смене инструмента.
Ответил сам как смог на те вопросы, которые у меня были с самого начала (ну и было немножко времени пописать). Добавляйте свои вопросы и ответы. А также возможно подкорректировать мои (может я не то написал, тем самым введу в заблуждение начинающих). Позже можно будет их добавить в шапку. На самом деле невозможно все скомпоновать в одном месте коротко и ясно, что есть в Интернете о станках с ЧПУ. Тем более у разных людей - разные вопросы. И чем больше углубляешься в тему, тем больше появляется вопросов. Лучше, все читать потихоньку, или по чуть-чуть, или отдельные профильные подтемы до конца. А вопросы задавать уже конкретно, более-менее вникнув в тему. Практически вся информация уже разжевана на этом форуме и на других, нужно только читать, на что понятно тратится огромное время.
Надеюсь, предоставленная информация будет полезна для многих и предотвратит появление ненужных вопросов.