Руководство по созданию фрезерного CNC ЧПУ станка. Глава 3. Настройка и запуск » Журнал практической электроники Датагор

Что такое фрезерование с чпу?

Основные составляющие станка чпу

ЧПУ-станок состоит из следующих ключевых компонентов:

• устройства ввода данных;
• БУС (блока управления станком);
• исполнительного механизма;
• системы привода;
• системы обратной связи;
• пульта управления.

Через устройство ввода данных в станок загружают программу обработки объекта.

Устройствами ввода обычно становятся считыватели магнитных лент, считыватели перфолент и компьютеры, функционирующие через порт RS-232-C.

БУС управляет агрегатом, осуществляя следующие операции:

• читает и расшифровывает вводимые в него кодовые инструкции;
• выполняет круговую, линейную и спиральную интерполяцию, чтобы генерировать команды движения оси;
• передает команды движения оси в схемы усилителя, чтобы управлять механизмами оси;
• получает обратную связь касательно положений и скоростей всех осей привода;
• включает и выключает охладители или шпиндели, меняет инструмент, выполняет прочие вспомогательные функции.

ЧПУ-станки обычно оснащены подвижными столами и шпинделями, контролирующими скорости и положения. Исполнительные механизмы управляют шпинделями в направлении оси Z и столами — в направлении осей X и Y.

В системы приводов входят схемы усилителей, приводных двигателей и шарико-винтовых подшипников (ШВП). БУС подает сигналы о скорости движения и положении каждой оси на схемы усилителя. Потом эти сигналы усиливаются для приведения в действие двигателей привода. Эти двигатели вращают ШВП для настройки необходимого положения рабочего стола.

В систему обратной связи (также известную как измерительную) встроены датчики, они же преобразователи. Они постоянно контролируют скорость и положение режущих инструментов. Сигналы от датчиков поступают на БУС, где разница между исходными сигналами и сигналами обратной связи используется для генерирования очередной серии сигналов.

Пульт управления оператор может переместить в удобное для себя положение. Дисплей будет отображать команды, программы и прочие необходимые сведения.

Основы работы на станках с чпу (какими умениями надо обладать)

От оператора ЧПУ-агрегата требуется меньше умений и опыта, чем от оператора аналогичного устройства традиционного типа. Программируемое оборудование успешно справляется со следующими задачами:

• повышает производительность рабочего процесса;
• гарантирует максимально точную и качественную обработку;
• обеспечивает безопасность человеческого труда и решает многочисленные проблемы культуры производства.

По сути, оператор должен просто контролировать выполнение тех процессов, что были заложены в агрегат на стадии программирования.

Обращению с токарными и фрезерными ЧПУ-станками учат в колледжах. Там уделяют достаточно много внимания и теории, и практике. Однако практика, пройденная к колледже, может не соответствовать тем требованиям, которые конкретный работодатель будет предъявлять на рабочем месте.

Теорию можно пройти в интернете. Минимальная продолжительность курса по Skype составляет две недели. За три дня, вопреки рекламным обещаниям, ничему научиться нельзя.

Дистанционные курсы хороши тем, что ученикам дается много заданий на написание управляющих программ для станков и создание векторных изображений.

↑ запуск

Ну что, господа! Вот мы и подошли к самому интересному – первому запуску ракеты….sorry, станка. Переносим всё оборудование поближе к нему, подключаем многочисленные кабели ииии поехали!

После запуска Мача не спешите сразу же приниматься за управление станком. Подайте питание на электронику станка, но не включайте питание ШД. Возможно такая проблема возникла только у меня, но при включении питания, с подключенным к компьютеру контроллером все двигатели сразу переходят в рабочий режим. По этой причине лучше поставить отдельный тумблер на питание моторов.

Чтобы перевести двигатели в режим удержания нужно на клавиатуре нажать клавиши перемещения на каждой оси. По умолчанию: Х — 4,6; Y — 8,2; Z – 7,9. Перешли или нет двигатели в режим удержания, вы узнаете по световой индикации режимов работы, которые обязательно должны быть на лицевой панели корпуса контроллера.

Проверим правильно ли настроен шаг винта. Для этого на координатном столе отмечаем отрезок, допустим в 10 см. Подводим шпиндель к началу отрезка, обнуляем координаты нажав Zero X, Zero Y, Zero Z. Перемещаем шпиндель в конец отрезка и смотрим соответствует ли значение в окне координат нашим 10-ти см.

Все эти регулировки необходимо проделать с каждой осью. Теперь нужно проверить направление перемещений каждой оси. Лучше выставить шпиндель примерно в центре координатного стола, чтобы был запас, в случае неправильного направления на одной или нескольких осям.

Если какая-то ось едет не в том направлении, существует два способа решения этой проблемы: программный и аппаратный. В аппаратном нужно поменять местами провода, идущие от шагового двигателя этой оси до драйвера, но нам больше подходит программный. Идем в Config-Home Limits и ставим галку Reverseg напротив неправильной оси. Всё, проблема решена!

↑ настройка электроники

Начну по порядку – с платы опторазвязки.

Можно, конечно обойтись и без нее, но как известно, береженого Бог бережет. Главным элементом платы, своеобразным мостом между компьютером и драйвером являются оптроны PC817, которые можно заменить на другие с похожими характеристиками. Плата позволяет подключать к ней до 4-х контроллеров Step/Dir. Из дополнительных функций присутствуют: разъемы для подключения концевых датчиков, т.е. датчиков ограничения движения портала, которые устанавливаются на станок.

Они помогут спасти станок при возникновении форс-мажорных обстоятельств и остановят портал до того, как он что-нибудь сломает. Также на плате предусмотрено место для двух транзисторов в корпусе ТО220, предназначенных для подключения реле управления шпинделем или другим устройством.

Питания со стороны LPT порта берётся с USB разъема этого же компьютера. Питание со стороны контроллера подаётся от другого источника напряжением 8-20в и преобразуется в стабилизированные 5в, установленной на плате L7805 либо её аналогом. Наличие стабилизатора ОБЯЗАТЕЛЬНО.

Теперь о подключении платы к контроллеру. В нашем случае на плате контроллера уже установлены резисторы подтяжки сигналов Step/Dir к шине 5в. Поэтому резисторы R2-R11, которые есть в схеме платы опторазвязки, не впаиваем! Если уже примаяли – смело можете их выбрасывать.

Второе изменение – резисторы R36-R43 заменяем перемычками. В нашем случае они выполняют роль делителя и несколько уменьшают уровень сигналов, идущих от оптрона, что негативно сказывается на стабильности работы двигателей. И ещё. Не подключайте сразу же контроллер к компьютеру через плату опторазвязки.

Здесь есть один подводный камень, о котором напишу в параграфе о настройке контроллера. Лучше проверьте на несколько раз плату контроллера на предмет ошибок и подключите ее напрямую к компьютеру. И только убедившись, что всё работает как надо, можно будет подключать через развязку.

С настройкой контроллера будет немного сложнее и интереснее. Начать нужно с внимательного осмотра платы на предмет непропаянных деталей и слипшихся дорожек. Очень желательно микросхемы таймера, L297 и IR2104 (в DIP корпусе) не впаивать в плату, а вставлять в панельки т.е. вам может потребоваться несколько раз убирать деталь с платы.

Начнем с таймера. Микросхема NE555 — это прецизионный интегральный таймер и служит для переключения режимов работа/удержание. Это нужно для того, чтобы во время простоя одного или нескольких двигателей, на них подавался бы не рабочий ток в некоторых случаях достигающий нескольких Ампер, а ток, достаточный для удержания вала двигателя от проворота. Время перехода в режим удержания можно изменять по своему усмотрению заменой электролитического конденсатора С11 на конденсатор большей или меньшей емкости. В оригинале схемы стоит кондер на 10 мкФ, при этом время перехода в удержание примерно 1 секунда.

Регулировка тока режимов работа/удержание производится подстроечными резисторами R17, R18. Рекомендуют устанавливать ток удержания равный 50% от рабочего, но у себя я выставил примерно 30% — этого достаточно для надежной работы. Ток, подаваемый на двигатели, вычисляется довольно просто.

Для этого замкнем Степ на общий, тем самым включив рабочий режим. Мультиметром (вольтметром) смотрим, что у нас на среднем выводе R18 (15 ножка L297) относительно общего. Там должно быть напряжение в пределах 0-1В, что соответствует току 0-5А. Все измерения и регулировки на этом этапе производятся с отключенным блоком индикации.

Теперь найдем и установим ток равный 1А. Для этого сопротивление резистора R9 (R10) оно у нас 0,2 Ом умножим на желаемый ток – 1А и получим 0,2. Т.е. для установки тока в 1 Ампер, между средним выводом R18 и землёй должно быть 0,2В. Для двух Ампер (0,2×2=0,4)

подстройкой R18 поднимаем напряжение до 0,4В и т.д. Резисторы R17-R18 должны быть многооборотными. Для установки тока режима удержания, разъединяем Степ с общим, и подстроечником R19 выставляем нужное вам напряжение и соответственно нужный ток двигателей.

Подключаем питание 5в к плате, должен загореться светодиод режима удержания. Замыкаем Step на общий, этот светодиод гаснет и загорается другой – режима работы. «Поискрите» степом на общий несколько раз и понаблюдайте за световой индикацией режимов. Переход из работы в удержание должен происходить с небольшой задержкой, порядка 1 секунды, а из удержания в работу переключаться мгновенно. Если это не так – ищите ошибку и исправляйте ее. Ну, а, если всё хорошо – переходим к следующему этапу настройки.

Микросхема L297 не требует какой-либо настройки, но для проверки правильности работы понадобится осциллограф. Подключаем питание, на L297 также как и на NE555 нужно подавать стабилизированные 5В. Смотрим осциллографом сигнал на первой ножке относительно общего – он должен быть таким:

И на 16-й ножке L297 – там сигнал такой:

Наличие этих сигналов говорит о том, что ШИМ запустился. Если сигналов нет – ни в коем случае не пытайтесь проверить плату в работе, если не хотите увидеть фейерверк, который покажут 8 полевиков во главе с шаговым двигателем.

Итак. Таймер работает, ШИМ тоже, вставляем в панельки или припаиваем IR2104 и полевые транзисторы. Немного остановлюсь на ирках. Они встречаются в двух разных корпусах DIP8 SOIC8. При покупке микросхем в Dip корпусе нужно учитывать один момент – иногда попадаются микросхемы с неправильной логикой т.е. попросту говоря бракованные.

Если у вас именно такие, ДИПовские, лучше перестрахуйтесь и соберите несложный тестер для этой микросхемы. Мультиметром выявить неправильную логику не получится. Странно, но о такой проблеме в корпусе SOIC я не нашел ни одного упоминания, к тому же и цена у них немного ниже.

Вот мы и спаяли первую плату! Можно подключать питание к IR2104 и полевикам, и смотреть как крутятся движки. Питание на ШД для страховки, лучше подавать через одну или несколько автомобильных лампочек, в зависимости от того, сколько Вольт вы решили пульнуть на шаговики.

В двигателе находим 2 обмотки и подключаем, как в схеме. Подключив питание ШД должны зашипеть – верный признак работы ШИМ. Теперь несколько раз коснемся Степом общего провода и смотрим как на это реагирует двигатель. Он должен немного проворачиваться каждый раз, когда вы касаетесь выводом Step минусовой дорожки.

Светодиоды должны загораться по очереди (здесь обмотки не перепутаешь). Если же они мигают по своему усмотрению, то скорее всего вы где-то перепутали катод и анод 

Если вы заметили на плате установлено два джампера: «HALF/FULL» для переключения режимов работы двигатели ШАГ/ПОЛУШАГ, и «PHASE/INH 1,2» — определяет то как будет происходить стабилизация тока. Вряд ли в собранной и настроенной плате вам понадобится переключать режимы работы, а JP2 вообще категорически запрещается подключать к плюсу, поэтому советую намертво соединить перемычками JP1 к  5В переведя двигатели в режим полушаг, а JP2 запаять на общий.

Итак. Наш драйвер готов, теперь его нужно подружить с платой опторазвязки. Как я писал чуть выше, плату нужно немного модернизировать. Выбрасываем R2-R11 и заменяем R36-R49 перемычками. Соединяем плату развязки с LPT портом и платой драйвера согласно схеме, подключаем питание (не забудьте воткнуть питание в USB), нажимаем перемещение в Маче и….ничего не работает.

Такое может произойти из-за проблем со стыковкой развязки и контроллера. Потому я и советовал сначала подключить контроллер БЕЗ платы опторазвязки, чтобы не было лишних звеньев, которые могут внести свои глюки в работу. К счастью данная проблема решается очень просто.

Нужно последовательно резистору подтяжки по степ (R16) на плате контроллера, который имеет сопротивление 1кОм, припаять переменный резистор примерно на 4,7кОм. Опять нажимаем перемещение в Маче и плавно поворачиваем переменник, пока двигатель не начнет нормально крутиться на больших оборотах и не пропускать шаги.

Ну вот и всё! Радуйтесь первой удачной плате драйвера ШД и хватайтесь за паяльник, чтобы собрать оставшиеся две или три платы. А я немного расскажу о тестере для IR2104 в DIP корпусе.

В схеме нет ничего сложного. VT1 и VT2 – полевики, которые стоят у вас в драйвере, хотя можно использовать и другие с похожими характеристиками. Подключаем питание к тестеру – должен засветиться светодиод питания VD1 и VD4. Нажимаем на SA1, при этом VD4 должен погаснуть и загорится VD5. Не отпуская SA1 нажимаем SA2 – светодиод гаснет, нажимаем SA1 загорается VD4 и т.д. В общем SA1 поочередно зажигает светодиоды, а SA2 их отключает. Если всё так – IR2104 попалась правильная.

↑ о перемещении портала

Немного о безопасном перемещении портала. Возврат шпинделя в нулевую точку (начало координат) осуществляется нажатием кнопки
GOTO Z
. Но не советую ею пользоваться, если у вас произошел какой-то сбой во время обработки детали. Дело в том, что при нажатии GOTO Z движение в точку «0» начинается сразу по всем осям, а так как по оси Z возврат в ноль происходит гораздо быстрее в силу того, что шпиндель поднимается и опускается максимум на несколько сантиметров, есть большой риск сломать фрезу, если во время сбоя подклинило ШД по оси Z, и ноль оказался ниже верхней границы заготовки. Фреза упрется в деревяшку и…щелк!

Это не паранойя, а выводы, сделанные на собственном горьком опыте – сам так сломал две фрезы. Лучше перестраховаться и поочередно перевести каждую ось в «0», нажатием Zero X, ZeroY, Zero Z. На два лишних движения больше, зато инструмент останется целым.

↑ поехали!

Ну что, друзья? В путь! Читайте буквы, смотрите картинки, и как пропел один артист «Смотри на меня, делай как я»!

Рассмотрим только ось Х., а оставшиеся вы сами настроите по тому же принципу. Параметр
Steps per
указывает за сколько шагов ваш двигатель делает полный оборот. Стандартный ШД имеет шаг равный 1,8 градуса т.е. мы 360 гр (полный оборот) делим на 1,8 и получаем 200. Таким образом мы нашли, что двигатель в режиме ШАГ проворачивается на 360 гр за 200шагов. Это число и записываем в поле Steps per. Соответственно в режиме ПОЛУШАГ будет не 200, а в 2 раза больше – 400шагов. Что писать в поле Steps per, 200 или 400, зависит от того в каком режиме находится ваш контроллер. Позже, когда будем подключать к станку и калибровать, мы этот параметр изменим, но пока ставьте 200 либо 400.

Velocity – задаётся максимальная скорость передвижения портала. У меня для надежности стоит 1000, но при работе я уменьшаю или увеличиваю её прямо на ходу в главном окне Мача. А вообще, сюда рекомендуют вписывать число на 20-40% меньше от максимально возможной, которую способен выдать ваш двигатель без пропуска шагов.

Пункт Acceleration – ускорение. Значение, вписываемое в эту строку, как и скорость зависит от вашего двигателя и блока питания. Слишком маленькое ускорение значительно увеличит время обработки фигуры сложной формы и рельефа, слишком высокое увеличивает степень риска пропуска шагов при старте т.к. двигатель будет рвать с места. В общем этот параметр выставляется экспериментальным путем. Из своего опыта 200-250 оптимальное значение.

Step pulse и Dir pulse. От 1 до 5, но может быть и больше. В случае, если ваш контроллер не совсем хорошо собран и тогда стабильная работа возможна при большем временном интервале.

Забыл сказать, что скорее всего каждый раз при запуске Мача у вас будет мигать кнопка Reset. Жмакните по ней, иначе она ничего не позволит сделать.

↑ программное обеспечение

Так как у нас не получится в полной мере проверить собранный контроллер без компьютера с настроенной программой управления станка, вот с неё и начнём. На этом этапе никакие инструменты не понадобятся, нужны лишь компьютер с LPT портом, руки и голова.
https://www.youtube.com/watch?v=NQxYrO_AXPg

Существует несколько программ для управления ЧПУ станком с возможностью загрузки управляющего кода, например, Kcam, Desk CNC, Mach, Turbo CNC (под DOS), и даже операционная система оптимизированная для работы с ЧПУ станком – Linux CNC.

Мой выбор пал на Mach и в статье я буду рассматривать только эту программу. Поясню свой выбор и опишу несколько достоинств этой программы.

— Mach присутствует на рынке несколько лет и зарекомендовал себя, как очень достойное решение для управления ЧПУ станком.— Большинство используют именно Mach 2/3 для управления своим домашним станком.— По причине популярности, в сети Интернет довольно много информации о этой программе, возможных проблемах и рекомендации, как их исправить.

— Подробный мануал на русском языке— Возможность установки на слабый. У меня Mach 3 установлен на Celeron 733 с 256Мб оперативки и при этом всё замечательно работает.— И главное – полная совместимость с Windows XP, в отличие от, например Turbo CNC, которая заточена под DOS, хотя TurboCNC ещё менее требовательна к железу.

Думаю, этого более чем достаточно для того, чтобы остановили свой выбор на Mach_e, но никто не запрещает попробовать и другой софт. Возможно он вам больше подойдет. Следует упомянуть ещё факт наличия драйвера совместимости с Windows 7. Пробовал я эту штуковину, но получилось не совсем хорошо.

Возможно по причине усталости системы – ей уже два года и заросла всяким ненужным мусором, а Mach рекомендуют устанавливать на свежую систему и использовать этот компьютер только для работы со станком. В общем вроде бы всё работает, но моторчики регулярно пропускают шаги, в то время как на компьютере с ХР та же версия Мача ведёт себя замечательно.

↑ способ №2

Этот способ можно применить только в случае, если у вас основа станка, рама, изготовлена ровно с прямыми углами и также абсолютно ровная в горизонтальной плоскости. Отводим портал в крайнее положение, к стороне C-D, передвигаем шпиндель в точку С и рулеткой измеряем расстояние от кончика фрезы до рамы. Передвигаем шпиндель в точку D и снова измеряем расстояние от фрезы до рамы. В идеале оно должно быть одинаковым.

Теперь, когда станок выровнен во всех направлениях, можно устанавливать ходовые винты и приступать к настройкам передвижения портала, которые производятся в программе управления станком. В ней зададим параметры вашего ходового винта. Первое, что нужно сделать – определить шаг резьбы вашего ходового винта.

Итак. Шаг резьбы мы знаем. Теперь нужно вычислить сколько оборотов нужно совершить двигателю, чтобы продвинуть одну из осей на единицу длины, которая составляет 1 мм. Для этого единицу (1) нужно разделить на шаг винта.

Пример для винта М12: 1/1,75=0,57142857. Не нужно округлять до десятых или сотых, чем точнее, тем лучше. Теперь идем в Motor Tuning и разберемся, что нужно вписать в поле Steps Per вместо того, что там уже имеется. Для этого полученное ранее значение 0,57142857 умножить на количество шагов за полный оборот двигателя (200 или 400, зависит от режима Шаг или Полушаг).

То есть 0,57142857×400=228,571428 для полушага, и соответственно 114,285714 в режиме шаг. Напоминаю, что это значение действительно только для резьбы М12. Для другой выполняйте соответствующие вычисления. Я мог бы внести дополнительную колонку с результатами в таблицу, но как мне кажется, когда сам что-то делаешь и понимаешь для чего это нужно, будет гораздо лучше, чем тупо взять готовый результат.

↑ фотки

Выкладываю на ваш суд несколько фотографий того, что успел сделать за пару летних месяцев.

Первый пробный блин. Фреза №1. Страшно да? А если и остальное будет такого же качества)))

Первая серьёзная проверка для станка. Размеры 17 на 25 см. Высота рельефа 10 мм, затраченное время — 4 часа.

Как и следующая работа, эта выполнена всё той же фрезой №1. Как видите результат вполне сносный.

А здесь фреза затупилась, и дерево начало подгорать.

Пробовал на что способен конический гравер.

Сестра попросила вырезать ей собачку. Черновая обработка – фреза №2 3 мм, чистовая фреза №3 3 мм. Рельеф 6 мм, время обработки около 1,5часа.

Таблички на дом. Рельеф 10 мм, но уже вогнутый т.к. это значительно сокращает время обработки. Обрабатывается не вся площадь, а только надпись. Время обработки около 2ч, фрезой №5 (прямой гравер).

Моя попытка сделать объёмную деревянную фотографию. Ошибся в сопряжении человека и дерева, но в целом, мне кажется неплохо получилось. Черновая обработка — прямой фрезой 3 мм, чистовая конической 2 мм. Рельеф 5 мм, а вот время обработки не помню.

Ну и самая большая модель. Первое испытание большого фрезера, которое он перенёс с достоинством. Высота рельефа — 20 мм, размеры 45 на 30 см. Время обработки около 5часов. Черновая обработка прямой однозаходной фрезой 8 мм, чистовая — конической 8 мм. К моему удивлению детализация получилась довольно хорошей для фрезы 8 мм.

↑ фрезы

Ну и немного расскажу о фрезах, которые имеются в моем арсенале и для чего они нужны.

1 — Это самая универсальная фреза – обломанное и переточенное сверло 3 мм. За неимением других фрез, используется как для черновой, так и для чистовой обработки. Огромный плюс этой фрезы её дешевизна, из минусов: не получается правильно заточить, и очень ограниченный ресурс. Буквально пара небольших картинок, после чего она начинает жечь дерево. Из всего этого вытекает не очень хорошее качество выполненной работы с последующей обязательной доработкой наждачкой, причем шкурить придётся довольно много.

2 — Прямая двухзаходная фреза 3,175 и 2 мм. Применяется в общем-то для снятия чернового слоя небольших заготовок, но при необходимости можно использовать и как чистовую.

3 — Конические фрезы 3, 2, и 1,5 мм. Применение – чистовая обработка. Диаметр определяет качество и детализацию конечного результата. С фрезой 1,5 мм качество будет лучше, чем с 3 мм, но и время обработки заметно увеличится. Использование конических фрез при чистовой обработке, практически не требует после себя дополнительную обработку шкуркой.

4 — Конический гравер. Используется для гравировки, причем сплав из которого он сделан позволяет выполнять гравировку в том числе и на металле. Ещё одно применение – обработка очень мелких деталей, которые не позволяет выполнить коническая фреза.

5 — Прямой гравер. Используется для раскроя или вырезания. Например вам нужно вырезать…букву «А» из листа фанеры 5 мм. Устанавливаете прямой гравер в шпиндель и вот вам ЧПУ-лобзик . Я его использовал вместо прямой фрезы, когда она сломалась. Качество обработки вполне нормальное, но периодически наматывает на себя длинную стружку. Нужно быть начеку.

Все вышеперечисленные фрезы были с хвостовиком 3,175 мм, а сейчас тяжелая артиллерия.

6 — Прямая и коническая фрезы 8 мм. Применение то же, что и у фрез 3 мм, но для более масштабных работ. Время обработки значительно сокращается, но к сожаление они не подходят для небольших заготовок.

Всё это только малая часть из того количества фрез, которые можно применять в ЧПУ для выполнения различных задач. Начинающих не могу не предупредить о немалой стоимости хороших фрез. К примеру вышеописанные фрезы 8 мм из быстрорежущей стали стоят примерно по 700р. Фреза из твердосплава в 2 раза дороже. Так что игрушки с ЧПУ не получается поставить в ряд самых дешевых хобби.

↑ юстировка станка

Наверное каждый проводит эту процедуру по-разному. Здесь опишу то, как это происходило у меня. Из инструментов понадобятся: Угольник, рулетка, швейная игла или булавка и желательно штангенциркуль. Процесс этот не сложный, но кропотливый. Потребует много времени и терпения.

Регулировку механики советую производить до установки ходовых винтов, в противном случае вы будете ограничены в корректировке той или иной детали станка, положение которой зависит он наличия ходового винта. К тому же перемещение портала руками будет происходить в разы быстрее, чем если бы его нужно было перемещать двигателем.

Далее следует проверить перпендикулярность оси Z по отношению к столу.

Это желательно делать с установленным шпинделем т.к. вряд ли у вас в домашних условиях получится изготовить абсолютно ровное крепление шпинделя и также ровно прикрутить его к оси Z.

Допустим вы сейчас выровняете ось Z, а когда сделаете крепление и установите шпиндель, удивитесь как криво он там будет располагаться. Первое, что нужно сделать – закрепить в патроне сверло или фрезу. Теперь переводим портал в любое место нашего рабочего (координатного) стола и смотрим угольником есть ли у нас 90 градусов между столом и фрезой.

Ну и ещё одна подстройка – проверка того может ли ваш станок нарисовать прямой угол, когда вы ему это прикажете сделать. Иначе у вас может получиться вот что.

Для себя я вывел два способа, как это можно проверить и подрегулировать, опишу их оба.

10 вещей, которые пригодятся новичкам в работе с чпу

Новичкам пригодятся следующие советы:

1. Приобретите качественные фрезы от надежных производителей. В идеале пусть это будет твердосплав. Но при ограниченном бюджете можно сначала обойтись быстрорежущей сталью. Для новичков оптимальные размеры фрез таковы: 4 мм, 6 мм, 13 мм. Для стали подойдут 4-заходные фрезы, для алюминия — 3- или 2-заходные. Обязательно защищайте глаза во время работы очками. Пока вы будете набираться опыта, фрезы у вас будут часто выходить из строя, но это нормально. Также приобретите набор спиральных сверл.
2. Купите комплект параллелек, набор прихватов и тиски. Тиски рассчитаны на эксплуатацию в течение долгих лет. Если вы ради экономии купите дешевые китайские тиски или не будете закреплять заготовку должным образом, вся работа пойдет насмарку. Официальное название «параллелек» — параллельные подкладки.
3. Пользуйтесь туманом или СОЖем. Если СОЖ или генератор тумана не предусмотрены в конструкции станка, докупите их отдельно. Скорее всего, сначала придется потратить много времени на настройку СОЖ. Но если полениться это сделать, перенарезка стружки может привести к поломке фрезы.
4. Научитесь обращаться с ЧПУ-контроллером. Сначала нужно тренироваться на осях X и Y, не затрагивая Z. При этом нельзя применять G00, иначе агрегат будет двигаться на максимальной скорости и пределе своих возможностей. Оптимально выставить G01 F20, при этом показатель «20» будет соответствовать той величине, которую вы сами выставите (например, дюймам или сантиметрам).
5. Возьмите за правило пользоваться измерительным прибором для длины фрезы. Чтобы базировать шпиндель относительно заготовки, задействуйте кромкоискатель. Если агрегат не будет понимать, где находится кончик фрезы, создастся риск поломки оборудования. Как только заготовка будет установлена в тиски, а фреза в шпиндель, надо выставить нули.
6. Регулируйте станок и тиски, пользуясь часовым индикатором. Проверяйте положение тисков каждый раз перед началом работы.
7. Если вы новичок, не пытайтесь обработать сразу нержавеющую сталь. Сначала потренируйтесь на мягкой стали, латуни или алюминии. Если вы сразу приступите к обработке сложных материалов, фрезы будут изнашиваться и ломаться слишком часто.
8. Обзаведитесь несколькими наборами ступенчатых губок из алюминия. Нарежьте пилой куски материала так, чтобы их габариты были немного больше, чем щеки тисков. Потом выполняйте проходы концевой фрезой до тех пор, пока не получится прямоугольный параллелепипед. Потом подгоните эту фигуру под нужные вам размеры, просверлите и прозенкуйте в ней монтажные отверстия.
9. Освойте CAD и CAM-программы, в которых будете писать g-коды. У многих программ есть вполне доходчивые русифицированные мануалы, а также активные сообщества пользователей в интернете, всегда готовые помочь новичкам.
10. Заранее научитесь выполнять аварийную остановку станка и его перезапуск после незапланированного завершения работы.

Чтобы проверить, насколько вы готовы к работе, попробуйте выполнить на станке куб Тернера (он также известен как мета-куб). Эта фигура состоит из нескольких вложенных друг в друга кубов с отверстиями, при этом все внутренние кубы касаются внешнего только своими вершинами.

Итак, теперь у вас есть общее представление о том, как функционируют ЧПУ-станки. В интернете можно найти много обучающих видео, посвященных разным стадиям настройки агрегата и обработки заготовок. Если у вас пока мало опыта, начинайте с обработки дерева — это проще, чем создание металлических изделий, и сам материал стоит дешевле.

Вертикальный фрезерный станок:

Горизонтально-фрезерный станок:

Как работает чпу-станок?

Работа на станке с ЧПУ состоит из нескольких этапов, в т.ч. обширного подготовительного. Чтобы загрузить проект на станок, необходимо сперва создать на компьютере модель детали в CAD-программе. Таким образом, этапы работы на станке с ЧПУ следующие:

• Проектирование трехмерной детали на компьютере;
• Использование программного обеспечения для трансформации трехмерной модели в список понятных ЧПУ-станку G-кодов;
• Настройка станка:
• Проверка правильности настройки оборудования и наличия лишних объектов в рабочей зоне оборудования;
• Подключение при необходимости дополнительных устройств;
• Проверочное включение на холостом ходу;
• Установка необходимых инструментов;
• Установка детали;
• Загрузка проекта на станок.
• Тестовая проверка работы станка с перемещением фрезы на высоте 5 см над поверхностью детали;
• Изготовление детали.

Хоть устройство фрезерного станка с ЧПУ в механической части и напоминает старые аппараты, которые управляются вручную, для автоматической работы в их конструкцию добавлен компьютер, датчики и двигатели, что позволяет сделать изготовление деталей более быстрым, качественным — добиться высокой точности и повторяемости. Фрезерный и фрезерно-токарный станок с ЧПУ в современной промышленности — инструмент незаменимый.

Как работать на станке с чпу?

Работа на ЧПУ-станке осуществляется в такой последовательности:

1. В блок управления вводят программу обработки детали.
2. Данные обрабатываются в БУС. Там подготавливаются команды движения, которые направляются системе привода.
3. Скорость и движение блоков агрегата контролируются приводом.
4. Информация о скорости движения и положении осей фиксируется системой обратной связи, подающей сигналы в БУС.
5. БУС сравнивает каждый поступающий сигнал с исходным. При наличии ошибок производится их исправление.

Оператор все это время контролирует процесс через пульт управления с дисплеем.

После нажатия на кнопку включения у агрегата запустится инициализация. Этим термином обозначают определение исходных координат положения шпинделя. У любых моделей ЧПУ-станков присутствует неизменная нулевая точка, так называемый машинный ноль. Чтобы выполнить инициализацию в ручном режиме, нужно нажать на кнопку «Домой», но намного удобнее осуществлять это действие в автоматическом режиме.

Рабочие органы агрегата поочередно переместятся по каждой оси до концевого выключателя, при этом начнется передвижение с оси Z. Как только шпиндель доберется по одной из осей до крайнего положения, концевой датчик сработает, и будет выполнена инициализация машинного нуля.

У моделей с четырьмя или тремя осями машинные нули располагаются в углах столов. Именно относительно этих точек выполняется настройка всех прочих базовых положений устройства.

Все ЧПУ-станки по металлу функционируют по аналогичному принципу. Разобравшись с одним устройством, вы сможете благополучно работать с любыми новыми моделями. В дополнение к инструкции от производителя имеет смысл поискать в интернете материалы о работе с g-кодами и m-кодами.

Консольно-фрезерные станки:

Настройка станка

Для настройки станка необходимо совершить следующие действия:

1. Убедиться, что вы по максимуму и в точном соответствии с инструкцией залили охлаждающую жидкость и масло.
2. Удостовериться, что посторонние объекты не попадают в рабочую зону.
3. Включить компрессор и проконтролировать, чтобы давление в нем было именно таким, как указано в инструкции.
4. Подключить устройство к электропитанию и запустить. Как правило, кнопку питания размещают на панели управления в верхнем левом углу, а главный выключатель — в задней части агрегата.
5. Загрузить инструменты в карусель в последовательности, указанной в списке ЧПУ-программы. Если у агрегата предусмотрен только один инструмент, фрезу нужно установить в шпиндель.
6. Прочно закрепить деталь на столе либо в тисках.
7. Выставить показатель коррекции на длину инструмента. Инструменты нужно переместить к верхней части детали в последовательности, указанной в ЧПУ-программе, а потом выставить показатели коррекции.
8. Выставить коррекцию осей X и Y. После установки тисков или иных деталей настроить коррекцию на установку заготовки с целью нахождения начальных точек X и Y.

После этого остается загрузить в систему управления агрегата ЧПУ-программу через USB-накопитель.

Обычное фрезерование:

Подходящие материалы:

Процесс фрезерования

Сколько осей?

Фрезерные станки с крестовым столом: