Настройка программы Mach3
Программа Mach3 превращает старый компьютер в мощный инструмент для управления станками с ЧПУ. Работа с фрезерными станками и граверами, лазерными и плазменными установками становится гораздо проще с Mаch3.
Читайте нашу статью, чтобы узнать, почему для Mach3 предпочтительнее старый компьютер, и как подготовиться к использованию этой программы.
Содержание
Видео
О компании Newfangled Solutions
ПО Mаch3 для станков с ЧПУ было создано в начале 2000 годов, в качестве альтернативы базовым программам для управления станками с компьютеров под управлением ОС Windows. Проект развивался параллельно с ПО EMC (Enhanced Machine Controller), разработанного для управления станками с Linux-устройств. Впоследствии разработчики объединились в единую компанию Newfangled Solutions.
На протяжении многих лет основным продуктом Newfangled Solutions была Mach3. Эта программа предназначалась для использования в среде профессионалов и продвинутых любителей.
В середине 2010-х компания Newfangled Solutions выпустила Mach4 с двумя лицензиями: для частного и профессионального использования, но Mach3 остается одним из самых популярных программных инструментов для работы с ЧПУ-оборудованием.
Описание Mach3
Программа Mach3 была разработана в начале двухтысячных, что наложило отпечаток на особенности ПО: интерфейс Mach3 старомоден и достаточно сложен, что компенсируется обширностью функционала, а системные требования скромны.
Первое, что необходимо учитывать — Mach3 должна быть установлена на PC с 32-разрядной операционной системой. Официальный сайт подчеркивает, что на 64-битных версиях Windows программа не будет работать. Еще более несовременным выглядит тип подключения — для работы с Mach3 станок необходимо подключить через параллельный порт (LPT).
Установка
Технические особенности программы определяют специфический порядок установки. Компания Newfangled Solutions обращает внимание клиентов на то, чтобы они сперва скачали триал Mach3, убедились, что он работает, и лишь затем приобретали лицензию.
Запуск и подключение
После установки программы необходимо проверить, что ПО и ОС правильно взаимодействуют. Для этого надо запустить приложение DriverTest.exe и убедиться, что Mach3 используется системой. Если этого не произошло, следует проверить:
- Разрядность операционной системы;
- Номер порта и адрес LPT — они должны совпадать в свойствах ОС и в настройках программы.
Если обнаружено несовпадение адресов в свойствах ОС и в приложении, то нужно вручную задать данные в Mach3, как они указаны в свойствах LPT-порта.
В пункте «Конфигурации» (Config) перейти во вкладку «Порты и пины» (Port and Pins) и поставить галочку в окне, где указан адрес рабочего порта.
Настройка
Во вкладке «Выходы двигателей» (Motor Outputs) вручную задать параметры в матрице значений. При этом необходимо учитывать, что для станков с четырьмя моторами добавляются пины: A-axis =Enabled Step Pin= 8, Dir Pin = 9. При необходимости изменить направление вращения двигателей — установить соответствующую галочку в поле Dir LowActive.
В соседней вкладке Input Signal необходимо установить значения и поставить галочки в графе EStop.
Во вкладке «Выходные сигналы» (Output Signals) изменяются только параметры в графе Enable1.
После этого необходимо задать скорость холостых перемещений и передаточных чисел. В пункте меню Config выбрать пункт Motor Tuning («Настройка мотора»). В этих настройках следует указать передаточное число в шагах / мм (Steps per mm). Затем вводятся данные для скорости перемещения (Velocity), ускорения (Acceleration), длительности импульса шага (Step Pulse и Dir pulse). Параметры вводятся для каждой оси в отдельности. После сохранения данных можно переходить к настройке следующей оси. Параметры калибровки осей и ведомой оси также настраиваются вручную.
Включение питания контроллера
Важный аспект — настройка включения питания контроллера: сперва следует соединить кабелем LPT-контроллер и компьютер, затем включить питание и, в основном окне Mach3, кликнуть Reset, то есть «Сброс». Обрамляющая кнопку рамка должна перестать мигать и начать светиться постоянным зеленым светом.
Загрузка модели
Перед началом работы необходимо загрузить параметры обрабатываемого изделия в виде G-code. Мы подробно рассматривали, что такое G-code на примере работы 3D-принтеров. Загрузить файл с данными по осям необходимо во вкладке ToolPatch. По клику на кнопку Cycle Start начнется выполнение условий, указанных в G-code.
Сложности в использовании Mаch3
Перед началом установки Mach3 следует изучить не только подробную инструкцию на 106 страницах, но и отзывы пользователей программы. В Рунете достаточно форумов (например, на сайте cnc-club), где обсуждают сложности в работе программы и возможные решения различных ситуаций.
Среди особенностей Mach3, с которыми столкнулись пользователи:
- Сбои, обусловленные использованием LPT-порта;
- Отклонение от траектории во время движения;
- Возможное снижение скорости при прохождении дуги.
Очевидно, что для каждого выявленного пользователями случая существует определенный алгоритм устранения проблемы. То есть, надо иметь в виду, что проблемы при использовании программы случаются, но они и их решение, как правило, подробно разобраны сообществом.
Итого
Mach3 остается популярным у энтузиастов инструментом. Программа дает возможность настроить буквально каждый параметр в работе всех двигателей в станке, что многие очень ценят. Такая настройка занимает действительно много времени, при первичной настройке и тестовых проходах, но дает уверенность в каждом выставленном параметре.
LPT порт
Доброго времени суток уважаемые. Приобрел станок 707-2 Twitte. Установил на компьютер(windows 7) mach3, после установки перезагрузил, потом залил добавочные файлы в папку mach3. Итого станок есть и программа установлена(все запускается). НО! программа и станок не связываются. У станка к компьютеру выходит LPT-порт. Как определил данную проблему: все выключено, подключил через порт станок к компьютеру, но сам станок не включил, затем запустил компьютер, затем программу(мигает кнопка RESET), после данных махинаций включил станок и СРАЗУ С ВКЛЮЧЕНИЕМ НАЧИНАЕТ РАБОТАТЬ ФРЕЗЕР! В программе нажимаю кнопку RESET, она не срабатывает и выдает диалоговое окно.
Если нажимаю предпоследнюю строку "Fix this for me. " выдает такое
В диспетчере устройств компьютера, как я понимаю нету LPT-порта
Вывод: если я все понял, то из-за того, что у меня не настроен LPT-порт станок и программа не видят друг друга. Все правильно я понимаю? Подскажите, как настроить LPT-порт. Его можно через ПАНЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ настроить или только через BIOS ?
В тех. поддержку не звонил, бываю дома на выходных, дома и станок находится, а ребята работают на буднях
MACH3. Настройка пинов
После того, как входные порты выбраны, следует указать, для каких целей применяются имеющиеся пины порта. Если Вы используете LPT порт ПК, Вам необходимо воспользоваться меню Config->Ports and Pins. На вкладке Motor Outputs для каждой используемой оси следует поставить отметку Enabled. В столбцах Step Pin# и Dir Pin# необходимо выьрать номера выводов используемого порта для соответствующих сигналов. В столбцах Step Portи Dir Port нужно выбрать номера портов LPT. В большинстве случае это номер 1.
Настройка пинов при использовании PLCM
Если Вы применяете PLCM, следует справить в инструкции о номерах портов и нумерации выводов. Может оказаться, что отдельные оси двигаются не в ту сторону. Тогда следует поменять значение в столбце Dir LowActive для соответствующей оси на противоположное.
В случае управление осуществляется при помощи шпинделя, нужна настройка на вкладке Motor Outputs. В этом случае для генерации ШИМа применяется сигнал STEP в строке Spindle.
Напомним также, что программное обеспечение Mach 3 служит наиболее популярным продуктом для управления станков ЧПУ, в том числе 3Д станков и фрезеров ЧПУ настольных, прекрасно подходящих для организации домашнего дела.
Настройка Mach3
Mach3 — это пакет программного обеспечения, который работает на ПК и превращает его в экономичную станцию управления станком . Для работы Mach3 вам нужно иметь ПК, на котором установлена операционная система Windows 2000, Windows XP или Windows 7 32bit. Разработчики программы рекомендует использовать компьютер с процессором от 1ГГц и оперативной памятью не менее 1ГГб. 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 рекомендуется провести оптимизацию системы под Mach3.
Mach3 и его драйвер параллельного порта соединяется с оборудованием станка через параллельный порт (порт принтера). Если ваш компьютер не оборудован параллельным портом (всё больше и больше компьютеров выпускается без этого порта), вы можете приобрести специальную плату – USB-LPT, которая подключается к компьютеру через USB порт, или приобрести плату расширителя портов PCI-LPT или PCI-E-LPT.
1. После установки программы Mach3 проверяем работу драйвера.
После установки программы запускаем файл DriverTest.exe, при корректной работе драйвера наблюдаем картинку, рисунок 1.
Рисунок 1 Проверка работы драйвера программы Mach3.
Если нет, следует проверить следующее:
1) операционная система Windows 32bit
2) Совпадает ли номер LPT порта и его адрес с настройками в Mach3, по умолчанию LPT1 и адрес порта(0x378) , то есть картинка из меню пуск->панель управления -> система -> оборудование -> диспетчер устройств -> порты COM и LPT должна быть как на рисунке 2.
Рисунок 2. Просмотр настроек LPT порта
Mach3 поддерживает работу только с портами LPT1 или LPT2, если при установке внешней платы номер порта LPT3, то его нужно изменить в диспетчере устройств на LPT1.
Адрес порта можно посмотреть в свойствах(правая кнопка мыши на выделенной надписи), вкладка — ресурсы.
Например если адрес порта CE00, то в Мach3 необходимо изменить 0х378(рисунок 4) на 0хCE00. Подробнее о том ка это сделать в статье «Подключение контроллера с использованием платы PCI-LPT»
Если используется переходник USB-LPT, скачать драйвер для переходника USB по ссылке https://cloud.mail.ru/public/6kXS/3CddBpHpG
А также скопировать файл mach3usb.dll(скачать здесь) в папку c:\mach3\plugins.
Контроллеры ТB6560HQT предназначены для управления биполярными шаговыми двигателями с максимальным током обмотки до 3,5 А. В эту категорию попадает абсолютное большинство двигателей с типоразмером до NEMA23, т.е. имеющих размер по боковой стороне до 2,3 дюйма или 57см.
Рисунок 3 Контроллер управления станком с ЧПУ в закрытом алюминиевом корпусе(на фото со снятой крышкой, для работы в режиме 1/2 шага переключатель 5 в положении ON, переключатель 6 в положении OFF, в контроллерах из комплекта станка переключатели уже выставлены, изменения не требуются)
Переключение режимов обеспечивается выбором положений DIP-переключателей М1 и М2 для каждого из каналов контроллера (в контроллерах из комплекта станка переключатели уже выставлены, изменения не требуются!).
Напряжение питания двигателей и контроллера – от 12 вольт до 36 вольт.
Контроллер и все двигатели питаются от одного источника.
Контроллер имеет встроенную систему стабилизации тока в обмотке, величина тока не зависит от модели применяемого шагового двигателя и определяется: максимальный ток обмоток — величиной измерительных резисторов, установленных в контроллере, текущий – положением DIP-переключателей S1-S4 в каждом из каналов контроллера.
Для улучшения работы контроллера и повышения скоростных качеств предусмотрена возможность установки скорости спада тока в обмотке, это обеспечивается изменением положений DIP-переключателей S7-S8 для каждого канала контроллера.
УСТАНОВКА
ТОКА
S1
S2
S3
S4
УСТАНОВКА СКОРОСТИ
СПАДА ТОКА
S7
S8
РЕЖИМ ДРОБЛЕНИЯ
ШАГА
S5
S6
Контроллеры приобретенные в комплекте со станком уже настроены и не требуется изменение положения конфигурационных перемычек. Если контроллер приобретен отдельно, то перед первым включением устанавливаем ток 25%(после всех проверок ток можно будет поднять, подробнее в пункте 4), скорость спада оставляем без изменений, режим дробления шага — 1/2 полушаг.
2. Установка порта.
В меню «config»(«Конфигурации») выбираем «Port and Pins» (Порты и Пины) ставим галку на нужный порт, рисунок 4.
Рисунок 4. Установка(выбор) порта управления станком.
3 Настройка пинов управления двигателями
Выберите вкладку «Motor Outputs»(«Выходы двигателей») и сделайте изменения, как на рисунке 5.
Для станков с 4-мя моторами добавляются пины по A-axis =Enabled Step Pin= 8, Dir Pin = 9.
Если необходимо изменить направление вращения двигателей, то нужно установить галочку в поле Dir LowActive напротив нужной оси.
Рисунок 5. Настройка пинов управления шаговыми двигателями в программе Mach3.
Выбираем соседнюю вкладку «Input Signal» , делаем изменения как на картинке, рисунок 6.
Рисунок 6. Настройка входного сигнала EStop.
4 Настройка выходных сигналов, управление включением контроллера.
На вкладке Output Signals сделать изменения в соответствии с рисунком 7.
Рисунок 7 Настройка выходных сигналов программы Mach3.
Примечание. Если после окончания настройки при нажатии кнопки Reset не произошло включение контроллера(включение контроллера слышно по шипению шаговых двигателей, и при управлении перемещением со стрелок клавиатуры, шаговые двигатели не вращаются, то необходимо инвертировать сигнал управления включением контроллера, сделать это можно щелкнув мышкой в поле Active Low (рисунок 7) для изменения галочки на крестик, и нажать кнопку «применить» ).
Для станков cnc-2535al, пин управляющий включением контроллера номер 14, рисунок 8
Рисунок 8 Настройка выходных сигналов программы Mach3.
5 Установка скоростей холостых перемещений и передаточных чисел.
В меню «config»(«Конфигурации»)выбираем пункт «Motor Tuning» (Настройка двигателей)
Передаточные числа, скорости и ускорения устанавливаются раздельно для каждой оси, поэтому выбираем нужную ось, например «ось X» (Axis X) и вводим данные для нее, затем сохраняем данные и переходим к следующей оси.
Передаточное число (для установленного ходового винта ЧПУ станка)
В окошке «Шагов на мм» (Step per mm) данные вводятся в соответствии с таблицей для винтовых передач, соединенных напрямую с двигателем, имеющим угол одного шага 1,8 градуса.
Шаг винта мм
Полный шаг
1/2 шага
1/8 шага
1/16 шага
Вводим данные передаточного числа в программу(шагов на ММ / Steps per) .
Внимание! разделитель дробной части точка не запятая.
Устанавливаем для оси Х(аналогично для Y) количество шагов на мм
Для Моделист2030 c винтом М12 Steps per равным «228.57142»
Для алюминиевого станка cnc-2020al (200мм х 200мм) c винтом TR10 Steps per равным «200»
Для алюминиевого станка cnc-2535al (250мм х 350мм) c винтом TR14 Steps per равным «100»
Для Моделист3030 c винтом TR12 Steps per равным «133.333333»
Для Моделист3040, Моделист4060, Моделист4080 и алюминиевых станков (cnc-1522al2, cnc-2535al2, cnc-3040al, cnc-3040al2, cnc-6090al) c ШВП1605 Steps per равным «80».
Для Моделист4090, Моделист6090, Моделист60120 и алюминиевых станков Моделист (Моделист60120al, Моделист90120al, Моделист120120al) c ШВП1610 по Y, Steps per для оси Y равным «40», для остальных осей «80».
Cкорость перемещений Velocity ставим не более 3000 для станков с ШВП1605, не более 1000 для моделист2020 и 2030, ускорение Acceleration устанавливаем равным «50», длительность импульса шага Step Pulse и Dir Pulse устанавливаем равным «15», то есть как на картинке, рисунок 9.
Рисунок 9. Настройка передаточного числа, скорости холостых перемещений и ускорений.
затем нажимаем кнопку SAVE AXIS SETTING для сохранения
Переходим на вкладку Y Axis, устанавливаем всё аналогично оси Х . Cохраняем.
Переходим на вкладку Z Axis. Устанавливаем для оси Z:
Для Моделист2030 c винтом оси Z М12 Steps per равным «228,57142»
Для Моделист3030 и станка из алюминия cnc-2020al (200мм х 200мм) c винтом оси Z TR10 Steps per равным «200»
Для станка из алюминия cnc-2535al (250мм х 350мм) c винтом оси Z TR14 Steps per равным «100»
Для алюминиевых станков c винтом оси Z ШВП1605 Steps per равным «80»
Для Моделист3040-4060-4090 c винтом оси Z TR12 Steps per равным «133.333333».
Cкорость перемещений Velocity ставим аналогично описанному в разделе оси Х.
Автоматическое вычисление значений «steps per»(шагов на мм), то есть калибровка осей.
Рисунок 10. Автоматическая калибровка
Перемещаем калибруемую ось в начальную точку.
1 — Переходим в режим настроек, на рисунке 10 действие обозначено цифрой 1.
2 — Запускаем калибровку осей, на рисунке 10 действие обозначено цифрой 2.
3 — Выбираем калибруемую ось, на рисунке 10 действие обозначено цифрой 3.
4 — Нажимаем «ОК».
5 — Вводим расстояние для калибровки, например 100мм.
6 — Нажимаем «ОК». Станок переместит инструмент на указанное в пункте 5 расстояние.
7 — Измеряем реальное перемещение и вводим это значение.
8 — Нажимаем «ОК». Программа МАЧ3 вычислит калибровочное значение.
9 — Соглашаемся с программой и сохраняем новое калибровочное значение.
10 — Выходим из режима калибровки.
11 — После завершения всех калибровок возвращаемся в главное меню программы.
Данную операцию желательно повторить дважды — первый раз на расстояние 10мм, а второй раз на 90% от рабочей области калибруемой оси.
6. Настройка ведомой оси(только для 4х моторных станков Моделист3030М и Моделист60100 и Моделист90120)
Для 4х моторных станков с двумя ведущими моторами по одной оси, необходимо произвести настройки для четвертого ведомого мотора. Для этого в меню Config -> Slave Axis(рисунок 11) в настройках » Slave Axis Selection» в разделе «Y Axis Slaved Axis» выделяем «A Axis»(рисунок 12)
Рисунок 12. Настройка ведомой оси
Рисунок 11. Выбор настройки ведомой оси
7. Включение питания контроллера
Подключаем кабель LPT к контроллеру и компьютеру.
Включаем питание контроллера. В главном окне программы MACH3 нажимаем клавишу «Cброс» (Reset), чтобы рамка вокруг неё не мигала и светилась зеленым цветом, рисунок 13.
Рисунок 13. Порядок старта
В этот момент двигатели должны зафиксировать свое положение и слегка зашуметь., если этого не произошло проверьте пункт 1.
Если контроллер уже настроенный из комплекта станка переходим к пункту 8.
Если необходимо настроить ток контроллера, то выждав 15-20 минут, определяем нагрев двигателей и радиатора контроллера и если их температура не повысилась, можно установить положение DIP-переключателей Т1-Т2 в положение соответствующее номинальному току для этих двигателей. Если вам неизвестен номинальный ток, установите положение DIP-переключателей в положение 50% тока и выждав еще 15 — 20 минут, снова проверьте нагрев. Если нагрева нет, можно повышать ток до 75% или до 100% . Оптимальным считается ток, когда двигатели после получасовой работы не нагреваются до температуры выше 50-60 градусов. Радиатор контроллера должен нагреваться не выше 40 градусов при длительной работе.
8 Проверка работы
Переходим на вкладку MDI Alt2(можно нажатием клавиш «alt»+»2») , нажимаем кнопку RESET, желтые квадратики слева от кнопки должны погаснуть, а мигающая полоска над кнопкой стать зеленого цвета. Теперь нажимая на клавиатуре стрелки (влево вправо вверх вниз) наблюдаем на станке перемещения по осям а на экране изменение координат в полях X Y слева вверху, для перемещения по оси Z кнопки PageUP, PageDown. Для проверки корректности настроек, необходимо положить на стол линейку и, управляя перемещением с клавиатуры стрелками, проконтролировать совпадение пройденного расстояния по линейке с показаниями в окошках MACH3. Если расстояние в 10 раз меньше, то проверьте установленную систему единиц, на экране Settings внизу справа – mm/inch должно быть выбрано inch. Или Config – Select Native Units и выбрать inch.
Если направление движения не верное, изменить его можно меню config->port and pins->motor outputs изменить значение Dir Low Active в нужном канале, рисунок 14.
Рисунок 14. Изменение направления перемещения.
После этого можно загрузить и запустить на выполнение программу резки. Предварительно установив инструмент над начальной точкой реза, обычно это
левый ближний угол станка и высоту детали, нажимаем кнопки ZeroX, ZeroY, ZeroZ как на картинке, рисунок 15.
Рисунок 15. Проверка работы
Переходим на вкладку ToolPatch, загружаем подготовленный G-код (выбрав File -> Load G-code) наблюдаем размеры детали и положение на столе как на картинке, Рисунок 16.
Рисунок 16 Контроль размеров детали и положения на столе.
Нажимаем кнопку Cycle Start и наблюдаем в окне Tool и на станке перемещения инструмента.
Изначально настройки программы оптимизированы под лучшую производительность, при этом при резке могут скругляться углы, чтоб настроить программу на максимальную точность , в ущерб производительности, необходимо изменить настройки, рисунок 17
На этом настройка закончена.
При желании можно поэкспериментировать с установкой разных скоростей и ускорений, выбирая те, которые вас больше устраивают и при которых двигатели вращаются устойчиво без пропуска шагов и подергиваний.
Максимальная скорость примерно равна 500-600 мм/мин на каждый миллиметр шага винта. Т.е. если ваш винт имеет шаг 1,5 мм, вы можете достичь скорости примерно 1000 мм/мин, для ШВП с шагом 5мм это значение уже 3000мм/мин , а для ШВП1610 аж 6000мм/мин!
Добившись максимально возможной скорости, имейте ввиду, что для реальной устойчивой работы эти значения желательно снизить на 20-40%.
Можно также поэкспериментировать со скоростью спада тока в обмотках, но это лучше делать на готовом станке.
В дальнейшем для работы используйте инструкцию программы MACH3..
Mach3 — это пакет программного обеспечения, который работает на ПК и превращает его в экономичную станцию управления станком . Для работы Mach3 вам нужно иметь ПК, на котором установлена операционная система Windows 2000, Windows XP или 32-битная Windows Vista. (Для работы в операционной системе Windows Vista может понадобиться патч реестра, который можно скачать на сайте www.machsupport.com .) ArtSoft USA рекомендует использовать процессор с частотой не менее 1GHz и монитор с разрешением 1024 x 768 пикс. Стационарный компьютер дает лучшие результаты, по сравнению с лэптопами 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 рекомендуется провести оптимизацию системы под Mach3.
Mach3 и его драйвер параллельного порта соединяется с оборудованием станка через один (иногда через два) параллельный порт (порт принтера). Если ваш компьютер не оборудован параллельным портом (всё больше и больше компьютеров выпускается без этого порта), вы можете приобрести специальную плату – USB-LPT, которая подключается к компьютеру через USB порт, или приобрести плату расширителя портов PCI-LPT или PCI-E-LPT.
Mach3 генерирует импульсы шага и сигналы направления, выполняя последовательно команды G-кодовой управляющей программы (УП), и посылает их на порт(ы) компьютера или внешний контроллер. Платы электропривода двигателей осей вашего станка должны принимать сигналы шага и сигналы направления (step и dir), выдаваемые программой Mach3. Так обычно работают все шаговые двигатели и современные сервосистемы постоянного и переменного тока, оснащенные цифровыми энкодерами (датчиками положения).
Чтобы настроить систему с ЧПУ на использование Mach3, вам необходимо установить ПО Mach3 на ваш компьютер и правильно подключить электроприводы ваших двигателей к порту компьютера.
Mach3 очень гибкая программа, созданная для управления такими машинами, как фрезерные станки, токарные станки, плазменные резаки и трассировщики. Характеристики станков, управляемых Mach3, следующие:
· Частичное ручное управление. Кнопка Аварийного останова (EStop) обязательно должна присутствовать на любом станке.
· Две или три оси, расположенные под прямым углом друг к другу (обозначаемые как X, Y, и Z)
· Инструмент, движущийся относительно заготовки. Начальные положения осей фиксируются относительно заготовки. Относительность движения заключается в том, что (1) движется инструмент (например, фреза, зажатая в шпинделе, перемещается по оси Z или токарный инструмент, закрепленный в зажиме, совершает движение в направлении осей X и Z) или (2) перемещается стол и закрепленная на нем заготовка (например, на консольно-фрезерном станке происходит перемещение стола по направлениям осей X, Y и Z, когда инструмент и шпиндель неподвижны).
· Выключатели, сообщающие, когда инструмент находится в положении «База».
· Выключатели, определяющие ограничения разрешенного относительного движения инструмента.
· Управляемый «шпиндель». Шпиндель может вращать инструмент (фрезу) или заготовку (точение).
· До трех дополнительных осей. Они могут быть определены как ротационные (т.е. их движение измеряется в градусах) или линейные. Каждая из дополнительных линейных осей может быть подчинена оси X, Y, или Z. Они будут перемещаться вместе, управляемые УП или вашими ручными переездами, но обращение к ним осуществляется по отдельности (для получения детального описания см. параграф 5.6.4).
· Выключатель или выключатели, соединенные в защитную цепь станка.
· Управление способом подачи охлаждения (жидкостного и/или газообразного)
· Зонд — щуп в держателе инструмента, позволяющий производить оцифровку существующих деталей или моделей.
· Энкодеры, датчики положения со стеклянной шкалой, которые могут показывать положение узлов станка
В большинстве случаев, станок подключается к компьютеру, на котором установлен Mach3, через параллельный (принтерный) порт(ы) компьютера. Простой станок использует один порт, комплексному – иногда требуется два. Управление специальными функциями, такими как LCD дисплей, смена инструмента, фиксирование осей или конвейер для отвода стружки, происходит посредством подключения специального устройства ModBus (например, PLC или Homan Design ModIO контроллер). Также соединение может происходить через «эмулятор клавиатуры», который генерирует псевдо нажатия клавиш в ответ на сигналы ввода. Mach3 управляет сразу шестью осями, координируя их одновременное движение с помощью линейной интерполяции, или осуществляя круговую интерполяцию по двум осям (из X, Y и Z), в то же время линейно интерполируя оставшиеся четыре с помощью угла, охваченного круговой интерполяцией. Таким образом, при необходимости инструмент может перемещаться по сужающейся винтовой траектории. Подача на протяжении этих передвижений поддерживается в соответствии со значением, указанным в вашей управляющей программе (УП), согласно ограничениям ускорения и максимальной скорости осей. Вы можете вручную передвигаться по осям, используя различные способы ручных Переездов. Если механизм вашего станка представляет собой руку робота или гексапод, то Mach3 не сможет им управлять, потому что в этом случае потребуются кинематические вычисления, чтобы соотнести положение «инструмента» в точках X,Y и Z с длиной и вращением «руки» станка. Mach3 может запускать шпиндель, вращать его в любом направлении и выключать его. Также возможно управление скоростью вращения (в об/мин) и наблюдение за углом его наклона для выполнения таких задач, как нарезание резьбы. Mach3 может включать и выключать два типа подачи охлаждения. Mach3 наблюдает за аварийными выключателями Estop и контролирует использование выключателей Баз, защитного оборудования и концевых выключателей. Mach3 сохраняет базу данных параметров до 256 единиц различного инструмента. Однако, если в вашем станке предусмотрена автоматическая смена инструмента или магазина, вам придется управлять ею самостоятельно. В Mach3 имеется возможность задания макросов, но для работы с этой
функцией пользователю нужно знать программирование.
Варианты приводов движения по осям
Шаговые и серво двигатели
Есть два возможных типа движущей силы для приводов осей
1 Шаговый двигатель
2 Серводвигатель (пост. или перем. тока)
Каждый из них может передвигать оси движение посредством ходовых винтов (прямых или шарико-винтовых), ремней, цепей, шестерен или червячной передачи. Способ передачи движения определяет скорость и крутящий момент получаемый от двигателя, зависящие от передаточного отношения редуктора, характеристик механического привода. Свойства биполярного шагового двигателя:
· Простое 4-х проводное подключение к двигателю
· Почти не требует ухода
· Скорость двигателя ограничена примерно 1000 оборотами в минуту, а вращающий момент ограничен, примерно, 3000 унциями на дюйм (21 Nm). Максимальная скорость определяется при работе двигателя или электроники привода на их максимально допустимом напряжении. Максимальный вращающий момент определяется при работе двигателя на его максимально допустимой силе тока (в амперах).
· Для производственных нужд шаговики станка должны управляться микрошаговым контроллером с дроблением шага, обеспечивающим плавность действий на любой скорости с соответствующей эффективностью.
· Шаговики обычно обеспечивают только управление открытыми циклами. Это означает, что существует возможность потери шагов при большой нагрузке, и это не сразу станет заметно для пользователя станка. На практике, шаговые двигатели обеспечивают вполне достаточную производительность на стандартных станках
С другой стороны, серводвигатель это:
· Относительно высокая цена (особенно для двигателей пост. тока)
· Требуются кабели и для двигателя и для энкодера
· Требуется уход за щетками (на двигателях переменного тока)
· Скорость двигателя может достигать 4000 оборотов в минуту, а вращающий момент практически не ограничен (насколько позволит ваш бюджет!)
· Используется управление закрытыми циклами, так что положение привода всегда должно быть правильным (иначе будет подан сигнал о сбое)
Фрезерный станок с поперечной кареткой
Начнем с проверки минимально возможного расстояния движения. Это будет абсолютный предел по точности выполняемой на станке работы. После мы проверим ускоренные переезды и крутящий момент. Предположим, например, что вы создали фрезерный станок с поперечной кареткой (ось Y), и ход поперечной каретки составляет 12 дюймов. Вы собираетесь использовать винт с резьбой в одну нить, с шагом в 0.1 дюйм и шариковой гайкой. Ваша цель, достичь минимального движения в 0.0001
дюйма. Один полный оборот винта с шагом в 0.1 дюйма дает движение на 0.1 дюйма, так что перемещение на 0.0001 дюйма – это 1/1000 часть от этого. Это 1/1000 оборота вала двигателя, если он напрямую соединен с винтом. Использование шагового двигателя. Минимальный шаг шагового двигателя зависит от того, каким образом он управляется. Обычно распространенные шаговые двигатели имеют 200 полных шагов на оборот, но контроллеры также обеспечивают и микро-шаговые режимы. Микрошаговые режимы помогают добиваться гладкого передвижения на высшем значении скорости подачи, и многие контроллеры позволяют производить 10 микрошагов на один полный шаг. 200-шаговый двигатель с 10 микрошагами на один полный шаг
обеспечивает 1/2000 оборота, как минимальный шаг. Как показано в примере выше, два микро-шага дадут желаемое минимальное перемещение на 0.0001 дюйма. Это, однако, должно рассматриваться с некоторыми оговорками. Тогда как число микрошагов на один шаг растет, крутящий момент быстро падает. В зависимости от нагрузки, ложащейся на двигатель, может не быть достаточного крутящего момента для действительного движения мотора на один микрошаг. Бывает необходимо сделать
несколько микрошагов прежде чем появится достаточный крутящий момент. В общем, для получения точных результатов используйте не микрошаговый режим. Основные преимущества микрошагового режима – уменьшение механических помех, сглаживание запуска и снижение резонансных проблем. Теперь обратим внимание на возможную скорость ускоренных переездов. Предположим, по минимуму, что максимальная скорость двигателя – 500 оборотов в минуту. В нашем примере с
ходовым винтом с шагом 0.1 дюйма, 500 оборотов в минуту дадут скорость ускоренных переездов 50 дюймов в минуту, или около 15 секунд для преодоления 12 дюймов длины направляющих. Этот результат является удовлетворительным, но не впечатляющим. На такой скорости электронике микрошагового привода двигателя требуется 16,667 (500 об./мин. * 200 шагов на оборот * 10 микрошагов на шаг / 60 секунд в минуте) импульсов в секунду. На компьютере с частотой 1 ГГц, Mach3 может генерировать одновременно по 35,000 импульсов в секунду для каждой из 6 возможных осей. Так что, с такой задачей она справится без проблем. Теперь следует определить требуемый для станка крутящий момент, который задаст параметры требующегося двигателя. Одним из способов измерить его, является установка станка на тяжелейший рез, который, как вы считаете, вам когда-нибудь придется сделать, применив наибольший затяг (скажем 12”) на ручном колесике, применяемом на направляющих, закрутив до отказа балансировочную пружину (или приспособив под эти цели пружину от кухонных весов). Крутящий момент для этого реза (в унциях-дюймах) – считанный баланс (в унциях) x 12. Другой способ, это использовать информацию о калибре и параметрах двигателя, который, как вы знаете, стоит на таком же станке с такими же направляющими и винтом. Поскольку шаговый двигатель может «терять шаги» с набеганием погрешности, лучше используйте двигатель большего калибра с запасом в крутящем моменте. Также вы можете увеличить крутящий момент с помощью редуктора. Если вычисленная скорость ускоренных переездов находится в разумных пределах, вы можете рассмотреть вариант снижения передаточного отношения до 2:1 (применив, скажем, зубчатую ременную передачу), что должно удвоить крутящий момент на винте. Это позволит использовать двигатель меньшего калибра (а, следовательно, и дешевле).
Привод портального трассировщика
Для портального трассировщика может потребоваться движение, по меньшей мере, на расстояние 60 дюймов по оси портала. Винт шарико-винтовой пары для такой длины — это слишком дорогое и сложное решение, так как, кроме прочего, его тяжело защитить от пыли. Многие разработчики приходят к использованию передач посредством цепей или зубчатых колес. Выберем минимальный шаг в 0.0005 дюйма. Ведущая шестерня с 20-ю зубцами и шагом ј дюйма дает порталу перемещение 5 дюймов на оборот шестерни. Шаговый двигатель (десять микрошагов) дает 2000 шагов на оборот, так что между двигателем и валом шестерни требуется редукция 5:1 (используя ремень или редуктор) [0.0005″ = 5″/(2000 x 5)] и при передаточном отношении 5:1 один
оборот шагового двигателя даст в результате перемещение на 1 дюйм. С такой конструкцией, если мы получим 500 оборотов в минуту от шаговика, перемещение будет 500 дюймов в минуту или 8.33 дюйма в секунду. Ускоренный переезд на 60 дюймов, не принимая во внимание ускорение и замедление, займет 7.2 секунды [60 дюймов/8.33=7.2]. Вычисление крутящего момента на этом станке сложнее, чем на фрезере с поперечной кареткой, учитывая массу передвигаемого портала, инерцию, длительность ускорения и замедления, что, наверное, важнее, чем сила реза. Чужой опыт или самостоятельные эксперименты будут для многих лучшим решением.
Концевые выключатели (Limit) и выключатели Баз (Home switches)
Концевые выключатели (Limit) используются для того, чтобы не давать осям двигаться слишком далеко и тем самым избежать возможного повреждения станка. Вы можете использовать станок и без них, но небольшая ошибка в расчетах может повлечь за собой множество повреждений, устранение которых обойдется довольно дорого
Статьи по подготовке файлов резки для фрезерного станка в программе ArtCam: