”
Разработанный и изготовленный самостоятельно станок с ЧПУ может выполнять механическую обработку (сверление, фрезерование) пластмасс, текстолита, фанеры. Гравировка по стали. Также может использоваться как графопостроитель, можно рисовать и сверлить печатные платы. Станок будет полезен для любого моделиста.

“

Отadmin

“Точность станка 0.0025 мм на 1 шаг, но по факту, с учетом неточности изготовления узлов станка, зазоры в узлах, в паре винт – гайка, точность составляет 0.1мм. Станок без обратной связи, т.е. положение инструмента, отслеживается программно, за точность перемещения отвечают шаговые двигатели.
Станок подключается к компьютеру через LPT порт, работает с операционными системами Windows 98 и Windows XP.

3. Этапы изготовления узлов и сборка станка.
3.1. Материалы и инструменты.
Для изготовления станка с ЧПУ применялся следующий материал:
•Фанера толщиной 8 мм.
•Мебельные шариковые направляющие длиной 300мм и 500мм.
•Металлическая шпилька с резьбой М8, длиной 1 метр.
•Пластмасса толщиной 10мм для гаек на винты.
•Шурупы различного диаметра и длины.
•Крепежный материал различного диаметра и длины.
•Подшипники 22 х 8мм.
•Шаговые двигатели от списанного принтера.
•Электрический лобзик.
•Шуруповерт.
•Компьютер.
•Шнур подключения принтера к компьютеру (LPT порт).

Механическая начинка станка.
Корпусные части станка выполнены из фанеры толщиной 8 мм по чертежам, скаченных из интернета.

Направляющие – мебельные шариковые, у них люфт меньше. Для стола использовались длиной 500мм, а для суппорта – 300мм. Суппорта выполнены также из фанеры (с отверстиями под подшипники). Подшипники вставлены без обоймы прямо в фанеру. Винты – шпильки с резьбой М8 (шаг = 1мм). Гайки на винты изготовлены из пластмассы 10 мм. Можно использовать и готовые гайки, но вероятность больших люфтов огромная.
Направляющие для оси Z использовали металлические прудки диаметром 8мм, втулки выточены из бронзы.
Габаритные размеры фрезерного станка с ЧПУ:
длина – 420 мм, ширина – 360 мм, высота – 360мм.
Ширина рабочего стола – 270 мм. Длина рабочего стола – 370 мм.

Электронная начинка станка.
Электронику можно разделить на четыре части:
•Блок питания.
•Контроллер.
•Драйвер.
•Шаговый двигатель

Блок питания. Для питания электроники станка используется готовый блок питания 250Вт от компьютера. Напряжение 12 вольт – 3А – для питания шаговых двигателей и напряжение 5вольт – 0,3А для питания микросхем контролера. Остальные провода выпаяны с блока питания, чтобы не мешали.
Контроллер. Данный контроллер может обслуживать 3 шаговых двигателя последовательно, т.е. одновременно может работать только один двигатель. Параллельная работа двигателей обеспечивается программно. Контроллер управления шаговыми двигателями собран на трех микросхемах серии К555TM7. Не требует прошивки. Контроллер подключается к компьютеру через LPT порт.

Электрическая схема контролера.

Описание и назначение выводов разъема LPT порта.
выводыНазваниеНаправлениеОписание
1STROBEввод и выводустанавливается PC после завершения каждой передачи данных
2 – 9DO-D7выводы8 линий данных
10АСКвводустанавливается в “0” внешним устройством после приема байта
11BUSYвводустройство показывает, что оно занято, путем установки этой линии в «1»
12Paper outвводдля принтеров
13Selectвводустройство показывает, что оно готово, путем установки на этой линии «1»
14AutofeedВвод и вывод
15Errorвводиндицирует об ошибке
16InitializeВвод и вывод
17Select InВвод и вывод
18-25GroundGNDобщий провод

Для эксперимента был использован шаговый двигатель от старого принтера 5,25-дюймов. 8 бит идущих от LPT разделяются на две группы по 4 бит: данные и управляющие. При получении сигнала одним из трех триггеров, данные записываются в триггер К555ТМ7 и соответственно поступают на драйвер шагового двигателя. При снятии с К555ТМ7 разрешающего сигнала данные в триггере сохраняются (триггер с защелкой) и т.д.

Схема драйвера.
Также можно использовать серийные микросхемы (stepper motor driver), например ULN 2003 – 9 транзисторных ключей с током 0.6А.

Схема драйвера на микросхеме.
Шаговый двигатель. Используемые в станке шаговые двигатели ПБМГ 200-265 с рабочим напряжением 12 вольт, и током 0.17А, но можно использовать и более мощные, например 24в, 5А.
Электропривод, обеспечивающий преобразование числовой информации в дискретные механические положения называется шаговым. Принцип действия всех существующих ШД основан на дискретном изменении состоянии электромагнитного поля в рабочем зазоре электрической машины.
Электродвигатель с таким приводом работает от импульсных команд. Информационный сигнал управления шаговым двигателем поступает в дешифратор, в виде унитарного кода.
В станке применили три униполярных шаговых двигателя, их подключение проще, чем биполярного.

Описание и характеристики шагового двигателя ПБМГ 200-265
•Тип двигателя: Шаговый, униполярный.
•Угол поворота за один шаг: 1.8 градуса.
•Количество шагов на полный оборот вала: 200.
•Количество выводов: 6.
•Количество обмоток: 2 со средней точкой.
•Напряжение питания: 12В.
•Сопротивление обмоток: 70Ом.
•Потребляемый ток: 0,17А.
Расчет себестоимости проекта.

На изготовления станка с ЧПУ затрачено средств:
1.Фанера толщиной 8 мм размером 100 х 100 см – 350 руб.
2.Мебельные шариковые направляющие 2 штуки – 320 руб.
3.Металлическая шпилька с резьбой М8, длиной 1 метр. – 80 руб.
4.Шурупы различного диаметра и длины – 40 руб.
5.Подшипники 22 х 8мм. 3 шт – 210 руб.
6.Шнур подключения принтера к компьютеру (LPT порт) – 150 руб.
7.Бормашиина-600 руб
Всего затрачено денег: 1750 руб.

“