Простой и доступный ЧПУ

[admin]

по теме ЧПУ станок на основе Arduino (часть 1: выбор проекта)
предлагаю обсудить возможности создания простого и доступного ЧПУ.

[mat]

А почему все выбирают в качестве ЧПУ-базы портал ? Почему никто не предлагает оЧПУшить скажем, токарный станок ? У меня такое предложение, на китайских станках, довольно ограниченный выбор подач и резьб. Приходится постоянно менять шестерни, а это крайне раздражает своей частотой и неблагоприятно для самих шестерёнок. У меня они изготовлены из чугуна !!! Поэтому возникла идея, убрать шестерни но, оставить управление станком, максимально стандартным. Т. е. человек выбирает подачу или шаг привычным вращением ручек но, здесь есть два варианта. Первый, поставить многопозиционные переключатели, можно декадами и под ними нарисовать шкалу. А можно поставить энкодер и поставить ЖКИ. Я себе хочу сделать по второму варианту. Ещё можно поставить 7 сегментные индикаторы. Честно говоря, я их до конца даже не обдумывал. Может быть и зря...
Вместо коробки передач т. е. шестерёнок, я предлагаю поставить на ходовой винт электродвигатель. И на вал поперечной подачи тоже поставить электродвигатель. Двигатели должны быть оборудованы энкодерами. Или, говоря по другому, используем серводвигатели. Почему не шаговые ? Потому что, шаговые имеют свойство пропускать шаги и, самое поганое свойство, это ихние вопли.
На шпиндель поставим тоже энкодер. Дальше, возможны варианты. Я выбрал такой вариант, на двигатели ходового винта и поперечной подачи, я поставлю контроллеры UHU. А на двигатель шпинделя я поставлю регулятор оборотов с возможностью управления внешним сигналом. Ну и, завязать всё это на Arduino. Arduino будет получать сигнал с энкодера шпинделя и с энкодера ходового винта и по, заданному коэффициенту ( шаг подачи или шаг резьбы ) и заданным оборотам шпинделя будет управлять, через контроллер UHU двигателем ходового винта и двигателем поперечной подачи. Никаких ШВП ! Остаются штатные винты. Правда, это пока только мои идеи, я ещё ничего не сделал. Только что, купил Arduino 2560 и начал вникать в это дело. Индикатор взял из бытового аудиоцентра. Подключил, работает. Энкодер тоже оттуда же. Пока не знаю, как завязать всё это, чтобы работал на подобие ручки управления автомагнитолой Т. Е. нажатие кнопки выбирает: резьбы метрическая- дюймовая- подача- разряд знака. Вращение выбирает число. Предполагаю три разряда т. е. резбы и подачи в диапазоне от 0,01 мм до 3,99мм, с шагом 0,01мм.
Попутно появится возможность поддерживать скорость резания с изменением диаметра заготовки, точение конуса. Можно даже полностью автоматизировать нарезание резьбы т. е. вручную подвели резец, проточили до нужного диаметра и указали начало и конец резьбы. Потом, включили Автомат и станок сам нарежет резьбу. Это будет очень удобно, при нарезании резьбы в глухих отверстиях. Не всякий токарь чувствует себя уверенно в этой ситуации, особенно на китайском станке, где нет ни муфты, ни реверса. При желании, можно предусмотреть подключение компьютера, для получения полноценного ЧПУ станка. Скажем, для изготовления небольшой серии деталей. Или детали, требующей повышенной точности обработки. Человек ведь, может ошибаться...
Может быть, кто- нибудь из опытных поможет мне написать программу для этой идеи ? Если что- то нужно добавить, я всегда готов. Не обязательно всю программу доводить, можно заготовку, я её сам буду доводить. Где будет непонятно, спрошу. Мне только бы начало, а дальше я уже сам бы... Естественно, результатами своей работы поделюсь здесь.
Или, может быть, у кого- то будут какие- нибудь дополнения- предложения ? Можно обсудить здесь.
Благодарю, всех откликнувшихся, заранее.

[Zoltberg]

А почему все выбирают в качестве ЧПУ-базы портал ? Почему никто не предлагает оЧПУшить скажем, токарный станок ?

По тому что все строят фрезерные санки - деталей сложной формы(да какие детали - там все портретики гравируют, платы фрезеруют, да фигурки точут) много больше чем деталей вращения вращения. Это раз.
По тому что на этот портал, тем кому надо резьбы, фитинги и ферзей точить, ставят 4-ю ось в виде шпинделя-делительной головки (на стол) у получают не просто цифро-токарник а по сути уже обрабатывающий центр, почти. Это два.
Делают, причём массово и по вашей почти схеме, искать сейчас лень - но видел кучу и в интернетах и на выставке - и корветы и китайцы с просто навешенными вместо маховичков шаговиками (или вместе - сквозной вал, после движка - маховичок ).

Почему не шаговые ? Потому что, шаговые имеют свойство пропускать шаги и, самое поганое свойство, это ихние вопли.

Дествительно, почему?
Пропускают шаги они только при привышении момента или частоты. - не надо их гонять с дикими скоростями и усилиями и/или подбирать нормальный движок под свои условия. Вопят они только на полных/полу шагах.
Их повсеместно используют на не топовом оборудовании и не очень-то жалуются
Почему не энкодеры и серво приводы - по тому что это на порядок дороже и сложнее и в механике-электронике и в программировании.
С шаговиком всё просто (особенно если закрыть глаза/уши на звуки) - степ/дир контроллер стоит копейки да и самостоятельно делается на раз.
С микрошагом сейчас тоже особых проблем нет - Allegro MicroSystems выпускает шикарные микросхемки-драйверы, с которыми делить шаги так же просто как не делить. и шум, говорят - проподает(а точность соответственно растёт)
Программировать для шаговика на той же ардуине - проще не куда - примеров тьма.
А вот с сервоприводами - придётся поискать и поэксперементировать...
Да и вообще как я уже говорил - можно не изобретать велосипед без седла - есть в интернетах примеры переделок токарников в полноценные ЧПУ.

[mat]

Что- то я не понял Вас, а у серво что, не Step-Dir ? Она ничуть не сложнее и даже дешевле шаговых. Это Вы про что- то другое говорите ?

[Zoltberg]

Невнимательно прочёл, извиняюсь я думал вы энкодеры на ардуину заводить собрались непосредственно.
А к какому контроллеру ардуину цеплять - действительно без разницы и сервопривод круче, это бесспорно.
Вот только насчёт цены меня всёже терзают сомнения.
Вон на том же purelogic если сравнивать цены на серво- и шаговый привод
При приблизительно равных моментах - серводвигатель больше 5кр стоит, а шаговик менее 2кр.
Степ/дир контроллер на один серводвигатель почти 3кр, а на четыре шаговика, (+контроль концевиков и пара релешек на СОЖ и шпиндель) уже готовый к втыканию в комп (по LPT) - почти 4кр.
По китайцам пробежался - похожая, вроде, картина.
Хозяин барин конечно, но ИМХО - шаговики проще+дешевле.

Про UHU полазил, но много неясностей, если расскажете про него коротенько, будет очень здорово.
Что конкретно я несовсем понял:
Он на одну пару мотор-энкодер?
Мотор коллекторный?
Я так понимаю без редуктора такая система бессмысленна, да?
Какова цена UHU?
его можно купить в сборе или надо самому паять?

[mat]

Один UHU - обслуживает один двигатель с энкодером. Можно купить готовый но, цены очень сильно разнятся. Можно за 70 €, можно и за 120€, один. http://benezan-electronics.de/shop/prod ... ducts_id=4 Двигатель можно использовать практически любой коллекторный, с постоянным магнитом, с обмоткой возбуждения. Не подходят только двигателя типа стартеров. Я пробовал движки от игрушек, от аккумуляторных шуруповёртов, от автомобильной "печки". В общем, любые подходят. Нужно только чтобы вал выходил с двух концов, чтобы энкодер поставить. Если не выходит, можно удлинить. Энкодеры тоже не проблема. Двигателю, редуктор глубоко фиолетов. Он прекрасно работает и без редуктора. Правда, я на полноценную работу его ещё не подключал. Но, на столе, закреплял на валу шкив, на шкив наматывал шнурок и подвешивал гирю. Двигатель таскал эту гирю вверх вниз и держал на месте, без проблем. Думаю что, на моём станке, куда я думаю поставить, лучше конечно бы с редуктором. Ибо обороты ходового винта, скажем 1500 об/мин, не нужны. Двигатель конечно, может крутить и один оборот в час, только я не знаю, хорошо ли это ? В общем, тут я ничего конкретного пока не говорю. А что, редуктор на зубчатом ремне проблема ? Конечно, если не нужна редукция 1:20 или выше.
Спаять можно самому, деталей там не много и не дорогие, почти все, есть у радиолюбителя. Там же я выложил калькуляцию по ценам в http://www.reichelt.de/ Единственно, саму прошивку не найдёте. Только покупать у автора. Я не знаю какие сейчас цены но, уверен, новый чип будет стОить не намного дешевле, прошитого и с кварцем. Последний раз Ули продавал по 7 € за один чип с кварцем. Можете написать ему письмо и он вам ответит. Вот его домашняя страничка http://uhu-servo.de/servo_de/index.htm писать лучше, на немецком или английском. Вот здесь http://rghost.ru/39573726 я выложил всю документацию. Если что не понятно, спрашивайте. Могу перевести с немецкого на русский, если нужно.
Единственный вопрос для меня пока, это Arduino. Я не знаю, сможет ли он выполнить мои требования или нет ? Тут я надеюсь на вас и вашу помощь.

[Zoltberg]

Спасибо, весьма интересно, поизучаю.

А на двигатель шпинделя я поставлю регулятор оборотов с возможностью управления внешним сигналом. Ну и, завязать всё это на Arduino. Arduino будет получать сигнал с энкодера шпинделя и с энкодера ходового винта и по, заданному коэффициенту ( шаг подачи или шаг резьбы ) и заданным оборотам шпинделя будет управлять, через контроллер UHU двигателем ходового винта и

ИМХО лучше чуть по-проще. Пусть ардуина подаёт на частотник(регулятор шпинделя) сигнал установки выбранной пользователем частоты вращения, и на контроллеры поперечной и продольной подачи - сигналы для перемещения соответсвующие выбранной задаче и выбранным оборотам шпинделя - то есть не заморачиваться с обработкой энкодеров (ни шпинделя ни продольной подачи) на дуине - всё по таблицам. А с поддержанием частоты вращения пусть справляются контроллеры, в этом случае разумно и на шпиндель поставить регулятор с обратной связью (поставить коллекторник с энкодером и тот же UHU).Вот тогда точно ардуины хватит, и с программированием проблем не возникнет.
Вот тут посмотрите-почитайте по программированию и применению ардуины.
Конкретно:
Для обработки энкодера от муз центра - вот тут у нас есть.
Нажатие это просто кнопка.
Про экран(у вас наверно подобный) тут .
Конкретные вопросы по программированию будут - спрашивайте, подскажем

[mat]

Первое уточнение, частотника нет. Второе уточненние, диаметр заготовки, в процессе обработки может изменяться, а скорость резания должна остаться заданной. Стало быть управлять надо шпинделем. Не ?
Теперь про таблицы. Была у меня такая мысль но, я не знаю, как и что нужно считать, чтобы Arduino мог правильно понимать... А т. к. резьбы будут разные - метрические, дюймовые и пр.- был смутный страх столкнуться с некруглостью. Другими словами, деление не всегда даёт целое число а, с остатком, это приведёт к округлениям и в результате, не точным резьбам.
На шпинделе сейчас стоит коллекторник. Вот с выбором управления я пока не решил. Мне казалось что, установив на шпиндель энкодер, скажем на 16 импульсов, можно завести этот сигнал на Arduino и пусть он сравнивает и удерживает соотношение оборотов. Хотя, честно говоря, в этом месте я как в потёмках и сам, пока ничего не могу решить ибо не ведаю... Пока почитаю ваши линки. За них, спасибо.

[Zoltberg]

Первое уточнение, частотника нет

Ну UHU поставьте, вы ж всё равно собирались делать плавную регулировку частоты вращения шпинделя.

Второе уточненние, диаметр заготовки, в процессе обработки может изменяться, а скорость резания должна остаться заданной. Стало быть управлять надо шпинделем. Не ?

Наверно...Дело в том, что я точил железки и читал/слушал про обработку металлов резанием лет под десять назад
По логике конечно, да, но вот вы на станке, не переделанном, сколько раз шестерни меняли в процессе проточки конуса какого-нибудь? Думаю в первом приближении можно и забить.
А если подумать то можно и не забивать - процессом обработки управляет дуина - она в курсе чего сейчас присходит, пусть скорость и регулирует, так же - табличным методом.

А т. к. резьбы будут разные - метрические, дюймовые и пр.

Все употребимые резьбы стандартизированы и метрические и дюймовые и пр. И их весьма конечное число эээ...номиналов - не обязательно на ходу считать - просто забейте таблицу. Скорости вращения шпинделя тоже вполне определённые рекомендуют для каждого конкретного материала/диаметра/операции - можно тоже в таблицу внести...
Правда какя-то огромная таблица (или много таблиц) выходит...вид резьбы, материал, диаметр..хмм
С другой стороны можно и считать - просто не на ходу а перед запуском - выбрали входные параметры дуина пару секунд мозгами поскрипела - рассказала что насчитала и спросила разрешения на выполнение... Расчёты на AVR с плавающей точкой занятие дурацкое но, полагаю, возможное - просто долго считать будет, наверно:smu:sche_nie:

Программеры откликнитесь! А то я тут сейчас насоветую.

подробно опишите конкретный алгоритм (конкретной задачи) - вот надо вам на стальном(сталь40) прутке (D20) резьбу нарезать (М12) - как вы это сделаете? Что считать будете, как? С какой точностью?
А потом как это должно в вашем представлении выглядеть на (ещё не существующем) станке с дуино-управлением.

[mat]

На шпинделе сейчас стоит китайский ( родной ) регулятор оборотов. Поэтому и мысль была его оставить. Упростив себе задачу. Думал так... Но, ставить UHU на регулирование оборотов, верх глупости,imho. Думал Arduino всё сделает но, потом сам усомнился в этом. А, скажем, при отрезании или торцевании, очень желательно увеличивать число оборотов шпинделя, по мере приближения к центру вращения.
Про шестерёнки не напоминайте мне пожалуйста, они и стали причиной моего интереса к Arduino.
Во первых, я понятия не имею, как составлять- забивать таблицы. Во вторых, кроме употребимых резьб, есть и не употребимые например, в целях защиты собственности.
Ну и, последнее, я хотел сделать станок максимально простым и привычным. Т. е. подойдя к станку, не включать компьютер ( это похоже, удастся ), не занимаясь никакими расчётами, а просто повернув регулятор оборотов на желаемую скорость вращения, вручную покрутить маховички подач, а если появилось желание сделать красиво, быстро или небольшую серию, подключили компьютер с Mach или Emco. И Фсё.
Хотя, конечно, если таблицы упростят или помогут в решении вопроса, не буду от них отказываться. Вот только, научиться бы...
А теперь попробую описать алгоритм работы, скажем, при нарезании резьбы. Диаметр, роли не играет. Заготовка уже зажата в патроне. И, сделаем для двух резьб, внутренней, глухой и наружной.
Итак, включаю Arduino, выбираю подачу и протачиваю наружный диаметр под желаемую резьбу. Точность, сколько поставил, столько и получил, т. е. в ручом режиме. Затем, засверливаю отверстие для внутренней резьбы. Ставлю борштангу, вручную растачиваю до нужного диаметра. Снимаю фаски. Пока Arduino работал исключительно на подачу т. е. мм/об.
Ставлю борштангу с резьбонарезной пластинкой, снижаю обороты шпинделя до желаемых, подвожу резец до касания, ставлю нуль на лимбе, на Arduino выставляю шаг резьбы и включаю маточную гайку. Дойдя до конца, судорожно вывожу резец из канавки, включаю реверс, вывожу, ставлю по лимбу заглубление и повторяю процесс до достижения нужного результата. Перевожу дыхание.
А если делать полную автоматизацию процесса нарезания то, засверливаю, растачиваю до нужного диаметра, снимаю фаски -вручную. Устанавливаю резьбонарезной резец, подвожу до касания, нажимаю на кнопку, обозначая начало резьбы. Затем, указываю шаг резьбы, диаметр резьбы и длину, вращением ручки энкодера. Останавливаю шпиндель и включаю маточную гайку. Теперь, после нажатия Пуск, Arduino должен сам сделать все необходимые проходы с заданной глубиной на один проход. После завершения остановить шпиндель, выведя резец из резьбы. А вот как это будет выглядеть в программе, я не знаю. Здесь я надеюсь на вашу помощь. Можно ещё попытаться завязать программу на ручку управления маточной гайкой но, я пока ещё не решил, какой тип выключателя выбрать, магнитный, оптический или механический ?
Потом, меняю борштангу на наружный резьбонарезной резец и подвожу к детали до касания, ставлю нуль на лимбе. выставляю шаг резьбы в Arduino и включаю маточную гайку. Дойдя до конца резьбы, вывожу резец из канавки и включаю реверс. Затем устанавливаю нужное заглубление и повторяю процесс.
Ну а, в автоматическом режиме, как и в случае с внутренней резьбой, подвожу резец до касания, задаю шаг, диаметр и длину резьбы Потом нажимаю кнопку, обозначая начало резьбы, останавливаю шпиндель и включаю маточную гайку. По нажатию на Пуск Arduino выполняет программу, выводит резец из канавки и останавливает шпиндель. Забыл упомянуть про продольный отвод резца, для разгона, как на внутренней так и на наружной резьбах. Можно ещё попробовать записывать в память, движения ручек, для повторного воспроизведения действий, Arduion' ой. Не знаю только, стОит ли это делать ? Возможно ещё придётся в программе прописать методику нарезания резьбы. Можно нарезать одной кромкой, сдвигая при каждом проходе резец влево-вправо, а можно просто заглубляться. Особенно актуально при нарезании трапецеидальной резьбы. В общем, ещё придётся подумать...

[mat]

Ну что, никаких мыслей ?
Ну хорошо, а может кто- нибудь мне помочь в написании программы ? Для начала такой вопрос, я научился подключать ЖКИ и энкодер, по отдельности. Энкодер не тот, что на двигатель ставится, а тот, который используется вместо переменных резисторов, скажем, в аудиоаппаратуре. На ЖКИ могу вывести инфу, а с энкодера вводить импульсы в Arduino. Теперь вот, не могу сообразить, как инфу с энкодера вывести на ЖКИ и ей там управлять ? Например, с помощью кнопки на энкодере нужно выбрать, скажем из трёх позиций на дисплее, а поворотом энкодера, менять показания от 0 до 9. У меня Мега2560, думаю что, выводов будет в достатке.
Вот, пока такой вопрос, помогите пожалуйста, решить.

[mat]

Похоже, никому не интересно...

[Zoltberg]

Теперь вот, не могу сообразить, как инфу с энкодера вывести на ЖКИ и ей там управлять ? Например, с помощью кнопки на энкодере нужно выбрать, скажем из трёх позиций на дисплее, а поворотом энкодера, менять показания от 0 до 9.

Готового кода у меня под рукой нету. Прямо сйечас всё бросить и пробовать, к сожалению нет возможности. А описывать свои домыслы как это сделать - долго и вряд ли полезно
Поищите про реализацию меню для ЖКИ на ардуине, наверняка всё это уже реализовано многократно. Или потерпите, у меня в ближайших планах было покопаться с этим вопросом.

[mat]

Пробовал я уже искать и не раз... Наверное не умею. Вываливает кучу инфы и всё не то. Вернее, чтобы её использовать ( подправить ) нужно быть программистом, а я им не являюсь. Да и не планирую становиться профессиональным программистом. Мне бы научиться, свои скетчи писать.
Куда ж я денусь ? Конечно подожду.

[mat]

А такой вопрос, программу, написанную для ATmega на "родном" языке, трудно переделать под Arduino ? В основе у них, вроде один язык... Я нашёл одну программу, она почти то, что я и хочу, малость подправить- добавить, CodeVisionAVR её как родную принимает, только я в этом деле баран... Скачал книгу CodeVisionAVR Пособие для начинающих М.Б.Лебедев 2008-600M.djvu а открыть не могу RunTime Library Error. А что это означает не пойму.