После того, как 6 раз к ряду меняешь шестерни в гитаре токарного станка ТВ6 чтобы попасть в шаг непонятной дюймовой резьбы от спутникового приемника, а потом на 4-м часу работы ломаешь деталь при нарезании короткой резьбы в упор = начинаешь осознавать, что ручная работа на токарном станке должна уходить в прошлое.
Сложно. Долго. Дорого. Грязно.
Микроконтроллер может управлять станком лучше токаря, производить быстрые математические вычисления, учитывать сотни различных параметров, в том числе учитывать люфты в направляющих, выдерживать заданную производителем резца скорость реза для данного диаметра заготовки и вида операции (черновая, получистовая, чистовая), на ходу меняя скорость вращения шпинделя и скорость подачи. Электроника рулит, без вариантов.
Классически в самодельных проектах для управления ЧПУ станком используется физическая/механическая панель управления по типу такой:
с дисплеем, разными тумблерами, джойстиками, кнопками, крутилками подачи. Инструкция точно потребуется :)
Создание такой панели управления требует денег на покупку компонентов, времени на изготовление, времени на коммутацию и пайку, механически интерфейс этой системы остается раз и навсегда.
И я задумался о том, что в 2021 году для самостоятельного изготовления должно быть доступно что-то более продвинутое, у нас же есть уже умные часы, умные динамики, умные чайники и лампочки… почему не может быть токарного станка с управлением через wifi или bt ?
И оказывается появились доступные микроконтроллеры esp32 c bt и wifi на плате, ценник в районе 350 рублей
en.wikipedia.org/wiki/ESP32
И на удивление, уже появляются темы и проекты cnc-tex.ru/news/13/ustano…nastroika-grbl-esp32.html www.cnc-club.ru/forum/viewtopic.php?t=22014
То есть как минимум начинать не с чистого листа, уже есть готовые наработки, следовательно:
— не надо закупать ряд комплектующих тумблеров, кнопок, дисплеев и т.п. (экономия $);
— не нужно физически изготавливать панель управления (экономия $);
— интерфейс можно переделывать по желанию, в планшете/смартфоне/пк можно сделать красочный цветной интерфейс с анимацией, с видео;
— ручную подачу на сенсорных экранах можно реализовать посредством сглаженных движений пальцем, причем одновременно по продольной и поперечной подаче (осям X Y), это удобнее и эффективнее чем крутилкой, а руки будут чистые, поскольку за станком вручную мы не работаем;
— безопасность, можно находится далеко от вращающихся частей станка;
— практически у каждого сейчас имеется сенсорный смартфон, который можно использовать как мобильный пульт управления ЧПУ, покупать отдельное устройство не нужно;
— идентично у всех, кто разрабатывает детали в САПР имеется компьютер, который через WIFI может полностью управлять всеми функциями ЧПУ.
Эта амбициозная цель сделать такой цифровой станок вполне реализуема, если поэтапно осваивать все новые технологии:
1) поморгать светодиодами на esp32, настроить систему и прошивку этого типа микроконтроллеров;
2) сделать драйвер управления шаговым двигателем от esp32;
3) реализовать электронную гитару на esp32;
4) сделать простой интерфейс управления по wifi;
5) сделать отслеживание оборотов по датчику омрон через esp32;
5) сделать управляемую поперечную подачу, реализовать алгоритмы точения шаров, конусов и резьб
6) реализовать защитные алгоритмы, чтобы токарный станок не уперся резцом в патрон, не производил резких движений и не сломал механизмы станка или резец
7) сделать качественное управление по wifi/bt через смартфон android (java, android studio, много программирования и рисования графики)
8) сделать управляемый esp32 частотный преобразователь.
9) сделать разбор микроконтроллером управляющих програм в G кодах, возможность загрузки управляющих программ по сети, отладки управляющей программы на смартфоне, т.е. полноценный пульт ЧПУ
Пока что просто купил две платы с микроконтроллерами, 2 шаговых двигателя один на 4.5 Нм, второй на 1,2 Нм, энкодер omron E6B2 на 1800 импульсов. 9000 рублей потрачено.
Будем изучать и пытаться сделать для начала электронную гитару, а дальше как пойдет…
Продолжение про ЧПУ www.drive2.ru/b/624883795220240261/
Комментарии 13
это все понятно где скочать скеч для ардуино
даже в любительских cnc системах ардуино не обеспечивает достаточных ресурсов (частоты, памяти, возможности установки ОС) и не используется. В системе cnc важное значение имеет скорость с которой могут обрабатываться и формироваться импульсы. В профессиональных системах используются узкоспециализированные ПЛИС, которые обеспечивают скорости циклов (чтение энкодеров, чтение показаний по току, обработку, ПИД регулирование и формирование управляющих импульсов) более 1 МГЦ. Наиболее доступный представитель это платы MESA для linuxcnc, ценник на платы стартует от 15 т.р., к этой плате нужен пк и крайне дорогое оборудование, включая серводвигатели и серводрайверы, итоговый ценник легко может доходить до 1+ млн руб.
В любительских системах используются микропроцессоры типа STM32F7xx STM32H7xx ESP32 и шаговые двигатели, есть даже шаговые двигатели с энкодером и соответствующие драйверы с обратной связью. Конфигурация с шаговыми двигателями проигрывает классическим "серводвигателям" в скорости (часто еще и в точности), но гораздо более дешевая. Комплект из платы esp32 (500 рублей) + два блока питания (4000) + 6 бюджетных драйверов (3000*6=18000)+ 6 бюджетных двигателей (3*6=18 000) обойдется всего в 40 500 руб.
Видео по скорости серво vs шаговик
Таким образом, система на шаговиках вполне рабочая и подходит для медленных бюджетных систем, для случаев когда впервые внедряется чпу для первичной автоматизации каких-то процессов. ЧПУ на шаговых двигателях сможет повысить эффективность производства, где раньше использовался ручной труд рабочих. Дальшейнее увеличение прибыли и скорости производства — это переход на промышленные чпу системы на серводвигателях.
Вторую запись про чпу я тоже опубликовал www.drive2.ru/b/624883795220240261/
Сейчас на базе grbl собирается гибочный станок для проволоки, скорости небольшие, все вытягивает esp32
Здравствуйте. Эта тема давно и успешно раскрыта на чипмейкере, наберите там в поисковике электронная гиитара или Элерка, а далее изучайте. С одной стороны конечно всё просто, с другой не совсем.
Я для себя отметил две сложность:
1. Датчики точного положения шпинделя и ходового винта — мудрить самому из деталей принтера дёшево, но муторно; купить готовый тахогенератор 2шт дорого, но без гемороя.
2. Это написание программы, под свою конструкцию всё равно писать либо править чью-то придётся, и здесь немного мало базовых знаний, если студентом вы были не по этому профилю, но тут уже дело самообразования.
По времени и бюджету я прикинул для себя лично: у меня получилось продать свой станок + расходы рабочего времени на элерку + необходимые детали + 500баксов сверху = можно купить нормального умного китаца. Но я пока точу на старом со сменой шестерён.
1. Я не делаю электронную гитару, а делаю полуавтоматический ЧПУ станок. Отличие в том, что электронная гитара предусматривает ручное управление одной осью продольных подач, назовем ее X. Для полноценного ЧПУ на токарном станке необходимо как минимум автоматизированное управление еще поперечной подачей (Y).
Под словом автоматизированное управление понимается то, что в станке размещена управляющая электроника, сердцем которой является SoC чип. На нем запущена операционная система, а основная программа при включении станка производит проверку всех систем, позиционирует каретку в 0 положении (калибровка осуществляется по концевому датчику, а дальше по количеству шагов ШД), в последующем отслеживает положение по осям. Угловой энкодер соответственно только на шпинделе. Практика покажет, в каких режимах система сможет работать.
После установки детали программа путем опроса датчиков должна производить безопасное касание без вращения в нескольких точках заготовки. Вычислять начальные координаты для безопасного касания в движении. В программе должны быть базовые операции типо обдирки, не требующие управляющих программ (далее также УП, G код). Программа также должна иметь возможность получить УП в сжатом виде, производить их распознавание и работу по коду в автономном режиме с прямым управлением дайверами ШД, с управлением двигателем по ЧП, а также с распознаванием по вибрационной картине каких-либо нештатных ситуаций.
Программа должна сохранять калибровочные данные о наличии люфтов в механизме станка и учитывать их при работе, тем самым речь идет о том, что управляющая программа способна на кривом и косом станке = выдать ровную деталь, но с ограничением по производительности.
Взаимодействие с электроникой станка должно производится с удаленного смартфона или планшета, которые играют роль пульта.
Таких проектов на чипмейкере нет из-за большой технической сложности и комплексного характера работ (нужно быть и программистом, и разбираться в электронике, и разбираться в станках).
В основном там анализируются проекты на linuxcnc и mach3, с готовыми модулями, что требует размещения рядом со станком стационарного ПК, тем самым люди упрощают задачу = исключая необходимость разбираться в программировании и в микроэлектронике.
На чипмейкере даже не обсуждаются полноценные проекты мощных малощумящих драйверов к ШД.
Я хочу самодостаточную систему, со своим собственным блэкджеком и плюшками )) Я понимаю что изобретаю велосипед, что один иду в этом направлении и особо помощников не предвидится, встречать на форумах буду только негатив и обвинения в долгострое )))) Возможно это задача для целого коллектива разработчиков, но я попытаюсь.
2. Датчики точного положения доступны, я без проблем закупил omron. Общий бюджет комплектующих сейчас в районе 12 000 рублей на весь станок.
3. Пока еще не столкнулся с принципиальными и непреодолимыми сложностями в написании программы, т.е. esp32 свободно закуплены, PlatformIO спокойно создает базовый проект под эту платформу. Производительности процессора должно хватить, оперативной памяти тоже навалом)))
Проект не первоочередной важности, поэтому практически не занимаюсь им.
4. С коммерческой стороны: есть заинтересованный завод. Коммерческий директор заинтересован в такой системе, потому что это позволит переделать весь существующий станочный парк, плюс завод занимается ремонтом промышленных станков и лично коммерческий директор заинтересован в ЧПУ на условиях совместной реализации, а я получаю долю от прибыли при наличии спроса. Формула процесса крайне простая = мы с ним выкупаем старые станки за копейки, модифицируем их, а потом продаем нуждающимся. У нас рядом есть завод одного российского олигарха, который прямо в нашем городе отливает огромные боковые рамы жд вагонов, поэтому если пойдет = мы можем позволить себе огромное литье собственных станин станков и замахнуться на ЧПУ металлообрабатывающий центр.
Просто нужно работать на этой теме каждый день, а мне влом и у меня есть заболевание спины = не могу за компом работать долго.
Что в итоге получилось за столько лет?
В итоге за много лет:
— собрал 2 станка — проволочногибочный и плазменной резки, сейчас перехожу на современную систему с ethercat для сборки промышленного робота;
— благодаря познаниям в чпу станках фактически сменил профессию, сейчас на малом предприятии возглавляю участок чпу резки и гибки и конструирую корпусные изделия :)
А с этим то что нибудь получилось?
конкретнее?
Что в статье
да
Texnuk2-0
Что в статье
В целом потребности в токарке сейчас не такие большие как кажется.
Эта статья и следующая www.drive2.ru/b/624883795220240261/ = уже устарели. Существует новый цифровой подход к ЧПУ с использованием протокола EtherCAT.
В настольных и небольших станках используются асинхронники 1100вт, это габарит 5аи/аир 80, цена от 8500 руб. + частотник от 5000 руб из китая, в сумме от 13500 руб.
Сервокит c EtherCAT bus (драйвер+проводка+двигатель) на 1000 Вт с энкодером 23бит прямо сейчас 15 434 рублей.
Экономика сборки своего чпу токарного станка не такая хорошая, как может показаться, если посчитать на круг стоимость материалов и комплектующих для чпу токарки, то выходит далеко за 150 000 рублей. Мое мнение, что эти инвестиции очень сложно отбить, даже если выложить на авито объявление и по заводам клич дать. Для себя точно = проще отдать заказ на чпу токарку на сторону, дефицита станков нет.
Чпу токарный не делаю сейчас.
На всех заводах в моем регионе сейчас есть потребность в сварщиках, автоматизации 0. Участок сварки с двумя позиционерами + два 6ти осевых сварочных робота на 60% предприятий закрывают дефицит в сварщиках и роботу платить 200т.р. в месяц за сварку не нужно. На этом можно заработать.
Очень продуктивный ответ
Круто! У меня тоже стоит станок, и я как раз думал что надо к нему прикрутить чтото подобное, ведь 21- век уже наступил