Портал

Сборка портала ЧПУ-станка выполняется с помощью следующих инструментов и материалов:

—          двух стальных соединительных балок  сечением 50×100 мм;

—          двух  стальных стоек сечением 50×150 мм;

—          двух опорных ножек для портала;  сечение 90×90 мм;

—          сверлильного станка;

—          абразивной отрезной машинки;

—          сварочного аппарата.

Портал служит носителем для направляющих Y и Z. Его перемещение  происходит по Х-направляющей. Портал имеет две опорные ножки, к которым прикрепляются держатели подшипников, и две вертикальные стойки, между которыми закреплены соединительные балки с направляющими оси Y (см. рисунок 1). Опорные ножки имеют длину 305мм и изготавливаются из арматуры с сечением 90×90мм, которая применялась для создания опоры несущей рамы (см. рисунок 2).

Рис. 1. Чертеж портала

Рис. 2. Портал: опорные ножки, стойки 

Стойки делаются из стальной арматуры, имеющей сечение 50×150мм. Их длина оставляет 520мм. Соединительные балки изготавливаются из арматуры 50×100мм длиной 1220мм для перекрывания пролета между двумя стойками, соединенными с опорными ножками. Изображение соединительных балок представлено на рисунке 3.

Рис. 3. Соединительные балки

Оба конца соединительных балок имеют просверленные отверстия, предназначенные для их закрепления на вертикальных стойках портала. Расположение болтовых отверстий зависит от расстояния между центрами направляющих, которые установлены на раме (см. рисунок 4).

Рис. 4. Определение расположения установочных отверстий на соединительных балках

Необходимо просверлить вертикальные стойки с учетом  совпадения центра соединительной балки с центром прикрепленной к ней направляющей (см. рисунок 5).

Рис. 5. Расположение монтажных отверстий на стойках

Для установки болтов необходимо просверлить еще 2 смотровых отверстия снаружи стойки (см. рисунок 6).

Рис. 6. Смотровые отверстия, расположенные в стойках

Далее следует просверлить сквозные отверстия в стойках в местах, где будет располагаться винт с трапецеидальной резьбой. Расположение отверстия для винта определяется согласно положению держателя крепежной гайки  ходового винта на каретке копировального фотоаппарата (см. рисунок 7).

Рис. 7. Отверстия под винт в вертикальных стойках

Так как в нашем случае гайка была подходящего размера, решено было задействовать уже существующее отверстие. Чтобы можно было применить  подшипниковые корпуса каретки  копировального фотоаппарата NuАrc,  центры должны были располагаться на расстоянии 330 мм (см. рисунок 8.).

Рис. 8. Расстояние между центрами корпусов подшипников определяет расположение болтовых отверстий на стойках

Для нашего ЧПУ-станка направляющие были сняты с копировального фотоаппарата NuАrc. Их длина была больше необходимой, и мы применили отрезной станок. Расстояние между отверстиями для болтов на рельсах составляет 305 мм, поэтому нам пришлось высверлить четыре отверстия в середине каждой из соединительных балок; между их центрами расстояние 305 мм; отмеряли  от середины (см. рисунок 9).

Рис. 9. Высверливание болтовых отверстий для закрепления направляющих рельс

После проделывания всех отверстий, мы соединили стойки и опорные ножки портала, отмеряя при этом расстояние 50 мм, равное толщине соединительной балки, от конца  опоры и максимально точно по центру (см. рисунок 10).

Рис. 10. Соединение вертикальных стоек и опорных ножек

Мы приварили стойки к ножкам спереди и по бокам, чтобы не было помех при монтаже нижней соединительной балки (см. рисунок 11).

Рис. 11. Места стыковки стоек и опорных ножек портала

После того, как стойки закреплены, можно реализовывать следующую часть проекта – монтаж направляющих на раму.

 Направляющая оси Х: монтаж опорной направляющей портала

Для монтажа опорных направляющих необходимо будет наличие таких инструментов и материалов, как:

—          направляющие (см. рисунок 12);

—          отвертка;

—          болты, шайбы, гайки;

—          гаечный ключ.

Рис. 12. Направляющие

Болтовые отверстия, предназначенные для крепежа направляющих, были проделаны в процессе сборки рамы. Для того, чтобы установить направляющие, нужно приподнять раму для свободного доступа к смотровым отверстиям, находящимся внизу опорных балок. Подняв раму, мы подставили  под нее два ведра (см. рисунок 13).

Далее нужно через смотровые отверстия в балку вставить первый и последний болты, а затем навинтить на них по две гайки (см. рисунок 14).

Рис. 13. Рама (поддерживается ведрами) 

Рис. 14. Монтаж опорных болтов

Мы ввернули в направляющую первый и последний болты с максимальной силой и привернули к балке одну из гаек, затянув также сильно, чтобы болт был прочно зафиксирован. Далее нужно измерить высоту направляющей с одного конца и отрегулировать противоположный конец на аналогичную высоту (см. рисунок 15).

По одному устанавливаем и регулируем остальные болты, начиная от центра балки. Посредством линейки выполняем замеры и следим, чтобы направляющая была прямой (см. рисунок 16).

Рис. 15. Определение рабочей высоты направляющей 

Рис. 16. Отслеживание прямого расположения направляющей  помощью линейки

Если возникнет искривление направляющей, ее придется выпрямлять, отворачивая и подворачивая опорные болты. Данную процедуру выполнить нужно обязательно. Аналогично устанавливаем на параллельную балку направляющую, замерив предварительно, что выставлена та же высоту, что была определена на первой из направляющих у первого болта. При правильном монтаже направляющие расположены параллельны друг другу и лежат на одинаковой высоте на всей опорной балке без прогибов (см. рисунок 17).

Рис. 17. Рама и установленные на нее направляющие

 Подшипниковый держатель

Для сборки подшипникового держателя (см. рисунок 18) необходимо применение следующих материалов и инструментов:

—         сверлильного станка;

—         сверл;

—         напильника;

—         метчика;

—         алюминиевого бруска сечением 37×75 мм.

Можно приобрести готовые держатели, предназначенные для продольных подшипников, применяемых в данном проекте. Но нами было решено сконструировать их самостоятельно — затраты будут гораздо меньшими, нежели при покупке готовой модели. Мы приобрели алюминиевый брусок, имеющий  сечение 37×75 мм,  и отрезали от него 4 заготовки по 50 мм (см. рисунок 19).

Рис. 18. Чертеж подшипникового держателя 

Рис. 19. Разрезка материала

Затем мы просверлили в каждой из заготовок отверстие 32мм в диаметре, чтобы подшипник мог пройти  в него по наружному диаметру (см. рисунок 20).

Рис. 20. Высверливание отверстия для подшипника

Данное отверстие мы расположили, отступив 6мм от основания заготовки, и вырезали его нижнюю стенку, чтобы  с помощью болта была возможность регулировать зазор (см. рисунок 21).

Рис. 21. Вырезание регулировочного зазора

Отступив 32 мм от отверстия, мы прорезали паз, глубина которого составила 12 мм (см. рисунок 22). Далее перпендикулярно сверху вниз просверлили 4 отверстия под болты, которые будут крепить держатель к порталу (см. рисунок 23).

Рис. 22. Вырезание паза 

Рис. 23. Высверливание в держателе монтажных отверстий

Затем мы просверлили следующее отверстие в боковой части держателя до паза. В данном отверстии нужно произвести нарезку резьбы для регулирующего болта (см. рисунок 24).

Рис. 24. Нарезка резьбы в отверстии, предназначенном для регулирующего болта

Поскольку мы применяли алюминий, процесс нарезания резьбы не был трудоемким. Когда все 4 отверстия были подготовлены, мы сточили все заусенцы с помощью напильника. Отметим, что каждый держатель имеет разное расстояние от верха отверстия (см. рисунок 25).

 Рис. 25. Разное расстояние от верха у держателей

Такую разницу можно устранить с помощью тонких металлических прокладок. Поскольку сделанные нами держатели не были идеальными, следовало выполнить их правильную установку. Мы перевернули портальную стойку вверх опорной ножкой и поставили подшипниковые держатели, в которых уже были помещены подшипники, на основание опорной ножки (см. рисунок 26).

Рис. 26. Держатели на портальной опоре

Нужно убедиться, что установка держателей произведена регулирующими болтами наружу, и затем поставить на каждом держателе такую же метку, что и на ножке портала. Следует пропустить одну из направляющих через подшипники и сильно затянуть держатели, чтобы отсутствовал люфт между подшипниками и направляющей (см. рисунок 27).

Посредством измерительного устройства нужно установить держатели с направляющей точно в центре опорной ножки (см. рисунок 29).

Через отверстия подшипникового держателя необходимо отметить места для высверливания отверстий для крепежных болтов в опорной ножке (см. рисунок 28).

Рис. 27. Подшипниковые держатели с направляющей

Рис. 28-29. Выравнивание направляющей по центру опоры и разметка мест под болтовые отверстия

Мы высверлили отверстия и сточили напильником все заусенцы, находящиеся на внутри опорной ножки. Затем установили держатели на опорных основаниях и, немного притянув их болтами, определили, какой из держателей имеет максимальное расстояние направляющей от опорного основания (см. рисунок 30). Под этот держатель не нужно будет вставлять прокладки из металла. В остальных держателях следует установить высоту по первому держателю посредством прокладок (см. рисунок 31).

Рис. 30. Установление регулировочной высоты

Рис. 31. Применение прокладок для выравнивания держателей

После регулировки всех держателей нужно затянуть болты, отслеживая, чтобы расположение направляющих было точно в центре опорной ножки. Обе ножки устанавливаем на направляющие, которые закреплены на раме, и прикручиваем к стойкам нижнюю, а затем верхнюю соединительную балку, как показано на рисунке 32.

Рис. 32. Прикрепление соединительных балок к стойкам

Нужно затянуть болты таким образом, чтобы соединительные балки стояли перпендикулярно стойкам и были параллельны рамному основанию. В случае, когда невозможно одновременно установить оба положения, лучше выбирать балку, параллельную основанию рамы. Но две соединительные балки всегда должны располагаться параллельно друг другу, независимо от их расположения относительно стоек и рамы. После монтажа соединительных балок у портала будет возможность свободного перемещения по всей длине направляющих. Необходимо будет отрегулировать подшипниковые держатели для устранения избыточного люфта, однако не следует затягивать их до конца. Если до крепежа к стойкам соединительных балок перемещение опор было свободным, вероятно, что  после установки балки разведут стойки или, если они сильно затянуты, возникнет деформация концов опорных ножек. Данная проблема устраняется прокладкой с одной из сторон соединительной балки (см. рисунок 33).

Рис. 33. Регулирование  соединительных балок посредством прокладок

После того, как произведена сборка и установка портала на направляющие, следует настроить его ход, применяя прокладки и регулировку с помощью  подшипниковых держателей.

Настроив портал таким образом, чтобы он скользил по рельсам как можно плавней, можно переходить к следующему этапу, который заключается в сборке направляющих Z и Y. Об этом пойдет речь в следующей статье.

Для реализации проекта необходимо наличие следующих материалов и инструментов:

—         материала для опор под направляющие рельсы;

—         отрезного станка или ножовки;

—         материала для поперечных конструктивных элементов;

—         дрели или сверлильного станка;

—         сверла;

—         гаек и болтов;

—         проволочной щетки;

—         шлифовального станка;

—         сварочного аппарата (не обязательно);

—         струбцин;

—         угольника.

Напомним, что мы выбирали размеры станка (ширину и длину), в большей мере основываясь параметрах нашей рабочей зоны (см. рисунок 1). Однако на самом деле нам пришлось сконструировать его чуть меньше, поскольку при установке станок занял бы полностью всю мастерскую,  и тогда нужно было бы искать дополнительное место для хранения инструментов и материалов.

 Рис. 1. Чертеж предложенной рамы

Из чертежей видно, что станок имеет большую длину, что противоречит требованиям безопасности. Причина здесь проста – нами было решено сконструировать станок портального типа, и размер рабочей площади обрабатываемого материала практически всегда одинаков. К тому же, размеры станка позволяют безопасно вокруг него передвигаться. Материал, применяемый нами для каркаса, накладывает ограничения на другие габариты. Несущая рама является прекрасным тому примером. Для наших чертежей ширина, высота и толщина материала остаются неизменным, ме­няется только его длина. Мы предпочитаем не тратить лишние средства на  новую стальную арматуру, а потому применили обычную, с ближайшего склада металлолома. Довольно трудно найти бывший в использовании материал, подходящий для работы.

Нами были найдены заготовки, имеющие сечение 90×90 мм, которые применялись для опор под направляющие по X-оси. Две заготовки были отрезаны от арматуры сечением 64×64 мм на края рамы. Их длина составила 1257 мм.  Центральная поперечина была изготовлена из арматуры сечением 76×50 мм. Остаток материала 90×90 мм мы использовали при сборке опорных элементов для портала (см. рисунок 2).

Рис. 2. Арматура, разрезанная на части

Опоры под направляющие рельсы следует контролировать, они должны быть прямыми. Иначе возможно возникновение трудностей  монтажом рельса на равную высоту по всей длине опоры. В случае неровных поперечных элементов конструкции при перемещении по осям может сбиваться позиционирование материала. Необходимо запомнить, что главное – это ровный материал.

Перед тем, как выполнять обработку материала, его следует очистить  — убрать ржавчину и загрязнения. Затем нужно нарезать заготовки заданной длины. Для этой цели мы применяем абразивно-отрезную машинку (см. рисунок 3).

Рис. 3. Стальная арматура, подготовленная к резке

Сталь представляет собой довольно тяжелый  материал, чтобы удерживать  отрезную машину, когда он закреплен в ней. Конечно, идеальным было бы сделать прямой разрез, при этом на тех концах, которые не будут использоваться при стыковке, предельная точность не нужна. Разрезав на нужные части арматуру, следует совместить их на ровной поверхности (мы применяли для данных целей старый бетонный пол) (см. рисунок 4).

Рис. 4. Подгонка арматуры

Какого качества поверхность, особой роли не играет, так как при скреплении составляющих струбцинами происходит выпрямление рамы. После того, как произведена нарезка и подгонка, следует зачистить поверхности, которые будут взаимодействовать друг с другом (см. рисунок 5).

Рис. 5. Зачистка контактирующих поверхностей

Мы производили зачистку посредством проволочной щетки, закрепленной в патроне ручной дрели. Далее мы дополнительно обработали поверхность дисковым шлифстанком, применяя шлифовальную бумагу, имеющую степень шероховатости 60 (см. рисунок 6).

Рис. 6. Дрель, шлифмашинка, арматура

После резки необработанные концы были зачищены на шлифстанке и с помощью напильника. Следует отметить, что для реализации задуманного  можно применять любой инструмент, имеющийся под рукой. Если у Вас в наличии  имеется только ручной инструмент, резка и зачистка будут занимать больше времени. После обработки края есть два способа их соединения: сварка или скрепление с помощью болтов.

Болтовые соединения

Остановившись на выборе болтового соединения, следует начать с разметки мест, в которых будут просверлены отверстия (см. рисунок 7).

Рис. 7. Разметка болтовых отверстий

В отверстиях, посредством которых крепится центральная перекладина, необходимо к низу опорной балки выполнить нарезку резьбы, чтобы затем закрепить в них болты либо засверлить смотровые отверстия и надеть гайки на болты (см. рисунок 8).

Рис. 8. Засверливание смотровых отверстий. Изображено размещение смотровых отверстий для центральной перекладины

Необходимо просверлить отверстия, имеющие немного больший диаметр, чем диаметр болтов, в таком случае будет запас в процессе подгонки частей рамы. Засверливая отверстия, следует зажим сверлильного станка оклеить лентой, имеющей разметку расстояний между отверстиями. В нашем случае межцентровое расстояние было равно 1,5 дюйма (см. рисунок 9).

Рис. 9. Применение ленты для разметки позиций сверления

Для правильного расположения по ширине межцентровых расстояний отверстий, ними было измерено  расстояние краем зажима и центром сверла (см. рисунок 10).

Посредством шлифовального станка или напильника необходимо в болтовых отверстиях удалить  заусенцы (см. рисунок 11).

Рис. 10. Определение положения межцентровых расстояний

Рис. 11. Опиливание заусенцев

Сборка несущей рамы

Необходимо установить все части рамы по местам и убедиться, что обе  рельсовые опоры являются параллельными друг другу, при этом их края перпендикулярны. Для экономии времени необходимо выровнять концы, используя поверочную линейку. Для проверки перпендикулярности краев необходимо приложить большой угольник таким образом, как показано на рисунке 12. Рулеткой измерьте отрезок между краями заготовок и убедитесь, что они параллельны (см. рисунок 13).

Рис. 12. Применение  большого угольника

Рис. 13. Размещение балок параллельно друг другу

После измерений необходимо расположить поперечные части параллельно относительно друг друга и под прямым углом к опорным балкам (см. рисунок 14).

Рис. 14. Выравнивание перекладин

Далее готовим струбцины. Мы скрепили все элементы несущей рамы посредством нескольких С-образных струбцин. Затягивая струбцины, нужно следить, чтобы все составляющие не сдвигались. Если Вы будете для скрепления применять болты, советуем сразу стараться выровнять болтовые отверстия таким же образом, как выравнивалась рама (см. рисунки 15 и 16).

Рис. 15. Струбцина с болтами

Рис. 16. Скрепленная перед сваркой рама

У нас имеется старый сварочный аппарат, предназначенный для дуговой сварки. Он нормально работает, поэтому нами было решено сварить части рамы (см. рисунок 17).

Рис. 17. Подготовка к сварке

Не приводим изображения мест сварки крупным планом, поскольку в своей работе крайне редко применяем сварочный аппарат, и швы получились не очень красивыми, но довольно крепкими, чтобы удержать всю конструкцию. После окончания сборки несущей рамы следует очистить весь металл – удалить загрязнения и ржавчину. Эту процедуру можно было выполнить и перед началом сборки, но мы оставили на потом полную зачистку (см. рисунок 18).

Рис. 18. Полная зачистка металла

Отверстия опорных болтов для направляющих рельсов

Мы решили просверлить отверстия под опорные болты для направляющих рельсов перед окрашиванием несущей рамы, чтобы затем не испортить  готовую поверхность. Размер направляющих рельсов составляет 180 см. Отмеряем расстояние 75 мм с обоих концов и сверлим отверстия, длина отрезка между их центрами составляет 280 мм (см. рисунок 19).

Рис. 19. Болтовые отверстия

Мы отмерили места для сверления на поверхности липкой ленты, приклеенной  на рельсовую опору по центру. Пользоваться липкой лентой весьма удобно при нанесении разметки, так как отметки видно хорошо, и  наносить новые метки легко – просто нужно приклеить новую ленту. Определяем центр первой опорной балки и соединяем края линией, применяя  поверочную линейку (см. рисунок 20).

Рис. 20. Определение середины балки

Начинаем от выбранного края, отмечаем положение каждого из отверстий на центральной линии (см. рисунок 21).

Рис. 21. Разметка центровой линии

Далее мы отмечаем середину противоположной опорной балки и находим центр того же края, с которого начали делать отметки мест для  сверления на  первой балке (см. рисунок 22).

Рис. 22. Нахождение центра 2-ой балки

Затем измеряем отрезок между центрами обеих балок (см. рисунок 23). Полученную длину используем для определения центра на другом конце второй балки (см. рисунок 24), и далее проводим с применением поверочной линейки линию, отслеживая параллельность полученных линий.

Рис. 23. Измерение расстояния

Рис.24. Разметка 2-ой балки для рисования параллельной линии

Выполнение разметки на второй балке под болтовые отверстия рекомендуем начинать с того же края, с которого выполняли на первой. Мы не стали ручной дрелью высверливать отверстия, а взяли напрокат электромагнитный станок для сверления (см. рисунок 25).

Рис. 25. Электромагнитный сверлильный станок

Мы установили сверлильный станок, выровняли его, включили рубильник, и электромагнитный станок зафиксировался. Нам хотелось, чтобы отверстия наверху были расположены максимально точно, так как  снизу нужно было высверлить смотровые отверстия под каждым верхним для фиксирования опорных болтов (см. рисунок 26).

Рис. 26. Высверливание отверстий для опорных болтов

Завершив проделывание отверстий наверху, мы вставили в патрон тонкое и длинное сверло, а затем просверлили отверстия небольших размеров внизу для подготовки направляющих для крупных смотровых отверстий (см. рисунок 27).

Рис. 27. Высверливание направляющих для смотровых отверстий

Затем мы перевернули раму и рассверлили заготовку с помощью сверла диаметром 19 мм (см. рисунок 28).

Рис. 28. Высверливание  смотровых отверстий

Для того, чтобы удалить заусенцы в болтовых отверстиях, мы вставили в ручную дрель сверло и сточили их (см. рисунок 29).

Рис. 29. Удаление заусенцев

Окрашивание несущей рамы

Готовую раму следует покрасить. Протираем раму с помощью ацетона или растворителя, чтобы удалить пыль ржавчины, которая осталась после зачистки. В случае применения нового материала следует удалить смазку, которая покрывает металл. Мы приобрели немного краски рыжего оттенка  и выкрасили раму. Она стала выглядеть гораздо лучше (см. рисунок 30).

Рис. 30. Законченная несущая рама

В данной статье мы определили оптимальные размеры ЧПУ-станка, а также подобрали материал для создания несущей рамы. Соединили все части рамы, высверлили  отверстия, нужные для монтажа направляющих рельсов по X-оси, и завершили работу над рамой, выкрасив ее. В итоге получили прочное и привлекательное внешне изделие.

В следующей статье мы расскажем, как произвести сборку портала и  установку на раму направляющих рельсов  с последующим монтажом на них портала.

Для выполнения процедуры следует обеспечить наличие определенных материалов:

—          компьютера;

—          операционной системы Windows 95 — 98;

—          кабеля для параллельного компьютерного порта;

—          копии программы KCam4;

—          готовой управляющей платы;

—          готовой интерфейсной платы;

—          шагового двигателя.

Перед тестированием управляющей платы необходимо установить на ПК программу KCam, посредством которой будет выполняться управление  ЧПУ-роботом. Следует зайти на сайт компании Kellyware и скачать последнюю демо версию KCam.

Необходимо убедиться, что при запуске программного продукта KCam в Windows ряд фоновых задач не выполняется. Нужно завершить работу всех функционирующих приложений, в том числе часов в строке состояния. Для поочередного закрытия программ можете применить клавиши Ctrl+Alt+Delete. Следует помнить, что работающими должны оставаться только две фоновые программы —   Systray и Explorer.

К моменту написания данной статьи самой последней версией KCam была 4.0.1. По завершении установки необходимо запустить программу и открыть окно системной синхронизации (см. рисунок 1).

Рис. 1. Меню Setup / Systеm Timing (Настройка / Системная Синхронизация) 

Рис. 2. Запуск  калибровщика системной синхронизации

Запустите калибровку синхронности, применяя частоту подачи, которая была задана по умолчанию. Не следует выполнять никаких действий, пока программа KCam выполняет расчет. После завершения  синхронизации окно будет иметь вид, показанный на рисунке 3.

Далее следует открыть окно Port Setup (окно настроек порта) (см. рисунок 4).

 Рис. 3. Завершение синхронизации 

Рис. 4. Настройки порта

В указанном окне Вы можете выполнить установки контактов порта, которые будут управлять ШД. Первую метку необходимо поставить напротив опции LPT Рarallel Рort (Параллельный порт), чтобы можно было в ходе работ использовать порт принтера. Нами использовался файл DLL (Dynаmic Link Librаry Filе — динамически подключаемая библиотека), применяемый по умолчанию. Далее нужно щелкнуть по закладке LРТ Sеtup (Настройка порта LРT) левой кнопкой мыши (см. рисунок 5).

 Рис. 5. Окно настроек порта LPТ

Мы использовали контакт 2 при задании шага и контакт 3 при задании направления перемещения по X. Контакт 4 применялся при задании шага, контакт 5 – при задании направления перемещения по Y. Соответственно, 6 и 7 контакты были использованы при задании шага и направления перемещения по Z-координате. В настройках Мotor Enable (Запуск мотора) нами была активизирована команда Аlways On (Всегда отключен). В дальнейшем при тестировании не нужно будет делать никаких настроек, просто подтверждаем  все изменения и закрываем окно. Далее открываем  окно Тable Setup (Настройка стола) (см. рисунок 6).

 Рис. 6. Настройка стола

Необходимо будет указать в программе количество шагов, которые должен выполнить мотор для перемещения каретки или портала на 25 мм. Мы применяли двигатели с двухградусным шагом: чтобы вал провернулся на 360°, нужно выполнить 180 шагов. Также мы использовали  привод безредукторного типа, коэффициент передачи был 1:1, а ходовой винт выполнял 8 оборотов на 25 мм. Умножаем число шагов, требуемых для поворота вала на 360°,  на количество оборотов подающего винта за 25 мм. К примеру, 180 x 8 = 1440. Итоговое значение 1440 необходимо ввести для каждой из  координатных осей, поскольку все моторы и подающие винты одинаковы. Можно задать длину оси, однако на данном этапе не существенно, какая длина задана в KCam.

Ставим флажок напротив пункта Limit Switches Disаbled (Концевые выклю­чатели блокированы), щелкаем  Apply (Применить) и закрываем окно. Далее из меню View (Вид) открываем окно СNС Controls (Управление ЧПУ-станком), если его до сих пор не открыли (см. рисунок 7).

Рис. 7. Окно управления ЧПУ-станком

Нужно подключить платы управления к интерфейсной плате таким образом, как изображено в окне Рort Setup (Настройки порта). Соединяем все соответствующие штыревые контакты на платах управления и присоединяем все контакты заземления к разъему 4 (см. рисунок 8).

Рис. 8. Соединения при тестировании интерфейсной платы и управляющих плат

Каждую из управляющих плат мы подключили к блоку питания ПК и применили выход 12В для питания моторов  и 5В для питания схемы. Для подачи питания на интерфейсную плату следует применять 5В на любой плате со стороны положительного вывода конденсатора, который присоединен к напряжению 5В и заземлению (см. рисунок 9).

Рис. 9. Питание интерфейсной платы

Необходимо соединить заземление интерфейсной платы и общее заземление управляющих плат, затем подключить параллельный кабель к принтеру через порт на ПК и к интерфейсной плате. Далее выполняем подключение двигателей к платам управления. Выполняем тщательную проверку всех подключений, особенно питания и заземления моторов и схемы (см. рисунок 10).

Рис. 10. Платы, готовые к тестированию

Не возникнет поломки, если Вами будет подано 5В на мотор, но если осуществить подачу 12В в схему, L_297 и L_298 выйдут из строя, так как произойдет нагревание  до критической температуры. Мы однажды в процессе тестирования платы не произвели проверку правильности подключения, в результате чего микросхемы сразу на трех платах сгорели. Итак, Вы убедились в правильности подключений. Далее необходимо активировать блоки питания. Неподвижность вала электродвигателя будет являться первым признаком работы устройства и всех двигателей, при этом вал будет непросто провернуть рукой даже с усилием.

Затем следует начать вращение двигателей по часовой стрелке и против часовой стрелки, выполняя щелчки по соответствующей стрелке в программе  CNС Controls (Управление ЧПУ-станком) (см. рисунок 11).

Рис. 11. Управление мотором в окне управления ЧПУ-станком

Если все работает, то можно будет вращать все 3 мотора в обоих направлениях. При сбое в работе какого-либо устройства сначала необходимо проверить соединения проводов двигателя и убедиться в их корректном подключении.  Затем нужно проверить дорожки, монтажные отверстия платы и убедиться в правильности всех соединений.

Нам попадалась плата, не работавшая сначала. Мы проверили монтажные отверстия в верхней и нижней части и обнаружили, что в 3-х из них отсутствуют  соединения. Тогда мы вставили в них кусочки провода большей  длины, и плата стала работать.

 Разработка  тестовых файлов

Теперь, когда проверено, что все платы работают, необходимо открыть текстовый редактор, к  примеру, Notepad (Блокнот), и набрать в нем строки кода, представленные в таблице 1.

Таблица 1.  Коды для набора в Notepad

Сохраняем файл как Squаrе-gc.txt, затем в программе KCam необходимо зайти в меню Filе / Оpen G-codе filе (Файл / Открыть файл G-кода),  найти  Squarе-gc.tхt и открыть его (см. рисунок 12).

Рис. 12. Открытие файла Squarе-gc.tхt

План  будет содержать красные и синие линии. Первые будут показывать, где будет находиться вырез, а вторые — места, в которых станок пройдет без резки. В CNC Controls следует щелкнуть по вкладке Automatic и запустить написанную только что программу. Во время исполнения программа будет осуществлять управление вращением всех моторов. Это самый простой из тестов, позволяющий выполнять проверку работоспособности всей электроники. После этого она может быть помещена в корпус. Если необходимо провести еще ряд тестов, следует набрать коды программ в Блокноте, а затем открыть их в программе КCam.

 Тест «Треугольник»

Применяя нижеследующий программный код, можно создать файл G-кода, изображающего треугольник (см. таблицу 2).

Таблица 2. Код для теста «Треугольник»

Сохранить файл как Trianglе-gc.tхt. Мы рекомендуем включать в имя файла сочетание gc для указания, что перед нами файл G-кода. При необходимости можно сменить  расширение с .tхt на .gc (см. рисунок 13).

Рис. 13. Открытие файла Triangle в KCam

 Тест «Круг»

Следующий программный код применяется при создании файла G-кода, изображающего окружность:

Таблица  3. Код для файла «Круг» 

Сохраняем  файл как Circlе-gc.tхt и тестируем моторы (см. рисунок 14).

После успешного окончания тестирования двигателей и плат с применением программы KCam все электронные компоненты помещают в любой выбранный пользователем корпус.

Рис. 14. Запуск файла Circlе

Размещение электроники в корпусе

Мы использовали компьютерный корпус в целях размещения в нем управляющих устройств и интерфейсной платы. Корпус был приобретен без блока питания в магазине электроники (см. рисунок 15).

Рис. 15. Компьютерный корпус

Из корпуса мы вынули держатель блока питания, пластины из металла для закрепления жестких дисков, а также дисковод дискет. Нами было решено, что будет необходим вентилятор в корпусе, и мы установили один (см. рисунок 16).

Рис. 16. Вентилятор в корпусе

Затем нами было проделано три отверстия в каждой из управляющих плат и соответствующие отверстия для закрепления материнской платы (см. рисунок 17).

Хотим дать совет: применяйте крепежные вставки, оснащенные защелками (см. рисунок 18).

Рис. 17. Отверстия для крепежа плат управления

Рис. 18. Крепежная вставка

Нами в интерфейсной плате и днище корпуса было просверлено по три отверстия. Оказалось, что крепежные вставки интерфейсной платы довольно высоки, чтобы позволить разъему DB25 пройти в посадочное место для нижнего слота (см. рисунок 19).

Рис. 19. Интерфейсная плата, закрепленная на днище корпуса

Необходимо установить 12-контактный разъем для того, чтобы подключить проводы от электродвигателей, а также четырехконтактный разъем в целях подводки электропитания и заземления к вентилятору и интерфейсной плате, и для того, чтобы предоставить места соединения заземляющих проводов каждой из управляющих плат (см. рисунок 20).

Рис. 20. 12- и 4-контактные разъемы

Следующим шагом является изготовление кабелей, которые будут применены для присоединения управляющей платы к интерфейсной плате. Необходимо соединить соответствующие контакты проводов на выводах управляющей платы, которые отвечают за шаг и направление перемещения, и интерфейсную плату. Далее соединяем конец провода, идущего к управляющей плате, и штыревые выводы заземления и синхронизации. Не нужно соединять другой конец провода и выводы на интерфейсной плате. Провода для синхронизации можно скрутить вместе и заизолировать. Провода заземления тоже можно соединить, а затем подключить их к пятивольтной заземляющей клемме четырехконтактного разъема. Помещаем концы проводов, идущих к интерфейсной плате, в гнезда разъема, которые соответствуют контактам LPT-порта (Вы их зарезервировали для передачи сигнала о направлении перемещения и шаге по каждой из координатных осей). Нужно помнить, что контакты 1 разъема на интерфейсной плате имеют нумерацию от 1 до 18. Они соединяются соответственно с контактами параллельного порта (см. рисунок 22). По окончании  работы над кабелем подключаем его.

Рис. 21. 4-контактный разъем дает  питание на 5 и 12В 

Рис. 22. Разъем подключения  к интерфейсной плате

Подключаем к необходимому напряжению провода вентилятора. Вентилятору, который мы применяли в данном проекте, нужно 12В.

Необходимо использовать  два блока питания: первый нужен для плат и электродвигателей, отвечающих за работу на координатах Y и Z, а второй — по координате X и за работу вентилятора. Поскольку мы избавились от отсеков под дисковод и жесткий диск, оба блока питания легко разместятся в корпусе, как видно из рисунка 23.

Проделайте отверстие сбоку в стенке корпуса, чтобы можно было подключать кабели к блокам питания (см. рисунок 24). Если Вами не планируется использование пространства около блоков питания, следует собрать и спрятать провода в корпус.

Рис. 23. Блоки питания внутри корпуса 

Рис. 24. Отверстие в стене корпуса

Далее произведем подключение в нужном порядке проводов моторов плат управления к 12-контактному разъему. Для соединения используют  четырех-шести жильный экранированный кабель. Штыревая часть соединителя подключается к проводам, которые идут от плат, гнездовая часть соединяется  с кабелем (см. рисунок 25).

Затем следует подключить кабели к клеммам 12-контактного разъема (см. рисунок 26).

Рис. 25. Соединение проводов моторов с кабелем 

Рис. 26. Кабели двигателей; соединение с  12-контактным разъемом

Если мотор будет вращаться в неверном направлении, следует поменять порядок соединения проводов данного мотора к 12-контактному разъему, дабы после установки всех электродвигателей работа станка проходила должным образом (см. рисунок 27).

 Рис. 27. Укомплектованный корпус

Таким образом, посредством программы KCam мы смогли реализовать ряд  удачных тестов для устройств управления и интерфейсной платы. После решения всех проблем (при их возникновении) всю электронику следует поместить в корпус. Внешний вид готового изделия будет отличным, при этом плата будет защищена от механических повреждений.

Вся работа над электроникой была проделана. Следующую статью мы посвятили информации, которая позволит Вам начать сборку станка с ЧПУ, и начнем мы с конструирования несущей рамы.