Система 

Фрезерные станки с чпу программа match 3. Базовая настройка MACH3. Установка и удаление драйвера вручную

Mach3 — программа для управления ЧПУ станком, которая позволяет автоматизировать процессы обработки заготовок. Использование ЧПУ станков актуально для крупных предприятий и небольших мастерских. Разница заключается только в характеристиках и размерах станков, которые применяются в тех или иных ситуациях. Рассмотрим вопрос применения Mach3 на начальных этапах ее освоения.

  • Современный фрезерный станок, оснащенный модулем ЧПУ, позволяет ему взаимодействовать с обычным персональным компьютером или ноутбуком;
  • Установив на свой ПК драйвер Mach3, вы можете разрабатывать управляющие программы;
  • После разработки программа загружается в память модуля с числовым программным управлением;
  • Задача компьютера — настроить все необходимые параметры для работы ЧПУ;
  • Помимо автоматизации процессов, через ПК можно вручную управлять перемещениями режущих инструментов станка, контролировать их передвижения относительно заготовки или рабочего стола;
  • Работа Mach3 основана на следующей схеме: компьютер — мастер — фрезерное оборудование. Чтобы осуществлять подобное управление, вам потребуется соответствующая программа;
  • Mach3 — это отличный пример современного программного обеспечения, за счет которого происходит управление, настройка станков;
  • Mach3 рассчитана на работу со всеми операционными системами производства Майкрософт;
  • Программа работает как обычное приложение «оконного» типа;
  • Мак3 отличается широкими функциональными возможностями, интуитивно понятным интерфейсом;
  • При этом новички, для которых настройка ЧПУ является чем-то совершенно новым, должны внимательно изучить руководство по эксплуатации. На адаптацию к работе с ЧПУ через специальную программу уходит минимум времени. Это обусловлено грамотно разработанным интерфейсом и понятным принципом управления.

Подготовка к работе с Mach3

Фото Mach3 — программы для управления ЧПУ станком

Числовое программное управление, то есть ЧПУ, является передовой разработкой в сфере построения станков. Программа упрощает управление, автоматизирует все процессы. Грамотная настройка ЧПУ с помощью программы через ПК позволяет минимизировать человеческий фактор, свести к нулю вероятность ошибок.

При этом важно понимать, что если настройка будет выполнена неправильно, вы можете сломать фрезы, неправильно обработать заготовку, вывести из строя модуль ЧПУ и остальные компоненты оборудования.

Чтобы избежать подобных ошибок и неприятных инцидентов, следует начать с грамотной подготовки к работе станков с ЧПУ.

  1. Выполните полное подключение станков. Вы должны убедиться, что станок подготовлен к работе, получает качественное питание от электросети. Для множества станков доступны специальные программы, позволяющие через ПК проверить состояние оборудование, исправность его отдельных узлов.
  2. Установите Mach3 на свой персональный компьютер или ноутбук. При этом убедитесь, что ваш ПК отвечает минимальным требованиям по системным характеристикам. Mach3 не является «тяжелой» программой, потому почти любой компьютер ее легко «потянет».
  3. Программа может потребовать русификации в некоторых случаях. Лицензионная версия выполнена на английском языке, но в сети широко доступны специальные русификаторы. Пиратские программы типа Mach3 использовать не рекомендуется, поскольку в подобном ПО могут быть серьезные ошибки, способные вывести из строя ваш станок даже при условии, что настройка была выполнена правильно. Лицензия стоит около 12 тысяч рублей.
  4. Постарайтесь оптимизировать работу операционной системы, отключив всевозможные всплывающие окна, неиспользуемые программы. Вам ничего не должно мешать в процессе работы со станком.
  5. Не запускайте параллельно с работой Mach3 сторонние программы. Особенно это касается компьютерных игр, просмотра фильмов и другого контента, который требует внушительных ресурсов от ПК. В противном случае настройка может оказаться некорректной, от чего пострадает качество обработки и сам станок.
  6. Если параллельно вы хотите составлять управляющие программы для станка с ЧПУ, либо использовать компьютер не только для работы с Мак3, тогда разделите жесткий диск на подразделы. Для ПО под станок с ЧПУ установите отдельную операционную систему. Логический подраздел жесткого диска должен полностью быть выделен под управление станком. Это позволит не занимать весь ПК вопросами управления ЧПУ. Данную операционную систему используйте конкретно под настройки оборудования, не загружайте туда посторонний софт, минимизируйте набор программ.

Работа с программой

Когда этапы подготовки позади, вам потребуется приступать к непосредственной настройке программы Мак3.

  1. Внимательно изучите все кнопки, которые доступны в меню Mack3. Многие пугаются их огромного количества. Но наличие русифицированной версии позволит быстро во всем разобраться.
  2. В зависимости от типа станка, вам необходимо открыть соответствующие вкладки. Для фрезерного оборудования потребуются вкладки параметров электродвигателей, скорости деталей, параметры портов, шпинделя и пр.
  3. Купив лицензионную версию программного обеспечения, вы найдете все описания параметров настройки в руководстве для пользователей. Либо ее можно отыскать на просторах всемирной паутины.
  4. Если вы условно правильно выполнили настройки работы станка через программу Мак3, при командах, подаваемых с клавиатуры, электромоторы оборудования начнут вращаться, перемещаться. Важно, чтобы портал перемещался без рывков, аккуратно и свободно. Это говорит о том, что настройка произведена верно.
  5. Выполните прогон. Так называют пробное ручное перемещение инструментов. Соответствующая кнопка для прогона есть в программе Мак3.
  6. Прогон определяется соответствующей иконкой, позволяющей включать и выключать данный пробный режим.
  7. Обратите внимание на джог-шарик. При прогоне он должен подсвечиваться. Он служит для управления инструментами станка с помощью мышки. Чем ближе будет курсор от джога при щелчках, тем выше окажется скорость вращения электромоторов. Помимо мышки, для активации инструмента можно применить клавиши на клавиатуре.
  8. Управление движениями инструментов бывает пошаговым и непрерывным. В случае с непрерывным, инструмент станка перемещается постоянно, пока вы зажимаете соответствующую клавишу или кнопку мышки. Пошаговый режим предполагает, что после нажатия кнопки портал переместится на строго заданное расстояние. Величину шага вы можете задавать самостоятельно.

Mach3 предлагается покупателям с подробной инструкцией по эксплуатации. Опираясь на официальное руководство, вы сможете адаптировать программу под тот или иной станок. Действуйте строго согласно заводским инструкциям. Только они дают возможность выполнить грамотную установку параметров работы оборудования с ЧПУ. Если настройка окажется верной, составленная программа управления позволит автоматизировать станок, адаптировать его под выполнение тех или иных операций с заготовками.

Mach3 - это программа, предназначенная для управления станками с ЧПУ. Чаще всего ее используют для работы с фрезерным и токарным оборудованием, лазерными станочными системами, плазменными резаками и плоттерами. По сути, с ее помощью можно превратить компьютер в полноценную станцию управления 6-осевыми станками. Для удобного использования на производстве разработчики предусмотрели в программе поддержку сенсорных экранов.

Интерфейс у Mach3 немного архаичный и может запускаться исключительно в полноэкранном режиме. Зато расположение элементов графической оболочки можно менять по собственному желанию. Неказистый внешний вид программы компенсируется ее богатым функционалом. Mach3 дает возможность создавать макросы и пользовательские M-коды из VB-скриптов, осуществлять многоуровневое релейное регулирование и даже следить за ходом работы станка с помощью удаленной камеры. Еще она поддерживает прямой импорт файлов в форматах DXF, JPG, HPGL и BMP (реализовано через встроенную программу LazyCam). Данная возможность пригодится для загрузки макетов при создании лазерных гравировок. Также присутствует функция генерации файлов УП для G-кодов.

Так как Mach3 является профессиональным решением, она требует приобретения дорогостоящей лицензии. Но до покупки можно пользоваться демонстрационной версией программы, в которой пользователю выставляют не самые суровые ограничения.

Ключевые особенности и функции

  • возможность использования компьютера в качестве станции управления станками с ЧПУ;
  • создание собственных макросов для автоматизации производственного процесса на основе VB-скриптов;
  • видеонаблюдение за ходом производства;
  • применение ручных генераторов импульсов;
  • поддержка сенсорных экранов;
  • возможность изменения расположения элементов интерфейса;
  • работа исключительно в полноэкранном режиме;
  • импорт файлов в форматах HPGL, DXF, BMP и JPG.

Ограничения бесплатной версии

  • количество строк gcode (Mill/Plasm) ограничено 500;
  • количество строк gcode (Turn) ограничено 50;
  • частота Kernel ограничено 25 кГц;
  • отключена функция "Назначить функцию для следующей строки";
  • отключена функция "Запустить отсюда";
  • отключена функция THC.

Многие пользователи Mach 3 путаются в настройках режима постоянной скорости и в том, как они влияют на перемещения станка.

Общая логическая конфигурация (Config -> General Config...)

- Режим перемещения (постоянная скорость или точный останов)

Постоянная скорость (Constant Velocity, ПС) - режим, обеспечивающий поддержание постоянной скорости во время ВСЕХ угловых или дуговых перемещений, подчиняясь параметру ускорения. Однако это невозможно во время некоторых перемещений, таких как перемещения по одной оси переменного направления (то есть, при таких перемещениях движение должно в какой-то момент останавливаться). При перемещениях, где может поддерживаться постоянная скорость, углы будут скругляться в зависимости от того, насколько велико ускорение в сочетании с допуском расстояний в режиме постоянной скорости (см. ниже). Более высокие ускорения и меньшие значения допуска расстояний приведут к более крутым углам и снижению динамической погрешности. Обратите внимание, что это НЕ то же самое, что и динамическая погрешность серводвигателя подачи и не имеет ничего общего с ПИД-регулированием. Динамическая погрешность серводвигателя / шагового двигателя будет несколько ХУЖЕ, чем погрешность в режиме постоянной скорости, и зависит от того, насколько жесткой является обратная связь серводвигателя. Шаговые двигатели также будут отставать (+/-1 полный шаг) и терять шаги при слишком больших углах поворота (ЭТО ОЧЕНЬ ПЛОХО).

Точный останов (Exact Stop) - в этом режиме движение ускоряется и замедляется между «точками» в . Mach-3 видит только одно перемещение за раз, поэтому станки в этом режиме работают несколько грубо и очень медленно. Режим «точный останов» должен использоваться только в том случае, если станок не должен скруглять ни один угол (внутренний или внешний). Однако помните, что большинство CAM-программ для формирования дуг будут выдавать множество крошечных перемещений по коду G01. В режиме точного останова данный тип движения характеризуется низким качеством обработки поверхности и может негативно сказываться на режущем инструменте и компонентах станка.

- Общая конфигурация (LookaHead____ Lines) (буфер предпросмотра)

Применяется только в режиме постоянной скорости и определяет, как далеко «по ходу» заглядывает вперед планировщик перемещений Mach3. Установка малого значения данного параметра - это как вождение автомобиля при близорукости. Установка большого значения напоминает стопроцентное зрение, дополняемое использованием бинокля, когда необходимо смотреть вдаль. Данный параметр позволяет программе лучше адаптироваться к внезапным изменениям траектории движения. Для большинства случаев рекомендуется установить значение данного параметра примерно на 200. Максимальное значение составляет 1000, однако установка максимума может вызвать проблемы при недостаточном быстродействии компьютера.

- Режим постоянной скорости (режим «плазма»- Plasma Mode, ПС допуск расстояний - CV Dist Tolerance____ Units, G100 адаптивно значению ПС - G100 Adaptive NurbsCV, Стоп ПС, если угол > ...градусов - Stop CV on angles > _____ Degrees)

Режим «плазма» (Plasma Mode) позволяет в некоторых случаях избежать «нырков» и скруглений углов. Как правило, этот параметр не рекомендуется использовать, помимо случая, когда ваш станок имеет невысокое ускорение и низкое разрешение шага.

ПС допуск расстояний (CV Dist Tolerance____ Units) - данный параметр влияет на величину скругления углов. Установка большого значения позволит станку работать максимально быстро. Установка малого значения обеспечит меньшее скругление углов, поскольку станок будет приближаться к заданной геометрии, однако при этом скорость обработки несколько снизится. Физически данный параметр означает расстояние от конца линии, по которой производится рез, до того места, где дуга начинает скругляться. Таким образом, это расстояние от пересечения дуги в режиме ПС до фактического конца перемещения (в режиме точного останова).

G100 адаптивно значению ПС (G100 Adaptive NurbsCV) - это устаревшая опция и ее не следует использовать. Она осталась с тех времен, когда G100 выполнял DDA, но теперь безнадежно устарела.

Стоп ПС, если угол > ...градусов (Stop CV on angles > _____ Degrees) - действительно полезная настройка, которая автоматически переключает станок из режима постоянной скорости в режим точного останова в зависимости от приближающегося угла следующей строки кода. Неплохим компромиссным решением является установка данного параметра на 90 градусов, поскольку большая часть G-кода, в котором имеется поворот на 90 градусов (или меньше), обычно указывает на то, где требуется хороший острый угол. Тем не менее, некоторое CAM-программы могут генерировать ДЕЙСТВИТЕЛЬНО плохой код, который физически представляет собой дугу или угловое перемещение как гигантскую последовательность маленьких ступеней лестницы, расположенных под углом 90 градусов, например:

G01
X0
Y0
X0.01
Y0.01
X0.02
Y0.02

Этот код будет УЖАСНО запускаться с настройкой на 90 градусов или выше. Иногда, просто глядя на экран, ОЧЕНЬ сложно сказать, есть ли в вашем коде такая проблема. Данный вопрос заставляет многих биться головой о стену, поэтому, если несмотря на все ваши старания, ваш станок перемещается по кривым, стоит просмотреть свой код. При этом, чтобы увидеть проблему, на Mach3 может потребоваться масштабирование траектории движения инструмента.

Настройка колеса Шаттл (Ускорение колеса___секунд)

Данный параметр определяет, сколько времени отводится на перемещение для устранения люфта (см. статью "Люфт ШВП и ходовых винтов"). В данном случае для сервоприводов были установлено ОЧЕНЬ маленькое значение (0,00001). Это нивелирует влияние люфта на плавность работы станка, поскольку шаговые импульсы отправляются максимально часто (в пределах скорости ядра). В системах c шаговыми двигателями может потребоваться большое значение, необходимое для предотвращения потери шагов. Также рекомендуется установить размер люфта до некоторого ОГРОМНОГО видимого числа (10 мм), поскольку в этом случае легко понять, как различные параметры люфта влияют на перемещения станка.

Значения люфта (Backlash Values (Config -> Backlash))

Размер люфта в единицах (Backlash Distance in units) - это величина отклонения / соответствия / компенсация / мертвого хода по конкретной оси. Ось станка без трения (линейные направляющие и т. д.), может скользить вперед и назад на величину люфта, как ей будет угодно (во время ускорения, глубокого реза, при вибрации). Так что желательно максимально сократить рабочий ход, прежде чем применять компенсацию люфта в программе. Для станков с высоким коэффициентом трения (прямоугольные направляющие / направляющие типа «ласточкин хвост») или медленных станков это не такая уж большая проблема.

Скорость люфта % от макс. (Backlash Speed % of Max) - данный параметр необходим, поскольку компенсация люфта не ограничена параметром ускорения. Установка параметра на 100% в системе с шаговыми двигателями это приведет к потерям шагов, а для серводвигателей 100% - это просто отлично:)

Главный экран (Настройки Alt6) (Main Screen (Settings Alt6))

ПС допуск расстояний (CV Distance) - см. выше

ПС подача (CV Feedrate) - перемещение, как в режиме постоянной скорости, НО с заданной вами скоростью подачи. Например, если ПС подача установлена на 50 UPM, а значение перемещения - на 20, то скорость по следующей оси ускорится до 20, тогда как первая ось замедлится до 20. В результате, перемещение в режиме постоянной скорости будет выглядеть так же, как перемещение при 20 UPM. Проблема лишь в том, что на высокой скорости будет наблюдаться огромное количество рывков в системе.

Очевидно, что настройки режима постоянной скорости оказывают значительное влияние на производительность станка. При первом запуске лучше включить режим постоянной скорости и отключить все остальные настройки до тех пор, пока вы не прочувствуете работу системы. Сервосистемы весьма снисходительны в отношении настроек постоянной скорости и не теряют позиционирование несмотря ни на что. Шаговые двигатели, наоборот, могут моментально начать терять шаги, если настройка не совсем верна. Рекомендация при работе с шаговыми двигателями: вносите изменения максимально осторожно и не забывайте, что превышение допустимых возможностей может привести к потере шагов и самообладания!

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 .

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.

Если используется переходник USB-LPT, скачать драйвер для переходника USB по ссылке https://cloud.mail.ru/public/6kXS/3CddBpHpG

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).

И дополнительно:

· 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

· Специальные функции.

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:

· Низкая стоимость

· 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) 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 . 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.

Необходимо указать программе какое оборудование будет формировать сигналы STEP/DIR.
Это может быть либо классический LPT порт Вашего ПК, либо внешнее устройство, например PLCM.
В первом случае Вам необходимо зайти в меню Config->Ports and Pins и на вкладке Port setup and Axis Selection проверить, что для первого порта установлена галочка Port Enabled и его адрес указан верно (адрес можно узнать в свойствах LPT порта в диспетчере устройств ОС Windows).

Здесь же необходимо выбрать частоту работы ядра формирователя импульсов STEP/DIR. Чем она выше, тем большие скорости перемещения Вы сможете получить, но тем более мощный компьютер Вам потребуется.


Настройка пинов

Теперь Вам необходимо указать какие пины порта для чего у Вас используются.

В меню Config->Ports and Pins на вкладке Motor Outputs Вы должны для каждой используемой оси установить галочку Enabled, в столбцах Step Pin# и Dir Pin# указать номера выводов Вашего порта для соответствующих сигналов, а в столбцах Step Portи Dir Port указать номера портов LPT (как правило всегда 1).

Если будет использоваться управление шпинделем (с помощью ШИМа или через STEP/DIR), то его также необходимо настроить на вкладке Motor Outputs.

Для генерации ШИМа будет использован сигнал STEP из строки Spindle

Настройка датчиков.

На вкладке Input Signals меню Config->Ports and Pins следует указать на какие контакты каких портов подключены Ваши датчики.

По аналогии с предыдущей настройкой,Enable разрешает программе использовать данный датчик, Port# и Pin Number задают номер порта и его контакт соответственно, а Active Low указывает, будет ли вход срабатывать при появлении на контакте низкого уровня (галочка) или высокого (крестик). Аварийные датчики крайних положений осей прописываются в строки <ОСЬ>++ и<ОСЬ>--. Датчик нуля - <ОСЬ> Home.

Вход Probe используется для датчика определения высоты инструмента и габаритов заготовки, EStop - кнопка аварийной остановки.

На вкладке Output Signals меню Config->Ports and Pins настраиваются управляющие сигналы. Из них следует отметить группу Enable - разрешение включения драйвера соответствующей оси. Заметим, что если Вы хотите использовать только один выход для включения всех драйверов, например, через плату коммутации, достаточно настроить только выход Enable1.


Настройка параметров осей


Настройки скорости и ускорения

Окно Config->Motor tuning предназначено для настройки параметров перемещений осей станка.

Ось Х

Ось Y

Ось Z

Параметр Steps per задает количество импульсов STEP, которые необходимо сформировать для перемещения инструмента на 1мм. Он зависит не только от механики, но и от выставленного на драйвере режима деления шага. Velocity задает предельно допустимую скорость перемещения по оси, выраженную в мм/мин. Acceleration - задает максимальное ускорение по оси в мм/с^2. Пример расчета параметра Steps per для конкретной передачи: предположим что имеем винт ШВП с шагом 5мм/об, шаговый двигатель 200 шагов/об работающий в режиме микрошага 1/16. Получим

Steps per = (200 * 16) / 5 = 640 шагов/мм.

Таким образом дискрет перемещения на 1 шаг - 1 / 640 = 0.0015625мм. Если Вы используете LPT порт компьютера, не забудьте установить значения 5us в полях Step Pulse иDir Pulse

Особенности формирования управляющих сигналов

Формирование STEP/DIR программой MACH3

Для начала рассмотрим способы формирования импульсов STEP/DIR программой MACH3. Любой драйвер ШД делает шаг при изменении уровня сигнала STEP с низкого на высокий или с высокого на низкий. Это зависит от конструкции драйвера или его настроек. Генератор импульсов в MACH3 устроен таким образом, что сигнал DIR изменяется практически одновременно с выдачей активного фронта сигнала STEP. Очевидно, что драйвер не может мгновенно среагировать на изменение сигнала DIR, поэтому если задержка после изменения DIR перед фронтом STEP окажется недостаточной, драйвер может сделать шаг не в ту сторону. Величина задержки между изменением DIR и фронтом STEP в MACH3 не может быть более 5мкс и задается параметром Dir pulse в окне Motor Tuning. Малая величина задержки может стать причиной "пропуска шага" при смене направления движения мотора. Более того, для некоторых дешевых драйверов с медленными оптопарами даже 5мкс может оказаться недостаточно, однако увеличить задержку средствами MACH3 невозможно.

Режим Sherline

Другой проблемой при использовании некоторых драйверов может оказаться тот факт, что ширина импульса STEP относительно невелика - не более 5мкс (параметр Step pulse в окне Motor Tuning). В этом случае рекомендуется установить параметр Sherline 1/2 Pulse mode, что приведет к формированию импульсов STEP со скважностью близкой к 50%, но при этом эффективная частота работы ядра снизится вдвое, так как теперь для формирования импульса STEP MACH3 будет использовать уже два прерывания от таймера.

Направления осей

Зайдите в меню Config->Homing/Limits. Установите галочку в поле Reversed если вам необходимо изменить направление соответствующей оси. Эта настройка является аналогом смены полярности сигнала DIR в настройках Config->Ports and Pins->Motor Outputs.

Поиск нуля на оси

В том же окне Homing/Limits Вы можете настроить поиск нуля: поле Home Neg отвечает за направление движения при поиске нуля, а Home off задает координату, которую необходимо присвоить данной оси при нахождении датчика. Speed % - скорость (в % от максимальной) на которой "голова" будет двигаться к датчику.

Ограничение перемещения по оси Программное ограничение перемещений ("Soft Limits) настраивается там же, в Homing/Limits. Для этого в полях Soft Max и Soft Min необходимо задать предельно допустимые координаты по осям. С помощью кнопки Soft Limits в главном окне программы можно включать и отключать режим Soft Limits.

Теперь переходим к пуску шаговых двигателей – «закрутке осей». Для этого заходим на главную страницу Mach и слева на клавиатуре компьютера нажимаем клавишу «Tab», после чего на экран справа выскочит пульт ручного управления «MPG MODE». Включаем питание контроллера, далее нажимаем на кнопку «RESET», при этом останавливается рядом находящаяся бегущая строка и должен появиться шум от подачи напряжения на шаговые двигатели. Затем левой кнопкой мыши нажимаем поочередно на кнопки осей X (+ -), Y(+ -), Z(+ -) пульта ручного управления, при этом шаговые двигатели данных осей должны начать вращаться.

Отдельные настройки:

Изменение направления вращения осей (реверс)

Заходим в меню «Config» и нажимаем «Homing/Limits». В
появившемся окне против нужной оси в графе «Reversed» меняем знак на птичку или крестик, затем нажимаем «ОК».

Загрузка программы с G-кодами и ее запуск/остановка.
Заходим в меню «File» и нажимаем «Load G-Code». На появившемся окне выбираем нужную программу и нажимаем «Открыть».

Данная программа загружается и окно Mach приобретает следующий вид:

Калибровка станка.

Это важная операция по настройке точности станка. В силу различных технических причин, связанных с возможной неточностью механического хода осей станка, возможно возникновение погрешности, которое программа Mach позволяет откорректировать на программном уровне. Для этого на главном окне программы в управляющей строке нажимаем «Settings Alt 6», в новом окне нажимаем кнопку «Set Steps per Unit» (смотри картинки ниже).

Далее в появившемся окне «Axis Selection» выбираем точкой нужную для калибровки ось и нажимаем «ОК». Появляется следующее окно, в котором нужно установить заданное расстояние, например 150мм, и нажать «ОК». Станок включится и по этой оси «отъедет» на какое-то расстояние, которое потом надо будет точно измерить. Например, получилось 155мм. Это значит, что при задании станку расстояния 150мм, он фактически «проехал» 155мм. Это значение (155) вводим в открытое окно и нажимаем «ОК». Программа при этом автоматически определит погрешность и в дальнейшем начнет ее учитывать. «Учитывание» погрешности производится путем изменения количества подаваемых импульсов(шагов) на шаговый двигатель данной оси, проконтролировать изменение можно в окне «Steps per» меню «Config», далее «Motor Tuning».

Такую операцию надо провести в отношении каждой оси.

Подбор скорости оборотов шаговых двигателей и режимов резания.

Скорость оборотов шаговых двигателей подбирается индивидуально к каждому станку, исходя из следующего принципа – определяется максимальная скорость, при которой он начинает «запираться» (останавливаться) при работе, затем она уменьшается на 30-40%. При необходимости можно использовать и более низкие скорости, например при резке прочных материалов (металлов).
Подбор режимов резания тоже подбирается от минимальных значений до постепенного их повышения (скорость движения фрезы и ее заглубление). Появление излишнего «натужного» шума (рывков) при работе станка обычно свидетельствует о наступлении предельного режима.
Примерные режимы резания:
- при работе с деревом – скорость перемещения фрезы 3-5мм в сек, заглубление 2-3мм;
- с алюминием – скорость перемещения фрезы 3-4мм в сек, заглубление 0.1-0.3мм.
Это в целом все, что необходимо знать для первоначального запуска станка с Mach, остальное рекомендуется изучать по официальному Руководству этой программы.