Система 

Фрезерні верстати з чпу програма match 3. Базове налаштування MACH3. Встановлення та видалення драйвера вручну

Mach3 - програма для керування ЧПУ верстатом, яка дозволяє автоматизувати процеси обробки заготовок. Використання ЧПУ верстатів актуальне для великих підприємств та невеликих майстерень. Різниця полягає лише в характеристиках та розмірах верстатів, які застосовуються у тих чи інших ситуаціях. Розглянемо питання застосування Mach3 на початкових етапах її освоєння.

  • Сучасний фрезерний верстат, оснащений модулем ЧПУ, дозволяє йому взаємодіяти зі звичайним персональним комп'ютером чи ноутбуком;
  • Встановивши на свій ПК драйвер Mach3, ви можете розробляти програми, що управляють;
  • Після розробки програма завантажується на згадку про модуля з числовим програмним управлінням;
  • Завдання комп'ютера - налаштувати всі необхідні параметри для роботи ЧПК;
  • Крім автоматизації процесів, через ПК можна вручну керувати переміщеннями різальних інструментів верстата, контролювати їх пересування щодо заготівлі чи робочого столу;
  • Робота Mach3 заснована на наступній схемі: комп'ютер – майстер – фрезерне обладнання. Щоб здійснювати подібне управління, вам потрібна відповідна програма;
  • Mach3 - це чудовий приклад сучасного програмного забезпечення, за рахунок якого відбувається керування, налаштування верстатів;
  • Mach3 розрахована працювати з усіма операційними системами виробництва Майкрософт;
  • Програма працює як звичайне застосування «віконного» типу;
  • Мак3 відрізняється широкими функціональними можливостями, інтуїтивно зрозумілим інтерфейсом;
  • При цьому новачки, для яких налаштування ЧПУ є чимось новим, повинні уважно вивчити посібник з експлуатації. На адаптацію до роботи з ЧПУ через спеціальну програму йде мінімум часу. Це зумовлено грамотно розробленим інтерфейсом та зрозумілим принципом управління.

Підготовка до роботи з Mach3

Фото Mach3 - програми для керування ЧПУ верстатом

Числове програмне управління, тобто ЧПУ є передовою розробкою у сфері побудови верстатів. Програма полегшує управління, автоматизує всі процеси. Грамотне настроювання ЧПУ за допомогою програми через ПК дозволяє мінімізувати людський фактор, звести до нуля ймовірність помилок.

При цьому важливо розуміти, що якщо налаштування буде виконано неправильно, ви можете зламати фрези, неправильно обробити заготовку, вивести з ладу модуль ЧПУ та інші компоненти обладнання.

Щоб уникнути подібних помилок та неприємних інцидентів, слід розпочати з грамотної підготовки до роботи верстатів із ЧПУ.

  1. Виконайте повне підключення верстатів. Ви повинні переконатися, що верстат підготовлений до роботи, отримує якісне живлення від електромережі. Для багатьох верстатів доступні спеціальні програми, що дозволяють через ПК перевірити стан обладнання, справність окремих вузлів.
  2. Встановіть Mach3 на свій персональний комп'ютер чи ноутбук. При цьому переконайтеся, що ваш ПК відповідає мінімальним вимогам щодо системних характеристик. Mach3 не є "важкою" програмою, тому майже будь-який комп'ютер її легко "потягне".
  3. Програма може вимагати русифікації у деяких випадках. Ліцензійна версія виконана англійською, але в мережі широко доступні спеціальні русифікатори. Піратські програми типу Mach3 використовувати не рекомендується, оскільки в подібному програмному забезпеченні можуть бути серйозні помилки, здатні вивести з ладу ваш верстат навіть за умови, що налаштування було виконано правильно. Ліцензія коштує близько 12 тисяч карбованців.
  4. Постарайтеся оптимізувати роботу операційної системи, відключивши всілякі спливаючі вікна, програми, що не використовуються. Вам нічого не повинно заважати у процесі роботи зі верстатом.
  5. Не запускайте паралельно з роботою Mach3 сторонні програми. Особливо це стосується комп'ютерних ігор, перегляду фільмів та іншого контенту, що потребує значних ресурсів від ПК. В іншому випадку налаштування може виявитися некоректним, від чого постраждає якість обробки і сам верстат.
  6. Якщо ви хочете складати керуючі програми для верстата з ЧПУ, або використовувати комп'ютер не тільки для роботи з Мак3, тоді розділіть жорсткий диск на підрозділи. Для ПЗ під верстат з ЧПУ встановіть окрему операційну систему. Логічний підрозділ жорсткого диска повинен бути виділений під управління верстатом. Це дозволить не займати весь ПК питаннями управління ЧПК. Цю операційну систему використовуйте безпосередньо під налаштування устаткування, не завантажуйте туди сторонній софт, мінімізуйте набір програм.

Робота з програмою

Коли етапи підготовки позаду, вам потрібно буде розпочати безпосереднє налаштування програми Мак3.

  1. Уважно вивчіть усі кнопки, доступні в меню Mack3. Багато хто лякається їх величезної кількості. Але наявність русифікованої версії дозволить швидко у всьому розібратися.
  2. Залежно від типу верстата вам необхідно відкрити відповідні вкладки. Для фрезерного обладнання знадобляться вкладки параметрів електродвигунів, швидкості деталей, параметри портів, шпинделя та ін.
  3. Купуючи ліцензійну версію програмного забезпечення, ви знайдете всі описи налаштувань у посібнику для користувачів. Або її можна знайти на просторах всесвітньої павутини.
  4. Якщо ви умовно правильно виконали налаштування роботи верстата через програму Мак3, при командах, що подаються з клавіатури, електродвигуни почнуть обертатися, переміщатися. Важливо, щоб портал переміщався без ривків, акуратно та вільно. Це говорить про те, що налаштування зроблено правильно.
  5. Виконайте прогін. Так називають пробне ручне переміщення інструментів. Відповідна кнопка для прогону є у програмі Мак3.
  6. Прогін визначається відповідною іконкою, що дозволяє вмикати та вимикати даний пробний режим.
  7. Зверніть увагу на джог-кульку. При прогоні він має підсвічуватись. Він служить для керування інструментами верстата за допомогою мишки. Чим ближче буде курсор від джога при натисканні, тим вище виявиться швидкість обертання електромоторів. Крім мишки, для активації інструменту можна застосувати кнопки на клавіатурі.
  8. Управління рухами інструментів буває покроковим та безперервним. У випадку з безперервним інструмент верстата переміщається постійно, поки ви затискаєте відповідну клавішу або кнопку мишки. Покроковий режим передбачає, що після натискання кнопки портал переміститься на задану відстань. Величину кроку ви можете задавати самостійно.

Mach3 пропонується покупцям з детальною інструкцією з експлуатації. Спираючись на офіційне керівництво, ви зможете адаптувати програму під той чи інший верстат. Дійте строго відповідно до заводських інструкцій. Тільки вони дають можливість виконати грамотну установку параметрів роботи обладнання з ЧПУ. Якщо налаштування виявиться вірним, складена програма керування дозволить автоматизувати верстат, адаптувати його під виконання тих чи інших операцій із заготовками.

Mach3 - це програма, призначена для керування верстатами з ЧПУ. Найчастіше її використовують для роботи з фрезерним та токарним обладнанням, лазерними верстатними системами, плазмовими різаками та плотерами. По суті, з її допомогою можна перетворити комп'ютер на повноцінну станцію керування 6-осьовими верстатами. Для зручного використання на виробництві розробники передбачили програму підтримку сенсорних екранів.

Інтерфейс у Mach3 трохи архаїчний і може запускатися виключно у повноекранному режимі. Зате розташування елементів графічної оболонки можна змінювати за власним бажанням. Непоказний зовнішній вигляд програми компенсується її багатим функціоналом. Mach3 дає можливість створювати макроси та користувацькі M-коди з VB-скриптів, здійснювати багаторівневе релейне регулювання і навіть стежити за ходом роботи верстата за допомогою віддаленої камери. Ще вона підтримує прямий імпорт файлів у форматах DXF, JPG, HPGL та BMP (реалізовано через вбудовану програму LazyCam). Дана можливість стане в нагоді для завантаження макетів при створенні лазерних гравіювання. Також є функція генерації файлів УП для G-кодів.

Оскільки Mach3 є професійним рішенням, вона вимагає придбання дорогої ліцензії. Але до покупки можна користуватися демонстраційною версією програми, в якій користувачеві виставляють не найсуворіші обмеження.

Ключові особливості та функції

  • можливість використання комп'ютера як станція управління верстатами з ЧПУ;
  • створення власних макросів для автоматизації виробничого процесу на основі VB-скриптів;
  • відеоспостереження за перебігом виробництва;
  • застосування ручних генераторів;
  • підтримка сенсорних екранів;
  • можливість зміни розташування елементів інтерфейсу;
  • робота виключно у повноекранному режимі;
  • імпорт файлів у форматах HPGL, DXF, BMP та JPG.

Обмеження безкоштовної версії

  • кількість рядків gcode (Mill/Plasm) обмежена 500;
  • кількість рядків gcode (Turn) обмежена 50;
  • частота Kernel обмежена 25 кГц;
  • вимкнено функцію "Призначити функцію для наступного рядка";
  • вимкнено функцію "Запустити звідси";
  • вимкнено функцію THC.

Багато користувачів Mach 3 плутаються в налаштуваннях режиму постійної швидкості та в тому, як вони впливають на переміщення верстата.

Загальна логічна конфігурація (Config -> General Config...)

- Режим переміщення (постійна швидкість або точна зупинка)

Постійна швидкість(Constant Velocity, ПС) - режим, що забезпечує підтримку постійної швидкості під час ВСІХ кутових чи дугових переміщень, підкоряючись параметру прискорення. Однак це неможливо під час деяких переміщень, таких як переміщення по одній осі змінного напрямку (тобто, при таких переміщеннях рух має певний момент зупинятися). При переміщеннях, де може підтримуватись постійна швидкість, кути будуть округлятися залежно від того, наскільки велике прискорення у поєднанні з допуском відстаней у режимі постійної швидкості (див. нижче). Вищі прискорення та менші значення допуску відстаней призведуть до більш крутих кутів та зниження динамічної похибки. Зверніть увагу, що це НЕ те саме, що і динамічна похибка серводвигуна подачі і не має нічого спільного з ПІД-регулюванням. Динамічна похибка серводвигуна / крокового двигуна буде дещо ГІРША, ніж похибка в режимі постійної швидкості, і залежить від того, наскільки жорстким є зворотний зв'язок серводвигуна. Крокові двигуни також будуть відставати (+/-1 повний крок) і втрачати кроки при надто великих кутах повороту (ЦЕ ДУЖЕ ПОГАНО).

Точний зупинка (Exact Stop)- У цьому режимі рух прискорюється і сповільнюється між «точками» в . Mach-3 бачить лише одне переміщення за раз, тому верстати в цьому режимі працюють дещо грубо та дуже повільно. Режим "точний зупинка" повинен використовуватися тільки в тому випадку, якщо верстат не повинен округляти жоден кут (внутрішній або зовнішній). Однак пам'ятайте, що більшість CAM-програм для формування дуг будуть видавати безліч крихітних переміщень за кодом G01. У режимі точного зупинки даний тип руху характеризується низькою якістю обробки поверхні і може негативно позначатися на інструменті і компонентах верстата.

- Загальна конфігурація (LookaHead____ Lines) (буфер попереднього перегляду)

Застосовується тільки в режимі постійної швидкості та визначає, як далеко «по ходу» заглядає вперед планувальник переміщень Mach3. Установка малого значення даного параметра - це як керування автомобілем при короткозорості. Установка великого значення нагадує стовідсотковий зір, який доповнюється використанням бінокля, коли потрібно дивитися вдалину. Цей параметр дозволяє програмі краще адаптуватися до раптових змін траєкторії руху. Для більшості випадків рекомендується встановити значення цього параметра приблизно на 200. Максимальне значення становить 1000, проте встановлення максимуму може викликати проблеми при недостатній швидкодії комп'ютера.

- Режим постійної швидкості (режим «плазма» - Plasma Mode, ПС допуск відстаней - CV Dist Tolerance____ Units, G100 адаптивно до значення ПС - G100 Adaptive NurbsCV, Стоп ПС, якщо кут > ...градусів - Stop CV on angles > _____ Degrees)

Режим "плазма"(Plasma Mode) дозволяє в деяких випадках уникнути «пірків» та заокруглень кутів. Як правило, цей параметр не рекомендується використовувати, окрім випадку, коли ваш верстат має невисоке прискорення та низьку роздільну здатність кроку.

ПС допуск відстаней(CV Dist Tolerance____ Units) - цей параметр впливає на величину заокруглення кутів. Установка великого значення дозволить верстату максимально швидко працювати. Установка малого значення забезпечить менше заокруглення кутів, оскільки верстат буде наближатися до заданої геометрії, проте швидкість обробки трохи знизиться. Фізично цей параметр означає відстань від кінця лінії, по якій проводиться різ, до того місця, де дуга починає округлятися. Таким чином, ця відстань від перетину дуги в режимі ПС до фактичного кінця переміщення (в режимі точного зупинки).

G100 адаптивне до значення ПС(G100 Adaptive NurbsCV) – це застаріла опція і її не слід використовувати. Вона залишилася відтоді, коли G100 виконував DDA, але тепер безнадійно застаріла.

Стоп ПС, якщо кут > ...градусів(Stop CV on angles > _____ Degrees) - дійсно корисне налаштування, яке автоматично перемикає верстат з режиму постійної швидкості в режим точного зупинки в залежності від кута наступного рядка коду, що наближається. Непоганим компромісним рішенням є встановлення даного параметра на 90 градусів, оскільки більша частина G-коду, в якому є поворот на 90 градусів (або менше), зазвичай вказує на те, де потрібен гострий хороший кут. Тим не менш, деяке CAM-програми можуть генерувати ДІЙСНО поганий код, який фізично являє собою дугу або кутове переміщення як гігантську послідовність маленьких сходів, розташованих під кутом 90 градусів, наприклад:

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

Цей код ЖАХЛИВО запускатиметься з налаштуванням на 90 градусів або вище. Іноді, просто дивлячись на екран, дуже складно сказати, чи є у вашому коді така проблема. Це питання змушує багатьох битися головою об стіну, тому, якщо незважаючи на всі ваші старання, ваш верстат переміщається кривими, варто переглянути свій код. При цьому, щоб побачити проблему, на Mach3 може знадобитися масштабування траєкторії руху інструменту.

Налаштування колеса Шаттл (Прискорення колеса___секунд)

Цей параметр визначає, скільки часу відводиться на переміщення для усунення люфту (див. статтю "Люфт ШВП та ходових гвинтів"). В даному випадку для сервоприводів було встановлено дуже маленьке значення (0,00001). Це нівелює вплив люфта на плавність роботи верстата, оскільки крокові імпульси відправляються дуже часто (у межах швидкості ядра). У системах з кроковими двигунами може знадобитися велике значення, необхідне для запобігання втраті кроків. Також рекомендується встановити розмір люфта до деякого ВЕЛИЧЕЗНОГО видимого числа (10 мм), оскільки в цьому випадку легко зрозуміти, як різні параметри люфту впливають на переміщення верстата.

Значення люфту (Backlash Values ​​(Config -> Backlash))

Розмір люфту в одиницях(Backlash Distance in units) – це величина відхилення/відповідності/компенсація/мертвого ходу по конкретній осі. Вісь верстата без тертя (лінійні напрямні і т. д.) може ковзати вперед і назад на величину люфту, як їй буде завгодно (під час прискорення, глибокого різання, при вібрації). Тому бажано максимально скоротити робочий хід, перш ніж застосовувати компенсацію люфту в програмі. Для верстатів з високим коефіцієнтом тертя (прямокутні напрямні / напрямні типу «ластівчин хвіст») або повільних верстатів це не така вже й велика проблема.

Швидкість люфт % від макс.(Backlash Speed ​​% of Max) – цей параметр необхідний, оскільки компенсація люфту не обмежена параметром прискорення. Встановлення параметра на 100% у системі з кроковими двигунами це призведе до втрат кроків, а для серводвигунів 100% - це просто чудово:)

Головний екран (Установки Alt6) (Main Screen (Settings Alt6))

ПС допуск відстаней (CV Distance) - див.

ПС подання(CV Feedrate) - переміщення, як у режимі постійної швидкості, АЛЕ із заданою вами швидкістю подачі. Наприклад, якщо ПС подача встановлена ​​на 50 UPM, а значення переміщення - на 20, швидкість по наступній осі прискориться до 20, тоді як перша вісь сповільниться до 20. В результаті, переміщення в режимі постійної швидкості буде виглядати так само, як переміщення при 20 UPM. Проблема лише в тому, що на високій швидкості спостерігатиметься величезна кількість ривків у системі.

Очевидно, що налаштування режиму постійної швидкості значно впливають на продуктивність верстата. При першому запуску краще включити режим постійної швидкості і відключити всі інші налаштування, поки ви не відчуєте роботу системи. Сервосистеми дуже поблажливі щодо налаштувань постійної швидкості і втрачають позиціонування попри що. Крокові двигуни, навпаки, можуть моментально почати втрачати кроки, якщо налаштування не зовсім правильне. Рекомендація при роботі з кроковими двигунами: вносити зміни максимально обережно і не забувайте, що перевищення допустимих можливостей може призвести до втрати кроків та самовладання!

Mach3- це пакет програмного забезпечення, який працює на ПК і перетворює його на економічну станцію управління верстатом. Для роботи Mach3 потрібно мати ПК, на якому встановлена ​​операційна система Windows 2000, Windows XP або Windows 7 32bit. Розробники програми рекомендують використовувати комп'ютер із процесором від 1ГГц та оперативною пам'яттю не менше 1ГГб. Стаціонарний комп'ютер дає найкращі результати, порівняно з ноутбуками та значно дешевше. Крім того, ви можете використовувати цей комп'ютер і для інших робіт, коли він не зайнятий керуванням верстатом. При установці на ноутбук рекомендується провести.

Mach3 та його драйвер паралельного порту з'єднується з обладнанням верстата через паралельний порт (порт принтера). Якщо ваш комп'ютер не обладнаний паралельним портом (дедалі більше комп'ютерів випускається без цього порту), ви можете придбати спеціальну плату - USB-LPT, яка підключається до комп'ютера через USB порт, або придбати плату розширювача портів PCI-LPT або PCI-E- LPT.

1. Після встановлення програми Mach3 перевіряємо роботу драйвера.

Після встановлення програми запускаємо файл DriverTest.exe, під час коректної роботи драйвера спостерігаємо картинку, малюнок 1.

Малюнок 1 Перевірка роботи драйвера програми Mach3.

Якщо ні, слід перевірити таке:

1) операційна система Windows 32bit

2) Чи збігається номер LPT порту та його адреса з налаштуваннями в Mach3, за замовчуванням LPT1 і адреса порту (0x378), тобто картинка з меню пуск->панель управління -> система -> обладнання -> диспетчер пристроїв -> порти COM і LPT має бути як на малюнку 2.

Рисунок 2. Перегляд параметрів LPT порту

Mach3 підтримує роботу тільки з портами LPT1 або LPT2, якщо при встановленні зовнішньої плати номер порту LPT3, його потрібно змінити в диспетчері пристроїв на LPT1.

Адресу порту можна подивитися у властивостях (права кнопка миші на виділеному написі), вкладка - ресурси.

Якщо використовується перехідник USB-LPT, завантажити драйвер для перехідника USB за посиланням https://cloud.mail.ru/public/6kXS/3CddBpHpG

На цьому налаштування закінчено.

За бажання можна поекспериментувати з установкою різних швидкостей і прискорень, вибираючи ті, які вас більше влаштовують і при яких двигуни стійко обертаються без пропуску кроків і посмикувань.

Максимальна швидкість дорівнює 500-600 мм/хв на кожен міліметр кроку гвинта. Тобто. якщо ваш гвинт має крок 1,5 мм, ви можете досягти швидкості приблизно 1000 мм/хв, для ШВП із кроком 5мм це значення вже 3000мм/хв, а для ШВП1610 аж 6000мм/хв!

Досягши максимально можливої ​​швидкості, майте на увазі, що для реальної сталої роботи ці значення бажано знизити на 20-40%.

Можна також поекспериментувати зі швидкістю спаду струму в обмотках, але краще робити на готовому верстаті.

Надалі для роботи використовуйте інструкцію програми MACH3.

Mach3- це пакет програмного забезпечення, який працює на ПК і перетворює його на економічну станцію управління верстатом. Для роботи Mach3 потрібно мати ПК, на якому встановлена ​​операційна система Windows 2000, Windows XP або 32-бітна Windows Vista. (Для роботи в операційній системі Windows Vista може знадобитися патч реєстру, який можна завантажити на сайті www.machsupport.com.) ArtSoft USA рекомендує використовувати процесор із частотою не менше 1GHz та монітор з роздільною здатністю 1024 x 768 пікс. Стаціонарний комп'ютер дає найкращі результати, порівняно з лептопами та значно дешевше. Крім того, ви можете використовувати цей комп'ютер і для інших робіт, коли він не зайнятий керуванням верстатом. При встановленні на ноутбук рекомендується провести оптимізацію системи під Mach3 .

Mach3 та його драйвер паралельного порту з'єднується з обладнанням верстата через один (іноді через два) паралельний порт (порт принтера). Якщо ваш комп'ютер не обладнаний паралельним портом (дедалі більше комп'ютерів випускається без цього порту), ви можете придбати спеціальну плату - USB-LPT, яка підключається до комп'ютера через USB порт, або придбати плату розширювача портів PCI-LPT або PCI-E- LPT.

Mach3 генерує імпульси кроку та сигнали напрямку, виконуючи послідовно команди G-кодової керуючої програми (УП), і посилає їх на порт(и) комп'ютера чи зовнішній контролер. Плати електроприводу двигунів осей вашого верстата повинні приймати сигнали кроку та сигнали напрямку (step і dir), що видаються програмою Mach3. Так зазвичай працюють усі крокові двигуни та сучасні сервосистеми постійного та змінного струму, оснащені цифровими енкодерами (датчиками положення).

Щоб налаштувати систему з ЧПУ на використання Mach3, вам необхідно встановити програмне забезпечення Mach3 на ваш комп'ютер і правильно підключити електроприводи ваших двигунів до порту комп'ютера.

Mach3 дуже гнучка програма, створена для керування такими машинами, як фрезерні верстати, токарні верстати, плазмові різаки та трасувальники. Характеристики верстатів, керованих Mach3, такі:

· Часткове ручне керування. Кнопка Аварійного зупинки ( EStop) обов'язково має бути присутнім на будь-якому верстаті.

· Дві або три осі, розташовані під прямим кутом один до одного (що позначаються як X, Y, і Z)

· Інструмент, що рухається щодо заготівлі. Початкові положення осей фіксуються щодо заготівлі. Відносність руху полягає в тому, що (1) рухається інструмент (наприклад, фреза, затиснута в шпинделі, переміщається по осі Z або токарний інструмент, закріплений в затиску, здійснює рух у напрямку осей X і Z) або (2) переміщується стіл і закріплена на ньому заготівля (наприклад, на консольно-фрезерному верстаті відбувається переміщення столу за напрямками осей X, Y та Z, коли інструмент та шпиндель нерухомі).

І додатково:

· Вимикачі, які повідомляють, коли інструмент знаходиться в положенні "База".

· Вимикачі, що визначають обмеження дозволеного відносного руху інструменту.

· Керований «шпиндель». Шпиндель може обертати інструмент (фрезу) або заготівлю (струмлення).

· До трьох додаткових осей. Вони можуть бути визначені як ротаційні (тобто їхній рух вимірюється в градусах) або лінійні. Кожна з додаткових лінійних осей може бути підпорядкована осі X, Y або Z. Вони будуть переміщатися разом, керовані УП або вашими ручними переїздами, але звернення до них здійснюється окремо (для отримання детального опису див. параграф 5.6.4).

· Вимикач або вимикачі, з'єднані в захисний ланцюг верстата.

· Управління способом подачі охолодження (рідинного та/або газоподібного)

· Зонд - щуп у тримачі інструменту, що дозволяє робити оцифрування існуючих деталей або моделей.

· Енкодери, датчики положення зі скляною шкалою, які можуть показувати положення вузлів верстата

· Спеціальні функції.

У більшості випадків верстат підключається до комп'ютера, на якому встановлено Mach3, через паралельний (принтерний) порт(и) комп'ютера. Простий верстат використовує один порт, комплексному – іноді потрібно два. Керування спеціальними функціями, такими як LCD дисплей, зміна інструменту, фіксування осей або конвеєр для відведення стружки відбувається за допомогою підключення спеціального пристрою ModBus (наприклад, PLC або Homan Design ModIO контролер). Також з'єднання може відбуватися через "емулятор клавіатури", який генерує псевдо натискання клавіш у відповідь сигнали введення. Mach3 управляє відразу шістьма осями, координуючи їх одночасний рух за допомогою лінійної інтерполяції, або здійснюючи кругову інтерполяцію по двох осях (з X, Y і Z), в той же час лінійно інтерполюючи чотири за допомогою кута, охопленого кругової інтерполяцією. Таким чином, при необхідності інструмент може переміщатися по гвинтовій траєкторії, що звужується. Подача протягом цих пересувань підтримується відповідно до значення, зазначеного у вашій керуючій програмі (УП), відповідно до обмежень прискорення та максимальної швидкості осей. Ви можете вручну пересуватися осями, використовуючи різні способи ручних переїздів. Якщо механізм вашого верстата є рукою робота або гексапод, то Mach3 не зможе ним керувати, тому що в цьому випадку знадобляться кінематичні обчислення, щоб співвіднести положення "інструменту" в точках X, Y і Z з довжиною та обертанням "руки" верстата. Mach3 може запускати шпиндель, обертати його у будь-якому напрямку та вимикати його. Також можливе керування швидкістю обертання (об/хв) і спостереження за кутом його нахилу для виконання таких завдань, як нарізання різьби. Mach3 може включати та вимикати два типи подачі охолодження. Mach3 спостерігає за аварійними вимикачами Estop та контролює використання вимикачів Баз, захисного обладнання та кінцевих вимикачів. Mach3 зберігає базу даних параметрів до 256 одиниць різного інструменту. Однак, якщо у вашому верстаті передбачена автоматична зміна інструменту або магазину, вам доведеться керувати нею самостійно. У Mach3 є можливість завдання макросів, але для роботи з цією
функцією користувачеві потрібно знати програмування.

Варіанти приводів руху по осях
Крокові та серво двигуни
Є два можливі типи рушійної сили для приводів осей
1 Кроковий двигун
2 Серводвигун (пост. або перем. струму)
Кожен з них може пересувати осі рух за допомогою ходових гвинтів (прямих або кулько-гвинтових), ременів, ланцюгів, шестерень або черв'ячної передачі. Спосіб передачі руху визначає швидкість і крутний момент, що отримується від двигуна, що залежать від передатного відношення редуктора, характеристик механічного приводу. Властивості біполярного крокового двигуна:

· Низька вартість

· Просте 4-х провідне підключення до двигуна

· Майже не вимагає догляду

· Швидкість двигуна обмежена приблизно 1000 оборотами в хвилину, а момент, що крутить, обмежений, приблизно, 3000 унціями на дюйм (21 Nm). Максимальна швидкість визначається при роботі двигуна або електроніки приводу на їх максимально допустимій напрузі. Максимальний момент, що обертає, визначається при роботі двигуна на його максимально допустимій силі струму (в амперах).

· Для виробничих потреб кроковики верстата повинні керуватися мікрокроковим контролером із дробленням кроку, що забезпечує плавність дій на будь-якій швидкості з відповідною ефективністю.

· Кроковики зазвичай забезпечують лише управління відкритими циклами. Це означає, що існує можливість втрати кроків при великому навантаженні, і це не відразу стане помітним для користувача верстата. На практиці крокові двигуни забезпечують цілком достатню продуктивність на стандартних верстатах.

З іншого боку, серводвигун це:

· Відносно висока ціна (особливо для двигунів пост. струму)

· Потрібні кабелі і для двигуна і для енкодера

· Потрібний догляд за щітками (на двигунах змінного струму)

· Швидкість двигуна може досягати 4000 оборотів на хвилину, а момент, що крутить, практично не обмежений (наскільки дозволить ваш бюджет!)

· Використовується керування закритими циклами, так що положення приводу завжди має бути правильним (інакше буде подано сигнал про збій)

Фрезерний верстат із поперечною кареткою
Почнемо з перевірки мінімально можливої ​​відстані руху. Це буде абсолютна межа точності виконуваної на верстаті роботи. Після ми перевіримо прискорені переїзди та крутний момент. Припустимо, наприклад, що ви створили фрезерний верстат з поперечною кареткою (вісь Y), і перебіг поперечної каретки становить 12 дюймів. Ви збираєтеся використовувати гвинт з різьбленням в одну нитку, з кроком 0.1 дюйм і кульковою гайкою. Ваша мета, досягти мінімального руху в 0.0001
дюйми. Один повний оберт гвинта з кроком в 0.1 дюйма дає рух на 0.1 дюйма, так що переміщення на 0.0001 дюйма – це 1/1000 частина від цього. Це 1/1000 обертів валу двигуна, якщо він безпосередньо з'єднаний з гвинтом. Використання крокового двигуна. Мінімальний крок крокового двигуна залежить від того, як він керується. Зазвичай поширені крокові двигуни мають 200 повних кроків на оборот, але контролери також забезпечують мікро-крокові режими. Мікрокрокові режими допомагають домагатися гладкого пересування на вищому значенні швидкості подачі, і багато контролерів дозволяють виробляти 10 мікрокроків на один повний крок. 200-кроковий двигун з 10 мікрокроками на один повний крок
забезпечує 1/2000 обороту як мінімальний крок. Як показано в прикладі вище, два мікрокроки дадуть бажане мінімальне переміщення на 0.0001 дюйма. Однак це має розглядатися з деякими застереженнями. Тоді як кількість мікрокроків на один крок зростає, момент, що крутить, швидко падає. Залежно від навантаження, що лягає на двигун, може не бути достатнього моменту, що крутить, для дійсного руху мотора на один мікрокрок. Буває необхідно зробити
кілька мікрокроків перш ніж з'явиться достатній момент, що крутить. Загалом, для отримання точних результатів не використовуйте мікрокроковий режим. Основні переваги мікрокрокового режиму – зменшення механічних перешкод, згладжування запуску та зниження резонансних проблем. Тепер звернемо увагу на можливу швидкість пришвидшених переїздів. Припустимо, щонайменше, що максимальна швидкість двигуна – 500 оборотів на хвилину. У нашому прикладі з
ходовим гвинтом з кроком 0.1 дюйма, 500 оборотів за хвилину дадуть швидкість прискорених переїздів 50 дюймів за хвилину, або близько 15 секунд для подолання 12 дюймів довжини напрямних. Цей результат є задовільний, але не вражаючий. На такій швидкості електроніці мікрокрокового приводу двигуна потрібно 16,667 (500 об./хв. * 200 кроків на оборот * 10 мікрокроків на крок / 60 секунд за хвилину) імпульсів за секунду. На комп'ютері з частотою 1 ГГц Mach3 може генерувати одночасно по 35,000 імпульсів в секунду для кожної з 6 можливих осей. Тож з таким завданням вона впорається без проблем. Тепер слід визначити потрібний для верстата крутний момент, який задасть параметри двигуна. Одним із способів виміряти його, є установка верстата на важкий різ, який, як ви вважаєте, вам коли-небудь доведеться зробити, застосувавши найбільший затяг (скажімо 12”) на ручному коліщатку, що застосовується на напрямних, закрутивши вщент балансувальну пружину (або пристосувавши під ці цілі пружину від кухонних терезів). Крутний момент для цього різу (в унціях-дюймах) – лічений баланс (в унціях) x 12. Інший спосіб, це використовувати інформацію про калібр та параметри двигуна, який, як ви знаєте, стоїть на такому ж верстаті з такими ж напрямними та гвинтом . Оскільки кроковий двигун може «втрачати кроки» з набіганням похибки, краще використовуйте двигун більшого калібру із запасом у моменті, що крутить. Також ви можете збільшити момент, що крутить, за допомогою редуктора. Якщо обчислена швидкість прискорених переїздів знаходиться в розумних межах, ви можете розглянути варіант зниження передатного відношення до 2:1 (застосувавши, скажімо, зубчасту ременную передачу), що має подвоїти крутний момент на гвинті. Це дозволить використовувати двигун меншого калібру (а отже, і дешевше).

Привід портального трасувальника
Для портального трасувальника може знадобитися рух щонайменше на відстань 60 дюймів по осі порталу. Гвинт кулько-гвинтової пари для такої довжини - це дуже дороге і складне рішення, оскільки, крім іншого, його важко захистити від пилу. Багато розробників приходять до використання передач за допомогою ланцюгів чи зубчастих коліс. Виберемо мінімальний крок 0.0005 дюйма. Провідна шестерня з 20-ма зубцями і кроком дюйма дає порталу переміщення 5 дюймів на оборот шестірні. Кроковий двигун (десять мікрокроків) дає 2000 кроків на оборот, так що між двигуном і валом шестерні потрібна редукція 5:1 (використовуючи ремінь або редуктор) і при передавальному відношенні 5:1 один
оборот крокового двигуна дасть у результаті переміщення на 1 дюйм. З такою конструкцією, якщо ми отримаємо 500 оборотів за хвилину від кроковика, переміщення буде 500 дюймів за хвилину або 8.33 дюйми за секунду. Прискорений переїзд на 60 дюймів, не беручи до уваги прискорення та уповільнення, займе 7.2 секунди. Обчислення крутного моменту на цьому верстаті складніше, ніж на фрезері з поперечною кареткою, враховуючи масу порталу, що пересувається, інерцію, тривалість прискорення і уповільнення, що, напевно, важливіше, ніж сила різу. Чужий досвід чи самостійні експерименти будуть для багатьох найкращим рішенням.

Кінцеві вимикачі(Limit) та вимикачі Баз (Home switches)
Кінцеві вимикачі (Limit) використовуються для того, щоб не давати осям рухатися надто далеко і тим самим уникнути можливого пошкодження верстата. Ви можете використовувати верстат і без них, але невелика помилка в розрахунках може спричинити безліч пошкоджень, усунення яких обійдеться досить дорого.

Статті щодо підготовки файлів різання для фрезерного верстата у програмі ArtCam.

Необхідно вказати програмі, яке обладнання формуватиме сигнали STEP/DIR.
Це може бути класичний LPT порт Вашого ПК, або зовнішній пристрій, наприклад PLCM.
У першому випадку Вам необхідно зайти в меню Config->Ports and Pins і на вкладці Port setup and Axis Selection перевірити, що для першого порту встановлено галочка Port Enabled і його адреса вказана правильно (адресу можна дізнатися у властивостях LPT порту в диспетчері пристроїв Windows ).

Тут необхідно вибрати частоту роботи ядра формувача імпульсів STEP/DIR. Чим вона вища, тим більші швидкості переміщення Ви зможете отримати, але тим потужніший комп'ютер Вам знадобиться.


Налаштування пінів

Тепер Вам необхідно вказати, які піни порту, для чого у Вас використовуються.

У меню Config->Ports and Pins на вкладці Motor Outputs Ви повинні для кожної осі встановити галочку Enabled, в стовпцях Step Pin# і Dir Pin# вказати номери висновків Вашого порту для відповідних сигналів, а в стовпцях Step Portі Dir Port вказати номери портів LPT (зазвичай завжди 1).

Якщо буде використовуватися керування шпинделем (за допомогою ШИМу або через STEP/DIR), його також необхідно налаштувати на вкладці Motor Outputs.

Для генерації ШИМу буде використано сигнал STEP із рядка Spindle

Налаштування датчиків.

На вкладці Input Signals меню Config->Ports and Pins слід зазначити які контакти яких портів підключені Ваші датчики.

За аналогією з попереднім налаштуванням, Enable дозволяє програмі використовувати даний датчик, Port# і Pin Number задають номер порту та його контакт відповідно, а Active Low вказує, чи вхід спрацьовуватиме при появі на контакті низького рівня (галочка) або високого (хрестик). Аварійні датчики крайніх положень осей прописуються в рядки<ОСЬ>++ та<ОСЬ>--. Датчик нуля<ОСЬ>Home.

Вхід Probe використовується для датчика визначення висоти інструменту та габаритів заготівлі, EStop – кнопка аварійної зупинки.

На вкладці Output Signals меню Config->Ports and Pins налаштовуються сигнали керування. З них слід зазначити групу Enable – дозвіл увімкнення драйвера відповідної осі. Зауважимо, що якщо Ви хочете використовувати лише один вихід для включення всіх драйверів, наприклад, через плату комутації, достатньо налаштувати лише вихід Enable1.


Налаштування параметрів осей


Налаштування швидкості та прискорення

Вікно Config->Motor tuning призначене для налаштування параметрів переміщення осей верстата.

Вісь Х

Вісь Y

Вісь Z

Параметр Steps per визначає кількість імпульсів STEP, які необхідно сформувати для переміщення інструменту на 1мм. Він залежить як від механіки, а й від виставленого драйвері режиму розподілу кроку. Velocity задає гранично допустиму швидкість переміщення осі, виражену в мм/хв. Acceleration - задає максимальне прискорення по осі мм/с^2. Приклад розрахунку параметра Steps per для конкретної передачі: припустимо, що маємо гвинт ШВП з кроком 5мм/об, кроковий двигун 200 кроків/про працює в режимі мікрокроку 1/16. Отримаємо

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

Таким чином, дискрет переміщення на 1 крок - 1/640 = 0.0015625мм. Якщо Ви використовуєте LPT порт комп'ютера, не забудьте встановити значення 5us у полях Step Pulse та Dir Pulse

Особливості формування керуючих сигналів

Формування STEP/DIR програмою MACH3

Спочатку розглянемо методи формування імпульсів STEP/DIR програмою MACH3. Будь-який драйвер ШД робить крок при зміні рівня сигналу STEP з низького на високий або з високого на низький. Це залежить від конструкції драйвера або його налаштувань. Генератор імпульсів MACH3 влаштований таким чином, що сигнал DIR змінюється практично одночасно з видачею активного фронту сигналу STEP. Очевидно, що драйвер не може миттєво зреагувати на зміну сигналу DIR, тому якщо затримка після зміни DIR перед фронтом STEP виявиться недостатньою, драйвер може зробити крок не в той бік. Величина затримки між зміною DIR та фронтом STEP у MACH3 не може бути більше 5мкс і задається параметром Dir pulse у вікні Motor Tuning. Мінімальна величина затримки може спричинити "пропуск кроку" при зміні напрямку руху мотора. Більш того, для деяких дешевих драйверів із повільними оптопарами навіть 5мкс може виявитися недостатньо, проте збільшити затримку засобами MACH3 неможливо.

Режим Sherline

Іншою проблемою при використанні деяких драйверів може виявитися той факт, що ширина імпульсу STEP відносно невелика – не більше 5мкс (параметр Step pulse у вікні Motor Tuning). У цьому випадку рекомендується встановити параметр Sherline 1/2 Pulse mode, що призведе до формування імпульсів STEP зі шпаруватістю близькою до 50%, але при цьому ефективна частота роботи ядра знизиться вдвічі, оскільки тепер для формування імпульсу STEP MACH3 буде використовувати вже два переривання від таймер.

Напрями осей

Зайдіть в меню Config->Homing/Limits. Встановіть галочку в поле Reversed, якщо вам необхідно змінити напрямок відповідної осі. Ця настройка є аналогом зміни полярності сигналу DIR у налаштуваннях Config->Ports and Pins->Motor Outputs.

Пошук нуля на осі

У тому ж вікні Homing/Limits Ви можете налаштувати пошук нуля: поле Home Neg відповідає за напрям руху при пошуку нуля, а Home off задає координату, яку необхідно привласнити даної осі при знаходженні датчика. Speed ​​% - швидкість (в % від максимальної) на якій "голова" рухатиметься до датчика.

Обмеження переміщення по осі Програмне обмеження переміщень ("Soft Limits") налаштовується там же, в Homing/Limits. Для цього в полях Soft Max і Soft Min необхідно задати гранично допустимі координати по осях. За допомогою кнопки Soft Limits в головному вікні програми можна включати і вимикати режим Soft Limits.

Тепер переходимо до пуску крокових двигунів - "закрутки осей". Для цього заходимо на головну сторінку Mach і зліва на клавіатурі комп'ютера натискаємо клавішу Tab, після чого на екран праворуч вискочить пульт ручного управління MPG MODE. Включаємо живлення контролера, далі натискаємо на кнопку «RESET», при цьому зупиняється рядок, що біжить, і повинен з'явитися шум від подачі напруги на крокові двигуни. Потім лівою кнопкою миші по черзі натискаємо на кнопки осей X (+ -), Y (+ -), Z (+ -) пульта ручного управління, при цьому крокові двигуни даних осей повинні почати обертатися.

Окремі налаштування:

Зміна напряму обертання осей (реверс)

Заходимо в меню "Config" і натискаємо "Homing/Limits". У
вікно проти потрібної осі в графі «Reversed» змінюємо знак на пташку або хрестик, потім натискаємо «ОК».

Завантаження програми з G-кодами та її запуск/зупинка.
Заходимо в меню "File" і натискаємо "Load G-Code". На вікні вибираємо потрібну програму і натискаємо «Відкрити».

Ця програма завантажується і вікно Mach набуває наступного вигляду:

Калібрування верстата.

Це важлива операція налаштування точності верстата. В силу різнихтехнічних причин, пов'язаних із можливою неточністю механічного ходу осей верстата, можливе виникнення похибки, яку програма Mach дозволяє відкоригувати на програмному рівні. Для цього на головному вікні програми в рядку, що управляє, натискаємо «Settings Alt 6», в новому вікні натискаємо кнопку «Set Steps per Unit» (дивись картинки нижче).

Далі у вікні «Axis Selection» вибираємо точкою потрібну для калібрування вісь і натискаємо «ОК». З'являється наступне вікно, в якому потрібно встановити задану відстань, наприклад 150мм, та натиснути "ОК". Верстат увімкнеться і по цій осі «від'їде» на якусь відстань, яку потім треба буде точно виміряти. Наприклад, вийшло 155мм. Це означає, що за завдання верстата відстані 150мм, він фактично «проїхав» 155мм. Це значення (155) вводимо у відкрите вікно та натискаємо «ОК». Програма автоматично визначить похибку і надалі почне її враховувати. «Врахування» похибки проводиться шляхом зміни кількості імпульсів (кроків), що подаються на кроковий двигун даної осі, проконтролювати зміну можна у вікні «Steps per» меню «Config», далі «Motor Tuning».

Таку операцію треба провести щодо кожної осі.

Підбір швидкості обертів крокових двигунів та режимів різання.

Швидкість обертів крокових двигунів підбирається індивідуально докожному верстату, з наступного принципу – визначається максимальна швидкість, коли він починає «замикатися» (зупинятися) під час роботи, потім вона зменшується на 30-40%. При необхідності можна використовувати і нижчі швидкості, наприклад, при різанні міцних матеріалів (металів).
Підбір режимів різання теж підбирається від мінімальних значень до поступового їх підвищення (швидкість руху фрези та її заглиблення). Поява зайвого «натужного» шуму (ривків) під час роботи верстата зазвичай свідчить про настання граничного режиму.
Зразкові режими різання:
- під час роботи з деревом – швидкість переміщення фрези 3-5мм у сік, заглиблення 2-3мм;
- З алюмінієм - швидкість переміщення фрези 3-4мм в сек, заглиблення 0.1-0.3мм.
Це в цілому все, що необхідно знати для початкового запуску верстата з Mach, решта рекомендується вивчати за офіційним посібником цієї програми.