Энкодер для электронной гитары токарного станка

Собрал электронную гитару для станка. В качестве привода станка рекомендуют сервомоторы от промышленных швейных машин. В тех сервомоторах, которые мне встречались, я не видел функции быстрого включения реверса. Реверс включить можно, но надо лезть в меню и там переключать, что для нарезания резьбы, как-то нудно, поэтому решил сделать электронную гитару, которая может нарезать резьбы без реверса шпинделя. Возврат в начальную точку, для последующих проходов, делается автоматически при нажатии на кнопку.

Характеристики:
— Обработка на 3600 импульсов на оборот шпинделя.
— Микроконтроллер: STM32F103C8T6, 72 МГц, 32 бита.
— Нарезание резьбы (левая/правая). 25 шагов, включая некоторые дюймовые.
— Автоподача. 7 шагов, от 0,02 до 0,14 мм на оборот шпинделя.
— Делитель. Показывает угол поворота шпинделя с шагом 0,1 градус.
— Выход на тахометр. (Пин A10)

Комплектующие:
— Плата Blue Pill, с распаянным микроконтроллером STM32F103C8T6. (Не путать с ардуино) Тут продается вместе с программатором ST-Link V2 (плата та, что синяя, не черная): https://aliexpress.ru/item/32792513237.html
— Программатор ST-Link V2. (Ссылка на али выше)
— Энкодер на 600 импульсов на оборот. Маркировка LPD3806-600BM-G5-24C. Покупал здесь https://aliexpress.ru/item/32877702646.html
— LED дисплей на контроллере TM1637. Есть два вида таких дисплеев, один с двоеточием по середине, а второй без него, просто с точками, после каждой цифры. Нужен именно второй. Я не знаю, как устроен индикатор с двоеточием и поэтому не могу сказать, будет ли он правильно отображать числа. Например: https://aliexpress.ru/item/32965875418.html
— Блок питания. 12 вольт, минимум 3 ампера. Лучше 5.
— DC-DC конвертер. (У меня такой: https://aliexpress.ru/item/32894168174.html) Нужно выставить выходное напряжение 5 вольт.
— 5 кнопок без фиксации. Кнопки нужны хорошие, с качественным контактом. Если пропадет контакт во время нарезания резьбы, сами понимаете что будет. Я перепробовал несколько типов кнопок, все хлам, в итоге пришлось поставить советские КМ2.
— Шкивы под ремень GT2 шириной 6 мм:
а) Два шкива GT2-20, под вал 5мм. (20 — это количество зубьев)
б) Два шкива GT2-60 под вал 8 мм.
— Два ремня GT2-200, шириной 6 мм. (200 — это длина ремня в мм)
— Резисторы 10КОм 0,25 Ватт — 20 штук.
— Резистор 100 Ом 0,25 Ватт — 1 штука.
— Резисторы 2,2 КОм, 0,25 Ватт — 2 штуки.
— Конденсаторы керамические выводные. 0,1 мкФ 50 вольт — 5 штук.
— Светодиоды. Цвет и диаметр на ваш выбор — 5 штук.
— Шаговый двигатель Nema17 c моментом удержания 4,8 кг*см или выше.
— Драйвер шагового двигателя, с поддержкой деления шага 1 к 32. (Входы Step/Dir/Enable)

Вращение на энкодер передается с передаточным отношением 1 к 3. Шкив GT2-20 на энкодере и второй шкив GT2-60 на валу шпинделя. Вал у энкодера 6 мм, поэетому отверстие в шкиве придется расточить и придумать, как приделать второй шкив в валу шпинделя.

Привод суппорта осуществляется с передаточным отношением 3 к 1. Шкив GT2-20 на валу шагового двигателя и шкив GT2-60 на родном валу с шестерней привода суппорта. Со станка снимается суппорт и вытаскивается маховик продольной подачи с запрессованным в него валом с шестерней на конце. Вал выпрессовывается из маховика и впрессовывется в заранее изготовленную переходную втулку. Внутренний диаметр этой втулки должен быть чуть меньше диаметра вала привода, а наружный диаметр равен диаметру внутреннего отверстия под вал шкива GT2-60, а именно 8 мм. Длина втулки выбирается вами, но она должна быть больше, чем общая ширина шкива, т.к. кроме шкива, на эту втулку будет крепиться и сам маховик подачи.

Панель управления.
Управление гитарой состоит из 5 кнопок.
— Влево/Подача
— Вправо/Резьба
— Стоп
— Старт
— Делитель/Возврат в начальное положение (Нужен для последующих проходов при нарезании резьбы)

Есть 5 светодиодов:
— Режим автоподачи
— Режим нарезания резьбы
— Стоп
— Старт
— Режим делителя или режим возврата активен

Источник

Один из способов автоматизации работы на токарном станке — электронная гитара

Электронная гитара для токарного станка представляет собой узел, который направлен на уменьшение или увеличение скорости вращения или подачи. Обеспечивают возможность смены частоты вращения дополнительные зубчатые колеса, их может быть несколько пар (от 1 до 3).

Что это такое, функционал

Заводские токарные станки обычно довольно тяжело настраиваются для смены шага. Изменение подачи и нарезания резьбы получается выполнить только с помощью сменных шестерен. Задача требует большого количества времени — от получаса для замены и настройки деталей.

Блок для «электронных шестерен» позволяет:

менять направление нарезки;
изготавливать резьбу, шаг которой легко регулируется;
использовать синхронную и асинхронную подачу;
получать левую резьбу;
наглядно видеть угол наклона шпинделя (выполняет функцию делительной головки).

Конструкция

Электрогитары для станков состоят из:

Сменных зубчатых колес (2–6 штук). Гитары с одной парой шестеренок встраиваются в цепи, работа которых не связана с точной настройкой. Две и три пары используют, когда необходима точная настройка кинематической цепи. Токарно-винторезные станки оборудуют набором колес, число присутствующих зубьев кратно 5. Обычно данный класс оборудования оснащен комплектом таких шестеренок, их количество составляет 22 штуки.
Двух осей, на которые крепятся шестерни. Оси служат для вращения зубчатых колес.
Шпинделя (или шпинделей), выполняющего функцию закрепления инструмента (сверла, развертки и др.).
Энкодера, закрепляемого на шпинделе и измеряющего его вращение. Данную деталь можно достать из старого струйного принтера. Доставать лучше сразу с датчиком, его затем рекомендуется вставить в корпус из оргстекла.
Блока управления, отвечающего за формирование сигналов.
Кабелей.

Вращение, которое производит первая шестерня, сидящая на выходном валу передней бабки, передается на последующие зубчатые колеса, откуда импульс переходит на входной вал коробки подач.

На Aduino

Технические характеристики

синхронная подача: 0.01-0.25 мм/об;
асинхронная подача: 5–132 мм/мин;
произвольность шага: 0.001-4.500 мм;
точность угла поворота шпинделя — 0,05 градуса;
делитель шпинделя, с шагом в 0.1 градус, калькулятор деления;
наличие программных упоров (можно сохранить понравившиеся параметры для последующей работы);
ускоренная подача;
автоматическое нарезание резьбы;
многопроходный цикл точение/торцевание;
перемещение в масштабе с помощью РГИ.

Плюсы и минусы

Среди достоинств устройства следует выделить:

Возможность более точной автоматизации производства. Человек здесь нужен только для проверки инструментов, их накладки, а также для установки и снятия заготовок. Таким образом, один мастер может работать сразу на нескольких токарных станках.
Повышение производственной гибкости. При необходимости изготовления иной детали нужно всего лишь подкорректировать программу.
Высокая точность работы станка, а также повторяемость обработки деталей. Благодаря этому токарный станок будет обрабатывать детали нужное количество раз и его производительность при этом не будет страдать в отличие от мастера, который устает в процессе работы.
Возможность расчета времени обработки заготовок, т. к. на каждую отведено определенное количество времени. Это помогает планировать производство более регламентировано.
Доступная стоимость деталей для сборки.

К недостаткам электронной гитары для токарного станка можно отнести:

довольно высокую стоимость при покупке данного оборудования. Гораздо бюджетнее собрать приспособление самостоятельно. Однако и самостоятельная сборка, установка и настройка довольно непростой процесс. Новый станок с ЧПУ обойдется мастеру не менее, чем в 2 000 000 рублей.
Сложность в подборе редуктора. Некоторые из-за высокочастотной подачи разгоняют станок так, что тот выходит за пределы номинала. Усилие также может превышать требуемое, поэтому рекомендуется учитывать работу используемого редуктора и других составляющих, они несомненно повлияют на качество работы.
Если разрешение энкодера малое, есть вероятность возникновения проблем при работе с резьбой, шаг которой больше 10 мм.

Как правильно подключить?

План подключения электрической гитары, следующий:

Перед началом подключения следует установить энкодер на шпиндель. Корпус устройства крепят к передней бабке (ПБ) латунными втулками (8 мм), энкодер крепят на втулке, которая поджимает задний подшипник шпинделя.
Датчик удобно закрепить на шпинделе вместо шестеренки, а корпус датчика — на ПБ токарного станка.
На вал подачи крепим шаговый двигатель. При желании можно убрать детали, предназначенные для крепления шестеренок.
Для защиты электроники от летящей стружки прячем ее в кофр из оргстекла. Плату рекомендуется оборудовать USB разъемом, его удобно использовать для подключения датчика, а также кабелем, через него к электрогитаре можно подсоединить клавиатуру и кнопки. Макетная плата Ардуино легко позволяет включить все необходимые составляющие.
На основании платы закрепляем отдельный выключатель питания и разъем, благодаря которому удастся подключить блок питания драйвера.

Блок питания (для питания Ардуино хватит механизма на 12 вольт) устанавливается под блок управления. От него будут получать электроэнергию и вентиляторы, если они будут установлены.
Управление можно облегчить, изготовив раздельную индикацию и кнопки.

Настройка электронной гитары:

Для начала следует выполнить фазировку энкодера так, чтобы в момент прямого вращения шпинделя (на себя) угол увеличивался. В случае уменьшения угла следует поменять выходы А и В в энкодере местами.
Далее, необходимо настроить количество рисок энкодера и подач.
Вывести минимальные биения посадочного фланца.
Выполнить настройку количества резьбы.

Электронная гитара для токарного станка довольно удобный инструмент для мастеров, которые ценят свое время и хотят добиться высокого качества и производительности труда. При грамотном подходе к сборке данного устройства удастся добиться превосходного эффекта в автоматизации производства.

Источник

Энкодер на шпиндель

Тема раздела Общие вопросы в категории Станки ЧПУ, Hobby CNC, инструмент; Хочу оЧПУшить настольный токарный. Т.к. шестерни для гитары (для синхронизации оборотов шпинделя с продольной подачей) были растеряны еще до меня, .

Опции темы

Энкодер на шпиндель

Хочу оЧПУшить настольный токарный. Т.к. шестерни для гитары (для синхронизации оборотов шпинделя с продольной подачей) были растеряны еще до меня, есть идея их не использовать вообще. Идея (или изобретение велосипеда ) заключается в следующем:
поставить на поперечную и продольную подачи по шаговому двигателю, а на приводимый обычным асинхронным двигателем шпиндель поставить энкодер. Нарезание резьбы на таком станке представляю следующим образом:
1) С энкодера шпинделя получать импульсы. Эти импульсы считывать, определяя текущий поворот шпинделя.
2) На каждые N импульсов с энкодера шпинделя делать M шагов двигателем продольной подачи.

Вопрос. Есть ли программы, способные обрабатывать сигналы от энкодера шпинделя и управлять подачей резца синхронно с этими сигналами от энкодера? Т.е. есть ли программы имеющие обратную связь?

[quote name=’floidzen’ date=’Jul 18 2007, 02:44′ post=’558972′

Покритикуйте.
[/quote]
Ну не у всех-же разворована гитара.Человечество по-прежнему будет резать резьбу по-старинке.
Ваш метод даже можно запатентовать(хотя я думаю он уже запатентован во всех странах,
где хотя-бы слышали про токарный станок ).Стоимость станка будет раз в 6 превышать стоимость обычного.Экономически не оправданно.Еще никому в мире не удалось нарушить
физические,химические,экономические законы.Процветает только уголовка.

1) С энкодера шпинделя получать импульсы. Эти импульсы считывать, определяя текущий поворот шпинделя.
2) На каждые N импульсов с энкодера шпинделя делать M шагов двигателем продольной подачи.

Этот способ применялся на всех древних чпу, еще не забудь про нулевую метку шпинделя. Любительского
софта не встречал, возможно такая функция осталась на дешевых ( 1-2 килобакса) картах расширения для РС.
Спроси у промышленных чпушников ( у художника например).

1) С энкодера шпинделя получать импульсы. Эти импульсы считывать, определяя текущий поворот шпинделя.
2) На каждые N импульсов с энкодера шпинделя делать M шагов двигателем продольной подачи.

Про нулевую метку шпинделя помню
Вообще если таких программ нет, то можно всю токарку делать на стандартных программах, а резьбу резать с помощью специальной программы, я так думаю.
Такая программа, как мне кажется, довольно элементарна. Ее даже в PIC записать можно. Алгоритм видится следующий:
Пусть надо на шпильке нарезать резьбу.
1) Стандарной программой ( TurboCNC, Mach. ) подводим резец к краю шпильки в начало будущей резьбы.
2) Передаем управление спец. программе, например, реализованной в PIC-е в самом контроллере.
3) Предварительно в PIC занесены: шаг резьбы и длина резьбы.
4) PIC ждет, когда от энкодера поступит сигнал от нулевой метки.
5) Как поступил сигнал, начинаем резать резьбу, двигая продольную подачу на (N) шагов при поступлении (M) импульсов от энкодера шпинделя.
6) Как только PIC сделает столько шагов (S) продольной подачи, сколько укладывается в длине нарезаемой резьбы, управление передается обратно в стандартную программу.
7) Стандартная программ знает, что текущее положение резца сместилось на (S) шагов вдоль продольной подачи.
Стандартная программа отводит резец и возвращает его в исходное положение на -S шагов.
8) Стандартная программа опять поперечной подачей подводит резец к краю нарезаемой резьбы и снова передает управление спец. программе в PIC-е.
9) Цикл передачи управления от стандартной программы к специальной заканчивается после нескольких заходов нарезания резьбы.

[quote name=’floidzen’ date=’Jul 18 2007, 02:44′ post=’558972′

Ну не у всех-же разворована гитара.Человечество по-прежнему будет резать резьбу по-старинке.

А у меня делема: либо заказывать весь набор шестерен на заводе, что легко превысит стоимость всего станка, либо приделать самодельный энкодер к шпинделю и запрограммировать PIC или написать программулинку на компьютере, что в моем случае дешевле и гораздо интереснее

Источник