Гитара настольного 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

Электронная гитара для токарного станка, на Arduino Mega2560. Текущая версия 7e2

Информация о файле

По 5-ую версию (включительно) писано в Arduino 1.0.2

Начиная с 6-ой версии использовал IDE Arduino 1.6.12

Синхронная подача: 0.02mm — 0.20mm/об, шаг 0.01мм.

Асинхронная подача: 20мм/мин — 400мм/мин, шаг 10мм/мин.

Резьба: 43 шага, 0.25mm — 4.0mm в метрическом диапазоне, 80tpi — 6tpi в дюймовом.

Делитель шпинделя, шаг 0.1 градуса, калькулятор деления.

Автоматическое нарезание резьбы.

Многопроходный цикл точение/торцевание.

Перемещение в масштабе с помощью РГИ.

Что нового в версии Текущая версия 7e2

Размещено 19 октября, 2018

Digital_Feed_2e
1. Добавлены датчики лимита
2. Изменен алгоритм вывода на дисплей и подготовка строки для печати
3. «Заморозка» значений угла при превышении

120-150 об/мин

4. — Отказался от использования регистров для переменных

Digital_Feed_3b

1. Добавлено управление джойстиком

2. Добавлен плавный разгон-торможение на «Резьбах»

Digital_Feed_3b_Uno

Переписал ноги под Arduino Uno, Nano.

Все функции версии 3b (под Mega2560) сохранены.

Digital_Feed_4k

1. Добавил электронные упоры

2. Добавил ускоренную подачу

3. Добавил «шпаргалку» — максимальные обороты шпинделя в зависимости от выбранного режима.

4. — Внешние датчики лимита больше не обрабатываются

Digital_Feed_4k_lite

т.с. только кнопки электронных упоров на LCD_шилде,

активность упора выводится на LCD

Digital_Feed_5d

1. Добавлена поперечная подача

2. Добавлена поперечная резьба

3. Добавлен режим «Конус»

4. Добавлен «Калькулятор деления»

Digital_Feed_6c_auto

1. Добавлено автоматическая нарезание резьбы

2. Исправлена неточность заглубления на левой внутренней резьбе

3. Добавлен Buzzer

Digital_Feed_7a_Lite

1. Кнопки меню переведены с аналога на цифру

2. Добавлены переключатели режим / подрежим

3. Удалена 74LS86

4. Добавлен переменник подач

5. Добавлена задержка ENA для медленных драйверов

Digital_Feed_7b

1. Добавлен подрежим «Автопроходы» на подачу и торцевание (6 комбинаций)

2. Добавлен режим «Сфера» (пока только черновая, т.е. «ступеньками»)

Digital_Feed_7c1

1. Добавлен режим «Асинхронная Подача»

2. Добавлена подача по X в режиме «Конус»

Digital_Feed_7e

1. Добавлен РГИ (ручной энкодер)

2. Исправлены и расширены возможности конусов

Digital_Feed_7e1

1. Доработан РГИ

2. Доработан разгон на конусах

Digital_Feed_7e2

1. Улучшен шумодав потенциометра подач (мертвая зона)

2. Улучшена работа переключателя осей РГИ

3. Опять доработан РГИ

4. Улучшена точность синхронной подачи

Источник

Чипгуру

Электронная гитара

Сообщение #1 Viras » 23 мар 2020, 22:58

Вижу большинство обладателей хоббийных станков при переводе на чпу ломают копья в решении вопроса с нарезкой резьбы
Я в их числе

Знаю есть успешные проекты дающие возможность нарезки резьб в несколько заходов с помощью «электронных гитар» на ардуине или маче , с синхронизацией шпинделя и подачи
Но даже в них есть минусы, трудоемкость в исполнении, сложность в написании кода.

На днях мне на ум пришел способ решающий проблему нарезания резьб на чпушном станке без синхронизации шпинделя с продольной.

Предисловие:
1. как режут резьбу токаря? да просто режут неполную резьбу да доводят потом плашкой — не на экзамене
2. стоит ли пытаться резать резьбу диаметром 2 дюйма на игрушечном токарном? не не стоит
3. для чего малые токарные станки? в основном для деталек диаметром до 30мм, из цветмета или стали
4. а в чем сложность нарезки резьб свыше 12мм? моща нужна , которой у малых станков нету, жесткость нужна которой тоже нет — вот и выходят из ситуации путем многократных проходов с малым сьемом да вразбежку. И как раз для этого и нужна жесткая синхронизация шпинделя и подачи.
5. резьба в упор — ох тут нужна сноровка — успеть вынуть это высшее мастерство
6. дюймовая или метрическая? а есть шаг 19 ниток? Архимедову спираль можете да под конус 1 гадус??
7. многозаходная резьба — зачем все эти сложности с написанием g-кода? Можно намного проще.
Основной текст:

Пациент:
токарный 210*400, движок 1.5квт 380, привод на шпиндель ремень нулевка отношение 1:2, векторный частотник, на подачах нема23 115
По наблюдениям съем с диаметра 38мм без особого напряга по
ст3 до 3 мм
д16 до 5 мм
ст 40 45 до 1.5 мм
латунь до 2.5 мм
естественно важную роль играют обороты, заточка и подача.

Так как связи шпинделя и подачи нет то на нарезку резьбы есть всего лишь 1 попытка, то есть всего 1 проход

Меняя параметры (скорость вращения шпинделя, скорость подачи) одним проходом можно получить любую резьбу (правую, левую, метрическую или дюймовую, конусную и даже многозаходную совершенно не важно — все доступны).
Задавая координаты перемещения продольной подачи можно резать как в упор, так и на выход совершенно не боясь врезаться в деталь или патрон.

Остается только составить таблицу зависимости скоростей шпинделя и подачи, опробовать на диаметрах и материалах.

Таким образом со временем будет создана карта доступных резьб, и при необходимости резать резьбу в коде УП необходимо будет написать
-команду на запуск шпинделя (прямые или обратные)
-указать координаты для поперечной (глубина резьбы )
-указать начальные и конечные координаты для продольной (длинна резьбы, если конусная то тут так же указать движение поперечной)

Многозаходную можно резать так: после первого прохода резец идет в начало, останов шпинделя, поворот руками на заданный градус и снова пуск цикла

и не надо никаких датчиков , энкодеров, сложных циклов в УП с переводом в минуты, в общем элерка тоже режет резьбы тоже не на автомате а путем махинаций с настройками тогда зачем она нужна?

Источник